配筋砌体

第五讲 配筋砌体
0 砌体结构分类 1 配筋砌体体系 2 配筋砌体受压承载力 3 配筋砌体受剪承载力
防锈问题？
0 砌体结构分类
0.1 施楚贤分法 无筋砌体 配筋砌体
按钢筋的作用分： （1）配筋砌体结构：通过配筋使钢筋在受力过程中强度达到流限的砌体结构。 竖向和水平方向的配筋率均大于0.07％。构件性能类似钢筋混凝土剪力墙结构。 （2）约束砌体结构：通过竖向和水平方向钢筋混凝土构件约束墙体，使其在 抵抗水平作用时增加墙体的极限水平位移，从而提高墙体的延性，使墙体裂而 不倒。其性能介于无筋砌体和配筋砌体之间。如钢筋混凝土构造柱-圈梁结构体 系。 按配筋方式分： （1）均匀配筋砌体结构：网状配筋砖砌体、配筋混凝土砌块砌体剪力墙； （2）集中配筋砌体结构：砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙； （3）集中-均匀配筋砌体结构：砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层的 组合砌体墙或柱。（带构造柱和圈梁和芯柱的混凝土砌块墙）。
0.4 欧盟规范EC6、EC8
无筋砌体 约束砌体 配筋砌体
约束砌体：无筋砌体墙四周被钢筋混凝土构件约束的结构体系（对空心砌块， 可采取灌芯混凝土代替钢筋混凝土构件）。该规范要求：约束构件在砌体施工 之后浇注，水平约束构件与楼盖同时浇注，所有墙体转角处、变形缝两侧、墙 体交叉处和承重墙端部应设置混凝土构造柱（tie-columns），且构造柱间距不 大于4m，面积大于1.5m2的洞口两侧也应设置构造柱。这类结构的承载力计算 按照无筋砌体计算。
1 配筋砌体体系
1 .1 网状（水平）配筋砌体
特点： 提高砌体抗压强度； 提高砌体抗剪强度； 改善砌体变形性能。
注：右下图示国外水平灰缝配 筋不提高抗压强度，只提高抗 剪强度和变形性能。
用途： • 砖墙、柱抗压强度及抗剪强度不够时； • 各类水平钢筋，如配筋砌体水平钢筋、 防裂构造钢筋等（国外）。
1 2
e h
湖南大学试验表明，上式比试验值偏低。 f nm f m
2 e (1 ) f ym 100 h
2.1.4长柱（承载力影响系数）
GB50003参照无筋砌体，并考虑网状配筋砌体的特性。 轴压长柱稳定系数
0 n
1 1 3 2 1 667
1 e 1 1 1 12 1 h 12 0n
3 配筋砌体受剪承载力
抗震抗风承载力（平面内剪力和竖向压力共同作用）
3.1破坏特征和影响因素
3.1.1 破坏特征 悬臂配筋砌体剪力墙在水平和竖向荷载作用下，主要有以下两种破坏情况： 剪切破坏 • 斜拉破坏 • 剪压破坏 • 斜压破坏 • 沿通缝破坏 弯曲破坏 • 大偏压破坏 • 小偏压破坏
3.1.2 影响因素 • 墙体高宽比 • 竖向压应力 • 水平配筋率 • 纵向配筋率 • 无筋砌体抗剪强度 • 灌芯率 • 构造柱
2
注意：β ＞16时，不宜
长柱承载力影响系数
n
特点： 1）无筋砌体和配筋砌体形式统一，关于配筋率在ρ ＝0时是连续的； 2）短柱时，
0 n 1.0
n
1 e 1 12( ) 2 h
与无筋砌体相同，未反应其特点。
湖南大学通过试验研究，
n
1 e 1 1 1 4.5 1 (0.025 0.4 y 4.5 0 n
Pu f v Bt
弯曲破坏强度线 剪切破坏强度线
b
剪切控制
弯曲控制
3.2 水平灰缝配筋砖砌体
Vu ( f VE s f y s ) A
水平钢筋强度利用系数ζs，试验及下图分析可得
Vyv
1 h ht0.7 sv f yv 0.35 sv f yv bt 0.35 sv f yv A 2 b
2.2.3 偏压长柱
计算方法类似钢筋混凝土柱，分为大偏心受压构件和小偏心受压构件。 所要注意的是： 1）附加偏心距（二阶挠度）为
ea
2h
2200
(1 0.022 )
2）在利用力的平衡推导承载力公式时，受压区除了有砌体外，还有混凝 土(砂浆）。
q
2 .3 组合墙
2.3.1 轴心受压 • 砼柱分担墙体上的荷载； • 砼柱和圈梁形成一种“弱框架”，约束墙体 横向变形，使框内砌体处于双向受压状态； • 砼柱对提高墙体稳定性 。 试验及分析表明，主要因素是构造柱的间距， 房屋层高的影响甚微。
a
配筋增加砌体强度 轴压短柱抗压强度 2.1.3偏压短柱

