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1、 老而未衰的结构体系 砌体结构MasonryStructure 砌体结构 由砖砌体 石砌体或砌块砌体建造的结构 称为砌体结构 巴黎圣母院 1345年 哥特式教堂 砌体结构应用实例 砌体结构对社会发展 历史文化传承发挥了巨大的作用 河北赵州桥 公元595 605年 最早跨度最大石拱桥 河南嵩岳寺塔 公元523年 最古老密檐式砖塔 国家已明令禁止使用红砖不让用红砖不代表不建造砌体结构房屋新型的砌体材料 混凝土砌块 蒸压灰砂砖等新型砌体结构形式 配筋砌体结构抗震性能可满足 讲砌体结构的意义 施楚贤湖南大学教授我国砌体结构理论的创立者之一在砌体抗震等方面做出突出贡献 砌体结构专家介绍 砌体结构专家介绍
2、 唐岱新哈工大教授 一级 黑龙江固特建筑技术开发有限公司技术总顾问发展了配筋砌体结构理论 推广了多高层配筋砌体结构 参考教材 基本理论抗震 基本理论配筋砌体 现代砌体结构的特点 由砖 石或各种砌块用砂浆砌筑而成 优点 1 就地取材 造价低 2 良好的耐火性和耐久性 3 隔热和保温性能好 4 受环境和施工条件的影响较小 5 采用配筋砌体可改善延性和抗震性能 缺点 1 与钢和混凝土相比 砌体强度较低 结构自重大 原因 抗压强度低 MU30 M15 C7 5 2 砌筑施工劳动量大 3 抗拉和抗剪强度较抗压强度更低 无筋砌体抗震性能较差 4 粘土砖制造耗用大量粘土 影响农业生产 不利于环保 0 3现代
3、砌体结构的特点及展望 2 发展高强 轻质 高性能的砌体材料 1 使砌体结构适应可持续发展的要求 3 采用新技术 新的结构体系和新的设计理论 毁损耕地 消耗能源的现状 使 禁粘 成为国家的一项基本国策推广混凝土小型空心砌块充分利用工业废料和地方材料 火山渣 陶粒 浮石 粉煤灰 采用高强 轻质砌块采用配套专用高强砌筑砂浆 依据破坏机理和受力性能 建立更完整的现代砌体结构理论加强对新型配筋砌体结构体系的研究采用隔振技术减轻地震作用危害 砌体结构的出路 克服缺点 创新发展 过渡型 多孔砖 空心砖 墙材大致可划分为淘汰型 过渡型和发展型产品 其划分的原则是依据产品的技术性 政策性 经济性三大要素 多孔砖
4、又称烧结多孔砖 以黏土 页岩 煤矸石或粉煤灰为主要原料 经焙烧而成的具有竖向孔洞 25 孔洞率 35 孔尺寸小数量多 长度为290 240 190mm 宽度为240 190 180 175 140 115mm 高度为90mm 型号有KP1 KP2和KM1三种 一 近代发展的主要砌体材料 KP1烧结多孔砖240 115 90mm KP2烧结多孔砖150 115 90mm KM1烧结空心砖 非承重 空洞率 40 发展型 蒸压制品 承重 蒸压粉煤灰砖 以粉煤灰为主要原料 掺配一定比例的石灰 石膏或其他碱性激发剂 再加入一定量的炉渣或水淬矿渣作骨料 经坯料制备 压制成型 高压蒸汽养护而成 蒸压粉煤灰砖
5、 蒸压灰砂砖 蒸压灰砂砖 以石英砂和石灰为主要原料 可加入颜料和外加剂 经坯料制备 压制成型 经高压蒸汽养护而成 发展型 混凝土小型空心砌块 承重 普通混凝土砌块浮石混凝土砌块火山渣混凝土砌块煤矸石混凝土砌块 新型块材的共有特点 母材强度提高 块材开孔 新型砌体块材内的孔洞不管是 人为 主动形成的 还是意外被动造成的 都可视为实体块内的缺陷 它们的存在增加了结构的脆性 构造柱 圈梁抗倒塌体系 对于传统的砖砌体结构 在总结地震震害经验的基础上 提出此抗倒塌体系 有效增加了结构的整体性 延性和抗倒塌能力 成为无筋砌体结构抗震设计的最主要构造措施 其不参与结构计算 二 现代砌体结构体系 组合墙 约束
