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摘要：砌体因容易就地取材、施工方便，具有较好的耐久性和良好的耐火性、保温隔热性和节能效果而被广泛应用。在三代核电工程项目中部分核岛厂房大量使用砌体结构作为建筑物外侧维护、分隔室内房间。本文介绍了配筋砌体结构的构件类型、设计方法和验收准则，并介绍了配筋砌体结构在三代核电工程项目中的应用情况。
关键词：核岛厂房，砌体结构，许用应力法
1 引言
配筋混凝土砌体在三代核电工程项目中的附属厂房、放射性废物厂房和柴油发电机厂房中广泛使用，作为建筑物的外侧维护或室内房间分隔。位于建筑物内的砌体墙在设计时要考虑承受自重荷载、活荷载和地震荷载，位于建筑物外围的还要考虑风荷载作用。常用的砌体结构类型包括配筋砌体墙和扶壁柱，本文对这两种结构类型的计算模型、假定条件、设计方法和验收准则进行介绍和分析，并对配筋砌体结构在三代核电工程项目中的应用情况进行思考与总结。
2 设计方法
2.1许用应力法
虽然结构设计的现行趋势是以强度设计理论方向发展，但是，美国砌体结构设计多年来一直采用许用应力法。所谓许用应力法，是结构构件在荷载组合作用下的计算应力不能超過规定的容许应力值，该值采用按安全系数降低的破坏应力表示。
在《统一建筑规范》（UBC，1997）的砌体结构设计规范中，许用应力设计方法考虑的主要荷载包括恒荷载、活荷载、风荷载和地震荷载，相应的主要荷载组合如下：
LC1： 1.0D+1.0L
LC2： 1.0D+0.71E
LC3： 0.9D+0.71E
LC4： 1.0D+0.75L+0.54E
LC5： 1.0D+0.75L+0.75W
LC6： 1.0D+1.0W
其中，D为自重荷载；L为活荷载；W为风荷载；E为地震荷载。
采用许用应力方法设计时，对包括风荷载或地震荷载等短期荷载的任何荷载组合，《统一建筑规范》（UBC，1997）规定许用应力可提高1/3考虑。采用许用应力法进行砌体结构的抗弯承载力计算时，无筋砌体取毛截面，配筋砌体取开裂后的截面。许用应力设计方法以线性应力-应变分布为基础，且所有的应力处于弹性范围内。无筋砌体和配筋混凝土砌体的计算假定如下：
1） 构件弯曲前后砌体截面始终保持为平面
2） 砌体材料能很好粘结在一起从而形成均质砌体构件
3） 砌体应力与应变成正比关系
4） 砌体截面力矩与弯曲应力平衡
2.2 分析模型
砌体结构构件进行设计时，通常选取单位宽度的砌体构件进行计算，根据构件两端的支撑连接情况，可分为四种计算模型。假定地震荷载或风荷载等水平作用为均布荷载作用在结构构件上。
3 砌体结构构件设计
3.1 梁的抗弯设计
若已知截面特性如梁的尺寸、钢筋的位置和面积，配筋混凝土砌体考虑受拉钢筋作用的矩形截面构件抗弯设计公式如下：
其中：
3.2 构件抗剪设计
砌体构件抗剪设计是将无系数荷载方法计算所得砌体或钢筋内的剪应力与规范规定的许用应力相比较。通常认为剪力首先由砌体独自承担，如果计算所得剪应力超过相对较低的许用剪应力值时，则认为剪力由抗剪钢筋独自承担。此外，计算所得砌体的剪应力大于第一步中所用的较低应力时，不能超过规定的第二个应力值。在许用应力法中，剪力或者由砌体单独承担，或者由钢筋单独承担，而不是靠两者组合共同承担。
3.3墙、柱构件设计
《统一建筑规范》（UBC，1997）规定当竖向砌体构件的水平长度与厚度之比大于3时为砌体墙；当水平长度与厚度之比小于3，且构件的高厚比大于4时为砌体柱。许用应力法中，竖向砌体构件受风荷载或地震荷载作用时，需考虑承受压弯共同作用，且其合拉应力不应超过许用弯曲拉应力。《统一建筑规范》（UBC，1997）规定许用压应力在短期荷载（风荷载或地震荷载）作用时可按增加1/3考虑。
平面外承受侧向荷载的配筋混凝土砌体，构件压弯设计时且应满足：
配筋混凝土砌体墙通常有两点以上的支撑，在荷载作用下表现出平板特征，而不是梁的特征，即双向弯曲而不是单向弯曲，可按平板模型进行设计。
4 结论
经大量计算表明，采用许用应力法对砌体墙进行配筋计算是可行的，与其它计算方法相比，许用应力法计算过程简单易懂，具有较高的应用价值。同时应注意的是，在核电工程中水平地震系数较大，砌体结构中配筋结果也较大，应谨慎评估水平地震系数，以期得到合理的结果，降低工程造价成本。
在核电工程厂房中，由于工艺管道敷设的影响，需要直穿墙体或预留贯穿件，墙体需考虑复杂的补强措施；由于支架生根的需要，砌块的特点决定了不能放置预埋件，只能采取后锚固板的支撑方式；由于灌浆养护的要求，砌块施工高度受到限制，整体施工周期加长。因此，配筋砌体结构在核电工程项目中的适用性不高，并未发挥其优点，在核岛厂房应采用配筋混凝土结构形式。
参考文献：
