第15章 砌体结构

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1、第15章 砌体结构Masonry Structure,了解砌体结构的特点和适用范围； 熟悉砌体结构材料及物理力学性能； 掌握砌体结构设计原理及构件的设计计算； 掌握墙体的设计计算； 熟悉圈梁、过梁、挑梁、墙梁的设计； 熟悉砌体结构的构造要求。,本章要求（12学时）,第15章 砌体结构,15.1 概述,15.1 砌体结构概述 砌体结构墙柱等主要受力构件为砌体 混合结构 一、分类 砖砌体 无筋砌体 砌块砌体 配筋砌体 石砌体 二、砌体结构的主要特点 优点：造价低；耐久性、耐火性好； 保温隔热隔音性能好； 施工难度小，受季节影响小。 缺点：强度低，特别是抗拉、抗剪、抗弯强度低； 自重大； 整体性差，

2、抗震性能差； 劳动强度高；粘土砖侵占农田。,按材料,第15章 砌体结构,15.1 概述,三、适用范围 适用范围：轴压、小偏压构件。 如墙、柱、中小跨的桥、隧道、坝、水池、烟囱、料仓等。 设计依据：砌体结构设计规范（GB50003-2001）,第15章 砌体结构,15.2 块体与砂浆的种类和强度,15.2 块体与砂浆的种类和强度等级 一、块体的种类 砖 （1）烧结砖：普通砖、多孔砖（P、M型） 标准砖：24011553mm （2）蒸压灰砂砖 武汉2001年“禁实” 2003年6月30日170个大中城市 2005年底省会城市全部“禁实” 2. 砌块 小型：290(390)190190 中型：800

3、200800(1000，1200) 大型,第15章 砌体结构,15.2 块体与砂浆的种类和强度,3. 天然石材 重石 料石 轻石 毛石 二、块材的强度等级 MU表示标准试验方法极限抗压强度平均值 （1）烧结普通砖、多孔砖：MU30、25、20、15、10 （2）蒸压灰砂砖、粉煤灰砖：MU25、20、15、10 （3）砌块：MU20、15、10、7.5、5 （4）天然石材：MU100、80、60、50、40、30、20,第15章 砌体结构,15.2 块体与砂浆的种类和强度,三、砂浆（mortar） 1. 组成：胶凝材料、细骨料、水及掺合料和外加剂。 2. 作用：粘结块体、使受力均匀、提高密实性

4、3. 种类：水泥砂浆、混合砂浆、非水泥砂浆 4. 强度等级：M表示70.7mm立方试块28天抗压强度平均值。 共5级：M15、M10、M7.5、M5、M2.5 混凝土小型空心砌块砌筑砂浆和灌孔混凝土规定：采用专用砂浆（Mb）和专用灌孔混凝土（Cb） 5. 砂浆性能要求：强度、流动性、保水性,第15章 砌体结构,15.2 块体与砂浆的种类和强度,四、块体和砂浆的选择 原则：强度、耐久性 1. 强度要求：5层及以上房屋的墙，以及受振动或层高大于6m的墙柱，材料最低强度标准。 （1）砖MU10 （2）砌块MU7.5 （3）石材MU30 （4）砂浆M5 2. 耐久性要求：地面以下或防潮层以下砌体、潮湿

5、房间墙所用材料最低标准。,第15章 砌体结构,15.2 块体与砂浆的种类和强度,第15章 砌体结构,15.3 砌体结构设计方法,15.3 砌体结构设计方法与砌体强度设计值,一、按近似概率理论的极限状态设计方法 结构功能的极限状态 承载能力极限状态计算 正常使用极限状态构造措施 2. 承载能力极限状态设计表达式 3. 整体稳定性验算,第15章 砌体结构,15.3 砌体结构设计方法,15.3 砌体结构设计方法与砌体强度设计值,二、砌体的强度设计值 砌体的抗压强度设计值： 28天龄期 附表11-49 2. 砌体的轴心抗拉强度、弯曲抗拉强度和抗剪强度设计值 与块体强度等级无关，只取决于灰缝的强度（附表