6、砌体结构 加密构造柱 圈梁形成约束砌体 在砌体墙的边缘都设置钢筋混凝土构造柱 提高砌体的抗压能力和结构延性 底层大开间框剪组合墙4层子结构拟动力试验 芯柱 圈梁小砌块多层砌体体系 节能 节土 墙体易于开裂 二次装修危害大 三 现代砌体结构应用技术发展的重点 工程造价尽可能降低 工程质量更容易保证 工程建设周期尽量短 结构具有更高的抵抗偶然荷载作用的能力 具有更好的延性 无筋砌体 配筋砌体 多层房屋 高层房屋 平均能源消耗量节省54 四 发展前景 砌块体系的优势 与传统 秦砖汉瓦 相比 与现浇等体积混凝土相比 节水10 15 节约水泥7 10 节约石材30 35 节约砂70 80 减少废气排放量
7、30 50 墙肢截面高度与厚度之比 即肢厚比在5 8之间的配筋砌块砌体剪力墙 五 配筋砌块短肢砌体剪力墙结构体系 建筑标准层平面布置图 五 配筋砌块短肢砌体剪力墙结构体系 结构标准层平面布置图 五 配筋砌块短肢砌体剪力墙结构体系 哈尔滨阿继科技园18层商住楼2001目前国内最高配筋砌体商住楼 上海园南小区18层住宅1997国内第一栋配筋砌体高层 大庆奥林国际120万平米高层住宅2006 2009配筋砌体结构最大的小区 砌体结构就在你我身边 目录 第1章砌体力学及物理性能第2章砌体结构可靠度设计原理第3章无筋砌体结构构件第4章砌体结构房屋墙体第5章墙梁 挑梁及过梁第6章配筋砌体结构第7章砌体结构
8、房屋抗震 第1章砌体力学及物理性能 块材 烧结普通砖 240 115 53mm 烧结多孔砖 非烧结硅酸盐砖等强度等级 MU30 MU25 MU20 MU15 MU10 混凝土 轻骨料混凝土 粉煤灰小型空心砌块强度等级 MU20 MU15 MU10 MU7 5 MU5 0 天然石材 毛石和料石 建筑物基础或挡土墙强度等级 MU100 MU80 MU60 MU50 MU40 MU30 MU20 1 1块体 一 块体的种类 1 烧结普通砖 粘土 非粘土 页岩 煤矸石 粉煤灰 240 115 53 标准砖684块 立方米 2 烧结多孔砖 粘土 页岩 煤矸石或粉煤灰等为原料孔洞率25 35 承重孔洞率
9、40 非承重长度 宽度 高度可为290mm 240mm 190mm 180mm 175mm 140mm 115mm 90mm 常用的几种烧结多孔砖 a KM1型 b KM1型配砖 c KP1型 d KP2型 e f KP2型配砖 大孔空心砖 3 非烧结硅酸盐砖 蒸压灰砂砖 蒸压粉煤灰砖 炉渣砖 矿渣砖 不用烧结 不能用于的部位 温度长期超过200 炉壁 烟囱 急冷 急热有酸性介质侵蚀 4 混凝土小型空心砌块 390 190 190mm 壁厚30mm 空心率46 50 普通混凝土空心砌块 浮石 火山渣 陶粒轻集料混凝土空心砌块已取消中型砌块 需机械吊装 5 天然石材 重石材 轻石材 料石 毛石应
10、无明显风化 常用混凝土小型空心砌块 常用混凝土小型空心砌块 二 块体的强度等级 砌墙砖试验方法 GB T2542 2003 试样10块 切断 水泥净浆叠粘成立方体 经养护后试压破坏 强度用 MU 表示 标准差 烧结普通砖强度等级 GB5101 2003 烧结多孔砖强度等级 GB13544 2011 变异系数 1 仅用抗压强度指标评定 向国际看齐 2 取消砖 MU7 5 使最低等级加以提高 目的 提高耐久性 3 强调变异系数 4 多孔砖是用检测整块砖抗压强度来评定强度等级 蒸压灰砂砖强度等级 GB11945 2012 蒸压粉煤灰砖强度等级 JC239 2001 二 块体的强度等级 单块受压 按毛
11、面积计算 强度等级 MU20 MU15 MU10 MU7 5和MU5 石材强度等级的换算系数 砌块抗压强度等级 试件 200mm立方体 70mm立方体强度等级 MU100 MU80 MU60 MU50 MU40 MU30 MU20 石材抗压强度等级 定义 砂浆 由胶凝材料 水泥 石灰 石膏 粘土 砂子和水组成 砂浆作用 1 将单个的块体粘结成整体 促使构件应力分布均匀 2 填实块体之间的缝隙 提高砌体的保温与隔热 防水 抗冻性能 对砂浆的性能要求 1 强度 2 流动性 3 保水性 1 2砂浆 配筋砼砌块砌体 配筋砖结构 无筋砌体结构 配筋方式 砖砌体 砌块砌体和石砌体 一般配筋率 0 07 抗
