1、第十五章 砌体结构设计115-1 15-1 概述概述砌体结构：由块体和砂浆砌筑而成的受力结构。以受压为主，墙、柱是主砌体结构：由块体和砂浆砌筑而成的受力结构。以受压为主，墙、柱是主要受力构件。是砖砌体、砌块砌体和石砌体结构的统称。要受力构件。是砖砌体、砌块砌体和石砌体结构的统称。由于建筑结构的水平构件通常是钢筋混凝土构件，因此，将这种竖向的砌由于建筑结构的水平构件通常是钢筋混凝土构件，因此，将这种竖向的砌体结构与水平的混凝土构件所组成的结构称为混合结构。体结构与水平的混凝土构件所组成的结构称为混合结构。砌体结构有配筋砌体结构和无配筋砌体结构两种。砌体结构有配筋砌体结构和无配筋砌体结构两种。配筋
2、砌体结构：在砌体内配置受力钢筋。配筋砌体结构：在砌体内配置受力钢筋。无配筋砌体结构：没有配置受力钢筋。无配筋砌体结构：没有配置受力钢筋。砌体结构的优点：砌体结构的优点：就地取材，造价低，施工中不需要特殊的设备，运输就地取材，造价低，施工中不需要特殊的设备，运输和施工简便，具有良好的耐火性、化学稳定性和大气稳定性，保湿、隔和施工简便，具有良好的耐火性、化学稳定性和大气稳定性，保湿、隔热、隔音性能较好。热、隔音性能较好。缺点：强度低，特别是抗拉、抗剪、抗弯强度很低（均远低于其抗压强缺点：强度低，特别是抗拉、抗剪、抗弯强度很低（均远低于其抗压强度）；自重大、整体性差，耐久性和抗震性差；手工操作；损害
3、农田。度）；自重大、整体性差，耐久性和抗震性差；手工操作；损害农田。应用范围：建筑、小跨径的拱桥、隧道、坝、水池、烟囱、高塔、挡墙应用范围：建筑、小跨径的拱桥、隧道、坝、水池、烟囱、高塔、挡墙和粮仓等。和粮仓等。第十五章 砌体结构设计2 砌体结构正在向轻质高强、节土节能环保、约束砌体、利用工业废料和砌体结构正在向轻质高强、节土节能环保、约束砌体、利用工业废料和工业化生产等方向发展。工业化生产等方向发展。我国目前砖砌体材料约占我国目前砖砌体材料约占85%85%以上，本章主要介绍砖石砌体材料。以上，本章主要介绍砖石砌体材料。砌体结构设计应严格按照砌体结构设计应严格按照砌体结构设计规范砌体结构设计规
4、范（GB5003-2001GB5003-2001）的规定）的规定进行。进行。第十五章 砌体结构设计315-2 15-2 块体与砂浆的种类和强度等级块体与砂浆的种类和强度等级 15-2-1 15-2-1 块体的种类块体的种类1.1.砖：分烧结砖和蒸压砖两类。砖：分烧结砖和蒸压砖两类。（1 1）烧结砖）烧结砖 有烧结普通砖和烧结多孔砖两种。有烧结普通砖和烧结多孔砖两种。烧结普通砖：指由黏土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经过焙烧而成的烧结普通砖：指由黏土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经过焙烧而成的实心或孔洞率不大于规定值且外形尺寸符合规定的砖。全国统一标准规格为实心或孔洞率不大于规定值且外形
5、尺寸符合规定的砖。全国统一标准规格为240mmx115mmx53mm240mmx115mmx53mm。烧结多孔砖：以黏土、页岩、煤矸石等为主要原料，经过焙烧而成，孔洞率不烧结多孔砖：以黏土、页岩、煤矸石等为主要原料，经过焙烧而成，孔洞率不小于小于25%25%，孔的尺寸小而数量多，主要用于承重部位的砖（有竖向孔，孔的尺寸小而数量多，主要用于承重部位的砖（有竖向孔，新国家建新国家建材标准称为烧结多孔砖材标准称为烧结多孔砖；还有；还有水平孔的主要用于框架填充墙和非承重墙，新标准水平孔的主要用于框架填充墙和非承重墙，新标准称为烧结空心砖）。称为烧结空心砖）。简称多孔砖，分简称多孔砖，分P P型和型和M
6、 M型两种。型两种。如：如：KP1(240 x115x90)KP1(240 x115x90)、KP2(240 x180 x115)KP2(240 x180 x115)、KM1(190 x190 x90)KM1(190 x190 x90)。它它自重较小，节省砂浆，砌筑工时少，自重较小，节省砂浆，砌筑工时少，墙体造价降低，抗弯抗剪能力较强，保温隔热性能也有进一步改善。墙体造价降低，抗弯抗剪能力较强，保温隔热性能也有进一步改善。第十五章 砌体结构设计4第十五章 砌体结构设计5（2）非烧结硅酸盐砖）非烧结硅酸盐砖第十五章 砌体结构设计6第十五章 砌体结构设计72.2.砌块砌块 砌块是指用普通混凝土或轻
