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第十四章砌体结构第一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五第一章绪论(Introduction)§1-1砌体结构特点我国目前砖砌体材料约占85%以上;砖石材料具有良好的耐火性、化学稳定性和大气稳定性;施工中不需要特殊的设备;砖石材料具有较好的隔热、隔音性能;强度低,自重大、体积大、运输量大,对资源浪费大;砂浆和块材粘结强度低、抗震性差、工效低;混合结构房屋:由两种以及两种以上材料作为主要承重结构的房屋。第二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§1-2国外砌体结构发展现状1891年芝加哥,17层,底层墙厚1.8米;1957年苏黎世58.8MP,空心率28%、19层,底层墙厚380mm;国外砖一般30~60MP,最高100MP,空心砖密度13KN/m3,最轻6KN/m3;砌体承重墙高层:1970年诺丁汉14层(内墙230mm,外墙270mm),比砼造价低7.7%;美国、新西兰采用配筋砌体在地震区建13~20层;此外,半砖墙高层、混凝土砌块等高层都有发展。第三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§1-3我国砌体结构的最新进展1955年《砖石与钢筋砖石结构临时设计规范》,参照苏联破损阶段设计法;1960、1966年《砖石结构设计规范草案》,是在苏联1955年提出极限状态设计规范后结合我国情况‥1973年《砖石结构设计规范》(GBJ3-73),与钢筋混凝土规范一样,多系数分析,单系数表达;在静力计算中首次提出了刚弹性构造方案,考虑空间刚度;对受压构件提出统一计算公式第四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§1-3我国砌体结构的最新进展1988年《砖石结构设计规范》(GBJ3-88),以概率统计为基础,以分项系数的设计表达式;补充了混凝土中小型砌块房屋的设计、考虑空间整体工作的多层房屋静力计算方案、增加考虑组合作用的墙梁、挑梁设计方法、修改了偏压、局压、配筋砌体等计算公式;2001年《砖石结构设计规范》(GB50003-2001),增加了配筋砌体剪力墙高层结构体系、砌体结构抗震设计、连续墙梁和框支墙梁设计方法,调整了砌体可靠度、完善了局压计算、增强了砌体结构放裂措施;期间空心砖、混凝土小型砌体、配筋砌体等发展。第五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§1-4砌体结构的发展方向从材料用料方面:工业废料、天然火山资源;从技术及功能方面:节能墙体、多高层砌块砌体结构;结构理论方面:本构关系、工作机理、计算理论,砌体结构的评估、修复和加固等。第六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五

第二章砖石材料和砂浆§2-1块材砖石材料一般分为天然石材和人工砖石两类;一.天然石材:当自重大于18N/m3的称为重石,如花岗石、石灰石、砂石等;当自重小于18N/m3的称为轻石,如凝灰石、贝壳灰岩等;重石材由于强度大,抗冻性、抗水性、抗汽性均较好,通常用于建筑物的基础和挡土墙等;按加工分:料石、和毛石前者又分为细料石、半细料石、粗料石、毛料石;后者厚度不小于200mm。第七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.人工砖石:经过烧结的普通砖、粘土空心砖、陶土空心砖;以及不经过烧结的硅酸盐砖、矿渣砖、混凝土砌块、土坯等。普通粘土砖全国统一规格:240x115x53,重力密度18~19KN/m3具有这种尺寸的砖称为标准砖;第八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五粘土空心砖,水平或竖向有孔,孔洞率>15%,且分为承重和非承重粘土空心砖承重粘土空心砖分为三种型号:KP1(240x115x90)、KP2(240x180x115)、KM1(190x190x90)。前两种可以与标准砖混砌。

见P8图2-1加荷方向与砖孔之间的关系?非承重粘土空心砖:大孔洞率(40%~60%),常孔洞水平设置。见P9图2-2第九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.非烧结硅酸盐砖用硅酸盐材料压制成型,经压力釜蒸汽养护而成,规格同普通粘土砖。蒸压灰沙砖、蒸压粉煤灰砖。蒸压灰沙砖:以石英砂和石灰为主。强度高、大气稳定性好。蒸压粉煤灰或炉渣砖:以粉煤灰或炉渣为主,掺适量石灰、石膏及碱性剂和炉渣。耐久性可以满足,不宜用在高温环境。第十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五四.混凝土砌块用普通混凝土或浮石、火山渣、陶粒等轻集料制成的空心或实心砌块。高度180~350mm小型,360~900mm中型,900mm以上大型。见P10图2-3第十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五五.块体的强度等级:根据标准试验方法得到的以MPa表示的块材极限抗压强度按规定的评定方法确定的强度值。除此外,还应满足相应抗折强度要求。空心砌块强度确定?烧结普通砖、烧结多孔砖:MU30、MU25、MU20、MU15、MU10;蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖:MU25、MU20、MU15、MU10;砌块的强度等级:MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5;石材的强度等级:MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20,块体(MasonryUnit)的缩写;第十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§2-1

砂浆和灌孔混凝土一.砂浆砂浆是由砂、矿物胶结材料与水按合理配比经搅拌而制成的;砂浆的作用砂浆的分类:水泥砂浆、混合砂浆(如水泥石灰砂浆、水泥粘土砂浆)、非水泥砂浆(如石灰砂浆、粘土砂浆、环氧树脂砂浆);各自特点第十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五砂浆的强度等级:边长为70.7毫米的立方体试块在20±30C,相对湿度90%(60%~80%)的条件下养护28天,加压所测得的抗压强度极限值;砂浆的强度等级:M15、M10、M7.5、M5、M2.5,其中M表示Mortar的缩写;砌体结构对砂浆的质量要求:强度、可塑性(流动性)、保水性;第十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.灌孔混凝土灌孔混凝土用水泥、砂、碎石或豆石(直径<10mm)和水按一定比例,应有加大流动性,塌落度控制在200~250mm。根据灌孔大小和灌注高度又分为粗灌孔和细灌孔,两者区别是后者不加碎石(豆石),仅为一定比例的水、水泥、砂子、石灰。为保证施工质量,要求灌孔混凝土容易灌注、不宜离析。第十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五基土的潮湿程度粘土砖混凝土砌块石材混合砂浆水泥砂浆严寒地区一般地区稍潮湿的很潮湿的含饱和水MU10MU15MU20MU10MU10MU15MU5MU7.5MU7.5MU20MU20MU20M5

M5M5M7.5三.块材和砂浆的选择因地制宜和强度适宜的要求;耐久性的要求:耐久性不足时,经可溶性盐结晶风化或冻融循环后会引起砖石剥落和强度降低;地面以下或防潮层以下的砂浆的最低强度要求:砖石和砂浆最低强度等级要求冻胀环境地面或防潮层以下不宜用多孔砖,采用砼空心砌块应…第十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§2-3

