混凝土结构砌体结构设计

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1、砌体结构 砌体结构 1、绪论 1 砌体结构设计规范 GB50003-2001 2 混合结构设计（第二版），罗福午，中国建筑工业出版社 3砌体结构设计与计算，施楚贤，中国建筑工业出版社 2003 4 实用砌体结构设计手册，施岚青著，冶金工业出版社 5 混凝土结构设计与砌体结构题库与题解，熊仲明，水利 水电出版社2004 参考文献 砌体结构 1、绪论 砌体：是把块体（包括粘土砖、空心砖、砌块、 石材等）用 砂浆砌筑而成的结构材料 砌体结构：系指将由块体和砂浆砌筑而成的墙、 柱作为建筑 物主要受力构件的结构体系。 1、砖结构：如古塔、长城、砖穹无梁殿 2、石结构：如桥梁、金字塔 3、砖混结构(混合结

2、构)： 竖向承重构件 由砖、石、砌块砌筑 水平承重构件 RC(或PC)屋盖、楼盖。 易混淆： 木结构：木柱木梁，填充砖墙。 砖木结构：砖石墙柱，木楼屋盖 。 15.1 概述 砌体结构 1、绪论 砌体结构的优缺点 优点:就地取材，造价低，运输和施工简便；耐久性和耐火性好 ，保温、隔热、隔声性好。 缺点:强度低，抗拉、抗弯抗剪强度很低；自重大；整体性差， 手工操作，占用农田。 砌体结构的新进展和发展趋势 块体轻质高强并改善物理性能； 砂浆提高强度和粘结度，改善砌体整体性和抗震性； 发展各种砌块，节省和利用资源，保护农田； 采用配筋砌体，甚至预应力筋，改善砌体的抗拉、剪强度； 施工方面发展机械化和工

3、业化方法； 改善结构布置，避免砌体受拉、弯、剪。 砌体结构 2、砌体材料及其力学性能 15.2 砌体材料及其力学性能 15.2.1 块体 （Mansonry UnitMU） 定义：各种砖、砌块和石材的总称。 1、砖 （1）烧结粘土砖 普通粘土砖标准砖尺寸为24011553mm，机砖，机制红 砖，九五砖，八五砖 粘土空心砖承重粘土空心砖(多孔砖)；非承重粘土空心砖 （2）非烧结硅酸盐砖-蒸压灰砂砖；蒸压粉煤灰砖 2、砌块普通混凝土砌块；加气混凝土砌块；轻骨料混凝土砌块 3、石材-料石；毛石 砌体结构 普通空心砖 2、材料及砌体的力学性能 KM1型砖及配砖 240 150 115 240 53 1

4、15 普通砖 砌体结构 4、块体等级划分（MU） 按砌墙砖试验方法（GB/T 2542-92） 空心块材按毛截面积确定。 烧结普通砖、烧结多孔砖等的强度等级：MU30；MU25； MU20；MU15；MU10； 蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖的强度等级：MU25；MU20； MU15；MU10 砌块的强度等级：MU20；MU15；MU10；MU7.5；MU5； 石材的强度等级：MU100；MU80；MU60；MU50；MU40； MU30；MU20； 2、砌体材料及其力学性能 1、砌体材料及其力学性能 15.2.2 砂浆 （Mortar-M） 1、定义：由一定比例的胶凝材料(石灰、水泥等)和细骨料(

5、砂)加 水配制而成的砌筑材料。（GB/T 50083-97） 砂浆种类：水泥砂浆；混合砂浆；非水泥砂浆。 砌体结构 2、作用：将单个块体粘结为整体，接触面产生粘结力、摩擦 力；垫平块体的表面， 使块体压应力分布均匀；填满块体 间的缝隙，提高隔热、防水等性能。 砂浆浆品种塑性掺掺合 料 和易保水性强度耐久性耐水性 水泥砂浆浆无差较较高好好 混合砂浆浆有好高较较好差 非水泥砂 浆浆 有好低差无 1、砌体材料及其力学性能 砌体结构 3、试验：龄期为28d的砂浆立方块（ 70.7mm 70.7mm 70.7mm） 标 准条件下养护28天抗压强度平均值，以Mpa计。 砂浆的强度等级分为M15、M10、M