7、质混凝土及硅酸盐材料制作的实心或空心块材。砌块是指用普通混凝土或轻质混凝土及硅酸盐材料制作的实心或空心块材。常把高度在常把高度在350mm350mm及其以下的称为小型砌块；高度在及其以下的称为小型砌块；高度在360mm360mm900mm900mm的称为中型砌块；的称为中型砌块；高度大于高度大于900mm900mm的称为大型砌块。空心砌块的空心率为的称为大型砌块。空心砌块的空心率为25%25%50%50%。目前应用较多的是单排孔混凝土小型砌块。目前应用较多的是单排孔混凝土小型砌块。主要规格为主要规格为390 x190 x190mm。壁厚和肋厚为壁厚和肋厚为2530mm，空洞率为空洞率为50%左
8、右。左右。第十五章 砌体结构设计8第十五章 砌体结构设计93.3.天然石材天然石材 重石：重力密度重石：重力密度18KN/m18KN/m3 3的天然石材。主要有花岗岩、砂岩和石灰岩等。的天然石材。主要有花岗岩、砂岩和石灰岩等。抗压强度高，耐久（抗冻性、抗水性、抗气性均较好），但导热系数大。常抗压强度高，耐久（抗冻性、抗水性、抗气性均较好），但导热系数大。常用于建筑物的基础、挡土墙等。用于建筑物的基础、挡土墙等。轻石：重力密度轻石：重力密度18KN/m18KN/m3 3的天然石材。主要有凝灰岩、贝壳灰岩等。的天然石材。主要有凝灰岩、贝壳灰岩等。抗抗压强度低，耐久性差，但易开采和加工，导热系数小。
9、压强度低，耐久性差，但易开采和加工，导热系数小。石材还可按加工后石材外形的规则程度分为细料石、半细料石、粗料石、石材还可按加工后石材外形的规则程度分为细料石、半细料石、粗料石、毛料石以及形状不规则中部厚度不小于毛料石以及形状不规则中部厚度不小于200mm200mm的毛石等几种。的毛石等几种。砌体中的石材应选用无明显风化的石材。砌体中的石材应选用无明显风化的石材。第十五章 砌体结构设计10 15-2-2 块体的强度等级块体的强度等级 块体的强度等级由标准试验方法得到块体极限抗压强度平均值确定。单位块体的强度等级由标准试验方法得到块体极限抗压强度平均值确定。单位MPa（N/mm2）。块体的强度等级
10、是块体力学性能的标志）。块体的强度等级是块体力学性能的标志,用符号用符号MU表示。表示。规范规范规定如下：规定如下：（如蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖）（如蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖）（烧结多孔砖）（烧结多孔砖）除天然石材外，工程中用得最普遍的砖强度等级为除天然石材外，工程中用得最普遍的砖强度等级为MU10MU10，混凝土砌块为，混凝土砌块为MU20MU20。MU7.5第十五章 砌体结构设计1115-2-3 15-2-3 砂浆砂浆砂浆：由胶凝材料（水泥、石灰）、细骨料（砂）、水以及根据需要掺入的掺合材料砂浆：由胶凝材料（水泥、石灰）、细骨料（砂）、水以及根据需要掺入的掺合材料和外加剂等，按一定比例混合
11、后搅拌而成。和外加剂等，按一定比例混合后搅拌而成。主要作用：把块体粘结成共同受力的整体；把块体表面抹平，使块体在砌体中较均匀，主要作用：把块体粘结成共同受力的整体；把块体表面抹平，使块体在砌体中较均匀，同时填满块体间的缝隙；提高砌体的隔声、隔热、保温、防潮和抗栋等性能。同时填满块体间的缝隙；提高砌体的隔声、隔热、保温、防潮和抗栋等性能。按配合成分砂浆分为水泥砂浆、混合砂浆和非水泥砂浆三种。按配合成分砂浆分为水泥砂浆、混合砂浆和非水泥砂浆三种。水泥砂浆：指无塑性掺合料的纯水泥砂浆。常用在含水量较大的地基土中的地下砌体。水泥砂浆：指无塑性掺合料的纯水泥砂浆。常用在含水量较大的地基土中的地下砌体。混
12、合砂浆：指有塑性掺合料的水泥砂浆。如石灰水泥砂浆和黏土水泥砂浆。其强度好，混合砂浆：指有塑性掺合料的水泥砂浆。如石灰水泥砂浆和黏土水泥砂浆。其强度好，施工方便，常用于地上砌体。施工方便，常用于地上砌体。非水泥砂浆：指不含水泥的砂浆。如石灰砂浆和黏土砂浆。石灰砂浆强度不高，属气非水泥砂浆：指不含水泥的砂浆。如石灰砂浆和黏土砂浆。石灰砂浆强度不高，属气硬性，常用于地上砌体。黏土砂浆强度低，用于简易建筑。石膏砂浆硬化快，用于不硬性，常用于地上砌体。黏土砂浆强度低，用于简易建筑。石膏砂浆硬化快，用于不受潮湿的地上砌体。受潮湿的地上砌体。当采用混凝土小型空心砌块时，应根据国家有关规定，采用专用砂浆和专用
