砌体结构讲诉课件.ppt

1、第2章 砌体及其设计方法 本章研究内容：块材的种类及其力学性质；砂浆的种类及其力学性质；砌体的种类及其力学性质；2.1 块材及强度等级 砖 石 砌块 实心砖 空心砖 料石 毛石 细料石 半细料石 粗料石 毛料石 烧结普通砖 非烧结硅酸盐砖 小型砌块 中型砌块 大型砌块（按大小分）（按材料分）混凝土空心砌块 加气混凝土砌块 硅酸盐砌块 块材(1)烧结普通砖 原料：粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰 标准砖尺寸：24011553 mm 墙体尺寸：（120）、240、(370)、490、620 mm 适用范围：房屋上部及地下基础等 1 实心砖 灰缝的厚度为 墙 墙 理论上，理论上，1m1m3 3砖砌体大约需

2、用砖砖砌体大约需用砖512512块。块。可溶性的盐在砖表面的 盐析现象，一般呈白色粉末、絮团或絮片状，又称为起霜、盐析或盐霜。烧成过程中生石灰留在砖内，生石灰在砖内吸收外界的水分，消化并产生体积膨胀，称为石灰爆裂。(2)烧结多孔砖 原料同烧结砖但孔洞率 1535%；承重多孔砖目前主要采用 P型砖（24011590）和M型砖（19019090）；多孔砖优点：可节约粘土、减少砂浆用量、提高工效、节省墙体造价；可减轻块体自重、增强墙体抗震性能。适用范围：房屋上部结构（不宜用于冻胀地区地下部位）。原料同烧结砖但孔洞率不小于 35%的烧结空心砖。围护结构 (3)烧结空心砖烧结空心砖 烧结多孔砖主要用于砌

3、筑承重墙体(6层以下)烧结空心砖主要用于砌筑非承重的墙体 非烧结硅酸盐砖非烧结硅酸盐砖 硅酸盐砖是用硅酸盐材料压制成形并经蒸压釜，在蒸汽压力下凝固而成的。定义 分类 蒸压灰砂砖 蒸压粉煤灰砖 重力密度为:1418kN/m3 注意：不适用于高温环境下的砌体结构(1)蒸压灰砂砖蒸压灰砂砖 原料：石灰和砂 尺寸同烧结普通砖 适用范围：不得用于长期受热200以上、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位，MU15和MU15以上的蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑部位，蒸压灰砂砖用于基础或用于受冻融和干湿交替作用的建筑部位必须使用一等砖。蒸压灰砂砖作为楼房建筑的材料，约在2001年起大量采用.(2)蒸压粉煤灰砖

4、 原料：粉煤灰和石灰加适量石膏及集料 尺寸同烧结普通砖 适用范围同蒸压灰砂砖（2 砌块 分类：分类：按材料分类：混凝土空心砌块、加气混凝土砌块及硅酸盐空心砌块 按尺寸大小分类：小型 砌块高度180390mm 尺寸：390mm 190mm 190mm 中型 砌块高度390900mm 大型 砌块高度大于900mm 空心率：25%50%适用范围：工业与民用建筑的围护结构 强度等级：混凝土小型空心砌块：MU20、MU15、MU10、MU7.5和 MU5 轻集料混凝土小型空心砌块：MU10、MU7.5和 MU5 非承重砌块：MU3.5 可用于多层建筑的内墙和外墙。砌筑普通混凝土小型空心砌可用于多层建筑的

5、内墙和外墙。砌筑普通混凝土小型空心砌块气体，块气体，不需不需对小砌块浇水湿润，如遇天气干燥炎热时，应提前对小砌块浇水湿润，如遇天气干燥炎热时，应提前浇水湿润。浇水湿润。将粘土砖与加气混凝土砌块分别在水中浸泡2min，分别敲开，观察断面中水渗入程度。案例分析 石石 石材一般采用重质天然石，如花岗岩、砂岩、石灰岩等，具有强度高、抗冻性好、耐久性好，可作为承重墙体、基础、挡墙等。（3）石材）石材 石材导热系数大，在寒冷及炎热地区不宜作建筑物外墙。石石 料石 毛石 细料石：半细料石：粗料石：毛料石：通过细加工，外形规则。叠砌面凹入深度不大于 10mm。截面的宽度、高度不小于200mm，且不小于长度的1

