3-5 砌体结构构件的承载力(配筋砖砌体构件)讲解学习

(8) 合砖砌体构件的顶部及底部，以 及牛腿部位，必须设置钢筋混凝土垫 快。竖向受力钢筋伸入垫快的长度必 须满足锚固要求。
三、砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙 是在砖墙中间隔一定距离设置钢筋混凝土构
造柱，并在各层楼盖处设置钢筋混凝土圈梁， 使砖砌体与钢筋混凝土构造柱和圈梁组成一个 结构共同受力
（2）矩形截面轴向力偏心方向的截面边长 大于另一方向的边长时，除按偏心受压计算 外，还应对较小边长方向按轴心受压进行验 算；
（3）当网状配筋砖砌体下端与无筋砌体交 接时，尚应验算无筋砌体的局部受压承载 力。
3、构造规定 网状配筋砖砌体构件的构造应符合下
列规定。 (1) 网状配筋砖砌体中的体积配筋率不应
2、受压承载力计算
网状配筋砖砌体受压构件的承载力按下 列公式计算：
N n fn A
fn
f
2 1
2e y
100
fy
V s 100
V
重心至偏心方向 边缘的距离
n ——高厚比和配筋率以及轴向力的偏心矩对网状配
筋砖砌体受压构件承载力的影响系数，也可按表4.1
采用。
n
112e h
1、组合砖砌体的受力特点
组合砖砌体构件在轴心压力作用下，首批裂 缝发生在砌体与混凝土或砂浆面层的连接处。 当压力增大后，砖砌体内产生竖向裂缝，但因 受面层的约束发展较缓慢。当组合砖砌体内的 砖和混凝土或砂浆面层被压碎或脱落，竖向钢 筋在箍筋间压屈，组合砖砌体随即破坏。
试验表明，在组合砖砌体中，砖砌体 与钢筋混凝土或砂浆面层能够较好的共 同受力，但水泥砂浆面层中的受压钢筋 应力达不到屈服强度。
(a)小偏心受压
(b)大偏心受压
图4.5 组合砖砌体偏心受压构件

56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
配筋砌体结构构件பைடு நூலகம்载力计算
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。

承载过大。
(2) 由于钢筋混凝土楼板(及屋面板)可以依据建筑设计的使用功能灵活布
置，较好的满足使用要求，结构的整体性较好。
(3) 在占地面积相同的条件下，外墙面积较小。
纵横墙混合承重方案，既可保证有灵活布置的房间，又具有较大的空间
刚度和整体性，所以适用于教学楼、办公楼、医院等建筑。
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本章内容
•砌体结构房屋的组成及结构布置 •砌体结构房屋的静力计算方案 •墙、柱的高厚比验算 •单层房屋的墙体计算 •多层房屋的墙体计算 •地下室墙的计算 •墙、柱刚性基础设计 •本 章 小 结 •思考题与习题
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砌体结构房屋的组成及结构布置
➢砌体结构房屋通常是指主要承重构件由砖、石、砌块等不同的砌体 材料组成的房屋。如房屋的楼(屋)盖采用钢筋混凝土结构、轻钢结构 或木结构，而墙体、柱、基础等承重构件采用砌体材料。 ➢一般情况下，砌体结构房屋的墙、柱占房屋总重的60%左右，其造 价约占40%。 由于砌体结构房屋的墙体材料通常就地取材，因此砌 体结构房屋具有造价低的优点，被广泛应用于多层住宅、宿舍、办 公楼、中小学教学楼、商店、酒店、食堂等民用建筑中；同时还大 量应用于中小型单层及多层工业厂房、仓库等工业建筑中。 ➢过去我国砌体结构房屋的墙体材料大多数采用粘土砖，由于粘土砖 的烧制要占用大量农田，破坏环境资源，近年来国家已经限制了粘 土实心砖的使用，主要采用粘土空心砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰 砖等墙体材料。
图4.2 横墙承重方案
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砌体结构房屋的组成及结构布置
横墙承重方案的特点如下： (1) 横墙是主要的承重墙。纵墙的作用主要是围护、隔断以及与横墙拉结 在一起，保证横墙的侧向稳定。由于纵墙是非承重墙，对纵墙上设置 门、窗洞口的限制较少，外纵墙的立面处理比较灵活。 (2) 横墙间距较小，一般为3～4.5m，同时又有纵向拉结，形成良好的空 间受力体系，刚度大，整体性好。对抵抗沿横墙方向作用的风力、地震 作用以及调整地基的不均匀沉降等较为有利。 (3) 由于在横墙上放置预制楼板，结构简单，施工方便，楼盖的材料用量 较少，但墙体的用料较多。 横墙承重方案适用于宿舍、住宅、旅馆等居住建筑和由小房间组成的办 公楼等。横墙承重方案中，横墙较多，承载力及刚度比较容易满足要 求，故可建造较高层的房屋。