13、灌孔混凝当采用混凝土小型空心砌块时，应根据国家有关规定，采用专用砂浆和专用灌孔混凝土。土。砂浆的强度等级：边长为砂浆的强度等级：边长为70mm70mm的立方体试块在的立方体试块在20200 0C C3 30 0C C的室内自然条件下养护的室内自然条件下养护2424小时，小时，拆模后再在同样的条件下养护拆模后再在同样的条件下养护2828天，加压所测得的抗压强度极限值。天，加压所测得的抗压强度极限值。强度等级用强度等级用M M表示。砂浆的强度等级：表示。砂浆的强度等级：M15M15、M10M10、M7.5M7.5、M5M5、M2.5M2.5。常用。常用M10M10、M7.5M7.5、M5M5。验算
14、施工阶段新砌筑的砌体承载力及稳定性时，取强度为零（验算施工阶段新砌筑的砌体承载力及稳定性时，取强度为零（M0）（指施工阶）（指施工阶段尚未凝结或用冻结法施工解冻阶段的砂浆）。段尚未凝结或用冻结法施工解冻阶段的砂浆）。第十五章 砌体结构设计12灌孔混凝土可提高房屋的整体稳定性、承载力和抗震性。灌孔混凝土可提高房屋的整体稳定性、承载力和抗震性。第十五章 砌体结构设计13砌筑砂浆基本要求：强度、流动性（可塑性）和保水性。砌筑砂浆基本要求：强度、流动性（可塑性）和保水性。砂浆的流动性：指砂浆在自重和外力作用下流动的性能，又称为砂浆稠度。有合适砂浆的流动性：指砂浆在自重和外力作用下流动的性能，又称为砂浆
15、稠度。有合适稠度的砂浆，在砌筑过程中较容易均匀铺开，使得块体间有较好的密实度。稠度的砂浆，在砌筑过程中较容易均匀铺开，使得块体间有较好的密实度。砂浆的保水性：指砂浆在存放、运输和砌筑过程中保持水分的能力。砂浆的质量很砂浆的保水性：指砂浆在存放、运输和砌筑过程中保持水分的能力。砂浆的质量很大程度上取决于砂浆的保水性。保水性不好的砂浆在施工过程中容易泌水、分层、大程度上取决于砂浆的保水性。保水性不好的砂浆在施工过程中容易泌水、分层、离析、失水而降低流动性，同时在砌筑时水分易被砖迅速吸收，影响胶凝材料的正离析、失水而降低流动性，同时在砌筑时水分易被砖迅速吸收，影响胶凝材料的正常硬化，从而降低砂浆的强
16、度。常硬化，从而降低砂浆的强度。水泥砂浆水泥砂浆流动性和保水性差，和易性不好。试验证明，在砂浆中掺入石灰膏等无机流动性和保水性差，和易性不好。试验证明，在砂浆中掺入石灰膏等无机塑化剂或皂化松香等有机塑化剂，可改善砂浆的和和易性，提高砌筑质量。但掺入塑化剂或皂化松香等有机塑化剂，可改善砂浆的和和易性，提高砌筑质量。但掺入量不宜过多，否则会降低砂浆强度。量不宜过多，否则会降低砂浆强度。砌体结构的构件截面尺寸是受块体尺寸限值。例如用标准烧结砖砌筑的墙厚只能有砌体结构的构件截面尺寸是受块体尺寸限值。例如用标准烧结砖砌筑的墙厚只能有2424墙、墙、3737墙、半砖墙、墙、半砖墙、2 2砖墙等（也有砖墙等
17、（也有180mm180mm、300mm300mm、420mm420mm的）。砖柱截面常有的）。砖柱截面常有370X370370X370，490X490490X490，370X490mm370X490mm等。等。规范规范规定：承重的独立砖柱截面尺寸不应规定：承重的独立砖柱截面尺寸不应小于小于240mmx370mm240mmx370mm，毛石墙厚度不宜小于，毛石墙厚度不宜小于350mm350mm，毛料石柱较小边长不宜小于，毛料石柱较小边长不宜小于400mm400mm，单排孔混凝土小型砌块砌筑的墙厚为单排孔混凝土小型砌块砌筑的墙厚为190mm190mm。在砌体中，砂浆的厚度通常为。在砌体中，砂浆的厚
18、度通常为10mm10mm。第十五章 砌体结构设计14 15-2-4 15-2-4 块体和砂浆的选择块体和砂浆的选择 块体和砂浆的选择应满足强度和耐久性的要求，同时还要考虑因地制宜和就地块体和砂浆的选择应满足强度和耐久性的要求，同时还要考虑因地制宜和就地取材，对建筑物的要求以及工作环境以及施工队伍的技术条件和设备情况等因素。取材，对建筑物的要求以及工作环境以及施工队伍的技术条件和设备情况等因素。对强度，对强度，规范规范规定：规定：5 5层及层及5 5层以上房屋的墙，以及受振动或层高大于层以上房屋的墙，以及受振动或层高大于6m6m的墙、的墙、柱所用材料的柱所用材料的最低强度等级最低强度等级，应符合
19、下列规定：，应符合下列规定：（1 1）砖采用）砖采用MU10MU10；（；（2 2）砌块采用）砌块采用MU7.5MU7.5；（；（3 3）石材采用）石材采用MU30MU30；（；（4 4）砂浆采用）砂浆采用M5M5 对于耐久性，规范规定：地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿房间的墙所用材料对于耐久性，规范规定：地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿房间的墙所用材料的的最低强度等级最低强度等级应符合下表要求：应符合下表要求：地面以下或防潮层以下的砌体，不宜采用多孔砖。当采用混凝土小型空心砌块时，地面以下或防潮层以下的砌体，不宜采用多孔砖。当采用混凝土小型空心砌块时，其孔洞应采用不低于其孔洞应采用不低于C2
