第四讲配筋砌体

fGf0.6fc
由砌块砌体的应力应变关系 1 ln1( ) 用稳定理论的方法可得：
500fgm
fgm
0g
1
1 1
2
400 fgm
偏安全简化后得规范公式
0g
1
10.0012
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。
（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。
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
3.4 配筋砌块砌体
Reinforced-Code of Practice for Design [S]. ISO/TC179/SC2 N50.1998
Vd Rdw
Rdw Rd(w 1)Rd(w 4)
R d(1 ) w 1(0 .3 0 3 .14 )fk 5 b d 0 .2N d 5
mn
• 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
Pu fv Bt
弯曲破坏强度线
剪切破坏强度线
剪切控制
b
弯曲控制
3.2 水平灰缝配筋砖砌体
Vu(fVE sfys)A
水平钢筋强度利用系数ζs，试验及下图分析可得
V y v 1 2 h 0 .7 tsf v y v 0 .3b h 5 sf v yb v 0 t.35 sf v yA v
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 (bh)sn 当钢筋屈服时，试件破坏，即
(bh)sn A as (bh)fym
配筋增加砌体强度 轴压短柱抗压强度
As asn
2
fym100fym
f nm fm1200fym
注意：偏心距不应大于截面核心 e≤0.17h
2.1.3偏压短柱
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。
2
667
注意：β＞16时，不宜
长柱承载力影响系数
n
1
2
112e h
11210n 1
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，
0n 1.0
n
1 112( e )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
2
14.5e y
41.510n1(0.0250.4
2） 大偏心受压时极限承载力
N u f g b m f x y 'A s ' f y A s f s A i si N u e N f g b ( m h 0 x x / 2 ) f y 'A s 'm ( h 0 a s ') f s S s m i i
3） 小偏心受压时极限承载力
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）：
特点： 改善抗弯能力； 提高砌体抗压强度； 提高砌体抗剪强度； 改善砌体变形性能。
用途： • 单层房屋弯矩较大时； • 加固； • 一般砌体结构墙、柱、
梁（国外）
1 .3 组合墙
先砌墙后浇柱、梁
由设置构造柱、圈梁提高无筋 砌体房屋的整体性和抗震性能 结构体系派生出来。为我国特 色。
后发展到柱为钢筋混凝土柱 ——约束砌体结构（沈阳）
短柱时
n
1 14.5(e)2
1 118(e)2
y
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
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。
砖墙
q
混凝土圈梁 混凝土构造柱
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。
S
S
N uco [fm m A n(fcA m c fy ' A m s ')]
1
4
1
l b c
3
构造柱的间距一般选择在2m左右最好，最大不能超过4m。
大开间纵横墙混合承重砌体结构房屋中，梁下设有钢筋混凝土柱（“三用柱”）
混凝土柱竖向钢筋的作用
Vs0.1 Ayifyi
混凝土柱的作用
V c0.7 iA cifti
水平配筋的作用
Vy vsvfy vA
1
V u m ,0 . 7 0 . 5 f v A m sf v y v 0 . 7iA c if ti 0 . 1A y if y i
GB50003
V u c f v ( A E A c ) ss f y v 0 v . 5 A c f t 0 . 0 A y i 8 f y i
GB50003引用原苏联规范规定，考虑偏心对钢筋作用的影响 fn m fm120(102he)fym
12e h
湖南大学试验表明，上式比试验值偏低。 fn mfm120(10h e)fym
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
0n
1
113
“三用柱”的问题：
• 砌体没受到约束作用，不能按组合墙公式计算； • 墙的刚度加大，墙/梁刚度比加大，计算简图？ • 偏心受压规范无计算公式
汪恒在，石家庄建筑设计院
2080
பைடு நூலகம்
8400
3900
3900
3900
填充墙（下） 钢筋砼薄壁柱（上）
框架梁
砖砌抗震墙 构造柱
填充墙（下） 钢筋砼薄壁柱（上）
钢筋混凝 土薄壁柱
co m 0 10 (r 0 c 0 )rc
轴压长柱极限承载力：
N uco (b m fm A fcA m csfy A m s )
柏敖冬.砂浆抹面纵纵配筋砖柱承载力的试验及计算.建筑结构学报.1982（1） 柏敖冬.组合砖柱承载力的试验.四川建筑科学研究.1984（1） 柏敖冬.组合砖砌体结构极限承压能力的计算.建筑结构.1984（4）
0.3 美国规范ACI 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-05 英国规范BS5628
按照砌体中的配筋率大小可将其分为无筋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 %(英国 0.05％ )以下。 （2）配筋砌体——配筋率0.07 % %(英国0.05％ )以上。
砂浆面层时， b0.93 (0.85) s 0.9(30.9)
混凝土面层时， b0.94(05.9) s 1.08(1.0)
轴压短柱承载力 N ubfm A fcA m csfy A m s )
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φ0与钢筋混凝土构件稳定系数φrc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：
2.2.3 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(10.022)
2200
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）。
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 。
Rdw (4) 1ms0.9fykAssvd
截面控制条件
0.25时
1
Rdwmn0.5
fkbd
1.0 时
Rdw1mn0.335fkbd
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）。
0.2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：
2.4 配筋砌块砌体
2.4.1 轴心受压
特征： • 开裂荷载与极限荷载比值0.4～0.7，随ρ增加而增加； • f1、f2的作用较小，对砌体强度起主导作用的是混凝
土芯柱； • 符合平截面假定； • 竖向钢筋屈服； • 强度及弹性模量比无筋砌体提高。
轴心受压墙、柱极限承载力：
Nu 0g(fgA0.8fy' As' ) fG ,mfm0.94 fc,m
2.3.2 偏心受压（平面外）
?
2080
8400
3900
3900
3900
填充墙（下） 钢筋砼薄壁柱（上）
框架梁
砖砌抗震墙 构造柱
填充墙（下） 钢筋砼薄壁柱（上）
钢筋混凝 土薄壁柱
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。
N ufgb m xfy ' m A s' sA s
N u e N fgb m ( h 0 x x /2 ) fy ' A m s '( h 0 a s ')
s
b
fy ( x 0.8 h0
0.8)
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。
Vy vsvfy vA 0.35
0.7 sv fyv
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
V uVmVyvVsVc
无筋砌体的作用 VmfvAm
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）
特点： • 平时抗压，震时抗震，有效
利用了构造柱和圈梁； • 底部抗剪抗压强度仍不够时，
还可以配置水平钢筋网。
用途： • 强度不够的大跨度、中高层
砌体房屋；
1.4 配筋砌块砌体
用途： • 我国一般用于高层建筑； • 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
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 组合砖砌体