6、11-10） 调整系数a （1）有吊车l9m的梁下烧结普通砖砌体，l7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压粉煤灰砖、灰砂砖砌体，砼砌块砌体，0.9 （2）无筋砌体截面积0.3m2，0.7 配筋砌体截面积0.2m2，0.8,第15章 砌体结构,15.3 砌体结构设计方法,调整系数a （1）有吊车l9m的梁下烧结普通砖砌体，l7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压粉煤灰砖、灰砂砖砌体，砼砌块砌体，0.9 （2）无筋砌体截面积A0.3m2， a =A+0.7 配筋砌体截面积A0.2m2， a =A+0.8 （3）水泥砂浆抗压强度设计值0.9；抗拉、抗剪、抗弯0.8 （4）施工质量为C级时，0.89 （5）验算施工中

7、房屋构件时，1.1，但砂浆强度取0。,第15章 砌体结构,15.3 砌体结构设计方法,三、砌体的受压性能 砌体受压受力全过程 （1）未裂阶段：50%70% （2）裂缝阶段： （3）破坏阶段：80%90%， 2. 砌体受压时块体的受力机理 （1）块体处于压、弯、剪的复杂受力状态 （2）砂浆使块体在横向受拉 （3）竖向灰缝中存在应力集中,第15章 砌体结构,15.3 砌体结构设计方法,3. 影响砌体抗压强度的主要因素 （1）块体的种类、强度等级和形状 （2）砂浆性能 （3）灰缝厚度 （4）砌筑质量 4. 砌体抗压强度平均值fm 四、砌体的轴心抗拉、抗剪、抗弯性能 砌体的轴心抗拉性能 （1）轴拉破坏

8、形态 （2）砂浆与块体间的粘结强度 2. 砌体的弯曲抗拉强度 3. 砌体的抗剪强度 五、弹性模量、线膨胀系数、收缩率和摩擦系数,第15章 砌体结构,15.4 砌体结构构件的承载力 一、无筋砌体构件的受压承载力 受压承载力计算公式 受压构件：砼长细比 砌体高厚比 规范规定：砌体e0.6y 高厚比和偏心距e对受压构件承载力的影响系数,构件长度对受压承载力的影响,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,一、无筋砌体构件的受压承载力 利用高厚比查或计算时 对矩形截面 对T形截面 高厚比修正系数,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,2. 受压承载力影响系数 （1）短柱：3 对

9、矩形截面 对T形截面 （2）长柱：3，与偏心距和高厚比均相关 对矩形： 对T形：,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,二、无筋砌体局部受压承载力计算 砌体局部均匀受压 该处砌体处于三向受压应力状态局压强度高于抗压强度 计算面积A0与最大值,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,2. 梁端局部受压非均压 局压面积与梁端支承长度有关 （1）梁端有效支承长度a0的计算 对于均布荷载且跨度小于6m的简支梁 （2）梁端支承处砌体局部受压承载力计算 3. 梁端下设刚性垫块的砌体局压,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,梁下设长垫梁时的砌体局部受压 例15-4.

10、 注意：,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,三、砌体轴心受拉、受弯、受剪承载力计算 轴心受拉构件 受弯构件 （1）受弯承载力 （2）受剪承载力 3. 受剪构件,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,四、配筋砌体构件 种类：网状配筋砌体 组合砖砌体 网状配筋砌体受压构件 （1）网状配筋砌体受压构件受力特点及其适用范围 构造要求：方格网、连弯钢筋网2种做法，体积配筋率0.1%1%； 钢筋直筋宜34mm30-120mm，5皮砖(400mm)内；砂浆强度不低于M7.5，灰缝厚度应保证。 工作原理：水平灰缝内设置钢筋网 阻止砌体在受压时的横向变形，防止了过早失稳而破坏，间

11、接地提高了砌体的受压承载力。 适用范围：高厚比16的轴压和偏压构件，矩形截面要求 e/h0.17,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,（2）承载力复核,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,2. 组合砖砌体构件 两类：组合砌体构件钢筋面层 组合墙砌体+构造柱 适用范围：e0.6y，承载力不足而截面尺寸受限 计算方法：叠加 （1）组合砌体构件 1）轴压承载力 2）偏压承载力,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,3）构造要求： 面层砼宜采用C20，面层水泥砂浆不宜低于M10，砌筑砂浆至少M7.5； 受力筋保护层墙内15，柱内25，露天或潮湿环境25、3