6、/4。规格尺寸同细料石，叠砌面凹入深度不大于15mm。规格尺寸同上，叠砌面凹入深度不大于20mm。外形大致方正，一般不需加工或稍加工修正，高度不小于200mm，叠砌面凹入深度不大于25mm的石材。形状不规则、中部厚度不小于200mm的块石。块体的强度等级?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?石材 MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20?砌块 MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5 MU 块材强度等级的符号块体（Masonry Unit）如MU15表示

7、该块材的强度等级为15MPa 2 2、块材的强度等级、块材的强度等级 17(1)耐久性；砂浆的基本要求：作用 2.1.2砂浆（3）保水性（2）可塑性；由砂、矿物胶结材料与水按合理配比经搅拌而制成 使块体连成整体；抹平块体表面；填补块体间缝隙 分类 混合砂浆 水泥砂浆 由水泥、砂和水拌合而成的无塑性掺和料的纯水泥砂浆 有塑性掺和料的水泥砂浆 不含水泥的砂浆 水泥砂浆 混合砂浆 非水泥砂浆 强 度 流动性 保水性 非水泥砂浆 1.砂浆砂浆种类：19（4）混凝土砌块（砖）专用砌筑砂浆（5）蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖专用砌筑砂浆 M15、M10、M7.5、M5、M2.5 M 砂浆强度等级的符号

8、Mb 混凝土砌块所用的砌筑砂浆的强度等级符号 如：M5表示该砂浆的强度等级为 5MPa 2.砂浆的强度等级砂浆的强度等级 采用类似混凝土的标准试验方法，进行抗压试验得出的以 Mpa为单位的强度值划分为以下5级：块体和砂浆的选择原则：块体和砂浆的选择原则：1）本着“就地取材，因地制宜”的原则，选取当地性能良好的块材和砂浆。2）为保证承载力，应根据设计计算选取强度等级适宜的块材和砂浆。3）要保证砌体的耐久性。块体和砂浆的选择块体和砂浆的选择 1）对于一般房屋，如果砌体为承重结构 砖：MU20、MU15、MU10 石材：MU50、MU40、MU30、MU20 砂浆：M10、M7.5、M5 砌块：MU

9、7.5 2）五层及五层以上房屋的外墙、潮湿房间的墙以及受振动或层高大于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级 砂浆：M5 砖：MU10 石材：MU30 块体和砂浆的选择块体和砂浆的选择 3）地面以下或防潮层以下的砌体，所用材料的最低强度等级应符合下表的规定：在混凝土小型砌块建筑中，为提高房屋的整体性、承载能力和抗震能力，常在砌块孔洞中设置钢筋并浇入灌孔混凝土，使之形成钢筋混凝土柱。在有些混凝土小型砌块砌体中，虽然孔内未设钢筋，但为了增大砌体的横截面面积，或为满足其他功能的要求，也需要灌孔，所灌的混凝土即为灌孔混凝土。2.1.3 2.1.3 砌块灌孔混凝土砌块灌孔混凝土 要求：碎石直径不大于 10m

10、m，坍落度在200250mm左右。灌孔混凝土的强度等级用 Cb表示。砌体种类 砌 体 配筋砌体 无筋砌体 2.3 砌体的种类 无筋砌体：仅由块材和砂浆组成的砌体 2.2.1 无筋砌体 无筋砌体包括砖砌体、砌块砌体和石砌体，应用 范围广泛，但抗震性能较差。1 1、砖砌体、砖砌体 （1）实心砌体 240mm（1砖）、370mm（1砖半）、490mm（2砖）、620mm（2砖半）、740mm（3砖）等（按1/2砖进位）砖的砌筑方式 180mm、300mm、420mm等（按1/4砖进位）把一侧的砖侧砌（2）空心砌体 空斗墙 2）石砌体 石砌体：由石材和砂浆或石材和混凝土砌筑而成 的砌体，分为料石砌体、