砖石砌体的分类砌体按其配筋与否可分为无筋砌体和配筋砌体。一.无筋砌体1.实心砌体:通常用作承重外墙、内墙以及砖柱;砌筑方式2.轻型砌体:空斗墙、空气夹层墙、填充墙、多层墙等;第十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五3.大型砌块砌体和大型墙板4.天然石材砌体:料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体;用处二.配筋砌体:在砌体内部配筋。通常分为网状配筋砌体和组合砌体。此外《01》规范首次列入配筋砼空心砌块砌体。1.横向配筋砖砌体第十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五2.组合砖砌体

1)外包式组合砖砌体

2)内嵌式组合砖砌体

第十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五3.配筋混凝土空心砌块砌体第二十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§2-4砌体的受压性能一.砌体受压试验研究砖砌体标准试件尺寸240x370x720mm3。破坏三个阶段:50-70%--单砖出现裂缝;80-90%--个别裂缝连成几皮砖通缝,此时不加载,裂缝继续发展,意味将破坏;90%以上—砌体裂成相互不连接的小立柱,最终被压碎或丧失稳定而破坏。第二十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.单砖在砌体中受力状态分析从上可发现两个特点(破坏始于单砖,强度低于单砖)分析如下:1.砌体中单砖处于压、弯、剪复合受力状态砂浆表面不平整:块体不仅受压而且受弯和剪;2.砌体中砖与砂浆的交互作用竖向受压时,产生横向变形:砂浆的变形比砖大,由于粘接力的存在,砂浆横向受压,砌块横向受拉。砂浆强度提高(套箍作用);第二十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五为什么有时砌体的强度高于砂浆的强度?3.竖向灰缝的应力集中作用砌体的灰缝不可能充满:截面面积有所减少;在垂直裂缝截面上的砖内产生横向拉应力和剪应力的应力集中,引起砌体结构的降低。第二十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.影响砌体抗压强度的主要因素1砖和砂浆的强度:一般情况下,砌体强度随砖和砂浆强度的提高而提高;2砂浆的弹塑性性质:砂浆强度越低,变形越大,砖受到的拉应力和剪应力也越大,砌体强度也越低;3砂浆铺砌时流动性和保水性:流动性越大,灰缝越密实,可降低砖的弯剪应力;但流动性过大,会增加灰缝的变形能力,增加砖的拉应力;4砖的形状和灰缝厚度:灰缝平整、均匀、等厚可以减小弯剪应力;方便施工的条件下,块材越大越好;第二十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五5砌筑质量:1)水平灰缝的均匀和饱满程度。饱满度由80%到65%,强度下降20%。2)灰缝的厚度。厚则强度低,薄也强度低。8~12厚3)砖的含水率。过高过低都不利。4)砖的搭接方式第二十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五四.各类砌体的抗压强度平均值1、砌体的轴心抗压强度平均值:对于MU20的砌体适当降低强度值;f1和f2分别为砌块和砂浆的强度;见P18。2、单排孔混凝土砌块对孔砌筑时,灌孔砌体的抗压强度设计值:fg灌孔砌体的强度设计值;f未灌孔砌体的抗压强度设计值;fc灌孔混凝土的轴心抗压强度设计值;为砌块砌体中混凝土灌孔混凝土面积和砌体毛面积的比值;为混凝土砌块的孔洞率;为混凝土砌块的灌孔率,不应小于33%第二十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§2-5砌体的抗拉、抗弯和抗剪强度平均值砌体的抗压性能要比抗拉、抗弯和抗剪好的多。但工程中也会遇到受拉、受剪情况。粘接力分为:法向粘接力和切向粘接力两种。砌体受拉、受弯和受剪破坏可能发生三种破坏:沿齿缝(灰缝)的破坏,沿砖石和竖向灰缝的破坏,沿通缝(灰缝)的破坏。砌体抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度主要取决于灰缝的强度;第二十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五砌体的抗拉性能:1.砌体轴心受拉破坏特征:不允许出现沿通缝截面的受拉构件,(如图C)。水平受拉时,可能沿齿缝破坏(如图B),也可能沿砖和竖向灰缝破坏(如图A)三种破坏的特点?第二十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五2.砌体轴心抗拉强度平均值大量试验得到按齿缝破坏时轴心抗拉强度平均值:ft,m—砌体轴心抗拉强度平均值,MPa;k3

—与砌体种类有关的影响系数;f2

—砂浆抗压强度平均值,MPa;第二十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.砌体的抗弯性能砌体的弯曲抗拉破坏:在竖向弯曲时,应采用沿通缝的抗拉强度;当在水平方向上弯曲时,可能有两种破坏形式:沿齿缝截面和沿竖向灰缝截面。取两种强度较小的计算。1)沿齿缝破坏2)沿块材和竖向灰缝破坏第三十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五3)沿水平灰缝发生弯曲受拉破坏第三十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五2.砌体弯曲抗拉强度平均值当砌体受弯构件沿齿缝或沿通缝破坏时,其弯曲抗拉强度平均值公式:第三十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.砌体抗剪性能1.砌体受剪破坏形态

砌体常见的受剪工作是沿通缝截面或沿阶梯形截面。第三十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五2.砌体抗剪强度平均值砌体抗剪强度平均值右图为《砌体结构基本力学试验方法》采用的方法第三十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五对于各类砌体的拉、弯、剪强度平均值采用统一的计算公式。系数k可以查表。第三十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§2-6砌体的变形性能一.短期一次加荷下的应力-应变曲线第三十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五根据国内外资料,砌体的应力和应变关系曲线为:

为与砂浆强度和块体品种有关的系数,由砖砌体试验统计结果,可取:第三十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.砌体在长期荷载作用下的变形砌体在不变荷载作用下变形随时间增长而增大,这种变形称为砌体的徐变。影响徐变的因素:1.与承受的压力大小有关,0.6以下线性;2.与加荷时的龄期有关;3.与砌体的种类有关;4.砌体徐变中,砂浆的徐变大于块材的徐变。第三十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.砌体的变形模量变形模量反映了应力与应变之间的关系,通常有三种。1.砌体的切线模量切线模量反映了砌体在受荷某一应力时应力与应变之间关系,常用于研究材力性能,设计中不便使用。第三十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五2.初始弹性模量即砌体在应力很小时呈弹性性能。上式中以可得:3.砌体的割线模量是指应力-应变曲线上某点与原点所连割线的斜率:

是变量,简化取砌体应力为:第四十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五在实际工程中,按时的变形模量为砌体的弹性模量。砌体的弹性模量砌体种类砂浆强度等级≥M10M7.5M5M2.5烧结普通砖、烧结多孔砖砌体1600f1600f1600f1390f蒸压粉砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体1060f1060f1060f960f混凝土砌块砌体1700f1600f1500f-粗料石、毛料石、毛石砌体7300f5650f4000f2250f细料石、半细料石砌体2200017000120006750

f—是砌体抗压强度设计值。第四十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五四.砌体的切变模量砌体的切变模量即剪切模量,研究较少,用材料力学公式。砌体的泊松比,砖砌体取0.15,砌块砌体取0.3,代入上式得:

我国规范取第四十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五五.砌体线膨胀系数、收缩率和摩擦因数1.砌体的线膨胀系数2.砌体收缩率

砌体类别线膨胀系数收缩率10-6C-1mm/m烧结粘土砖砌体5-0.1蒸压灰砂、粉煤灰砖砌体8-0.2混凝土砌块砌体10-0.2轻集料混凝土砌块砌体10-0.3料石和毛石砌体8-第四十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五3.砌体的摩擦因数序号材料类别摩擦面情况干燥的潮湿的1砌体沿砌体或砼滑动0.700.602木材沿砌体滑动0.600.503钢沿砌体滑动0.450.354砌体沿砂或卵石滑动0.600.505砌体沿粉土滑动0.550.406砌体沿粘性土滑动0.500.30第四十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五※砌体抗压强度标准值取用强度平均值的概率分布函数0.05的分位值,即由95%保证率的强度值。第三章砌体结构的强度计算指标§3-1砌体结构的可靠度《01规范》采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,用可靠指标度量结构的可靠度,用分项系数设计表达式设计。对于一般砌体结构按极限状态设计时表达式为:※当轴心受压短柱时,可取:※结构的重要性系数:安全等级一级或设计年限50年以上的不应小于1.1;二级或设计年限50年的,不应小于1.0;三级或设计年限1-5年的,不应小于0.9;第四十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五按照《统一标准》要求,砌体结构属脆性破坏,砌体安全等级为二级时的允许可靠指标[]应为3.7,由上式各分项系数反映。一.荷载效应组合模式鉴于以永久荷载为主的可靠度水平偏低,砌体结构规范和建筑结构荷载规范协调,规定砌体结构组合为:以保证取得较大可靠度。当一个活载时:

第i个可变荷载组合值系数取0.7;0.7*1.4=0.98≈1.0第四十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.其它几项可靠度因素的调整1.住宅楼面活荷载由1.5kN/m2改为2kN/m2。2.风荷载由30年一遇改为50年一遇。3.材料分项系数由1.5改为1.6。4.偏压构件偏心距限值0.7y改为0.6y。5.取消较低强度等级。最低砖MU10、砌块MU5、砂浆M2.5。6.设计可靠度与施工质量控制等级挂钩。如对应施工质量控制等级B级,若C级为第四十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.砌体结构的可靠指标第四十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五砌体抗压强度标准值的取值:为砌体受压强度的变异系数,除毛石砌体外,均为0.17。砌体抗压强度设计值的取值为:故有:

砌体结构的材料性能分项系数,一般情况下,宜按施工控制等级为B级考虑,取为1.6;当为C级时,取1.8。§3-2砌体结构的抗压强度设计值第四十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五各类砌体的强度设计值在下列情况下应乘以调整系数有吊车房屋砌体、跨度≥9米的梁下烧结普通砖砌体、跨度≥7.5米的梁下烧结多孔砖、蒸压粉灰砖、蒸压粉煤灰砖砌体,混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体,为0.9;考虑因素?对无配筋砌体,其截面面积小于0.3m2时,为其截面面积加0.7。对配筋砌体构件,当其中砌体截面面积小于0.2m2时,为其截面面积加0.8。构件截面面积以m2计。考虑因素?第五十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五当砌体用水泥砂浆砌筑时,对抗压强度为0.9;对抗剪强度为0.8;对于配筋砌体构件,当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑时,进对砌体的强度的设计值乘以调整系数;当施工质量控制等级为C级时,为0.89;当验算施工中的房屋时,为1.1;第五十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§3-3砌体轴心抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度设计值第五十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§3-4灌孔砌块砌体的抗压强度和抗剪强度一.灌孔砌块砌体的抗压强度根据试验结果,灌芯砌块砌体抗压强度平均值:或《统一标准》以砼材料分项系数1.4,砌体系数1.6,受压时变异系数为0.17,灌芯砌体抗压强度设计值为:工程上由于底层设检查孔,将灌芯项乘以0.75,设计公式为:少量高强砼灌芯砌体抗压强度达不到上述公式值,故应限制第五十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.灌孔砌块砌体的抗剪强度砌体受剪时可能产生剪摩、剪压、斜压三种状态:《88规范》认为砌体的抗剪强度与砂浆强度的平方根成正比,主要是考虑第一种破坏状态。根据试验,三种破坏抗剪强度与砌体抗压强度平方根成正比,《01规范》采用下式:三.灌孔砌块砌体的弹性模量E单排且对孔砌筑的砼砌块砌体弹性模量:第五十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五第四章砌体结构构件承载力计算§4-1无筋砌体受压构件当压力作用于构件截面的重心时为轴心受压构件,不作用于重心时为偏心受压构件。M、N为截面上所受的设计弯矩和轴力;e不应该超过0.6y,y为截面中心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。第五十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五一.受压短柱此时可不考虑构件纵向弯曲对承载力影响。纵向压力作用在重心时均匀受压,作用在非重心时,如下图。第五十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五第五十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五试验表明,受压构件的承载力应安下式计算:为偏心受压构件与轴心受压构件承载力的比值,称为偏心影响系数,其与的关系式为:

或(矩形时)第五十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.受压长柱

必须考虑纵向弯曲的影响;规范采用附加偏心距的影响,即在偏压短柱的偏心影响系数中将偏心距增加一项附加偏心距ei。代入边界条件e=0时,为轴心受压纵向弯曲系数,按下式计算:最终得:其中高厚比与砂浆强度等级有关第五十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五受压构件高度取值:第六十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五N-为轴向力设计值;A为截面面积,按毛截面计算;f-砌体的抗压强度设计值;为高厚比和轴向力偏心距e对受压构件承载力的影响系数。构件高厚比的计算公式对于矩形截面:对于T形截面:对于矩形截面:

为不同砌体材料的高厚比修正系数:烧结砖1,砼空心砌块1.1,粉煤灰砖-半细料石1.2,粗、毛料石1.5。第六十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五[例题4-1]截面尺寸为370*490mm的砖柱,砖的强度等级为MU10,混合砂浆的强度等级为M2.5,柱高为3.2m,两端为不动铰支座。柱顶承受轴心压力标准N=100kN(其中永久荷载80KN,已包括柱自重),试验算柱的承载力。[解]先计算柱底压力设计值,砖的标准容重为19kN/m3,则N=1.2x80+1.4x20=124KN

