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1、13 4砌体的力学性能 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 一 砌体的受压性能 砌体轴心受压试验研究 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 1 无筋砖砌体受压破坏三个阶段 从砌体开始受压到单块砖出现裂缝 出现第一条 或第一批 裂缝时的荷载约为破坏荷载的50 70 此时如果荷载不增加 裂缝也不会继续扩大 处于裂缝稳定阶段 随着荷载的继续增加 原有裂缝不断扩展 同时产生新的裂缝 这些裂缝沿竖向形成通过几皮砖的连续裂缝 条缝 此时即使荷载不再增加 裂缝仍会继续发展 处于不稳定裂缝阶段 其荷载约为破坏荷载的80 90 再增加荷载 裂缝迅速开展 其中几条连续的竖向裂缝把砌体分割成一个个单独的半
2、砖小柱 整个砌体明显向外鼓出 最终砌体丧失承载力而破坏 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 试验结果表明 砖砌体的抗压强度总是低于组成其砖的抗压强度 其原因是砖在砌体受压时处于压 弯 剪 拉的复杂应力状态 2 砖在受压砌体内的应力状态 1 由于砂浆层的非均匀性以及砖表面的不规整 使得砖与砂浆并非全面接触 而是支承在凹凸不平的砂浆层上 因此 砖在中心受压的砌体中实际上是处于受弯 受剪和局部承压的复杂受力状态 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 2 由于砖和砂浆横向变形的差异 一般砖的横向变形较一般砂浆为小 砖和砂浆间的粘结力和摩擦力 使二者不能自由变形 因此砖受到横向拉力 而砂浆受到
3、横向压力 砂浆处于三向受力 抗压强度提高 砖内出现的附加拉应力 加快砖内裂缝的出现 故用低强度砌筑的砌体内裂缝出现较早 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 3 竖向灰缝处砂浆不可能填实 不能保证砌体的整体性 因而在竖向灰缝处发生应力集中现象 综上所述 中心受压砌体中的砖处于局部受压 受弯 受剪 横向受拉的复杂应力状态 由于砖的抗弯 抗拉强度很低 故砖砌体受压后砖块将出现因弯拉应力而产生的竖向裂缝 这种裂缝随着荷载增加而上下贯通 直至将整个砌体分割成若干半砖小柱 小柱失稳导致整个砌体的破坏 可见砌体的破坏不是由于砖受压耗尽了其抗压强度 而是由于形成半砖小柱 侧向凸出 破坏了砌体的整体工作
4、第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 3 影响砌体抗压强度的因素 1 块体的物理力学性能 强度和外形尺寸 块材的强度等级越高 其抗弯 抗剪及抗拉能力就越强 则砌体的抗压强度越高 砖强度增加1倍 砌体的抗压强度增加约60 块体外形规则 表面平整 灰缝就容易铺砌得均匀密实块体受复杂应力的影响较小 砌体抗压强度越大 块体的截面高度大 其抗弯 剪 拉的能力就强 砌体的抗压强度也较大 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 2 砂浆的物理力学性能 强度 和易性 保水性 砂浆强度等级不高的情况下 提高砂浆强度等级 砌体抗压强度有明显提高 但砂浆强度等级过高时 对砌体的抗压强度的提高并不明显 砂浆与砌
5、块等级相互匹配 比较合理 宜采用提高块体强度等级的方法来提高砌体的抗压强度 砂浆变形越大 砌体的抗压强度越低 砂浆的和易性 保水性越好 灰缝越饱满 均匀和密实 砌体的抗压强度越高 但过大的流动性是砂浆变形过大 砌体的强度反而降低 和易性 和易性是指新拌水泥混凝土易于各工序施工操作 搅拌 运输 浇灌 捣实等 并能获得质量均匀 成型密实的性能 其含义包含流动性 粘聚性及保水性 也称混凝土的工作性 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 3 砌筑质量 工程实践和试验研究表明 施工技术水平 水平灰缝的饱满度及厚度 砖的含水率都对砌体强度有较大的影响 1 施工技术水平 砌体结构工程施工质量验收规范 G
6、B50203 2011 根据质量管理 砂浆强度 混凝土强度 砌筑工人技术等综合水平将施工技术水平划分为A B C三个等级 A级施工质量 砌体强度设计值提高约7 B级施工质量 砌体强度设计值按 砌体规范 直接取用 C级施工质量 砌体强度设计值降低约11 配筋砌体不允许采用 2 灰缝的饱满度及厚度水平灰缝的砂浆饱满度不得小于80 砖砌体灰缝厚度一般应控制在8 12mm3 砖的含水率干燥的块体会降低20 左右砌体强度 施工规范 规定砖提前1 2d浇水湿润 相对含水率 普通砖 多孔砖为60 70 蒸压灰砂砖 蒸压粉煤灰砖为40 50 4 块体的搭接方式块体搭接方式影响砌体的整体性 施工规范 规定烧结普
7、通砖和蒸压砖砌体应上下错缝 内外搭砌 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 4 砌体的抗压强度 1 砌体抗压强度平均值 砌体规范 给出各类砌体的轴心抗压强度平均值计算公式为 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 砌体规范 规定 在验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定性时 可取砂浆强度为零 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 2 砌体抗压强度标准值 fm 砌体的强度平均值 f 砌体强度的标准差 fk fm 1 645 f 3 砌体抗压强度设计值 f fk f f 砌体结构的材料性能分项系数 一般情况下 宜按施工质量控制等级为B级考虑 取为l 6 当为C级时 取为1 8 当