11、毛石砌体和毛石混凝土 砌体。3）砌块砌体 混凝土空心砌块砌体 配筋砌体：在砌体中设置了钢筋或钢筋混凝土材料的砌体。特点：配筋砌体的抗拉、抗弯、抗剪强度远大于无筋砌体且具有良好的抗震性能 2.2.2 2.2.2 配筋砌体配筋砌体 根据在砖砌体中配筋形式的不同以及设置钢筋混凝土部件的位置和方法不同可分为：网状配筋砖砌体、组合砖砌体和配筋混凝土空心砌块砌体。1）横向配筋砌体 砖柱或砖墙中每隔几皮砖在其水平灰缝中设置直径为3mm4mm的方格网式钢筋网片砌筑而成的砌体结构 2）组合砖砌体）组合砖砌体 外包式组合砖砌体 3)砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙 4）配筋混凝土空心砌块砌体（简称配筋砌块砌体 ）在

12、混凝土空心砌块砌体的水平灰缝中配置水平钢筋，在孔洞中配置竖向钢筋并用混凝土灌实的一种配筋砌体。2.2.3 墙板 2.3砌体的受压性能砌体的受压性能?2.3.1砌体的受压破坏特征 砖块强度并不等于砌体强度！砖砌体受压破坏的三阶段特征：贯通 几皮砖 小砖柱 失稳破坏 刚性加载板 0 （0.50.7）Np（0.50.7）Np （0.80.9）Np（0.80.9）Np Np 裂缝 未贯通 1皮砖 砖块强度并不等于砌体强度?2.3.2、砌体的受压应力状态、砌体的受压应力状态 砌体内单块砖的应力状态：（1）处压压、弯、剪组合应力；（2）砖和砂浆的交互作用，使得：砖受到拉应力砖块的抗压强度f1;砂浆三向受压

13、砂浆的抗压强度f2;（3）弹性地基梁作用；（4）竖缝处易发生应力集中，使砖块开裂提前，导致砌体承载力下降。2.3.3影响砌体抗压强度的因素影响砌体抗压强度的因素：（1）块体、砂浆的强度：强度越高、则砌体强度也越高；（2）块体的尺寸与形状 块体高度大，砌体强度高；长度大，砌体强度低；表面平整，砌体强度高；弹性模量弹性模量大，砌体强度高；（3）砂浆质量?砂浆性质-变形越大，砌体强度越低；?砂浆的流动性-流动性差，砌体强度降低；（4）砌筑质量与灰缝的厚度 错缝搭接；砂浆均匀、灰缝饱满；水平灰缝饱满程度不得低于80%，灰缝厚度以1012mm为宜。2.3.4砌体抗压强度计算公式砌体抗压强度计算公式 规范

14、提出统一表达公式：?221107.01kffkfm?式式中?m砌体轴心抗压强度平均值（Mpa）；?1 块体抗压强度平均值（Mpa）；?2 砂浆抗压强度平均值（Mpa）；k1、?与块体类别及砌体类别有关的参数，见表2.4；k2 砂浆强度影响的修正系数，见表2.4；（2.1）2.4 砌体的受拉、受弯、受剪性能砌体的受拉、受弯、受剪性能 2.4.1砌体的轴心受拉性能?式式中?t,m砌体轴心抗拉强度平均值（Mpa）；?2 砂浆的抗压强度平均值（Mpa）；k3与块体类别有关的参数，见表2.3；破坏形态 沿齿缝破坏；（沿砌体（块体）截面破坏）规范规定砌体沿齿缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值计算公式为：23m

15、,tfkf?(2.2)2.4.2砌体的受弯性能 破坏形态 沿齿缝破坏；沿通缝破坏；（沿砌体与竖向缝破坏）。规范规定砌体沿齿缝与沿通缝截面受弯破坏时的弯曲抗拉强度平均值计算公式为?式式中?tm，m砌体弯曲抗拉强度平均值（Mpa）；?2 砂浆的抗压强度平均值（Mpa）；k4与块体类别有关的参数，见表 2.6；24mtm,fkf?(2.3)2.4.3砌体的受剪性能砌体的受剪性能（1）砌体的受剪破坏与抗剪强度 三种受剪破坏形式 剪摩破坏?y/较小时；主拉应力破坏（剪压破坏）?y/较大时；斜压破坏?y/更大时。规范规定砌体的抗剪强度平均值计算公式为?式式中?v，m砌体抗剪强度平均值（Mpa）；?2 砂浆