查表第六十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五柱截面面积为A=0.37*0.49=0.18m2<0.3m2故=0.7+0.18=0.88查表可得砌体轴心受压抗压强度为则,安全例4-2、4-3第六十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.双向偏心受压构件承载力计算《01规范》根据湖南大学试验得出:两个方向的偏心距均很小时(偏心率<0.2)砌体从受力、开裂、破坏均类似于轴心受压构件的三个阶段。当一个方向偏心距很大(偏心率达0.4)时,另一个方向很小时(0.1),砌体受力性能与单向偏心受压类似。当两个方向偏心率达0.2~0.3时,水平和竖向裂缝同时出现。当两个方向偏心率达0.3~0.4时,水平裂缝较竖向裂缝出现早。砌体破坏时,截面四个边缘实测应变接近线性分布。第六十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五双向偏心受压短柱的偏心影响系数计算:双向偏心受压长柱的偏心影响系数计算:双向偏心受压构件的承载力计算公式:※

01规范》规定eb、eh分别不宜大于0.25b、0.25h。※两个方向偏心率相差95%以上时,可按单向计算。第六十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§4-2砌体局部受压计算局部受压是砌体结构常见的受力形式之一。局压破坏三种形式一.砌体截面局部均匀受压当荷载均匀作用时,局部受压承载力计算公式如下:式中,局部受压面积上荷载设计值产生的轴向力局部受压面积;局部抗压强度提高系数;影响局部抗压强度的计算面积。第六十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五为什么如此规定?(避免劈裂)第六十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五第六十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.梁端有效支承长度梁端底面没有离开砌体的长度称为有效支承长度,其并不等于实际支承长度,令梁端底面压应力图形完整系数;边缘最大局压应力。第六十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五※按弹性地基梁理论有:为垫层系数;为墙体边缘最大变形;代入上式得:

※试验发现比较稳定,故简化所以:(规范未用)经过简化(P323):(规范采用)※荷载传至下部墙体时,作用点距墙内表0.4a0。第七十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.梁端砌体局部受压《规范》规定梁端砌体局部受压承载力采用如下公式计算:

上部荷载折减系数第七十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五

上部荷载的折减系数,当A0/Al大于等于3时,应取等于0;局部受压面积内上部轴压力设计值(N);梁端支承压力设计值(N);上部平均压应力设计值(N/mm2);梁端底面压应力图形完整系数,可取0.7,对于过梁和墙梁可取1.0;梁端有效支承长度(mm),当a0大于a时,应取a0等于a;梁端实际支承长度;梁的截面宽度;梁的截面高度;砌体的抗压强度设计值。第七十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五四.垫块下砌体的局部受压1.梁下设置刚性垫块

垫块面积Ab上由上部荷载设计值产生的轴压力,

第七十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五

垫块上N0和Nl的轴向力影响系数,不考虑纵向弯曲影响,取的值。基本上是偏心受压公式。垫块外砌体面积的有利影响系数,但不小于1.0,为砌体局部抗压强度提高系数,以Ab代替Al;

垫块面积(mm2);垫块伸入墙内的长度(mm),≤垫块的宽度(mm),自梁边挑出不大于。第七十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五2.刚性垫块应符合下列要求:1)刚性垫块的高度不宜小于180mm,自梁边算起的垫块挑出长度不宜大于垫块高度;2)在带壁柱墙的壁柱内设置刚性垫块时,由于局压承载力偏低,其计算面积应取壁柱范围内的面积,而不计算翼缘部分,同时要求壁柱上垫块伸入翼墙内的长度不应小于120mm;3)当现浇垫块与梁整体浇筑时,垫块可以在梁高度范围内设置。3.梁端设有刚性垫块时,两端的有效支承长度在《01规范》中按下式计算:

刚性垫块的影响系数。第七十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五五.梁下设有柔性垫梁的局部受压承载力计算00.20.40.60.85.45.76.06.97.8系数值表第七十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五梁下设有长度大于垫梁下的局部受压承载力计算:

垫梁上部轴向力设计值(KN);垫梁在厚度方向的宽度(mm);(《01规范》增加系数)当荷载沿厚度方向均匀分布时取1.0,不均匀分布时取0.8;垫梁高度;折算成砌体高度;墙厚分别为垫梁的混凝土弹性模量和截面惯性矩;

为砌体弹性模量;

第七十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五垫梁的高度(mm);砌体的弹性模量;墙厚(mm)

例题六梁端约束问题第七十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§4-3砌体受拉、受弯、受剪承载力计算一.轴心受拉构件砌体轴心抗拉强度设计值二.受弯构件砌体弯曲抗拉强度设计值

受弯构件受剪承载力:Z--内力臂,矩形截面时为2h/3;S--截面面积矩;fv—砌体抗剪强度设计值。第七十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.受剪构件砌体较少有单纯受剪,常伴有压应力,试验表明,剪切破坏的形式与有关,较小时砌体沿通缝受剪产生滑移,称为剪切滑移破坏或剪摩破坏;较大时产生阶梯形裂缝破坏,称为剪压破坏;更大时沿压应力方向产生裂缝破坏,类似单轴受压破坏,称为斜压破坏。第八十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五复合受力砌体抗剪强度理论有两种,即:※主拉应力破坏理论—破坏时主拉应力达到砌体抗拉强度或抗剪强度,抗震规范提出公式,基于点应力破坏;对于已开裂但仍能承载的现象不能解释。※剪摩理论—认为复合受力抗剪强度是砌体的粘结强度与法向压力产生的摩阻力之和,砌体规范提出。摩擦系数第八十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五《01规范》公式:

当rG=1.2当rG=1.35V—剪力设计值;A—构件水平截面面积,有空洞时取砌体净面积;-修正系数,rG=1.2对砖砌体取0.6,砼砌体取0.64rG=1.35对砖砌体取0.64,砼砌体取0.66;-剪压复合受力影响系数;-轴压比,且不大于0.8以防止斜压破坏。

例题第八十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五第五章混合结构房屋墙、柱的设计§5-1概述§5-2混合结构房屋的结构布置一.横墙承重方案二.纵墙承重方案三.内框架承重方案第八十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五四.纵横墙混合承重方案五.底层框架承重方案第八十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§5-3混合结构房屋按空间刚度的分类房屋的静力计算,根据房屋的空间工作性能分为刚性方案、刚弹性方案和弹性方案三类。第八十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五刚性横墙的概念?能为屋面水平梁提供水平弹性支撑点,并通过自身在平面内的水平抗侧刚度将屋面梁承受的水平荷载传给基础的横向承重墙体称为刚性横墙第八十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五屋面承受荷载R后分成两部分:一部分R1通过屋面水平梁传给山墙;另一部分R2通过平面排架直接传给外墙的基础。一.

弹性构造方案当山墙(横墙)间距很大时,屋面水平梁的水平刚度较小,值比较大,总水平位移与无山墙接近.二.