砌体结构设计方法----以概率理论为基础的极 限状态设计方法。 同混凝土结构 承载力极限状态设计 计算
满足 正常使用极限状态的要求 构造措施
10.2 砌体结构构件的承载力计算
• 砌体强度设计值的确定：
砌体强度设计值以施工质量控制等级为B 级、以毛截面计算、龄期为28d的各类砌 体，确定出各类砌体的强度设计值。
①有吊车房屋砌体、跨度不小于9m的梁下烧结普通砖砌体、跨 度不小于7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰 砖砌体，混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体，γa＝0.9。
②对无筋砌体构件，其截面面积A＜0.3m2时，γa＝A+0.7；对 配筋砌体构件， A＜0.2m2时，γa＝A+0.8；构件截面面积A 以m2计。
不同块体种类的砌体抗压强度设计值f，见本教 材附表10-附表15。
注：当采用A级或C级时相应地予以提高 或降低。
10.2 砌体结构构件的承载力计算
《砌体工程施工质量验收规范》将砌体施工质量控制 等级分为A、B、C三个等级，并对相关要求作出了相
应的规定。我国目前一般按B级控制。
砌体施工质量控制等级为B级时的要求有： 现场质量管理—制度基本健全，并能执行；非施工
毛料石
毛石
10.1砌体材料及力学性能
烧结普通砖、烧结多孔砖： MU30、 MU25、 MU20、MU15和MU10
蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖：MU25、MU20、 MU15和MU10
砌块：MU20、MU15、MU10、MU7.5、 MU5
石材：MU100、MU80、MU60、MU50、 MU40、MU30、MU20
粗料石、毛料石、毛石 砌体
细料石、半细料石砌体
7300 22000

h
0.2
或
T
0.225 0.49 0.46 0.42 0.39 0.36 0.34 0.31 0.29 0.27 0.26 0.24 0.22 0.21
e h
0.25 0.45 0.42 0.39 0.36 0.34 0.31 0.29 0.27 0.25 0.24 0.22 0.21 0.20 0.275 0.42 0.39 0.36 0.33 0.31 0.29 0.27 0.25 0.24 0.22 0.21 0.19 0.18 0.3 0.38 0.36 0.33 0.31 0.29 0.27 0.25 0.23 0.22 0.21 0.19 0.18 0.17
或
0.025 0.99 0.95 0.91 0.86 0.82 0.77 0.72 0.67 0.62 0.595 0.53 0.49 0.46 0.42 0.39
0.05 0.97 0.90 0.86 0.81 0.76 0.71 0.66 0.61 0.57 0.53 0.49 0.45 0.42 0.39 0.36
一、短柱的承载力分析 如图3.2所示为承受轴向压力的砌体受压短柱。如果按材 料力学的公式计算，对偏心距较小全截面受压(图3.2(b))和偏 心距略大受拉区未开裂(图3.2(c))的情况，当截面受压边缘的 Nu 应力σ达到砌体抗压强度f 时，砌体受压短柱的承载力为：
N u ＝

1 ey 1 2 i
h
T
0.1 0.89 0.78 0.73 0.67 0.61 0.56 0.51 0.47 0.43 0.39 0.36 0.33 0.31 0.28 0.26 0.125 0.84 0.73 0.67 0.62 0.56 0.52 0.47 0.43 0.40 0.36 0.33 0.31 0.28 0.26 0.24 0.15 0.79 0.67 0.62 0.57 0.52 0.47 0.43 0.40 0.36 0.33 0.31 0.28 0.26 0.24 0.22