16、的抗压强度平均值（Mpa）；k5与块体类别有关的参数，见表 2.7；25mv,fkf?(2.4)?y?y?y （2）影响砌体抗剪强度的主要因素 块体与砂浆强度 垂直压应力 砌筑质量 试验方法 2.5 砌体的的变形和其他性能砌体的的变形和其他性能 2.5.1砌体的弹性模量砌体的弹性模量 研究弹性模量的目的在于掌握应力应变关系。?tgE?定义式：?=E?-?曲线：砌体属于弹塑性材料，应力-应变关系呈曲线。试验表明，?-?关系符合对数曲线，计算表达式为?式式中?m砌体抗压强度平均值；砌体变形的弹性特征系数，主要与砂浆的强度等级有关?mf1ln1?(2.5)?mmfdfd?111?mmffdd?1对（

17、2.5）式求导：?变形模量的三种表达方式：?切线模量-?-?曲线任意点应力增量与应变增量之比；?初始弹性模量-?-?-曲线原点的切线模量；?割线模量-?-?曲线上原点至任意一点所做的连线的正切值；当取任意点为：?=0.4fm时，?mmffddtgE?1mmftgEf?000，从上式得：令砌体抗压强度平均值；?mmmmmmfffffftgE?8.0783.04.01ln14.0?/f?mmffddtgE?1(2.6)(2.7)(2.8)2.5.2砌体的剪变模量砌体的剪变模量 2.5.3砌体的干缩变形和线膨胀系数 2.5.4摩擦系数)1(2EG?式中 材料的泊松系数，一般为0.10.2，因此，E)

18、45.041.0()1(2EG?规范近似取 G=0.4E（2.9）2.6 以概率理论为基础的极限状态设计方法 2.6.1极限状态设计方法的基本概念极限状态设计方法的基本概念 （1）结构的功能要求（2）结构的极限状态（3）结构上的作用、作用效应和结构的抗力（4）结构的可靠度与可靠指标（5）设计表达式 当仅有一个可变荷载时，应按下列公式中最不利组合进行计算 当可变荷载多于一个时，应按下列公式中最不利组合进行计算?,fRSS4.12S.1kQikcin2iQiQ1kLGk0?,fRS4.135S.1kQikn1iciLGk0?,fRS4.12S.1kQkLGk0?,fRS4.135S.1kQkcLG

19、k0?(2-11)(2-12)(2-13)(2-14)当砌体结构作为一个刚体，需验算整体稳定性时，应按下列公式进行验算 式中 SG1k起有利作用的永久荷载内力 标准值；SG2k起不利作用的永久荷载内力标准值；k1n2iQikQ1kLG2k0S8.0)SS4.12S.1(G?(2-15)G1k k1n1iQikLG2k0S8.0)S4.135S.1(G?(2-16)2.6.2砌体的强度标准值和设计值（1）砌体的强度标准值 砌体强度的标准值?k按下式计算?k=?m1.645 f=?m(1 1.645f)(2-17)式中?m砌体的强度平均值；f砌体强度的标准差；f砌体强度的变异系数。砌体类别 烧结普

20、通砖 混凝土小型砌快 轻骨料多排孔混凝土小型空心砌块 受力类型 轴心受压 偏心受压 抗剪 轴心受压 抗剪 轴心受压 变异系数 0.174 0.174 0.24 0.14 0.24 0.17 表 砌体强度的变异系数（2）砌体的强度设计值 砌体的强度设计值?是砌体结构构件按承载能力极限状态设计时所采用的砌体强度代表值，为砌体强度的标准值?k除以材料性能分项系数f，按下式计算 f砌体结构的材料性能分项系数；f=1.6，按施工质量控制等级为B级考虑；f=1.8，按施工质量控制等级为C级考虑。表2-72-13为b级强度设计值；当为C级时，应乘以调整系数a=1.6/1.8=0.89；当为A级时，砌体强度设