20、0的混凝土灌实。在地面以下或防潮层以下采用各种硅酸盐材料的混凝土灌实。在地面以下或防潮层以下采用各种硅酸盐材料及其它材料制作的块体时，应按相应材料的规定标准采用。及其它材料制作的块体时，应按相应材料的规定标准采用。第十五章 砌体结构设计15第十五章 砌体结构设计1615-3 15-3 砌体结构的设计方法与砌体的强度设计值砌体结构的设计方法与砌体的强度设计值 15-3-1 15-3-1 砌体结构按近似概率理论的极限状态设计方法砌体结构按近似概率理论的极限状态设计方法 砌体结构设计采用砌体结构设计采用近似概率理论的极限状态设计方法，用可靠度指标来度量结构构近似概率理论的极限状态设计方法，用可靠度指
21、标来度量结构构件的可靠度，并采用以分项系数的设计表达式进行计算。其设计年限按国家标准确定，件的可靠度，并采用以分项系数的设计表达式进行计算。其设计年限按国家标准确定，建筑结构安全等级同表建筑结构安全等级同表10-6。1.1.结构功能的极限状态结构功能的极限状态 砌体结构应按砌体结构应按承载能力极限状态承载能力极限状态设计，并满足设计，并满足正常使用极限状态正常使用极限状态要求。要求。一般情况下，砌体正常使用极限状态可由构造措施保证，所以不必验算。一般情况下，砌体正常使用极限状态可由构造措施保证，所以不必验算。2.2.承载能力极限状态设计表达式承载能力极限状态设计表达式 对于基本组合，荷载效应组
22、合的设计值应从可变荷载效应控制的组合和永久荷载对于基本组合，荷载效应组合的设计值应从可变荷载效应控制的组合和永久荷载效应控制的组合的两种组合中取最不利值确定。效应控制的组合的两种组合中取最不利值确定。砌体结构承载能力极限状态设计表达式为：砌体结构承载能力极限状态设计表达式为：,.),()4.12.1(20kniQikCiQiQKGkafRSSS,.),()4.135.1(10kniQikCiGkafRSS可变荷载效应控制的组合：可变荷载效应控制的组合：永久荷载效应控制的组合：永久荷载效应控制的组合：第十五章 砌体结构设计170 0结构重要性系数，见表结构重要性系数，见表15-215-2。cic
23、i第第i i个可变荷载的组合系数，一般情况下取个可变荷载的组合系数，一般情况下取0.70.7，对书房、档案库、储藏室，对书房、档案库、储藏室或通风机房、电梯机房取或通风机房、电梯机房取0.90.9。f f砌体的强度设计值，砌体的强度设计值，f=ff=fk k/f ff fk k砌体的强度标准值，砌体的强度标准值，f fk k=f=fm m-1.645-1.645f ff f砌体结构的材料性能分项系数。一般情况下，按施工控制等级为砌体结构的材料性能分项系数。一般情况下，按施工控制等级为B B级考虑，取级考虑，取为为1.61.6；当为；当为C C级时，取为级时，取为1.81.8。f fm m砌体的
24、强度平均值；砌体的强度平均值；f f砌体强度的标准差。砌体强度的标准差。3.3.整体稳定性验算整体稳定性验算 验算整体稳定性（如倾覆、滑移、漂浮等）时，应把砌体结构作为刚体按下验算整体稳定性（如倾覆、滑移、漂浮等）时，应把砌体结构作为刚体按下式验算：式验算：kGniQikKQkGSSSS121208.0)4.12.1(S SG1kG1k起有利作用的永久荷载标准值的效应；起有利作用的永久荷载标准值的效应；S SG2kG2k起不利作用的永久荷载标准值的效应。起不利作用的永久荷载标准值的效应。第十五章 砌体结构设计18 用上式验算时，首先要区分对整体稳定起有利或不利作用的荷载类别，用上式验算时，首先
25、要区分对整体稳定起有利或不利作用的荷载类别，对起有利作用的永久荷载，取荷载分项系数对起有利作用的永久荷载，取荷载分项系数G G=0.8=0.8，其他永久荷载和可变，其他永久荷载和可变荷载分项系数不予改变。荷载分项系数不予改变。15-3-2 15-3-2 砌体的强度设计值砌体的强度设计值砌体的强度设计值分别按下式计算砌体的强度设计值分别按下式计算砌体的强度设计值砌体的强度设计值 f=ff=fk k/f f砌体的强度标准值，砌体的强度标准值，f fk k=f=fm m-1.645-1.645f f砌体结构的强度与砌筑质量有关。规范规定把砌体结构的强度与砌筑质量有关。规范规定把砌体工程施工质量验收规
