砌体结构(工管)课件

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1、第二篇 砌体结构,第一章 绪论 第二章 材料及力学性能 第三章 计算方法和指标 第四章 受压构件计算 第五章 局部受压 第六章 配筋砌体构件计算 第七章 混合结构房屋墙体设计 第八章 圈梁、过梁与挑梁,砌体 是把块体（包括粘土砖、空心砖、砌块、 石材等）和砂浆通过砌筑而成的结构材料。,第一章 绪论,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。,砌体材料性能特点： 抗压强度远大于抗拉、抗剪强度。,一、定义,二、砌体结构的分类 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(混合结构)： 竖向承重构件 由砖、石、砌块砌筑 水平承重

2、构件 RC(或PC)屋盖、楼盖。,安济桥,古塔,三、砌体结构的特点 优点：地方材料、降低造价、耐火性好、耐久性较 好；隔热隔声好；对施工技术要求低； 缺点：强度低、抗震性能差、施工费时、占用良 田、能耗高。,国家墙材政策： 2003年，160个大中城市禁用粘土砖（0以下除外）。,四、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； 提高砂浆强度和粘结度，改善砌体整体性和抗震性； 发展各种砌块，节约资源，保护农田； 采用配筋砌体，改善抗拉、剪强度； 发展机械化和工业化施工方法； 改善结构布置，避免砌体受拉、弯、剪。,1990年在拉斯维加斯建造的配筋混凝土砌块旅馆,Excalibur 旅馆

3、,凯利别墅，密西根州,G.S.E动力有限公司，纽约,上海18层配筋砌块楼,镇江恒美嘉园： 内墙-190承重混凝土空心砌块 外墙-260装饰混凝土承重劈裂保温砌块,第二章 砌体材料及砌体力学性能,一、砌体材料,块材,1.烧结砖 (1)烧结普通砖 （机制砖、八五砖、九五砖） 原料：粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰 标准砖尺寸：24011553 mm 强度等级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10 适用范围： 房屋上部及地下基础等部位,(2)烧结多孔砖 原料：同烧结砖，但孔洞率不小于25% 尺寸：承重多孔砖目前主要采用 P型：（24011590） M型砖（19019090） 优点：节约粘土、减

4、少砂浆用量、提高工效、节省墙 体造价；减轻块体自重、增强墙体抗震性能。 强度等级：同烧结普通砖 适用范围： 房屋上部结构 （不宜用于冻胀地区地下部位）,2.非烧结硅酸盐砖（包括蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖 ） 原料：石灰和砂 尺寸：同烧结普通砖 适用范围：不得用于长期受热200以上、受急冷急热和有 酸性介质侵蚀的建筑部位，MU15和MU15以上的 蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑部位，蒸压 粉煤灰砖用于基础或用于受冻融和干湿交替作 用的建筑部位必须使用一等砖 强度等级： MU25、MU20、MU15、MU10,4.石材 分类：（按容重）重质岩石、轻质岩石 （按外形规则程度）可分为料石和毛石 强度等级

5、： MU100、MU80、MU60、MU50 MU20七级,3.砌块 原料：普通混凝土、加气混凝土或轻骨料混凝土 主规格尺寸：390190190mm 空心率：20%50% 强度等级： MU20、MU15、MU10、MU7.5、 MU5,砂浆,2. 砂浆作用 （1）将单个块体粘结为整体，接触面产生粘结力 （2）将单个的块体粘结成整体、促使构件应力分布均匀； （3）填实块体之间的缝隙，提高砌体的保温和防水性能， 增强墙体抗冻性能,1、定义：由一定比例的胶凝材料(石灰、水泥等)和细 骨料(砂)和水配制而成的砌筑材料。,3. 砂浆分类 1)水泥砂浆 ；2)混合砂浆； 3)非水泥砂浆（石灰、粘土砂浆）,

6、4. 强度等级 按龄期28天的立方体（边长70.7mm）测得的抗压强度平均值，分为：M15、M10、M7.5、M5、M2.5五级。 施工阶段的砌体强度可按砂浆强度为零确定其砌体强度,5 .要求：强度、和易性、保水性。,砌体材料的选择,1、原则：因地制宜，就地取材，充分利用工业废料，并 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。 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、地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿的房间的墙，按规范选择材料。,无筋砌体 仅由块体和砂浆组成的砌体。

