外贴钢板加固砌体墙计算方法分

ea
=
β2 h 2200
(1
-
01022β)
式中 : f 为砌体的抗压强度设计值 ; f c 为混凝土或水泥砂 浆面层的轴心抗压强度设计值 ; f y 为钢筋的抗压强度设计 值 ;σs 为钢筋的应力 ; As 为距轴向力 N 较远侧钢筋的截面面 积 ; A′为砖砌体受压部分的面积 ; A′c 为混凝土或砂浆面层 受压部分的面积 ; Ss 为砖砌体受压部分的面积对钢筋 As 重 心的面积矩 ; Sc ,s 为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 为砖砌体受压部分的面积对轴向力 N 作用点的面积矩 ; Sc ,N 为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 A s 和 A′s 重心至轴向力 N 作用点的距离 ; e 为轴向力的初始偏心距 ,
建筑 ,20031 [4 ] 刘祖华 ,朱伯龙 1 粘钢加固混凝土梁的解析分析[J ]1 同济大学
学报 ,19941 [5 ] 欧阳翌 ,黄奕辉 1 粘钢加固法的剥离正应力分析[J ]1 华侨大学
学报 ,20001
[ 收稿日期 ] 2009 - 04 - 28 [ 作者简介 ] 董 莉 (1979 - ) ,女 ,哈尔滨人 ,硕士 ,工程师 ,从
事建筑结构设计工作 。 (编辑 李卉玉)
Abstract :Combined with the stats quo of building reinforcement ,the calculation method for masonry wall reinforcement by steel plate is presented on the basis of calculation method of combined masonry and reinforce concrete bias component ,It can be served as reference for structural reconstruction of the similar project1
土砌体与钢板之间的粘结界面处于拉剪状态 ,在粘结界面上 既有剪应力又有法向应力 ,有关这部分内容需进一步完善 。
参考文献
[1 ] GB50003 - 2001 ,砌体结构设计规范[ S]1 [2 ] GB50003 - 1988 ,砌体结构设计规范[ S]1 [3 ] 杨勇新 ,岳清瑞 1 碳纤维布与混凝土粘结破坏面特征[J ]1 工业
DONG Li1 , ZHANG Bo2yi2 (11Architectural Design and Research Institute ,Harbin Institute of Technology , Harbin 150090 , China ;
21School of Civil Engineering ,Harbin Institute of Technology , Harbin 150090 , China)
ζ2
=
1115 -
0101
l0 h
式中 , NFra Baidu bibliotek为轴向力设计值 ; f cm 为混凝土弯曲抗压强度设
计值 ; f y , f′y 为纵向受拉 ,受压钢筋的强度设计值 ; As , A′s 为
纵向受拉 ,受压主筋的截面面积 ; b 为截面宽度 ; e 为轴向压
力作用点至纵向受拉钢筋的距离 ;η为偏心距增大系数 ; ei
N ≤ f cm bx + f′y A′s - f y A s
(3)
Ne ≤ f cm bx ( h0 - xΠ2) + f′y A′s ( h0 - a′s)
(4)
其中 , e = ηei + hΠ2 - as
ei = e0 + ea
ea = 0112 (013 h0 - e0 )
对于矩形截面小偏心受压情况 :
偏心受压的组合砖砌体 ,当达到极限荷载时 ,基本上可以分
为两种破坏形态 ,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
受压区破坏 。偏压组合砖砌体的基本计算公式为 :
N ≤ fA′+ f c A′c + ηs f′y A′s - σs As
(1)
用两种材料的力学性能从而提高普通砌体墙偏压承载能力 ,
这同钢筋混凝土结构的原理是一样的 。这里选用钢板进行
加固 ,其主要原因是钢材 (软钢) 强度和弹性模量都比较适
中 ,且具有屈服台阶 ,材料基本能够充分利用 ,比其他材料如
各种纤维更适合用于砌体墙的加固 。
111 组合砖砌体结构
GB50003 - 2001《砌体结构设计规范》中指出 ,轴向力偏
板加固砌体墙的计算方法 ,为同类工程设计提供了计算依据 。
【关键词】 钢板 ;加固 ;砌体
【中图分类号】 TU375 【文献标识码】 B
【文章编号】 1001 - 6864 (2009) 07 - 0033 - 02
CALCULATION METHOD OF MASONRY WALL REINFORCED BY STEEL PLATE
[ 基金项目 ] 国家自然科学基金资助项目 (50178026 ,50678050)
力 (图 1b) ,由于砌体沿通缝截面的抗拉强度很低 ,很容易产 生水平裂缝 ,受压面积减小 ,构件刚度也相应削弱 ,因而纵向 弯曲的影响相应的增大 ,致使构件承载力随偏心距增大而降 低 (图 1c) 。砌体偏压构件截面内应力分布见图 1 。
新规范可靠度的提高 ,另一方面说明砌体抗拉强度低所带来
的问题应该引起我们的重视 ,并相应采取有效的措施来减小
其危害 。另外规范规定在梁的跨度大于一定数值时 ,在其支