21、计值提高5%。考虑到一些不利的因素，P2526情况的各类砌体，其砌体强度设计值应乘以调整系数a。fkff?(2-18)表2.7 烧结普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值（MPa）砖强度等级 砂浆强度等级 砂浆强度 M15 M10 M7.5 M5 M2.5 0 MU30 3.94 3.27 2.93 2.59 2.26 1.15 MU25 3.60 2.98 2.68 2.37 2.06 1.05 MU20 3.22 2.67 2.39 2.12 1.84 0.94 MU15 2.79 2.31 2.07 1.83 1.60 0.82 MU10 1.89 1.69 1.50 1.30 0.67

22、 注：当烧结多孔砖的孔洞率大于30%时，表中数值应乘以0.9。表2.8 混凝土普通砖和混凝土多孔砖砌体的抗压强度设计值（MPa）砖强度等级 砂浆强度等级 砂浆强度 Mb20 Mb15 Mb10 Mb7.5 Mb5 0 MU30 4.61 3.94 3.27 2.93 2.59 1.15 MU25 4.21 3.60 2.98 2.68 2.37 1.05 MU20 3.77 3.22 2.67 2.39 2.12 0.94 MU15 2.79 2.31 2.07 1.83 0.82 表2.9 蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体的抗压强度设计值（MPa）砖强度等级 砂浆强度等级 砂浆强度 M1

23、5 M10 M7.5 M5 0 MU25 3.60 2.98 2.68 2.37 1.05 MU20 3.22 2.67 2.39 2.12 0.94 MU15 2.79 2.31 2.07 1.83 0.82 注：当采用专用砂浆砌筑时，其抗压强度设计值按表中数值采用。cgfff?6.0?55.02.0gvgff?灌孔砌块砌体的抗压强度和抗剪强度设计值 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，应按下列公式计算 （2-19）式中 fg灌孔混凝土砌块砌体的抗压强度设计值，该值不应大于未灌孔砌体抗压强度设计值的2倍；f未灌孔混凝土砌块砌体的抗压强度设计值，应按表2.10采用；fc

24、灌孔混凝土的轴心抗压强度设计值；混凝土砌块砌体中灌孔混凝土面积和砌体毛面积的比值；混凝土砌块的孔洞率；混凝土砌块砌体的灌孔率，系截面灌孔混凝土面积与截面孔洞面积的比值，灌孔率应根据受力或施工条件确定，且不应小于33%。混凝土砌块砌体的灌孔混凝土要求有较好的流动性，其强度等级不应低于Cb20，且不应低于1.5倍的块体强度等级。灌孔混凝土的强度等级Cb20等同于对应的混凝土强度等级C20的强度指标。单排孔混凝土砌块对孔砌筑时，灌孔砌体的抗剪强度设计值fvg，应按下式计算 （2-21）式中 fg 灌孔砌体的抗压强度设计值（MPa）。砌体强度设计值的调整系数 考虑到实际工程中的一些不利的因素，各类砌体

25、的强度设计值，当符合表2.15所列情况时，其砌体强度设计值应乘以调整系数a。表2.15 砌体强度设计值的调整系数 使用情况 a 构件截面面积A小于0.3m2的无筋砌体 A+0.7 构件截面面积A小于0.2m2的配筋砌体 A+0.8 当砌体用强度等级小于M5.0的水泥砂浆砌筑时 对表2.7表2.13中的数值 0.9 对表2.14中的数值 0.8 当验算施工中房屋的构件时 1.1 注：1表中构件截面面积A以m2计；2当砌体同时符合表中所列几种使用时，应将砌体的强度设计值连续乘以调整系数a。施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定性，可按砂浆强度为零进行验算。对于冬期施工采用掺盐砂浆法施工的砌体，砂浆强度等级按常温施工的强度等级提高一级，砌体强度和稳定性可不验算。配筋砌体不得用掺盐砂浆施工。