刚弹性构造方案当山墙(横墙)间距比较小时,屋面的跨度相对短一些,相应的水平刚度相对较大。楼板处的相对位移比弹性方案小一些。

空间性能影响系数第八十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.刚性构造方案当山墙(横墙)间距更短时,由于屋面水平梁的水平刚度很大,可以认为屋面没有水平位移。比较以上三种房屋,刚性方案最好,一般应尽量设计成刚性方案。《规范规定》混合结构房屋静力计算方案划分如下:屋盖类别刚性方案刚弹性方案弹性方案1整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或楼盖S<3232<S<72S>722装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和木屋盖或楼板S<2020<S<48S>483冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖S<1616<S<36S>36第八十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五刚性方案和刚弹性方案中横墙应当满足以下几项要求:1)横墙中开有洞口时,洞口的水平截面面积应不超过横墙截面面积的50%;2)横墙的厚度一般不小于180mm;3)单层房屋的横墙长度不小于其高度,多层房屋的横墙长度,不小于其总高度的1/2;4)当不符合上述要求时,应对横墙的刚度进行验算;最大的水平位移不超过横墙总高度的1/4000。第八十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五一.刚性构造方案房屋承重纵墙计算1.计算简图(竖向荷载作用)设计时取一段具有代表性的一段进行计算.计算简图如下§5-4砌体房屋墙、柱设计计算第九十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五竖向荷载作用下的计算简图为竖向的连续梁.由于楼板端部翘起作用,使梁端反力产生偏心,偏心距距墙边为0.4a0,所以墙体受弯;由于楼板使墙体截面削弱,故可以将该处简化成铰支座,以便于计算;水平荷载作用下简化成连续梁。2.最不利截面的位置及内力计算一般取以下几段为最不利截面。第九十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五I-I截面,楼盖大梁的底面,该处的弯矩最大;如果上下墙体的厚度相同,则则纵向力的偏心距为:第九十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五设计值产生的纵向力II-II截面处,该处的弯矩虽然不是最大,但是截面面积较小。该处的弯矩:该截面的纵向力为纵向力偏心距为截面面积为第九十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五III-III截面即窗口下边缘处,弯矩为该截面的纵向力为纵向力偏心距为IV-IV截面处即下层楼盖大梁底稍上面处注:关于I-I~

IV-IV的选用说明(在《01规范》中简化考虑均取窗间墙宽度计算)第九十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五3.截面承载力计算

按受压构件强度公式计算根据上述方法求出最不利截面得竖向力N和竖向力偏心距e之后就可按受压构件强度计算公式进行计算。第九十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五4.外纵墙在水平荷载作用下的计算方法

对于刚性方案外墙,当洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3时,其层高和总高不超过下表值,且屋面自重不小于,可以不考虑风荷载的影响,仅按竖向荷载计算。

如需考虑,则在水平风荷载作用下,计算单元可以看作一个竖向的连续梁,跨中和支座处的弯矩可以近似为基本风压值层高(m)总高(m)0.44.0280.54.0240.64.0180.73.518第九十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五水平风荷载作用下的弯矩应与竖向荷载作用产生的弯矩组合;风荷载有正、负风压,须注意当风荷载、永久荷载、可变荷载组合时应按《荷载规范》考虑组合系数;单层房屋:在荷载作用下,墙、柱可视为上端不动铰支承于屋盖,下端嵌固于基础的竖向构件;5.关于计算简图的补充规定在简化过程中,墙体对梁的约束作用被忽略,这样对墙体偏不安全,…。故01规范规定:对于梁跨度大于9m的墙承重的多层房屋,宜考虑约束作用对墙体产生的不利影响。第九十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.刚性构造方案房屋承重横墙计算刚性构造方案房屋由于横墙间距不大,在水平荷载作用下,纵墙传给横墙的水平力对横墙的承载力计算影响很小,因此,横墙只需计算垂直荷载作用下的承载力。1.计算简图刚性方案的计算简图取1米宽的墙体作为计算单元。楼板削弱了墙体,将连接处视为铰支座。荷载分本层和上部,可能有偏心,但较小,轴力较大,故可按轴心受压考虑。第九十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五2.最不利截面位置及内力计算由于按轴心受压,同时规范规定沿层高取用相同的纵向力影响系数,可以取每层根部为最不利截面,也可按楼层中部取。该截面处的轴向力为3.截面承载力计算按轴心受压构件计算,确定各层块体和砂浆强度;横墙上设有洞口时,取洞口中心线之间的墙体作为计算单元;有楼面大梁作用于横墙时,应取大梁间距作为计算单元;局部受压验算。第九十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.弹性构造方案房屋墙柱计算单层弹性方案混合结构房屋可按铰接排架进行内力分析,此时砌体墙柱即为排架柱,如中柱是混凝土柱则应将砖柱按弹性模量换算成混凝土柱厚计算。第一百页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五四.单层刚弹性构造方案房屋墙柱计算可按屋架、大梁与墙(柱)铰接并考虑空间工作的平面排架或框架计算。房屋各层的空间性能影响系数,可按下表采用,其计算方法应按附录的规定采用。第一百零一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五注:i取1~n,n为房屋的层数。

房屋各层的空间性能影响系数ηi屋盖或楼盖类别横墙间距s(m)1620242832364044485256606468721--------0.330.390.450.500.550.600.640.680.710.740.772--0.350.450.540.610.680.730.780.82------------30.370.490.600.680.750.81------------------第一百零二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五五.多层刚弹性方案混合结构房屋计算(不讲)在水平荷载(风荷载)作用下,刚弹性方案房屋墙、柱内力分析可按如下两步进行,然后将两步结果叠加,即得最后内力:

1.在平面计算简图中,各层横梁与柱连接处加水平铰支杆,计算其在水平荷载(风荷载)作用下无侧移时的内力与各支杆反力Ri(图Ca)。

2.考虑房屋的空间作用,将各支杆反力Ri乘以由表4.2.4查得的相应空间性能影响系数ηi,并反向施加于节点上,计算其内力(图Ca)。第一百零三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五第一百零四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五第一百零五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五上述方法分析多层刚弹性方案房屋墙柱内力计算很复杂,为此在实测和理论分析基础上综合、简化,按前表采用空间性能影响系数。与单层分析一样,分两步进行,然后将结果叠加即得最后内力,如下图。第一百零六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§5-5

混合结构房屋的构造措施一.墙柱的允许高厚比定义:墙柱的高度与厚度之比称为高厚比。限制高厚比的原因?1.影响允许高厚比的因素1)砂浆强度等级2)横墙间距3)构造支撑条件,如刚性方案允许高厚比可以大一些,弹性和刚弹性方案可以小一些;4)砌体截面类型5)构件重要性和房屋使用要求第一百零七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五2.对于矩形截面墙、柱高厚比应符合规定β=H0/h≤μ1μ2[β]式中,墙柱的允许高厚比;