26、砌体工程施工质量验收规范范 中规定的砌体施工质量控制等级中规定的砌体施工质量控制等级A A、B B、C C三个等级中的三个等级中的B B级作为确定砌级作为确定砌体强度设计值的依据。体强度设计值的依据。1.1.砌体的抗压强度设计值砌体的抗压强度设计值 确定块体种类后，就可根据块体和砂浆的强度等级查表得到。详见附表确定块体种类后，就可根据块体和砂浆的强度等级查表得到。详见附表11-411-411-911-9（要重视表下的附注）。（要重视表下的附注）。第十五章 砌体结构设计192.2.砌体的轴心抗拉强度、弯曲抗拉强度和抗剪强度设计值砌体的轴心抗拉强度、弯曲抗拉强度和抗剪强度设计值 砌体的轴心抗拉强度
27、、弯曲抗拉强度和抗剪强度都与块体的强度等级无砌体的轴心抗拉强度、弯曲抗拉强度和抗剪强度都与块体的强度等级无关，只关，只取决于灰缝的强度取决于灰缝的强度。因此，规范只给出了沿砌体灰缝截面破坏时砌体。因此，规范只给出了沿砌体灰缝截面破坏时砌体的轴心抗拉强度设计值，见附表的轴心抗拉强度设计值，见附表11-1011-10。查得强度设计值后，还需按附注的。查得强度设计值后，还需按附注的要求做适当调整，才能正式确定其强度设计值。要求做适当调整，才能正式确定其强度设计值。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按以下公式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按以下公式计算：计算：5
28、5.02.0gvgfff fg g灌孔砌体的抗压强度设计值。灌孔砌体的抗压强度设计值。第十五章 砌体结构设计203.3.特殊情况下各类砌体强度设计值的调整系数特殊情况下各类砌体强度设计值的调整系数a a第十五章 砌体结构设计21（配筋砌体不允许采用（配筋砌体不允许采用C级）级）（砂浆强度可取为零）（砂浆强度可取为零）第十五章 砌体结构设计22 15-3-3 15-3-3 砌体的受压性能砌体的受压性能1.1.砌体受压的受力全过程砌体受压的受力全过程（1 1）未裂阶段：当荷载小于）未裂阶段：当荷载小于505070%70%破坏荷载时，压应力与压应变近似线性关破坏荷载时，压应力与压应变近似线性关系，砌
29、体中无裂缝。系，砌体中无裂缝。（2 2）裂缝阶段：当荷载达）裂缝阶段：当荷载达505070%70%破坏荷载时，在单个块体内出现竖向裂缝，破坏荷载时，在单个块体内出现竖向裂缝，试件进入裂缝阶段。试件进入裂缝阶段。这时若停止加载，这时若停止加载，裂缝则停止发展；裂缝则停止发展；继续加载，单个继续加载，单个块体裂缝增多，块体裂缝增多，且开始贯通，这且开始贯通，这时若停止加载，时若停止加载，裂缝仍将继续发裂缝仍将继续发展。展。（3 3）破坏阶段：当荷载至）破坏阶段：当荷载至808090%90%破坏破坏荷载时，砌体已形成几条上下连续贯通荷载时，砌体已形成几条上下连续贯通的裂缝，试件进入破坏阶段。裂缝把砌
30、的裂缝，试件进入破坏阶段。裂缝把砌体分成几个体分成几个1/21/2块体的小立柱，砌体外块体的小立柱，砌体外鼓，最后由于个别块体被压碎或小立柱鼓，最后由于个别块体被压碎或小立柱失稳而破坏。失稳而破坏。第十五章 砌体结构设计232.2.砌体受压时块体的受力机理砌体受压时块体的受力机理 试验表明，试验表明，砌体的受压强度远低于块体的抗压强度砌体的受压强度远低于块体的抗压强度，主要是砌体的受压机理造，主要是砌体的受压机理造成的。成的。(1)(1)块体在砌体中处于压、弯、剪的复杂应力状态：块体表面不平整，砂浆厚度不块体在砌体中处于压、弯、剪的复杂应力状态：块体表面不平整，砂浆厚度不均匀，密实性也不均匀，
31、使块体不仅受压而且受弯和剪；均匀，密实性也不均匀，使块体不仅受压而且受弯和剪；(2)(2)砂浆使块体横向受拉：竖向受压时，产生横向变形，低等级砂浆的变形比块体砂浆使块体横向受拉：竖向受压时，产生横向变形，低等级砂浆的变形比块体大，由于粘接力的存在，砂浆横向受压，块体横向受拉。砂浆强度提高（套箍作大，由于粘接力的存在，砂浆横向受压，块体横向受拉。砂浆强度提高（套箍作用）；用）；(3)(3)竖向灰缝产生应力集中：砌体的灰缝不可能充满，截面面积有所减少，块体间竖向灰缝产生应力集中：砌体的灰缝不可能充满，截面面积有所减少，块体间的竖向灰缝产生横向拉应力和剪应力的应力集中，引起砌体结构承载力的降低。的竖
