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1、砌 体 结 构,巴黎圣母院,万里长城,砌体结构应用实例,拉萨 布达拉宫,埃及金字塔,河北赵州桥,罗马角斗场,砌体结构应用实例,砌体结构对时代的发展、历史文化的传承都发挥了巨大的历史作用。,大庆东湖中心上城小区14栋高层（配筋混凝土砌块砌体剪力墙结构）,12.1 概 述,一、砌体结构的定义和特点,由砖、石或各种砌块用砂浆砌筑而成的结构（Masonry Structure）,优点： （1）容易就地取材，造价低廉； （2）良好的耐火性和较好的耐久性； （3）受环境气候和施工条件的影响较小； （4）良好的隔声、隔热和保温性能； （5）采用配筋砌体可提高强度，改善延性和抗震性能。 缺点： （1）与钢和混
2、凝土相比，砌体强度较低，结构自重大； （2）砌体的砌筑施工劳动量大； （3）砌体的抗拉和抗剪强度较抗压强度更低，因此无筋砌体抗震性能较差； （4）粘土砖制造耗用粘土，影响农业生产，不利于环保。,二、砌体结构的分类,按 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)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.烧
3、结普通砖：粘土、非粘土（页岩、煤矸石、粉煤灰） 24011553标准砖 684块/m3 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 40% 非承重 长度、宽度、高度可为290mm，240mm, 190mm, 180mm，175mm， 140mm, 115mm，90mm。,块体的种类,实心砖砌体墙常用的砌筑方法有 一顺一丁(砖长面与墙长度方向平行的则为顺砖，砖短面与墙长度方向平行的则为丁砖)、三顺一丁或梅花丁。,标准砌筑的实心墙体厚度常为 240mm(一砖)、370mm(一砖半)、490mm(二砖)。,常用的几种烧结多孔砖 （a）KM1型 (b) KM
4、1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 x190 x190mm、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 应无明显风化,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 长白山延边 火山渣混凝土砌块 吉林辉南，黑龙江五大连池
5、 煤矸石混凝土砌块 黑龙江双鸭山,配 筋 方 式,配筋率0.07%抗震不利，少层或多层建筑,抗震区较少采用。,配筋率0.07%0.2% 多层建筑。,配筋率 0.2% 中、高层建筑。,二、砌体结构的分类,配筋砌体截面,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） 和易性 ；（3） 保水性。,保水性（分层度）：砂浆在存放、运输和使用过程中保持水分的能力。用分层度表示，要求砂浆的分层度不大于20mm. 保水
6、性差砂浆泌水、分层离析；砌筑时水分易被块材吸收，影响胶凝材料的硬化，从而降低砂浆强度。,流动性（稠度）：在自重或外力的作用下砂浆流动的性能。对于砖砌体：砂浆的稠度为70100mm；对于砌块砌体：砂浆的稠度为5070mm；对于石砌体：砂浆的稠度为3050mm。 流动性好砂浆容易铺成均匀密实的砂浆层，便于施工操作从而提高砌筑质量。,三、砂浆（mortar）的作用、分类及性能要求,砂浆分类： （1）水泥砂浆；（2）水泥混合砂浆；（3）非水泥砂浆（石灰、粘土砂浆）。,砂浆强度等级： 用“M”表示，边长为70.7mm立方体试块，每组试块为6块，203、湿度为90（水泥砂浆）或60%-80%（水泥石灰砂浆
7、），养护至28d后 进行抗压试验； 强度等级： M15, M10, M7.5, M5.0, M2.5, M0 新规范取消了：M1、M0.4 强度为零砂浆：施工阶段尚未凝结或用冻结法施工解冻阶段的砂浆。,目前对砂浆增加了很多新的品种和性能要求，如砌块专用砌筑砂浆、防裂砂浆、抹灰砂浆等，并逐渐有商品化的发展趋势。,一、砌体受压破坏特征,第一阶段 第二阶段 第三阶段,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,12.2 砌体的力学性能,1）单砖裂缝（0.50.7）Nu 2）贯穿裂缝（0.80.9）Nu （加固征兆） 3）破坏分割为小柱、失稳,二、砌体受压时的应力状态分析,在均
8、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； 砖的强度增加一倍时，砌体的抗压强度增加60%；砂浆等级提高对砌体强度的影响小。,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； 当砖的高度增加时，其截面面积和抵抗矩也相应增大，提高了它对抗弯、抗剪、抗拉等能力。,实际砌体与试验砌体的差异。,砂浆的流动性、保水性及变形性能（弹性模量）的影响； 水泥砂浆的流动性和保水性较混合砂浆差，相同等级的水泥砂浆和混合砂浆砌筑的砌体，抗压强度降低5。,砌筑质量与灰缝厚度（要求：水平灰缝饱满度80，灰缝厚度812mm)；,抗压强度的对