墙柱的计算高度。

非承重墙的修正系数.当厚度为240mm时,;当厚度为90mm时,;当厚度在240mm和90mm之间时,插值。有门窗洞口的墙的修正系数:式中,为宽度s范围内的门窗洞口的宽度;s为相邻窗间墙或壁柱之间的距离。第一百零八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五砂浆强度等级墙柱>=M7.52617M52416M2.52215墙、柱的允许高厚比限值第一百零九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五3.对于带壁柱墙和带构造柱墙的高厚比验算当验算带壁柱墙的高厚比时,公式中的应当改为折算厚度,在确定截面回转半径时,墙截面的翼缘宽度,可按带壁柱墙的计算截面翼缘宽度bf如下采用,当确定带壁柱墙的计算高度H0时,s应取相邻横墙间的距离。

计算翼缘宽度时:1)多层房屋,当有门窗洞口时,可取窗间墙宽度;当无门窗洞口时,每侧翼墙宽度可取壁柱高度的1/3;

2)单层房屋,无窗洞时,可取壁柱宽加2/3墙高,但不大于壁柱间距;有窗洞时,取窗间墙宽度。第一百一十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五当构造柱截面宽度不小于墙厚时,可按公式验算带构造柱墙的高厚比,此时公式中h取墙厚;当确定墙的计算高度时,s应取相邻横墙间的距离;为考虑设置构造柱的有利作用,可将墙的允许高厚比[β]乘以提高系数μc:

为构造柱沿墙长方向的宽度;构造柱的间距。当时,取,当时,取系数,对细料石为0,混凝土砌块、粗料石、毛料石及毛石砌体为1.0;其它砌体为1.5;由于施工先砌墙,后浇柱,则构造柱有利对施工阶段不成立。第一百一十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五还需验算壁柱间墙或构造柱间墙的高厚比,此时s应取相邻壁柱间或相邻构造柱间的距离。当壁柱间墙较薄、较高以致超过高厚比限值时,可在墙高范围内设置钢筋混凝土圈梁,而且当b/s≥1/30时,圈梁可视作壁柱间墙或构造间墙的不动铰支点(b为圈梁宽度)。墙高变为基础顶至圈梁底,如不允许增加圈梁宽度,可按墙体平面外等刚度原则增加圈梁高度,以满足壁柱间墙或构造柱间墙不动铰支点的要求。当与墙连接的相邻两横墙间的距离s≤μ1μ2[β]h时,墙的高度可不受公式的限制,墙厚按承载力计算加以确定。第一百一十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.防止或减轻墙体开裂的主要措施房屋墙身裂缝的主要部位:房屋的高度、重量、刚度有较大变化处;地质条件变化处;基础底面或埋深变化处;房屋平面形状复杂的转角处;整体式屋盖或装配整体式屋盖房屋顶层的墙体;其中尤以纵墙的两端和楼梯间为甚;房屋底层两端部的纵墙;老房屋中邻近于新建房屋的墙体等。第一百一十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五产生裂缝的根本原因:由于收缩和温度变化引起的;由于地基不均匀沉降引起的。1、防止由于收缩和温度变化引起墙体开裂的主要措施:结构由于温度的变化引起热胀冷缩的变形称为温度变形。混凝土的线膨胀系数为1.0E-5;砖墙的线膨胀系数为0.5E-5;1)几种比较典型的裂缝:平屋顶下边外墙的水平裂缝和包角裂缝.第一百一十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五内外纵墙和横墙的八字裂缝.第一百一十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五房屋错层处墙体的局部垂直裂缝.2)防止由于收缩和温度裂缝变形引起的墙体开裂的措施设置温度伸缩缝;第一百一十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五在房屋顶层宜设置钢筋混凝土圈梁;优先采用装配整体式有檩体系钢筋混凝土瓦材屋盖、装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或加气混凝土屋盖;第一百一十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五屋盖结构的上层设置保温层或隔热层;屋面保温层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝,间距不宜大于6米,并与女儿墙隔开;当房屋的楼盖或屋盖不在同一标高时,较低的屋盖或楼盖与顶层较高的部分的墙体脱开做成变形缝;顶层及女儿墙砂浆等级≥M5,女儿墙增设构造柱;第一百一十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层,滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等;对于长纵墙,可只在其两端的2~3个开间内设置,对于横墙可只在其两端各ι/4范围内设置(ι为横墙长度);顶层墙体有门窗等洞口时,在梁上的水平灰缝内设置2~3道焊接钢筋网片或2φ6钢筋,并应伸入过梁两端墙内不小于600mm;第一百一十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五顶层挑梁末端下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片(纵向钢筋不宜少于2φ4,横筋间距不宜大于200mm)或2φ6钢筋,钢筋网片或钢筋应自挑梁末端伸入两边墙体不小于1m(图6.3.2);第一百二十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五3)轻集料砼砌块等采取的措施对灰砂砖、粉煤灰砖、混凝土砌块或其他非烧结砖,宜在各层门、窗过梁上方的水平灰缝内及窗台下第一和第二道水平灰缝内设置焊接钢筋网片或2φ6钢筋,焊接钢筋网片或钢筋应伸入两边窗间墙内不小于600mm。当灰砂砖、粉煤灰砖、混凝土砌块或其他非烧结砖实体墙长大于5m时,宜在每层墙高度中部设置2~3道焊接钢筋网片或3φ6的通长水平钢筋,竖向间距宜为500mm。第一百二十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五为防止或减轻混凝土砌块房屋顶层两端和底层第一、第二开间门窗洞处的裂缝,可采取下列措施:

在门窗洞口两侧不少于一个孔洞中设置不小于1φ12钢筋,钢筋应在楼层圈梁或基础锚固,并采用不低于Cb20灌孔混凝土灌实;

※门窗洞口两边的墙体的水平灰缝中,设置长度不小于900mm、竖向间距为400mm的2φ4焊接钢筋网片;第一百二十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五※在顶层和底层设置通长钢筋混凝土窗台梁,窗台梁的高度宜为块高的模数,纵筋不少于4φ10、箍筋φ6@200,Cb20混凝土。当房屋刚度较大时,可在窗台下或窗台角处墙体内设置竖向控制缝。在墙体高度或厚度突然变化处也宜设置竖向控制缝,或采取其他可靠的防裂措施。竖向控制缝的构造和嵌缝材料应能满足墙体平面外传力和防护的要求。灰砂砖、粉煤灰砖砌体宜采用粘结性好的砂浆砌筑,混凝土砌块砌体应采用砌块专用砂浆砌筑。对防裂要求较高的墙体,可根据情况采取专门措施。第一百二十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.防止由于地基不均匀沉降引起墙体开裂措施不均匀沉降引起的破坏现象防止不均匀沉降的措施:设沉降单元;设圈梁;合理安排施工顺序;体型力求简单。第一百二十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.一般构造要求见《砖石结构设计规范》第6.2条规定第一百二十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五