32、向灰缝产生横向拉应力和剪应力的应力集中，引起砌体结构承载力的降低。第十五章 砌体结构设计243.3.影响砌体抗压强度的主要因素影响砌体抗压强度的主要因素 第十五章 砌体结构设计25第十五章 砌体结构设计26影响因素总结如下：影响因素总结如下：1.块材和砂浆的强度块材和砂浆的强度2.砂浆的和易性砂浆的和易性3.砌筑质量砌筑质量4.块材的形状块材的形状第十五章 砌体结构设计274.4.砌体抗压强度平均值砌体抗压强度平均值f fm m 2211)07.01(kffkfm对混凝土砌块，当对混凝土砌块，当f210N/mm2时时,应乘以应乘以(1.1-0.01f2),此式适此式适用于用于f2f1，f120
33、N/mm2的的情况；当为情况；当为MU20的砌块时的砌块时还要乘系数还要乘系数0.95。第十五章 砌体结构设计2815-3-4 15-3-4 砌体的轴心抗拉、抗弯和抗剪性能砌体的轴心抗拉、抗弯和抗剪性能1.1.砌体的轴心抗拉性能砌体的轴心抗拉性能 （1 1）砌体的轴心受拉破坏形态）砌体的轴心受拉破坏形态 按轴拉力方向不同，有三种破坏形态：沿齿缝截面破坏、沿块体与竖向灰按轴拉力方向不同，有三种破坏形态：沿齿缝截面破坏、沿块体与竖向灰缝截面破坏、沿通缝截面破坏。缝截面破坏、沿通缝截面破坏。砌体的弯曲受拉破坏形态与轴心受拉破坏形态相同。砌体的弯曲受拉破坏形态与轴心受拉破坏形态相同。沿齿缝截面破坏沿齿
34、缝截面破坏沿块体与竖向灰缝截面破坏沿块体与竖向灰缝截面破坏沿通缝截面破坏沿通缝截面破坏砌体抗拉强度主砌体抗拉强度主要与粘结力有关要与粘结力有关砌体抗拉强度主要砌体抗拉强度主要与块体强度有关与块体强度有关砌体抗拉强度主要与法砌体抗拉强度主要与法向粘结强度有关向粘结强度有关第十五章 砌体结构设计29（2 2）砂浆与块体的粘结强度）砂浆与块体的粘结强度 砌体的轴心受拉破坏一般都发生在砂浆与块体的粘结面上，因此砌体的抗砌体的轴心受拉破坏一般都发生在砂浆与块体的粘结面上，因此砌体的抗拉强度主要取决于砂浆与块体间的粘结强度。拉强度主要取决于砂浆与块体间的粘结强度。按力的作用方向不同，粘结强度分为力垂直于灰
35、缝面的法向粘结强度和按力的作用方向不同，粘结强度分为力垂直于灰缝面的法向粘结强度和力平行于灰缝面的切向粘结强度。力平行于灰缝面的切向粘结强度。粘结强度主要与砂浆的强度等级有关，但分散性较大。由于法向粘结粘结强度主要与砂浆的强度等级有关，但分散性较大。由于法向粘结强度不易保证，所以工程中不允许设计利用法向粘结强度的轴心受拉构件。强度不易保证，所以工程中不允许设计利用法向粘结强度的轴心受拉构件。砂浆与块体的粘结强度在竖向灰缝和在水平灰缝内是不同的。计算中砂浆与块体的粘结强度在竖向灰缝和在水平灰缝内是不同的。计算中一般只考虑水平灰缝的粘结强度，而不考虑竖向灰缝的粘结强度。一般只考虑水平灰缝的粘结强度
36、，而不考虑竖向灰缝的粘结强度。第十五章 砌体结构设计30 当拉力水平方向作用时，砌体可能发生齿缝破坏或竖向灰缝破坏。当切向当拉力水平方向作用时，砌体可能发生齿缝破坏或竖向灰缝破坏。当切向粘结强度低于块体的抗拉强度时，砌体则发生沿齿缝破坏。此时，砌体的抗粘结强度低于块体的抗拉强度时，砌体则发生沿齿缝破坏。此时，砌体的抗拉能力主要由水平灰缝的切向粘结力提供，这样砌体的抗拉承载力实际上取拉能力主要由水平灰缝的切向粘结力提供，这样砌体的抗拉承载力实际上取决于破坏截面上水平灰缝的面积；当切向粘结强度高于块体的抗拉强度时，决于破坏截面上水平灰缝的面积；当切向粘结强度高于块体的抗拉强度时，砌体则可能发生沿竖
37、向灰缝的破坏，此时砌体的抗拉能力完全取决于块体本砌体则可能发生沿竖向灰缝的破坏，此时砌体的抗拉能力完全取决于块体本身的抗拉强度。砌体的抗拉强度应取两者的较小值。身的抗拉强度。砌体的抗拉强度应取两者的较小值。规范对砌体的轴心抗拉强度只考虑沿齿缝截面破坏的情况，并只计算水平规范对砌体的轴心抗拉强度只考虑沿齿缝截面破坏的情况，并只计算水平灰缝的粘结强度。同时规定龄期灰缝的粘结强度。同时规定龄期28天的以毛截面计算的各类砌体的轴心抗拉强天的以毛截面计算的各类砌体的轴心抗拉强度设计值度设计值ft，当施工质量控制等级为，当施工质量控制等级为B级时，按附表级时，按附表11-10取用。当砌体内块体取用。当砌体