6、7.5、M5、 M2.5五个 当验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体强度时，可按砂浆强度等级 为零确定。 砌筑空心砌块用灌孔砂浆，符号用Mb 5、块材和砂浆的选择（P317） （1）因地置宜，就地取材，充分利用工业废料。 （2）对于五层及五层以上房屋的墙，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：砖为MU10，砌块MU7.5，石材MU30， 砂浆M5。 （3）考虑建筑物耐久性要求、工作环境、受荷性质与大小、施工技术 水平等。 （4）地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿房间墙所用材料的最低等级 表2-1 4、要求：强度、和易性、保水性。 2-3 砌体 1.定义：由砖、石材和砌块等块体与

7、砂浆或其它粘结材料砌筑而 成的结构材料。 (GB/T 50083-97 ) 2.分类: （1）无筋砌体：仅由块体和砂浆组成的砌体。如砖砌体、石砌 体、砌块砌体 （2）配筋砌体：在砌体中设置了钢筋或钢筋混凝土材料的砌体 。如： 水平网状配筋砖砌体 组合砖砌体 配筋砌块砌体 3. 砖墙厚度：60（立砌），120（半砖），180（120+60，半砖+ 立砌）， 240（一砖），370（一砖半），490（两砖），620（ 两砖半） 1m高砖墙=？皮砖 (16皮) （所谓“皮”是指砖的层度） 砌体结构 2、砌体材料及其力学性能 Go 砌体结构 2、材料及砌体的力学性能 三顺一丁梅花丁 一顺一丁 组砌方式

8、:目的-错开灰缝 严禁”包心砌法” Back 砌体结构 2、材料及砌体的力学性能 空斗墙的砌合方式 (眠斗式或平立式） 1、砌体受压试验研究 （以普通粘土砖砌体为例，标准试件240mm370mm720mm ，轴 心受压，f=N/A） （1）（0.5-0.7）Pu时，单砖出现裂缝；（Pu为砌体的极限荷载） （2） 单砖裂缝上下开展和延伸，形成上下贯通多皮砖的连续裂缝 ； （3）（0.8-0.9）Pu时，砌体被贯通的竖向裂缝分割成若干小柱体， 发生失稳破坏或局部压碎。 砌体受压破 坏三阶段 砌体结构 2、砌体材料及其力学性能 15.3 砌体的受压性能 思考：某试件采用MU10砖，M5砂浆，实测砌体

9、的抗压强度 f=3.30MpaMU10，为什么砖的抗压强度未得到发挥？为什么单 砖先出现裂缝？ 砌体结构 2、砌体材料及其力学性能 原因：砖表面不平整；砂浆不饱满、不密实； 灰缝厚度不均匀。 原因：砖与砂浆的横向变形性能不一致， 砂浆的泊桑系数砖（1.5-5.0倍）， 因此，砂浆的横向变形砖的横向变形， 使得砖内产生横向拉应力，促使单砖裂缝出现。 2、砌体中单砖的受力状态分析 （1）单砖的压、弯、剪复合受力（见图） （2）砂浆使块体横向受拉（见图） （3）竖向灰缝处的应力集中 原因：竖向灰缝处的砖内产生较大的横向拉应力和切应力的集 中，加速单砖开裂。 （4）弹性地基梁作用 原因：砖与砂浆的变形

10、模量不一致，砂浆的变形模量E砖， 单砖可视为以砂浆和下部砌体为弹性地基的梁，产生弯剪应力， 弯曲产生的拉应力和切应力使单砖首先出现裂缝。 结论：在上述复杂应力作用下，因抗拉、剪弯强度较小导致单 砖出现裂缝，继而裂缝开展。 砌体结构 2、砌体材料及其力学性能 3、影响砌体抗压强度的因素（6方面） （1）块体的强度等级（最主要因素）：块体抗压强度越高，砌 体的抗压强度越高。 （2）块体的形状与尺寸：块体外形规则平整，厚度大，砌体的 抗压强度越高。如毛料石砌体比毛石砌体的抗压强度高4倍；如 砖厚53/60/70，f=1/1.06/1.12。 （3）砂浆的强度等级：砂浆强度等级较低时，其强度提高，砌