第六章配筋砌体构件承载力计算§6-1网状配筋砖砌体网状配筋砖砌体破坏特征第一百二十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五1.《01规范》规定网状配筋砖砌体受压构件应符合下列规定:1)偏心距超过截面的核心范围,对于矩形截面即e/h>0.17时或偏心距虽未超过截面的核心范围,但构件的高厚比β>16不宜采用网状配筋砖砌体构件;为什么?2)对矩形截面构件,当轴向压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计算;3)当网状配筋砌体构件下端与无配筋砌体交接时,尚应验算交接处无筋砌体的局部受压承载力。第一百二十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五2.受压承载力计算轴向力设计值;高厚比和配筋率以及轴向力的偏心距对网状配筋砖砌体受压构件承载力影响系数,按表查用;网状配筋砖砌体的抗压强度设计值;截面面积;轴向力的偏心距;体积配筋率,当采用截面面积为As的钢筋组成的方格网,网格尺寸为a和钢筋网的竖向间距为sn时,

分别为钢筋和砌体的体积;钢筋的抗拉强度设计值,当大于320MPa时,仍然采用320MPa.第一百二十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五3.网状配筋砖砌体的构造要求网状配筋砌体中的体积配筋率,不应小于0.1%,并不应大于1%;采用钢筋网时,钢筋的直径宜采用3-4mm;当采用链弯钢筋网时,钢筋的直径不应大于8mm;钢筋网中的钢筋间距,不应大于120mm,并不应小于30mm;钢筋网的竖向间距,不应大于五皮砖,并不应大于400mm;网状配筋砌体所用的砂浆强度等级不应低于M7.5、砖不低于MU10;钢筋网应设置在砌体的水平灰缝之中,灰缝厚度应保证钢筋上下至少各有2mm后的砂浆层。第一百二十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§6-2组合砖砌体构件《01规范》指出轴向力偏心距超过无筋砌体偏压构件限值时宜采用组合砖砌体。对于砖墙与组合砌体一同砌筑的T形截面构件,可按矩形截面组合砌体构件计算。但构件的高厚比β仍按T形截面考虑,其截面的翼缘宽度尚应符合第4.2.8条的规定。第一百三十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五一.轴心受压组合砖砌体的承载力组合砖砌体轴心受压构件的承载力应按下式计算:

Φcom----组合砖砌体构件的稳定系数,可按表采用;

A----砖砌体的截面面积;

fc----混凝土或面层水泥砂浆的轴心抗压强度设计值,砂浆的轴心抗压强度设计值可取为同强度等级混凝土的轴心抗压强度设计值的70%,当砂浆为M15时,取5.2MPa;当砂浆为M10时,取3.5MPa;当砂浆为M7.5时,取2.6MPa;

Ac----混凝土或砂浆面层的截面面积;

ηs----受压钢筋的强度系数,当为混凝土面层时,可取1.0;当为砂浆面层时可取0.9;

f'y----钢筋的抗压强度设计值;

A's----受压钢筋的截面面积。第一百三十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.偏心受压组合砖砌体的承载力组合砖砌体偏心受压时,其承载力和变形性能与钢筋混凝土构件相近。第一百三十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五对于偏心受压组合砖柱,当达到极限荷载时,受压较大一侧的混凝土或砂浆面层可以达到混凝土或砂浆的抗压强度,而受拉钢筋仅大偏心受压时,才能达到屈服强度。因此偏压构件基本分为两种形态,小偏压时受压区混凝土或砂浆面层及部分受压砌体受压破坏;大偏压时受拉区钢筋首先屈服,然后受压破坏,破坏形态与钢筋混凝土柱相似。第一百三十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五组合砖砌体偏心受压构件的承载力应按下列公式计算:

N≤fA'+fcA'c+ηsf'yA's-σsAs(1)

NeN≤fS0+fcSc,s+ηsf'yA's(h0-a's)(2)

此时受压区的高度x可按下列公式确定:

fSN+fcSc,N+ηsf'yA'se'N-σsAseN=0(3)

eN=e+ea+(h/2-as)(4)

e'N=e+ea-(h/2-a's)(5)

ea=β2h(1-0.022β)/2200(6)

第一百三十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五组合砖砌体钢筋As的应力(单位为MPa,正值为拉应力,负值为压应力)应按下列规定计算:

小偏心受压时,即ξ>ξb

σs=650-800ξ(5-1)

-f'y≤σs≤fy(5-2)

大偏心受压时,即ξ≤ξb

σs=fy(5-3)

ξ=x/h0(5-4)

式中

ξ----组合砖砌体构件截面的相对受压区高度;

fy----钢筋的抗拉强度设计值。

组合砖砌体构件受压区相对高度的界限值ξb,对于HPB235级钢筋,应取0.55;对于HRB335级钢筋,应取0.425。第一百三十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五

σs----钢筋As的应力;

As----距轴向力N较远侧钢筋的截面面积;

A‘----砖砌体受压部分的面积;

A’c----混凝土或砂浆面层受压部分的面积;

Ss----砖砌体受压部分的面积对钢筋As重心的面积矩;第一百三十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五

Sc,s----混凝土或砂浆面层受压部分的面积对钢筋As重心的面积矩;

SN----砖砌体受压部分的面积对轴向力N作用点的面积矩;

Sc,N----混凝土或砂浆面层受压部分的面积对轴向力N作用点的面积矩;

eN、e‘N----分别为钢筋As和A’s重心至轴向力N作用点的距离;

e----轴向力的初始偏心距,按荷载设计值计算,当e小于0.05h时,应取e等于0.05h;

ea----组合砖砌体构件在轴向力作用下的附加偏心距;

h0----组合砖砌体构件截面的有效高度,取h0=h-as;

as、a‘s----分别为钢筋As和A’s重心至截面较近边的距离。

第一百三十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.构造要求

组合砖砌体构件的构造应符合下列规定:

1.面层混凝土强度等级宜采用C20。面层水泥砂浆强度等级不宜低于M10。砌筑砂浆的强度等级不宜低于M7.5;

2.竖向受力钢筋的混凝土保护层厚度,不应小于表8.2.6中的规定。竖向受力钢筋距砖砌体表面的距离不应小于5mm;环境条件室内正常环境露天或室内潮湿环境构件类别墙1525柱2535混凝土保护层最小厚度(mm)表8.2.6注:当面层为水泥砂浆时,对于柱,保护层厚度可减小5mm。第一百三十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五

3.砂浆面层的厚度,可采用30~45mm。当面层厚度大于45mm时,其面层宜采用混凝土;

4.竖向受力钢筋宜采用HPB235级钢筋,对于混凝土面层,亦可采用HRB335级钢筋。受压钢筋一侧的配筋率,对砂浆面层,不宜小于0.1%,对混凝土面层,不宜小于0.2%。受拉钢筋的配筋率,不应小于0.1%。竖向受力钢筋的直径,不应小于8mm,钢筋的净间距,不应小于30mm;

5.箍筋的直径,不宜小于4mm及0.2倍的受压钢筋直径,并不宜大于6mm。箍筋的间距,不应大于20倍受压钢筋的直径及500mm,并不应小于120mm;第一百三十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五