7、 1. 砖砌体 砌筑方法：一顺一丁、梅花丁和三顺一丁 施工严禁：包心柱和不同强度等级砖块混用 墙体尺寸：240mm（一砖）、370mm（一砖半）、 490mm（二砖）、620mm（二砖半） 1m高砖墙= 16皮砖 （所谓“皮”是指砖的层度）,二、砌体的种类,37墙的几个砌法,2. 砌块砌体 先排块后施工，施工时砌块底面向上反向砌筑。 墙体尺寸：190、200、240、290 mm 砌块砌体为加快建设速度、减轻结构自重开辟新的途径。 目前使用最多的是混凝土小型空心砌块砌体。,3. 石砌体（产石地区适用） 石砌体的类型有料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。,配筋砌体 在砌体中设置了钢筋或钢筋混凝土

8、材料的砌体。 1. 配筋砖砌体,2.配筋砌块砌体,砖砌体以受压破坏为主。,三、砌体的受压性能,砌体抗压强度低于块体材料强度,1、砌体受压试验研究 受压破坏分为三阶段： （以普通粘土砖砌体轴心受压为例） （标准试件240mm370mm720mm） （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。,思考：某试件采用MU10砖，M5砂浆，实测砌体的抗压强度f=3.30MpaMU10，为什么砖的抗压强度未得到发挥？为什么

9、单砖先出现裂缝？,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）单砖的受拉（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

10、 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。,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） （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。 （3）砂浆的强度等级：砂浆强度等级较低时，其强度提高，砌 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：砂浆的变形性能越大，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%。,（6）砌筑质

11、量 灰缝的厚度：灰缝的厚度太厚或太薄都会使f降低，标准 8- 12mm，（10/20/30，f=1.0/0.78/0.64）。 砂浆的饱满度：合格80%。 （从80 % 降到65%时，f 下降20%） 砖的含水率：砖的含水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：要求内外搭砌，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。,4、砌体的抗压强度设计值 f 及其调整系数a （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 =

12、0.9； （3）0号砂浆，f 0，冬季施工、砂浆未凝固,四、 砌体的抗拉、抗弯和抗剪性能 1.砂浆和块体的粘结强度（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。,2.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,3.砌体的弯曲抗拉性能 （1）沿齿缝截面的弯曲受拉破坏：拉应力水平灰缝 （2）沿水平通缝截面的弯曲受拉破坏：拉应力水平灰缝 4.砌体的抗剪性

13、能 （1）沿水平通缝截面的剪切破坏 （2）沿齿缝截面的剪切破坏,五、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，这种变形收到约束时，产生干燥收缩裂缝。如砖砌体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。,第三章 砌体结构的计算方法和计算指标（自学）,一、计算方法,砌体结构与混凝土结构相同，也采用以概率论为基础的极限状态法,二、计算指标,砌体的抗压强度标准值：具有95%保证率的抗压强

14、度值，查规范,砌体的抗压强度设计值：,龄期为28d砌体毛截面强度的设计值，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。,砌体强度设计值的调整系数,三、砌体结构设计的荷载效应组合 荷载效应组合公式见建筑结构可靠度设计统一标准 当仅有一个可变荷载时： （1）由永久荷载控制： S=1.35恒+1.0活 可变荷载分项系数为1.4，组合值系数在一般情况下为 0.7，1.40.71.0。 注：只有一个活荷载也要考虑组合系数0.7。 （2）由可变荷载控制： S=1.2恒+1.4活,第四章 无筋砌体受压构件的承载力计算,砌体短柱轴心受压时,Nu0=Af,无筋砌体适用范围：墙、柱等受压构件,一、

15、无筋砌体单向偏心受压构件 1、受压构件截面应力分析,（与材料力学基本相同）,材料力学中的偏压短柱,截面应力分布特点 ?,砌体短柱偏心受压时,截面上应力随偏心变化而不同.,结论：材料力学计算方法不适用。,Nu0Nu1Nu2Nu3 ；有效受压区面积不同。 截面应力分布特点为曲线，且,f123,砌体长柱偏心受压：,Nu= Af,砌体长柱轴心受压：,砌体短柱偏心受压：, e/i关系曲线,2.影响受压构件承载力的因素,（1）偏心矩 e=M/N (M、N取设计值） e：受拉应力 出现水平裂缝，受压区面积 构件刚度稳定性 承载力,规范规定e0.6y。 （y为截面重心到受压边缘的距离）,（2）高厚比 =H0/h H0-受压构件的计算高度（查表4-1） H0与什么因素有关？ 表中构件高度H如何取值？ h- 对矩形截面，取偏心方向的边长(偏心受压时)； 取较小边长(轴心受压时)。 对T形截面(如壁柱)， h采用折算厚度hT (hT =3.5i),3 时，为短柱；3时，为长柱。,受压构件的计算高度H0,注：1、表中Hu为变截面柱的上段高度，Hl 为变截面柱的下段高度。 2、对于上端为自由端的构件， H0 =2H； 3、独立砖柱，无柱间支撑时，柱在垂直排架方向的H0