11、体的抗压强度随之提高；较高时其影响不明显。 （4）砂浆的变形性能：砂浆的变形性能越好，砌体的抗压强度 越低。 （5）砂浆的流动性和保水性：砂浆的流动性和保水性越好，砌 体的抗压强度越高；但流动性过大，砌体的抗压强度反而降低。 如采用纯水泥砂浆，砌体强度降低10 % 20%。 砌体结构 2、砌体材料及其力学性能 （6）砌筑质量 灰缝的厚度（10/20/30，f=1.0/0.78/0.64，灰缝的厚度太厚或 太薄都会使f降低，标准8- 12mm，1m高砖墙的灰缝厚度为 1000/1653 = 9.5mm） 砂浆的饱满度（从80 % 降到65%时，f 下降20%，合格80% ） 砖的含水率（砖的含水

12、率太大或太小都会使f降低，如干砖f 下降20%，适宜10-15%） 组砌方式（内外搭砌，上下错缝，不留通缝） 垂直灰缝饱满度 施工质量控制等级（A/B/C），f=1.05/1.0/0.89，取决于现场 质量保证体系、材料强度、工人技术水平。 砌体结构 2、砌体材料及其力学性能 4、砌体的抗压强度设计值 f 及其调整系数a (P320) （p.429附表11-1附表11-8） （1）砌体截面面积A0.3m2时，a =0.7+A； （2）采用水泥砂浆砌筑时，a =0.9； （3）0号砂浆，f 0，冬季施工、砂浆未凝固 15.3.4 砌体的抗拉、抗弯和抗剪性能 （p.323-325） 1.砂浆和块体

13、的粘结强度（见图） 法向粘结强度S：与轴向拉力垂直的灰缝(垂直灰缝)中砂浆与 块体的粘结力 切向粘结强度T：与轴向拉力平 行的灰缝(水平灰缝)中砂浆与块 体的粘结力。 T T S S 砌体结构 2、砌体材料及其力学性能 砌体的轴心抗拉性能 （1）沿齿缝截面破坏：块体MU较高，砂浆M较低时发生 （2）沿块体和竖向灰缝截面破坏：块体抗拉强度较低时发生 （3）沿水平通缝截面破坏：轴向拉力与水平灰缝垂直时发生 12 1 2 33 砌体结构 2、砌体材料及其力学性能 砌体的弯曲抗拉性能 （1）沿齿缝截面的弯曲受拉破坏（见图15-9-a：护壁式挡土墙 ）：拉应力水平灰缝 （2）沿水平通缝截面的弯曲受拉破坏

14、（见图b：重力式挡土墙 ）：拉应力水平灰缝 4.砌体的抗剪性能 （1）沿水平通缝截面的剪切破坏：重力式挡土墙和砖(石)拱 ） （2）沿齿缝截面的剪切破坏：砖过梁(阶梯形缝)） 砌体的轴心抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度设计值ft、 ftm、 fv见 p.431附表11-10。 砌体结构 2、砌体材料及其力学性能 15.3.5 砌体的弹性模量、线膨胀系数、收缩率和摩擦系数 1.线膨胀系数当温度变化时，砌体发生热胀冷缩变形，这种 变形受到约束时产生温度裂缝。如砖砌体510-6/，混凝土结 构1010-6/，12。 2.收缩率当砌体含水量降低时，发生干缩变形，这种变形受 到约束时，产生干燥收缩裂缝。如砖砌体

15、0.1mm/m 。在砌体 中，温度裂缝和干燥收缩裂缝几乎占可遇裂缝的80以上。 砌体结构 2、砌体材料及其力学性能 砌体结构 4、无筋砌体构件的承载力计算 15.4.1 无筋砌体受压构件 1、受压构件截面应力分析 短柱偏心受压时,截面上应力随偏心变化而不同. e2 N e1 N N e3 e a) b) c) 1f 21 32 按材料力学计算的应力 15.4 砌体结构构件的承载力 砌体结构 4、无筋砌体构件的承载力计算 2.影响受压构件承载力的因素 （1）偏心矩 e=M/N e：受拉应力，出现水平裂缝，受压区面积，构件刚度 ，稳定性，导致承载力 （2）高厚比 =H0 / h H0-受压构件的计算高度 h- 对矩形截面，偏心受压时取轴向力偏心方向的边长；轴 心受压时取截面较小边长