[1]UBC Uniform Building Code（1997版 [S]
[2]ACI-530 Building Code Requirements for Masonry Structures（2005版）[S]
关键词：核岛厂房，砌体结构，许用应力法
1 引言
配筋混凝土砌体在三代核电工程项目中的附属厂房、放射性废物厂房和柴油发电机厂房中广泛使用，作为建筑物的外侧维护或室内房间分隔。位于建筑物内的砌体墙在设计时要考虑承受自重荷载、活荷载和地震荷载，位于建筑物外围的还要考虑风荷载作用。常用的砌体结构类型包括配筋砌体墙和扶壁柱，本文对这两种结构类型的计算模型、假定条件、设计方法和验收准则进行介绍和分析，并对配筋砌体结构在三代核电工程项目中的应用情况进行思考与总结。
2 设计方法
2.1许用应力法
虽然结构设计的现行趋势是以强度设计理论方向发展，但是，美国砌体结构设计多年来一直采用许用应力法。所谓许用应力法，是结构构件在荷载组合作用下的计算应力不能超過规定的容许应力值，该值采用按安全系数降低的破坏应力表示。
在《统一建筑规范》（UBC，1997）的砌体结构设计规范中，许用应力设计方法考虑的主要荷载包括恒荷载、活荷载、风荷载和地震荷载，相应的主要荷载组合如下：
LC1： 1.0D+1.0L
LC2： 1.0D+0.71E
LC3： 0.9D+0.71E
LC4： 1.0D+0.75L+0.54E
LC5： 1.0D+0.75L+0.75W
LC6： 1.0D+1.0W
其中，D为自重荷载；L为活荷载；W为风荷载；E为地震荷载。
采用许用应力方法设计时，对包括风荷载或地震荷载等短期荷载的任何荷载组合，《统一建筑规范》（UBC，1997）规定许用应力可提高1/3考虑。采用许用应力法进行砌体结构的抗弯承载力计算时，无筋砌体取毛截面，配筋砌体取开裂后的截面。许用应力设计方法以线性应力-应变分布为基础，且所有的应力处于弹性范围内。无筋砌体和配筋混凝土砌体的计算假定如下：
1） 构件弯曲前后砌体截面始终保持为平面
2） 砌体材料能很好粘结在一起从而形成均质砌体构件
3） 砌体应力与应变成正比关系
4） 砌体截面力矩与弯曲应力平衡
2.2 分析模型
砌体结构构件进行设计时，通常选取单位宽度的砌体构件进行计算，根据构件两端的支撑连接情况，可分为四种计算模型。假定地震荷载或风荷载等水平作用为均布荷载作用在结构构件上。
3 砌体结构构件设计
3.1 梁的抗弯设计
若已知截面特性如梁的尺寸、钢筋的位置和面积，配筋混凝土砌体考虑受拉钢筋作用的矩形截面构件抗弯设计公式如下：
其中：
3.2 构件抗剪设计
砌体构件抗剪设计是将无系数荷载方法计算所得砌体或钢筋内的剪应力与规范规定的许用应力相比较。通常认为剪力首先由砌体独自承担，如果计算所得剪应力超过相对较低的许用剪应力值时，则认为剪力由抗剪钢筋独自承担。此外，计算所得砌体的剪应力大于第一步中所用的较低应力时，不能超过规定的第二个应力值。在许用应力法中，剪力或者由砌体单独承担，或者由钢筋单独承担，而不是靠两者组合共同承担。
3.3墙、柱构件设计
《统一建筑规范》（UBC，1997）规定当竖向砌体构件的水平长度与厚度之比大于3时为砌体墙；当水平长度与厚度之比小于3，且构件的高厚比大于4时为砌体柱。许用应力法中，竖向砌体构件受风荷载或地震荷载作用时，需考虑承受压弯共同作用，且其合拉应力不应超过许用弯曲拉应力。《统一建筑规范》（UBC，1997）规定许用压应力在短期荷载（风荷载或地震荷载）作用时可按增加1/3考虑。
平面外承受侧向荷载的配筋混凝土砌体，构件压弯设计时且应满足：
配筋混凝土砌体墙通常有两点以上的支撑，在荷载作用下表现出平板特征，而不是梁的特征，即双向弯曲而不是单向弯曲，可按平板模型进行设计。
4 结论
经大量计算表明，采用许用应力法对砌体墙进行配筋计算是可行的，与其它计算方法相比，许用应力法计算过程简单易懂，具有较高的应用价值。同时应注意的是，在核电工程中水平地震系数较大，砌体结构中配筋结果也较大，应谨慎评估水平地震系数，以期得到合理的结果，降低工程造价成本。
在核电工程厂房中，由于工艺管道敷设的影响，需要直穿墙体或预留贯穿件，墙体需考虑复杂的补强措施；由于支架生根的需要，砌块的特点决定了不能放置预埋件，只能采取后锚固板的支撑方式；由于灌浆养护的要求，砌块施工高度受到限制，整体施工周期加长。因此，配筋砌体结构在核电工程项目中的适用性不高，并未发挥其优点，在核岛厂房应采用配筋混凝土结构形式。
参考文献：
[1]UBC Uniform Building Code（1997版 [S]
[2]ACI-530 Building Code Requirements for Masonry Structures（2005版）[S]