6.当组合砖砌体构件一侧的竖向受力钢筋多于4根时,应设置附加箍筋或拉结钢筋;

7.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(图8.2.6);

8.组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块。竖向受力钢筋伸入垫块的长度,必须满足锚固要求。第一百四十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§6-3砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙一.应用场合《抗震规范》指出,对于多层砖房应按要求设置构造柱,其目的是为了加强墙体的整体性,增加墙体延性提高抗震能力。在设计中有时承载力不足时也可在墙体中设置构造柱加强,《01规范》以前,此类墙体算法偏不安全。二.试验和有限元分析根据试验和有限元分析,得出组合墙与无构造柱砌体轴心受压承载力之比,即强度提高系数:S—构造柱间距第一百四十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五第一百四十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五第一百四十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.组合墙轴心受压承载力计算公式《01规范》采用了与组合砖砌体受压构件承载力相同的计算公式,但引入强度系数。N≤Φcom[fAn+η(fcAc+f‘yA’s)](1)(8.2.7-1)

(2)

Φcom----组合砖墙的稳定系数,可按表8.2.3采用;

η----强度系数,当ι/bc小于4时取ι/bc等于4;

ι----沿墙长方向构造柱的间距;

bc----沿墙长方向构造柱的宽度;

An----砖砌体的净截面面积;

Ac----构造柱的截面面积。第一百四十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五四.组合墙的构造要求组合砖墙应符合下列规定:

1.砂浆的强度等级不应低于M5,构造柱的混凝土强度等级不宜低于C20;

2.柱内竖向受力钢筋的混凝土保护层厚度,应符合表的规定;

3.构造柱的截面尺寸不宜小于240mm×240mm,其厚度不应小于墙厚,边柱、角柱的截面宽度宜适当加大。柱内竖向受力钢筋,对于中柱,不宜少于4φ12;对于边柱、角柱,不宜少于4φ14。构造柱的竖向受力钢筋的直径也不宜大于16mm。其箍筋,一般部位宜采用φ6、间距200mm,楼层上下500mm范围内宜采用φ6、间距100mm。构造柱的竖向受力钢筋应在基础梁和楼层圈梁中锚固,并应符合受拉钢筋的锚固要求;

第一百四十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五

4.组合砖墙砌体结构房屋,应在纵横墙交接处、墙端部和较大洞口的洞边设置构造柱,其间距不宜大于4m。各层洞口宜设置在相应位置,并宜上下对齐;

5.组合砖墙砌体结构房屋应在基础顶面、有组合墙的楼层处设置现浇钢筋混凝土圈梁。圈梁的截面高度不宜小于240mm;纵向钢筋不宜小于4φ12,纵向钢筋应伸入构造柱内,并应符合受拉钢筋的锚固要求;圈梁的箍筋宜采用φ6、间距200mm;

6.砖砌体与构造柱的连接处应砌成马牙槎,并应沿墙高每隔500mm设2φ6拉结钢筋,且每边伸入墙内不宜小于600mm;

7.组合砖墙的施工程序应为先砌墙后浇混凝土构造柱。第一百四十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§6-4配筋砌块砌体构件一.工程应用我国近年来随着对混凝土小砌块及其配筋砌体的进一步研究和推广,各省市都对在大跨度和中高层建筑中应用配筋砌体相当重视,并已经取得了一些阶段性的成果,例如广西科委10层住宅试验楼(1982年建成);广西建二公司11层试验楼(1986年建成);辽宁省盘锦市国税局15层住宅楼(1997年建成);上海市园南小区四街坊18层住宅楼(1998年建成);上海市泾南新村新型墙体材料试点小区(7层,大开间结构体系)(1998年建成);辽宁抚顺18层住宅楼(共6栋)(在建);哈尔滨18层住宅楼(共2栋)。第一百四十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五主体13层,局部15层,总高39.4和46m,电梯间为C20钢筋混凝土筒体,其它均为190厚钢筋混凝土配筋砌块砌体,基础为复打式沉管灌注桩,无地下室,底层层高4.4m,标准层层高3m,单层面积500m2,总建筑面积为7000m2。第一百四十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五上海18层配筋砌块剪力墙塔楼第一百四十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.配筋砌体剪力墙正截面受力性能1.试件及试验方案第一百五十页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五2.试件破坏过程与破坏特征主要为延性弯曲破坏,少数弯剪破坏。第一百五十一页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.剪力墙正截面承载力计算方法通过试验发现,配筋砌体剪力墙大偏压试件的受力性能和破坏形态与钢筋混凝土剪力墙大偏压构件类似,据此参照混凝土大偏压构件计算公式得出。配筋砌块砌体构件正截面承载力应按下列基本假定进行计算:(公式见规范)

1.截面应变保持平面;

2.竖向钢筋与其毗邻的砌体、灌孔混凝土的应变相同;

3.不考虑砌体、灌孔混凝土的抗拉强度;

4.根据材料选择砌体、灌孔混凝土的极限压应变,且不应大于0.003;

5.根据材料选择钢筋的极限拉应变,且不应大于0.01。对于小偏压受压构件,其破坏特征均与钢筋混凝土小偏压时间类似,故可根据后者建立设计计算公式。(公式见规范)第一百五十二页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五四.配筋砌块剪力墙斜截面受剪性能1.试件设计和实验方案2.试件破坏过程和破坏特征底皮水平灰缝先开裂,之后出现断续斜裂缝,同时先出现的水平裂缝沿阶梯向上发展,从顶部也出现裂缝向下沿阶梯形开裂,继续加载,斜裂缝连通形成交叉主裂缝。斜截面计算公式见规范第一百五十三页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五§6-5配筋砌块砌体剪力墙的构造要求见规范第一百五十四页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五第七章混合结构房屋其它结构构件设计§7-1过梁一.过梁的类型及其适用范围承受门窗洞口上部墙体的重量和楼盖传来的荷载的梁,称为过梁.一般包括砖砌过梁和钢筋混凝土过梁.第一百五十五页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五关于过梁的跨度的规定:钢筋砖过梁为1.5米;砖砌平拱为为1.2米;对有较大振动荷载或可能产生不均匀沉降的房屋,应采用钢筋混凝土过梁。第一百五十六页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五二.过梁的破坏特点第一百五十七页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五三.过梁的荷载梁板荷载和墙体自重1.梁板荷载:对于砖和小型砌块砌体,当梁板下墙体的高度时(为过量的净跨),应计入梁板传来的荷载。当梁板下的墙体高度时,不考虑梁板荷载。第一百五十八页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五2.墙体荷载:

对砖砌体,当过梁上的墙体高度时,应按墙体的均布自重采用;当墙体的高度时,应按高度为墙体的均布自重采用;

对混凝土砌块砌体,当过梁上的墙体高度时,应按墙体的均布自重采用;当墙体的高度时,应按高度为墙体的均布自重采用.第一百五十九页,共一百八十五页,编辑于2023年,星期五第一

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