12、震不利 用于少层或多层建筑 横向配筋砖砌体 组合砖砌体 在砌筑中 上下孔洞对齐 在竖向孔中配置钢筋 在横肋凹槽中配置水平钢筋并浇注灌孔混凝土或在水平灰缝配置水平钢筋 1 3砌体的分类和应用 预应力砌体结构 在砌体构件或结构的某些部位配置一定的预应力钢筋 通过张拉预应力钢筋使砌体获得预应力 a 料石砌体 b 毛石砌体 c 毛石混凝土砌体 砖的砌筑方式 石砌体的几种类型 无筋砌体结构 配筋砖结构 钢筋连接的空腔墙 或90砌块面层 配筋砼砌块砌体 一 砌体受压试验研究 a 出现单砖裂缝 b 形成贯通竖向裂缝 c 极限状态 1 单块块材先开裂2 砌体的抗压强度总是低于所用块材的抗压强度 1 4砌体的力
13、学性能 1 单砖裂缝 0 5 0 7 Nu2 贯穿裂缝 0 8 0 9 Nu 加固征兆 3 破坏 分割为小柱 失稳 二 单砖在砌体中的受力状态分析 在均匀压力作用下 砌体内的块材并非均匀受压 处于弯曲 剪切的共同作用 E砂浆 E块材 块体与砂浆的强度等级 三 影响砌体抗压强度的因素 块体的尺寸与形状及其表面的规则与平整程度 施工砌筑质量 砂浆的流动性 保水性及变形性能 弹性模量 砌筑质量与灰缝厚度 水平灰缝饱满度80 厚度8 12mm 砂浆的变形性能 fm 砌体轴心抗压强度平均值 f1 f2 块材和砂浆抗压强度平均值 k1 与块材类别和砌筑方法有关的系数 k2 砂浆强度影响的修正系数 a 与块
14、材高度有关的系数 四 各类砌体抗压强度平均值 轴心抗压强度平均值fm N mm2 中各种系数 注 1 k2在表列条件以外时均等于1 2 混凝土小型空心砌块体的轴心抗压强度平均值 当f2 10N mm2时 应乘系数1 1 0 01f2 MU20的砌体应乘系数0 95 且满足f1 f2 f1 20N mm2 1 5砌体抗拉 抗弯 抗剪性能 受拉构件的三种破坏情况 砌体受拉 受弯 受剪强度取决于砂浆与块体的粘结强度 砌体的粘结强度水平灰缝的粘结强度 切向粘结强度和法向粘结强度竖向灰缝的粘结强度 强度较弱 设计中不予考虑 一 砌体的抗拉性能 轴心受拉沿齿缝截面破坏 沿块体与竖向灰缝截面破坏 限制低强度
15、块材的使用 该破坏可避免 沿通缝的破坏 法向粘结力不宜保证 实际工程不允许应用 二 砌体的抗弯性能沿齿缝截面破坏 a 沿块体与竖向灰缝截面破坏 b 限制低强度块材的使用 该破坏可避免 沿通缝截面破坏 c 三 砌体的抗剪性能沿通缝截面破坏沿齿缝截面或阶梯形截面破坏试验表明 一般情况下 不同形式的受剪破坏 其抗剪强度基本相同 a 沿水平灰缝破坏 b 沿齿缝破坏 c 沿阶梯形缝破坏 砌体受剪破坏特征 规范 对于各类砌体的拉 弯 剪强度平均值采用统一的计算模式 1 6砌体的变形性能 一 砌体的弹性模量砌体受压时应力 应变呈曲线关系 材料明显呈弹塑性 应力 应变关系可近似按对数规律采用 工程上实际应用时
16、取 0 43fm时的变形模量作为砌体的弹性模量 这样规定是为了比较符合砌体在使用受力状态下的工作性能 砌体的弹性模量受砂浆影响大 二 砌体的剪切变形模量 砌体的泊松比 砖砌体取 0 15 砌块砌体 0 3剪变模量 G 0 4E 与砂浆强度和块材品种有关的系数 砌体的弹性模量 N mm2 三 砌体的线膨胀系数和收缩率 温度变化引起砌体的热胀冷缩 当这种变形受到约束时 砌体会产生附加内力和附加变形及裂缝 当需要计算这种附加内力和变形裂缝时 线膨胀系数是重要的参数 砌体中含水率降低时 会产生较大的干缩变形 当这种变形受到约束时 砌体会产生干燥收缩裂缝 第2章砌体结构的强度计算指标 砌体结构设计规范 GB50003 2001 采用以概率理论为基础的极限状态设计方法 用可靠指标度量结构的可靠度 用分项系数设计表达式进行设计 对一般的砌体结构属于脆性破坏 当其安全等级为二级时 允许可靠度指标 3 7 砌体结构针对砌体结构自重较大的特点 增加了以自重为主的荷载效应组合计算公式 2 1砌体结构的可靠度 荷载效应组合模式 由可变荷载控制的组合 可变荷载主要是楼面 屋面 活荷一项 由永久荷载控制的组合 组