0.33
24
0.46
0.43
0.39
0.36
0.33
0.31
26
0.42
0.39
0.36
0.33
0.31
0.28
28
0.39
0.36
0.33
0.30
0.28
0.26
30
0.36
0.33
0.30
0.28
0.26
0.24
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0.15
0.79 0.67 0.62 0.57 0.52
0.47 0.43 0.40 0.36 0.33
当轴心受压e＝0时，
1
1 (e ei )2
i
o
1
1
ei i
2
1
ei i
1
0
第8页/共93页
图3.5 偏心受压长柱的纵向弯曲
基本计算公式
对于矩形截面i＝h / 则附加偏心距ei的计算公式为： 《规范》给出的矩形截面受压构件承载力的影响系数 的计算公式：
ei
h 12
1 1
0
ei
1
12
e h
值曲线较好地反映了砌体受压短柱的试验结果。
第6页/共93页
稳定系数 o
轴心受压长柱由于构件轴线的弯曲，截面材料的不均匀和荷载作
用偏离重心轴等原因，不可避免地引起侧向变形，使柱在轴向压力作
用下发生纵向弯曲而破坏。
砌体的材料得不到充分利用，承载力较同条件的短柱减小。
《规范》用轴心受压构件稳定系数 o 来考虑这种影响。
0.45 0.41 0.38 0.36 0.33
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0.1

结构设计的一般程序是先按承载能力极限状态的要求设计结构 构件，然后再按正常使用极限状态的要求进行验算。考虑砌体结构 的特点，其正常使用极限状态的要求，在一般情况下，可由相应的 结构措施保证。
3.16
第3章 砌体结构构件的承载力计算
以概率理论为基础的极限状态设计方法
3. 承载能力极限状态设计表达式
砌体结构构件的承载能力极限状态设计表达式如下所示。
2.31
2.07
1.83
1.60
0.82
MU10
—
1.89
1.69
1.50
1.30
0.67
3.20
表3-6 蒸压灰砂砖和粉煤灰砖砌体的抗压强度设计值(MPa)
砖强度
等级
M15
MU25
3.60
砂浆强度等级
M10
M7.5
2.98
2.68
砂浆强度
M5
0
2.37
1.05
MU20
3.22
2.67
2.39
2.12
本条件为：
Z≥0
(3.3)
或
R≥S
(3.4)
由于结构抗力R和作用效应S是随机变量，所以，结构的功能函数Z
也是随机变量。设μz、μR、和μS分别为Z、R和S的平均值；σZ、σR和σS 分别为Z、R和S的标准差；R和S相互独立。则由概率理论可知：
μz=μR－μS
(3.5)
σZ = R2 S2
(3.6)
3.8
(3.7)
PS= 0 f (Z )dz
(3.8)
结构的失效概率Pf与可靠概率ＰS的关系为：
PS +Pf =1
(3.9)
或
PS =1-Pf

六、配筋砌块砌体构件
根据哈尔滨建筑大学、同济大学、湖南大学等单位的 合作试验研究，由东北设计院、上海住宅总公司等试 点，建成配筋砌块剪力墙结构体系试点工程。 该体系因其具有抗震性能良好、造价低廉、可节能达 标等特点，而有广泛的应用前景。 与现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构相比，技术经济优 势显著。 设计计算模式、抗震性能需进一步的试验研究证实。
1、配筋砌块剪力墙正截面承载力 配筋砌块剪力墙正截面承载力 (2)小偏压 (2)小偏压(x>ξbh0)
配筋砌块剪力墙小偏压构 件的受力性能与钢筋混凝土小 偏压构件相似，据此参照而建 立计算公式． 基本假定 1)截面符合平截面假定; 2)不考虑受压区分布筋作用; 3)不考虑砌体受拉．
as eN N eN’ as ’
(
)
x ε mc ξ − 0 .8 式中： σ s = − 0 .8 = f y ，ξ b = ε mc + ε s ξ b − 0 .8 h0 ξ b − 0 .8 Ne N − f g bh 02 ξ (1 − 0 .5ξ ) 对称配筋： As = As' = f y' h0 − a s'
2、配筋砌块剪力墙斜截面承载力(续1) 配筋砌块剪力墙斜截面承载力( 配筋砌块剪力墙斜截面承载力
3.剪力墙在偏拉时的斜截面受剪承载力: AW Ash 1 V≤ h0 0.6 f vg bh0 − 0.22 N + 0.9 f yh λ − 0.5 A s
ϕ0 g =
1 1 + 0.001β 2
β计算时，H 0可取层高
无箍筋或水平分布筋时 ，
' 应使f y' AS = 0
2、配筋砌块剪力墙斜截面承载力 配筋砌块剪力墙斜截面承载力