12、5； 砂浆面层厚3045，大于45宜用砼； 竖向受力筋宜采用HPB235或HRB335，直径不应小于8mm，配筋率受压侧0.1%（0.2%），受拉侧不应小于0.1% 箍筋直径不小于4及d/5，并不宜大于6mm。间距120mm20d及500mm； ,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,（2）组合墙 1）公式： 2）构造要求： 砌筑砂浆至少M5，构造柱砼不宜低于C20； 受力筋保护层墙内15，柱内25，露天或潮湿环境25、35； 构造柱截面尺寸不宜小于240240，不小于墙厚，钢筋412，边柱、角柱414，箍筋6200/100； 应在纵横墙交接处、墙端和较大洞口边设构造柱，间距不宜

13、大于4m。各层上下对齐。 圈梁设在基顶及构造柱楼层，240高，412 ，6200 ； 砖砌体与构造柱连接为马牙槎，拉结筋26600；先砌墙后浇构造柱。,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,15.5 混合结构房屋的砌体结构设计 一、承重墙的结构布置 横墙承重方案 纵墙承重方案 纵横墙承重方案 内框架承重方案,15.5 混合结构房屋砌体结构设计,第15章 砌体结构,承重墙的结构布置原则： （1）尽可能采用横墙承重方案； （2）布置力求简单、规则，纵墙宜拉通，隔一定距离设一道横墙，将内外纵墙拉结，以增强房屋空间刚度； （3）墙上门窗等洞口应上下对齐； （4）注意与楼（屋）盖结构布置相

14、配合，尽量避免墙体承受偏心距过大的竖向偏心荷载。 二、静力计算方案 水平荷载下混合结构房屋的受力机理 房屋静力计算方案 （1）刚性方案 （2）弹性方案 （3）刚弹性方案,15.5 混合结构房屋砌体结构设计,第15章 砌体结构,房屋静力计算方案 三、墙、柱高厚比验算 1.墙、柱高厚比验算,15.5 混合结构房屋砌体结构设计,第15章 砌体结构,三、墙、柱高厚比验算 带壁柱或构造柱高厚比验算 （1）整片墙的高厚比验算 设有构造柱的墙： （2）壁柱或构造柱间墙的高厚比验算,15.5 混合结构房屋砌体结构设计,第15章 砌体结构,15.6 墙体的设计计算 一、刚性方案房屋的墙体设计计算 承重纵墙计算

15、（1）计算简图 竖向荷载作用每层两端铰支的竖向构件 水平荷载作用不考虑或竖向连续梁受均布荷载 （2）控制截面的位置及内力计算 计算楼层墙上端大梁底-，窗口上端-，窗台-，墙下端（下层楼盖大梁底稍上截面）- （3）截面承载力计算 按最不利荷载组合，确定N和e，按受压构件承载力计算,15.6 墙体的设计计算,第15章 砌体结构,2. 承重横墙计算只需计算竖向荷载作用下的承载力（轴心受压构件） （1）计算简图 取1m宽的墙体作为计算单元，两端铰支 H的取法：底层楼板顶至基顶或-0.3-0.5处 其它层层高 顶层为坡屋面取层高+山高/2 （2）控制截面位置及内力计算 控制截面：轴力最大的下端截面 （3

16、）截面承载力计算 横墙上有门窗洞口时：取洞口中心线之间墙体为计算单元 楼面大梁支承于横墙时：取大梁间距为计算单元，且局压验算,15.6 墙体的设计计算,第15章 砌体结构,二、弹性、刚弹性方案房屋的墙体设计计算（自学） 弹性方案房屋墙体的内力计算 屋架或大梁与墙（柱）铰接，不考虑空间作用 单层弹性方案房屋同排架结构（不考虑空间作用） 2. 刚弹性方案房屋墙体的内力计算 屋架或大梁与墙（柱）铰接，并考虑空间作用（空间性能影响系数表15-12） 三、墙体设计计算例题 1. 荷载计算 高厚比验算 外纵墙承载力验算 局压验算,15.6 墙体的设计计算,第15章 砌体结构,15.7 圈梁、过梁、挑梁和墙梁的设计 一、圈梁设计 设置部位： （1）砖砌体房屋檐口5-8m，应在檐口标高处设一道，8m以上增设； （2）砌块