38、内块体的搭接长度与块体高度的比值小于的搭接长度与块体高度的比值小于1时，应按轴心抗拉强度乘以比值后采用。时，应按轴心抗拉强度乘以比值后采用。第十五章 砌体结构设计312.2.砌体的弯曲抗拉强度砌体的弯曲抗拉强度 有三种破坏形态：沿齿缝截面破坏、沿块体与竖向灰缝截面破坏、沿通缝有三种破坏形态：沿齿缝截面破坏、沿块体与竖向灰缝截面破坏、沿通缝截面破坏。截面破坏。水平方向弯曲时可能发生水平方向弯曲时可能发生沿齿缝截面破坏（图（沿齿缝截面破坏（图（a）或沿块体与竖向）或沿块体与竖向灰缝截面破坏（图（灰缝截面破坏（图（b）。竖向弯曲时。竖向弯曲时可能发生可能发生沿通缝截面破坏（图沿通缝截面破坏（图（c）
39、。）。第十五章 砌体结构设计32 规范对砌体的弯曲抗拉强度只考虑沿齿缝截面和沿通缝截面破坏这两种规范对砌体的弯曲抗拉强度只考虑沿齿缝截面和沿通缝截面破坏这两种情况，并只计算水平灰缝的粘结强度。同时规定龄期情况，并只计算水平灰缝的粘结强度。同时规定龄期2828天的以毛截面计算的天的以毛截面计算的砌体的弯曲抗拉强度设计值砌体的弯曲抗拉强度设计值f ftmtm，当施工质量控制等级为，当施工质量控制等级为B B级时，按附表级时，按附表11-11-1010取用。当砌体内块体的搭接长度与块体高度的比值小于取用。当砌体内块体的搭接长度与块体高度的比值小于1 1时，应按轴心抗时，应按轴心抗拉强度乘以比值后采用
40、。拉强度乘以比值后采用。3.3.砌体的抗剪强度砌体的抗剪强度 受剪作用的砌体通常有沿通缝截面或沿阶梯形截面破坏两种形态。受剪作用的砌体通常有沿通缝截面或沿阶梯形截面破坏两种形态。规范规定龄期规范规定龄期2828天的以毛天的以毛截面计算的各类砌体的抗截面计算的各类砌体的抗剪强度设计值剪强度设计值f fv v，当施工，当施工质量控制等级为质量控制等级为B B级时，级时，按附表按附表11-1011-10取用。取用。第十五章 砌体结构设计33第十五章 砌体结构设计34 15-3-5 15-3-5 砌体的弹性模量、线膨胀系数、砌体的弹性模量、线膨胀系数、收缩率和摩擦系数收缩率和摩擦系数 根据国内外资料根
41、据国内外资料,砌体的应力和应变关系曲线为砌体的应力和应变关系曲线为:)1ln(1mf)1(mfmfddE 为与砂浆强度和块体品种有关的系为与砂浆强度和块体品种有关的系数，弹性模量的定义为数，弹性模量的定义为:在实际工程中，按在实际工程中，按 时的变形模量为砌体的弹时的变形模量为砌体的弹性模量（此时的割线模量性模量（此时的割线模量接近初始弹性模量）。见接近初始弹性模量）。见附表附表11-111-1。uAf43.0第十五章 砌体结构设计35 温度裂缝和砌体收缩产生的裂缝几乎占出现裂缝的温度裂缝和砌体收缩产生的裂缝几乎占出现裂缝的80%80%以上。砌体的线以上。砌体的线膨胀系数和收缩率见附表膨胀系数
42、和收缩率见附表11-211-2。一般普通烧结砖这两项指标都较小，混凝。一般普通烧结砖这两项指标都较小，混凝土和轻骨料混凝土砌体则相对大，应采取措施防止出现膨胀和收缩引起的土和轻骨料混凝土砌体则相对大，应采取措施防止出现膨胀和收缩引起的裂缝。裂缝。在确定摩擦系数时，应考虑摩擦面处于干燥还是潮湿的状态。详见附在确定摩擦系数时，应考虑摩擦面处于干燥还是潮湿的状态。详见附表表11-311-3。第十五章 砌体结构设计3615-4 15-4 砌体结构构件的承载力砌体结构构件的承载力15-4-1 15-4-1 无筋砌体构件的受压承载力无筋砌体构件的受压承载力1.受压构件截面应力分析受压构件截面应力分析 实际
43、工程中，砌体结构最普遍的受力形式是受压。受压构件有轴心和偏心受压两实际工程中，砌体结构最普遍的受力形式是受压。受压构件有轴心和偏心受压两种；同时由于构件高厚比的不同而存在受压短柱和长柱，并且偏心距种；同时由于构件高厚比的不同而存在受压短柱和长柱，并且偏心距e的大小直的大小直接影响砌体受压构件的受力状况。接影响砌体受压构件的受力状况。下图表明砌体受压构件截面应力分布规律及纵向承载力随下图表明砌体受压构件截面应力分布规律及纵向承载力随e的变化情况。的变化情况。第十五章 砌体结构设计372.2.受压承载力计算公式受压承载力计算公式 受压构件长细比用高厚比受压构件长细比用高厚比表示，表示，33的为短柱
44、，的为短柱，3 3为长柱。为长柱。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。压构件。规范规定：偏心距规范规定：偏心距e e（e=M/Ne=M/N）不应该超过）不应该超过0.6y0.6y，y y为截面重心到轴为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。当超过向力所在偏心方向截面边缘的距离。当超过0.6y0.6y时，应减小偏心距。时，应减小偏心距。无筋砌体受压构件的受压承载力按下式计算（长、短柱及轴压或偏压）无筋砌体受压构件的受压承载力按下式计算（长、短柱及轴压或偏压）:N Nu u受压承载力设计值