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(2)梁端砌体局部受压 1)无上部荷载时梁端局压
1980年，丁大钧
x
n a
ln
1
x
nRc
x nRc 1 ea x / n
x
max
x a0
a0 0
x
bdx
Rc a0b
a0
εx
x
εmax
σx Rc e
梁端底面应力与应变
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(2)梁端砌体局部受压 1)无上部荷载时梁端局压
变化。
式(b)为物理条件，按照温克勒弹性地基梁理论而得出， K为局压边缘最大局压应力σc与最大竖向变形ymax的换算系数。
式(c)为几何条件，tgθ为梁端轴线倾角的正切。
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(1)梁端有效支承长度a0 1) a0的计算模式
将(b)、(c)代入(a)，则可建立a0的计算模式如下：
a0
梁端局压与梁端约束支承条件有 关，与梁底和砌体的接触支承条 件有关(支承于砌体或梁垫)
对于非均匀梁端支承处砌体的局 压，考虑其第支10页承/共41砌页 体截面面积因 变形而产生的变化，以及局压应
梁端局部受压(均匀与非均匀)
梁端局压：a0与η
墙梁刚度大弯曲小 中心传力构造装置
均匀局压
第11页/共41页
式(3-3-8)说明： 梁端倾角大则a0值小，但梁端倾角受梁跨中允许挠度的控制，
而砌体局压破坏时并不能规定梁的倾角具体值，为简化计算， 可取对应跨中挠度为L/250的倾角值，亦即按tgθ=1/78进 行计算。 按梁端无约束支承条件获得 计量单位为工程制，NL以kg计， b以cm计， fm以kg/cm2计， θ以弧度计。 反映了梁的刚度也反映了砌体刚度的影响。 计算值与实测a0值较为接近。

砌 体 结 构
Masonry Structure
王志云 结构教研室
第4章 砌体结构的承载力计算（配筋）
(Bearing capacity of masonry structure)
学习要点：
√了解网状配筋砖砌体构件的受力特点，掌握 其计算方法和构造要求；
√了解组合砖砌体构件的受力特点、计算方法 及构造要求； √了解配筋砌块砌体的受力特点和构造要求。

§4.4.2 网状配筋砖砌体直接设计法
（direct design method）
在设计网状配筋砖砌体时，因n 与配筋有关，必需先假定r，最后算出 的r如与假定的不符，则需重复，直至 符合较好，工作量较大。
§4.4.3组合砖砌体构件的构造及基本 计算公式（composite brick masonry）
截面面积
网状配筋砖砌体的
抗压强度设计值
n可查表4.4，也可按下式计算
n
1 e 1 1 1 12 1 h 12 0 n 1 0n 1 3r 2 1 b 667
2
代入得： n
1 e b 1 3r 1 12 h 12 667

对于截面长短边相差较大的构件如墙体等， 应采用穿通墙体的拉结钢筋作为箍筋，同时 设置水平分布钢筋。水平分布钢筋的竖向间 距及拉结钢筋的水平间距，均不应大于 500mm。
1.组合砖砌体轴心受压构件的承载力计算 (axially compressive members)
N com ( fA fc Ac s f yAs)
r
e
b
《规范》规定： 0.1%≤ r ≤1%
钢筋体积
Vs r 100 （亦称体积比） V

第五章砌体构件承载力计算学习本章的意义和内容：无筋砌体受压构件的破坏形态和影响受压承载力的主要因素，无筋砌体受压构件的承载力计算方法，梁下砌体局部受压承载力和梁下设置刚性垫块时的局部受压承载力验算方法以及有关的构造要求，无筋砌体受弯、受剪以及受拉构件的破坏特征及承载力的计算方法。

通过本章学习可以掌握土木工程中砌体结构构件计算的基本理论，为砌体结构设计奠定基础。

本章习题内容主要涉及：无筋砌体受压构件承载力的主要因素及承载力计算公式的应用；局部受压构件破坏的类型及公式的应用；砌体受拉、受弯、受剪构件的计算及应用范围。

一、概念题（一）填空题：1．无筋砌体受压构件按高厚比的不同以及荷载作用偏心矩的有无，可分为____________、____________、____________、____________、____________。

2．在截面尺寸和材料强度等级一定的条件下，在施工质量得到保证的前提下，影响无筋砌体受压承载力的主要因素是____________和____________。

3．在设计无筋砌体偏心受压构件时，《砌体规范》对偏心距的限制条件是___________。

为了减少轴向力的偏心距，可采用____________或____________等构造措施。

4．通过对砌体局部受压的试验表明，局部受压可能发生三种破坏，即____________、____________、____________。

其中，____________是局部受压的基本破坏形态；____________是由于发生突然，在设计中应避免发生，____________仅在砌体材料强度过低时发生。

5．砌体在局部受压时，由于未直接受压砌体对直接受压砌体的约束作用以及力的扩散作用，使砌体的局部受压强度_______________________。

局部受压强度用____________表示。

6．对局部抗压强度提高系数 进行限制的目的是__________________________________。