As 2 f ym f ym asn 100
f nm f m
2 f ym 100
注意：偏心距不应大于截面核心 e≤0.17h
GB50003引用原苏联规范规定，考虑偏心对钢筋作用的影响
f nm f m 2 2e (1 ) f ym 100 h
0.2周炳章分法
按照砌体中的配筋率大小可将其分为无筋砌体、约束砌体和配 筋砌体三类： （1）无筋砌体——仅有少量的拉结钢筋，含筋量在0.07 %以下。 （2）约束砌体——配筋量为0.07 %～0.17 %左右。适用于地震设 防 地区的砌体结构，如在墙段边缘设置边缘构件(钢筋混凝土构造柱)， 同时，墙段上下设置有圈梁，此类砌体的特点是在砌体周边均有钢筋混 凝土约束构件。 （3）配筋砌体——配筋混凝土砌块剪力墙结构，配筋率0.2 %左 右。适用于10 层以上的中高层建筑。
' N u e N f gm bx(h0 x / 2) f ym As' (h0 a s' )
s
x 0.8) b 0.8 h0 (
fy
2.4.3 偏心受压（平面外）
配筋砌块砌体剪力墙，当竖向钢筋仅配在中间时，其平面外偏心受压承载力 可按无筋砌块砌体进行计算，但应采用灌孔砌体的抗压强度设计值。
报.1982（1））
钢筋：
ε0＝ 0.0016（HRB335）
由变形协调一致原则（平截面假定）： • 砂浆面层组合砌体的破坏是由于面层砂浆压坏而导致， 试件破坏时，砌体和钢筋均未达到强度； • 混凝土面层组合砌体的破坏是由于混凝土压坏而导致， 试件破坏时，砌体未达到强度，钢筋屈服。 通过试验研究，得到材料强度利用系数（括号内为规范值）： 砂浆面层时， b 0.93(0.85) 混凝土面层时， b 0.945(0.9)
s 0.93(0.9)
s 1.08(1.0)
As ) 轴压短柱承载力 N u b f m A f cm Ac s f ym
2.2.2 轴压长柱（稳定系数）
采用的经验法：从定性上来分析，组合砖砌体构件的稳定系数φcom应介于 无筋砌体构件的稳定系数φ 0与钢筋混凝土构件稳定系数φ rc之间。通过换 算强度和换算弹性模量，并经过试验结果分析得出：
2
短柱时
n
1 e 1 4.5( ) 2 y

1 e 1 18( ) 2 h
2.2 组合砖砌体
2.2.1 轴压短柱 砌体、砂浆、混凝土棱柱体受压应力应变曲线类似， 但其极限荷载时的应变大小不同： 砌体： ε0＝0.0033 混凝土： ε0＝ 0.002 砂浆（棱柱体）： ε0＝ 0.0012（柏敖冬.砂浆抹面纵纵配筋砖柱承载力的试验及计算.建筑结构学
' N u f gmbx f y' As f y As f si Asi
' N u e N f gm bx(h0 x / 2) f ym As' (h0 a s' ) f smi S si
3） 小偏心受压时极限承载力
' N u f gmbx f ym As' s As
Vyv sv f yv A
0.7
sv fyv
0.35
规范取值略有变动
(a) Crevices condition (b) Stress condition
3.3 组合墙
发生剪切破坏时，墙体极限承载力
Vu Vm V yv Vs Vc
无筋砌体的作用
梁建国.钢筋混凝土－砖砌体组合墙抗震 性能.建筑结构学报.2003（3）
由砌块砌体的应力应变关系
0g
1 1 400 f gm
f G,m f m 0.94f c,m
1 500 f gm ln(1
f G f 0.6f c

f gm
)
用稳定理论的方法可得：
1
2
偏安全简化后得规范公式
0g
1 1 0.001 2
2.4.2 偏心受压（平面内正截面承载力） 类似于钢筋混凝土结构计算，也分大小偏心构件分别计算。 1） 大小偏心受压界限 当x≤ ξbh0时，大偏压；当x＞ ξbh0时，小偏压。 2） 大偏心受压时极限承载力
2080
2.3.2 偏心受压（平面外）
3900
3900
3900
填充墙（下） 钢筋砼薄壁柱（上）
?
砖砌抗震墙 构造柱
8400
框架梁
钢筋混凝 土薄壁柱 填充墙（下） 钢筋砼薄壁柱（上）
2080
2.3.3 偏心受压（平面内） 用于多层房屋时，水平地震（风）荷载作用下，弯曲作用很小，可以 忽略不计，故平面内偏心很小，不考虑。
1.4 配筋砌块砌体
用途： • 我国一般用于ห้องสมุดไป่ตู้层建筑； • 国外多层高层都可见。
2 配筋砌体受压承载力
2.1 网状配筋砖砌体
2.1.1机理：套箍作用 2.1.2轴压短柱 假定钢筋和砌体粘结牢固，砌体横向变形使一片钢筋网 产生总拉力 (b h) s n A 当钢筋屈服时，试件破坏，即 (b h)s n s (b h) f ym
' N u com [ f m An ( f cm Ac f ym As' )]