撑处宜加设壁柱或采取其他加固措施 ,但是砌块砌体咬槎砌
壁柱并不容易实现 。针对这一问题 ,在偏压混凝土砌块砌体
墙的受拉一侧粘贴钢板以承受拉力 ,砌块承受压力 ,充分利
在梁的刚度较小 (梁端转角大) 或者在砌体结构房屋的 顶层 (MΠN 大) 极有可能出现偏心距较大的情况 ,针对砌体抗 拉强 度 较 小 而 实 际 中 有 可 能 出 现 偏 心 距 较 大 的 情 况 , 《GB50003 - 1988》规范中对偏压砌体的计算要求对于 017 y < e < 0195 y 时对应力较小边进行裂缝宽度验算 , e > 0195 y 时
董 莉等 :外贴钢板加固砌体墙计算方法分析
33
外贴钢板加固砌体墙计算方法分析
董 莉1 , 张博一2
(11 哈尔滨工业大学建筑设计研究院 , 哈尔滨 150090 ; 21 哈尔滨工业大学 , 哈尔滨 150090)
【摘 要】 结合我国建筑行业加固现状 ,在组合砖砌体和钢筋混凝土偏压构件计算方法的基础上 ,提出了钢
由于砌体良好的耐久性 、耐火性及保温隔热性能 ,在我 国建筑工程中得到了广泛应用 。但是砌体的抗拉和抗剪强 度较低 ,因而在应用上受到限制 。在实际工程中由于梁 、板 传来的荷载都是带有一定偏心的 ,所以偏心受压是砌体结构 的主要受力状态 ,当轴向力具有较小偏心时 ,截面内应力分 布不均匀 ,破坏从压应力较大一侧开始 ,该侧的压应变和应 力均比轴心受压时大 (图 1a) 。按照材料力学假定 ,当轴向 力作用在截面核心范围 (图 2) 以外时 ,截面上就会产生拉应
34
低 温 建 筑 技 术
2009 年第 7 期 (总第 133 期)
对截 面 受 拉 边 砌 体 通 缝 弯 曲 抗 拉 强 度 进 行 验 算 , 而 在
《GB5003 - 2001》规范中限定偏心距在 016 y 内 , ( y 为截面重
心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离) ,这一方面说明
体偏心受压柱和钢筋混凝土偏压构件的计算模式基本相近 ,
都是通过修正偏心距的方法来考虑纵向弯曲引起的二阶弯
矩对构件的影响 ,只是组合砖砌体为了和无筋砌体的计算保 持一致 ,采用偏心距的方法 ,而钢筋混凝土偏压构件采用的 是偏心距增大系数的方法 ,其实二者的本质是相同的 。钢板 贴砌块墙的这种结构可以参考两种方法进行承载力计算 ,本 文所提到的钢板粘贴到砌块墙上的这种结构受力导致混凝
NeN ≤ fS + f c S c ,s + ηs f′y A s′( h0 - a′s)
(2)
此时受压区高度 x 可按下式确定 :
fSN + f c Sc ,N + ηs f′y A′s e′N - σs A s eN = 0
其中 , eN = e + ea + ( hΠ2 - as)
e′N = e + ea - ( hΠ2 - as)
Key words :steel plate ;building reinforcement ;masonry
0 前言 随着我国建筑结构领域中的基本理论和设计方法不断
深入 ,人们对建筑物的安全性 ,适用性和耐久性的要求不断 增强 ,对工程质量和使用功能的要求也越来越高 。从我国规 范近几次的修订可以看出对于结构安全度方面的认识已经 有了很大程度的提高 ,除了新建房屋在可靠度方面有所提高 以外 ,对现有结构的维护和补强加固也引起了工程界的广泛 重视 。目前我国由于各种原因引起的需要进行维修和加固 建筑物每年大概有几百万平方米 。建筑物加固和修补的方 法 ,除了传统的加大截面法 ,外包钢法 ,还有预应力加固法 , 喷射混凝土法 ,加设中间支点法 ,粘钢板加固法 ,纤维材料加 固法等方法 。以上加固方法各有其优缺点 ,可以根据具体加 固工程的特点选择合适的加固方法 。汶川 5112 特大地震后 经考察 ,灾区需加固的房屋结构大多数为砌体结构 ,部分建 筑的围护结构加固后仍可使用 。针对这一问题 ,本文提出了 外贴钢板加固砌体墙的计算方法 。 1 与外贴钢板普通砌体墙受力形式相近的两种结构
为初始偏心距 ; ea 为附加偏心距 ; e0 为轴向力对截面重心轴
偏心距 ; l0 为构件的计算长度 ; h 为截面高度 ; h0 为截面有效
高度 ;ζ1 为偏心受压构件的截面曲率修正系数 ; A 为构件的
截面面积 ;ζ2 为构件长细比对截面曲率的修正系数 。
2 结语
通过比较以上两种结构的计算公式可以看出 ,组合砖砌
心距超过无筋砌体偏压构件的限值时宜采用组合砌体 。在
砌体内配置纵向钢筋或设置部分钢筋混凝土或钢筋砂浆以
共同工作都是组合砌体 。它不仅能提高砌体的抗弯能力和
延性 ,而且也能提高砌体的抗压能力 ,具有和钢筋混凝土相
近的性能 。组合砖砌体在工业建筑中得到较多的应用 ,除此
之外还广泛应用于地震区的砖房加固和新建房屋中 。对于
N ≤ f cm bx + f′y A′s - σs A s
(5)
Ne ≤ f cm bx ( h0 - xΠ2) + f y A′s ( h0 - a′s )
(6)
σs
= ζb
f -
y
018
(
xΠh0
-
018)
(7)
其中
,η =
1
+
1 1400 eiΠh0
(
l0 h
) 2ζ1ζ2
ζ1
=
015f c A N
按荷载设计值计算 ,当 e 小于 0105h 时 ,取 e 等于 0105h ; ea 为 组合砖砌体在轴向力作用下的附加偏心距 。
112 钢筋混凝土偏压构件
钢筋混凝土偏压构件的破坏形式根据受拉钢筋是否能
达到屈服也分为大偏压和小偏压两种 。我国混凝土设计规范
规定偏压构件应按下列公式进行计算 :
对于矩形截面大偏心受压情况 :