45、；受压承载力设计值；A A截面面积，按毛截面计算；截面面积，按毛截面计算；f f-砌体的抗压强度设计值；砌体的抗压强度设计值；高厚比高厚比和轴向力偏心距和轴向力偏心距e e对受压构件承载力的影响系数。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：构件高厚比的计算公式对于矩形截面：对于矩形截面：对于矩形截面：对于对于T T形截面：形截面：不同砌体材料的高厚比修正系数不同砌体材料的高厚比修正系数.，按表，按表15-415-4采用。采用。fANuhH0ThH0H0构件的计算高度，见表构件的计算高度，见表15-10。h矩形截面轴向力偏心方向的边长。矩形截面轴向力偏心方向的边长。第十五章
46、 砌体结构设计383.3.受压构件承载力影响系数受压构件承载力影响系数（1 1）短柱（偏心距对承载力的影响）短柱（偏心距对承载力的影响）矩形截面：矩形截面：或或2)(1211The2)(1211hee e轴向力偏心距（轴向力偏心距（e=M/Ne=M/N，按设计值算），轴心受压时，按设计值算），轴心受压时，e=0e=0，=0 0。i i矩形截面回转半径；矩形截面回转半径；h h矩形截面轴向力偏心方向的边长矩形截面轴向力偏心方向的边长。T T形截面：形截面：2)(11ieh hT TT T形截面折算厚度，近似取形截面折算厚度，近似取h hT T=3.5i=3.5i；i iT T形截面回转半径；形截
47、面回转半径；影响系数也可直接查附表影响系数也可直接查附表11-1111-11，按，按33的项得来。的项得来。0为轴心受压构件为轴心受压构件的稳定系数，对的稳定系数，对于短柱取于短柱取1。第十五章 砌体结构设计39（2 2）长柱（高厚比和偏心距对承载力的影响）长柱（高厚比和偏心距对承载力的影响）矩形截面：矩形截面：试验表明，试验表明，e ei i可用下式表示：可用下式表示：代入上式得：代入上式得：2)(1211heei11120hei20111211211heT T形截面：形截面：20111211211The2011其中：其中：e ei i考虑纵向弯曲引起考虑纵向弯曲引起的附加偏心距；的附加偏心
48、距；33时，时，e ei i=0=0；0 0轴心受压构件的轴心受压构件的稳定系数；稳定系数；与砂浆强度等级有与砂浆强度等级有关的系数（详见书）；关的系数（详见书）；影响系数也可直接查附表影响系数也可直接查附表11-1111-11，按，按3 3的项得来。的项得来。试验表明：当构件高试验表明：当构件高厚比厚比3时，受压砌体时，受压砌体不会因整体失稳而影响不会因整体失稳而影响承载力，故称为短柱；承载力，故称为短柱；构件高厚比构件高厚比 3时为时为长柱，需考虑纵向弯曲长柱，需考虑纵向弯曲0的影响。的影响。第十五章 砌体结构设计40 对矩形截面受压构件（长柱），当轴向力偏心方向的边长大于另一方对矩形截面
49、受压构件（长柱），当轴向力偏心方向的边长大于另一方向边长时，除按偏心受压（向边长时，除按偏心受压（）计算外，还要对较小边长方向按轴心受压）计算外，还要对较小边长方向按轴心受压验算（因为有可能验算（因为有可能0），取两者中的较小值为承载力设计值。），取两者中的较小值为承载力设计值。第十五章 砌体结构设计41 15-4-2 15-4-2 无筋砌体局部受压承载力计算无筋砌体局部受压承载力计算分四种情况：砌体局部均匀受压、梁端支座处砌体局部受压、垫块下砌体分四种情况：砌体局部均匀受压、梁端支座处砌体局部受压、垫块下砌体局部受压以及垫梁下砌体局部受压。局部受压以及垫梁下砌体局部受压。1.1.砌体局部均匀
50、受压砌体局部均匀受压 砌体在局部压应力作用下，一方面压应力向四周扩散，另一方面没有砌体在局部压应力作用下，一方面压应力向四周扩散，另一方面没有直接承受局部压应力的部分像套箍一样约束其横向变形，使该处砌体处于直接承受局部压应力的部分像套箍一样约束其横向变形，使该处砌体处于三向受压状态，从而使三向受压状态，从而使砌体局部受压强度砌体局部受压强度高于高于砌体的抗压强度。砌体的抗压强度。局部均匀受压承载力计算公式如下：局部均匀受压承载力计算公式如下：llAfN135.010lAAlA0A局部受压面积上荷载设计值产生的轴向力；局部受压面积上荷载设计值产生的轴向力；局部受压面积；局部受压面积；局部抗压强度