9、比试验,实际砌体工程中的砂浆 由于墙体自重及楼面荷载的 压缩作用而趋于密实均匀。,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 低强度砂浆的修正系数； a 与块材高度有关的系数；,四、砌体抗压强度,基本理论公式从强度破坏机理建立，再通过试验数据确定参数影响强度因素众多，尚有困难； 经验公式： 前苏联奥尼西克（系数多） 英国规范和ISO/TC179（国际标准化委员会砌体及结构技术委员会公式： 问题：R20，R=0，与试验不符（冻结法冬季施工） 我国砌体规范（3000多个试验数据） ：,轴心抗压强度平均值fm(N/mm2)中
10、各种系数（教材P25 表2-8）,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f210N/mm2时，应乘系数 1.10.01f2，MU20的砌体应乘系数0.95，且满足f1f2，f120N/mm2。,五、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,1.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。,2.砌体的轴心受拉破坏 沿块体与竖向灰缝截面破坏当限制了低强度块材的使用，该破坏可避免； 沿齿缝截面破坏； 沿通缝的破坏法向粘结力不宜
11、保证，实际工程不允许应用。,竖向灰缝不能填满、砂浆收缩，因此竖向灰缝的砂浆粘结强度难于保证。 水平灰缝的砂浆被挤密；水平灰缝的切向粘结力实际上也是砌体沿通缝截面的抗剪强度。,3.砌体的弯曲受拉破坏 沿齿缝截面破坏 沿块体与竖向灰缝截面破坏，当限制了低强度块材的使用，该破坏 可避免； 沿通缝截面破坏 ,I-I II-II III-III,取其较小强度值进行设计计算,4.砌体的受剪破坏 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，其抗剪强度基本一样。,砌体沿阶梯形截面的抗剪强度等于水平灰缝的抗剪强度和竖向灰缝抗剪强度的代数和，但对于实际工程中的砌体，其竖向
12、灰缝中的砂浆往往不饱满，竖向灰缝的抗剪强度很低，当忽略不计该强度时，可认为砌体沿阶梯形截面的抗剪强度等于沿通缝界面的抗剪强度。,双剪规范采用的抗剪强度测定方法,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,12.3 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，其应力-应变关系可近似按对数规律采用：,工程上实际应用时取 =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=
13、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。,12.4 砌体结构的设计方法,砌体结构设计规范(GB500032001)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
14、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:,一、荷载效应的组合模式,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：组合系数为0.7，则 1.4*0.7=0.98，可简化为1.0。,二、其它几项可靠度因素的调整,1、住宅楼面活荷由1.5kN/m2调整为2.0kN/m2 ; 2、结构可靠度与施工质量相联系：施工质量控制等级B级时 f=1.6，施工质量控制等级C级时, f=1.8。 3、风荷载由30年一遇，改为50年一遇,新规范的设计可靠度指标有了适当的提高，以住宅为例，其可靠度水平比88规范提高16。,可靠度知识回顾：,结构抗力越大，即
15、结构抗力概率分布函数右移，则失效概率越小,结构抗力,作用效应,安全的概念是相对的，所谓“安全”只是失效概率相对较小而已，失效概率不可能为零，故不存在绝对安全的结构。 应该通过设计把失效概率控制在某一个可以接受的限值以下就可以。,失效概率越小，表示结构可靠性越大。当失效概率Pf小于某个值时，即可认为结构设计是可靠的，即Pf Pf 。该失效概率限值称为允许失效概率Pf。,失效概率Pf来度量结构的可靠性具有明确的意义，但计算繁琐，可以利用可靠度指标代替失效概率来度量结构的可靠性。,失效概率Pf与可靠指标有着一一对应的关系值愈大，失效概率Pf值就愈小； 值愈小，失效概率Pf值就愈大。,规范以可靠度理论
16、作为设计的理论基础，采用一些分项系数代替可靠指标，由此得到与可靠度理论（概率理论）相当的实用设计表达式。,三、砌体抗压强度设计值,砌体抗压强度平均值与设计值的关系：,取砌体抗压强度变异系数为0.17 （毛石除外）,砌体材料的分项系数1.6 （施工质量为B级时）,为便于设计，根据块体和砂浆强度等级可直接查表获得砌体的抗压强度设计值 （见教材P199P201附表）。,对各类砌体拉、弯、剪强度的变异系数为0.2（毛石砌体为0.26)， 强度设计值见P201附表。,三、砌体的轴心抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度设计值,注意：规范中规定各类砌体强度设计值在一些情况下需要乘以调整系数,砌体强度设计值调整系数,砌体施工质量控制等级,单排孔，孔洞率46 混凝土小型空心砌块简称砌块 由混凝土小型空