8、为A级时 取为1 5 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 4 单排孔混凝土砌块对孔砌筑 并在砌块的竖向孔洞内用灌孔混凝土灌实时 其抗压强度平均值计算式为 灌孔混凝土强度等级不应低于Cb20 也不应低于1 5倍的块体强度等级 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 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计算式为 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 二 砌体的受拉 受弯及受剪性能 砌体的抗拉 抗弯和抗剪强度都远较其抗压强度低 砌体的拉 弯 剪强度主要取决于灰缝与块体的粘结强度 亦即砂浆的强度 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 竖向灰缝砂浆较难填满 砂浆硬化时收缩
9、 故不考虑粘结强度 计算中仅考虑水平灰缝的粘结强度 根据力的作用方向 粘结强度 与砂浆强度有关 分两类 法向粘结强度S 力垂直于灰缝面 切向粘结强度T 力平行于灰缝 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 1 砌体轴心受拉 砌体轴心受拉破坏形态包括以下三种 1 沿齿缝截面破坏 块体MU较高 砂浆M较低时发生 2 沿水平通缝截面破坏 轴向拉力与水平灰缝垂直时发生 不允许采用 3 沿块体和竖向灰缝截面破坏 块体抗拉强度较低时发生 砂浆的切向粘结强度低于砖的抗拉强度 砂浆的切向粘结强度大于于砖的抗拉强度 砌体的抗拉强度由法向粘结强度控制 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 砌体沿齿缝截面破坏
10、的轴心抗拉强度平均值计算式为 砌体沿块体和竖向灰缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值计算式为 f1 块体的抗压强度平均值 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 2 砌体弯曲受拉 砌体弯曲受拉破坏形态包括以下三种 1 砌体沿通缝截面破坏 2 砌体沿齿缝截面破坏 3 砌体沿块体和竖向灰缝截面破坏 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 砌体沿齿缝截面破坏和沿通缝破坏的弯曲抗拉强度平均值的计算式为 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 3 砌体受剪 受纯剪时 砌体可能发生沿通缝 齿缝或沿阶梯形截面的剪切破坏 沿齿缝剪切 沿通缝剪切 沿阶梯形缝剪切 砌体通
11、缝抗剪强度主要取决于砖和砂浆的切向粘结强度 砌体沿阶梯形缝受剪破坏是地震中房屋墙体的常遇震害 齿缝受剪破坏一般仅发生在错缝较差的砖砌体及毛石砌体中 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 砌体沿齿缝截面破坏和沿通缝破坏的抗剪强度平均值的计算式为 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计算式为 fg 灌孔砌体的抗压强度设计值 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 三 砌体强度设计值调整系数 1 有吊车房屋砌体 跨度不小于9m的梁下烧结普通砖砌体
12、跨度不小于7 5m的梁下烧结多孔砖 蒸压灰砂砖 蒸压粉煤灰砖砌体 混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体 a 0 9 2 对无筋砌体构件 其截面面积A 0 3m2时 a A 0 7 对配筋砌体构件 当其中砌体截面面积A 0 2m2时 a A 0 8 构件截面面积A以m2计 3 当砌体用水泥砂浆砌筑时 对表13 7 表13 13中的数值 a 0 9 对表13 14中数值 a 0 8 对配筋砌体构件 当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑时 仅对砌体的强度设计值乘以调整系数 a 4 当验算施工中房屋的构件时 a 1 1 各类砌体的强度设计值 符合下列情况时 应乘以调整系数 a 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能
13、 四 砌体的变形系数 1 砌体的应力应变关系 在轴心压力作用下 随着压力的增大变形增加 但变形增加的速度较压力增加快得多 当接近极限压力时 变形迅速增大 之后 压力逐渐减小 而变形却急剧增加 砌体为弹塑性材料 2 砌体的弹性模量 砌体受压应力与应变关系曲线 砌体受压弹性模量表示 取 A 0 43fm时过A点的割线正切作为砌体受压弹性模量E A 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 单排孔且对孔砌筑的混凝土砌体灌孔砌体的弹性模量 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 3 砌体的剪变模量 砌体的剪变模量一般采用材料力学公式 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 4 砌体的线膨胀系数 收缩率和摩擦系数 2 砌体的收缩率温度裂缝和砌体的干缩引起的裂缝几乎占可遇裂缝的80 以上 干缩造成建筑物 构筑物墙体的裂缝有时相当严重 不可忽视危害 1 砌体的线膨胀系数温度的变化引起砌体的热胀冷缩变形 当变形受到约束时砌体会产生附加内力 附加变形和裂缝 第十三章砌体结构 13 4砌体的力学性能 3 砌体的摩擦系数当砌体结构或构件沿某种材料发生滑移时 由于法向压力的存在 在滑移面将产生摩擦阻力 摩擦阻力的大小与法相压力及摩擦因数有关 摩擦因数的大小与摩擦面的材料及摩擦面的干湿状态有关
