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1、建筑结构,主讲：蒲 瑜,第三章 砌体结构,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。 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。,砌体结构的主要优点有： 就地取材，造价低； 耐火性、耐久性好； 保温隔热性能好； 施工简单。,第一节 砌体材料及砌体力学性能,一、砌体材料,1.块材,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,尺寸：同烧结普通砖 24011553 mm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
2、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,原料：普通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,分类：（按容重）重质岩石、轻质岩石（按其加工后的外形规则程度）可分为料石和毛石强度等级： MU100、MU80、MU60、MU50 MU20七级,2.砂浆,（2)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）,(3)强度等级按龄期2
3、8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。施工阶段新砌筑的砌体强度可按砂浆强度为零确定其砌体强度,3.砌体材料的选择,原则：因地置宜，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。 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。 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。,1.无筋砌体(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
4、尺寸：240mm（一砖）、370mm（一砖半）、490mm（二砖）620mm（二砖半）(2)砌块砌体砌筑应选用配套砌块先排块后施工，施工时砌块底面向上反向砌筑。墙体尺寸：190、200、240、290 mm砌块砌体为建筑工厂化、机械化、加快建设速度、减轻结构自重开辟新的途径。我国目前使用最多的是混凝土小型空心砌块砌体。(3)石砌体 因地制宜，在产石地区适用。石砌体的类型有料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。,二、砌体的种类,2.配筋砌体 (1)配筋砖砌体,(2)筋砌块砌体,第一阶段： 从砌体开始受压到个别单块砖内出现第一批（条）裂缝。此时，如荷载不增加，裂缝也不扩大。出现第一批（条）裂缝的压力
5、值与砖、砂浆的质量有关，为破坏压力的。,砖砌体以受压破坏为主。受压破坏分为三阶段,三、砌体的力学性能,1.砌体的抗压性能,第二阶段： 当压力继续增大，单块砖砖砌体的受压破坏内的裂缝不断扩展，个别裂缝将连续起来而形成连续的裂缝，垂直通过若干皮砖，同时也产生新的裂缝。当压力值达到破坏压力的时，可以认为砌体已经历了第二阶段而进入第三阶段。,第三阶段：当压力稍微增加，裂缝急剧发展，并连成几条贯通砌体的裂缝，将砌体分成几个半砖的小立柱，这时砌体已向外鼓出，小立柱的受力极不均匀，最后将因小立柱的失稳或压碎而导致砌体的完全破坏。,以上是在实验室中施加短期压力下的破坏过程。而砌体在实际工程中所受的压力是长期的
6、。在长期加荷试验中，当压力达到短期破坏压力的时，即使压力不增加，裂缝也仍将继续发展，最后可使砌体完全破坏。,2.砌体内单块砖的应力状态及受力特点如下：,由于砖表面的不平整，灰缝厚度和密实度的不均匀，单块砖在砌体内不是均匀受压的，每块砖不是均匀地支承在整个面上，而是集中支承于几个个别点上，压力通过这些触点来传递。 砌体横向变形时砖和砂浆的相互作用。即砖受砂浆的影响增大了横向变形，砖内不但受弯、受剪，而且受拉；相反，灰缝内的砂浆层受砖的约束，其横向变形减小，砂浆将处于三向受压的情况下工作，其抗压强度将增高。所以用低强度等级砂浆砌筑的砌体强度较砂浆本身强度高。 竖向灰缝处的应力集中。砌体的竖向灰缝未
7、能很好地填满，竖向灰缝内砂浆和砖的粘结力也不能保证砌体的整体性。因此，在竖向灰缝处的砖内，将产生拉应力和剪应力的集中，从而加快砖的开裂，引起砌体强度的降低,3. 影响砌体抗压强度的主要因素1)块材和砂浆的强度（以块材强度为主）块体和砂浆的强度是影响砌体抗压强度的主要因素。块体和砂浆的强度高，砌体的抗压强度也高。试验结果证明，提高砖的强度等级比提高砂浆的强度等级对增大砌体抗压强度的效果好。一般情况下的砖砌体，若砖强度等级不变，砂浆强度等级提高一级，则砌体抗压强度只提高约；若砂浆强度等级不变，砖强度等级提高一级，则砌体抗压强度可提高约。2)块材的尺寸和形状（厚度、表面平整）3)砂浆铺砌时的流动性（
8、较高流动性，同时保证密实性）4)砌筑质量和施工速度（灰缝、含水率、速度、养护条件）,3.影响砌体抗压强度的主要因素1)块材和砂浆的强度（以块材强度为主）2)块材的尺寸和形状（厚度、表面平整）当块体的外表面歪曲不平时，将砌成厚度不均的灰缝，引起较大的弯剪应力，从而使砌体强度降低。另外，块体的高度越大，弯矩和剪力在块材中引起的拉应力就越小。加之水平灰缝数量减少后，砂浆横向变形的不利影响也相应减弱，从而使砌体的抗压强度得到相应的提高。随着块体的高度增加，一般其长度也应相应增大，竖缝数量随之减少，这对提高砌体强度也是有利的。3)砂浆铺砌时的流动性（较高流动性，同时保证密实性）4)砌筑质量和施工速度（灰
9、缝、含水率、速度、养护条件）,3.影响砌体抗压强度的主要因素1)块材和砂浆的强度（以块材强度为主）2)块材的尺寸和形状（厚度、表面平整）3)砂浆铺砌时的流动性（较高流动性，同时保证密实性）和易性好的砂浆，容易铺成厚度及密实性均匀的灰缝，因而可以减少上面所述的单块砖内的弯剪应力，提高砌体强度。试验结果表明，当采用水泥砂浆时，由于砂浆的保水性、和易性差，砌体抗压强度将比采用相同强度等级的混合砂浆的砌体低。但也应注意到，如果砂浆的流动性过大，硬化后的变形率也大，因此会使砌体的强度反而降低。4)砌筑质量和施工速度（灰缝、含水率、速度、养护条件）,3.影响砌体抗压强度的主要因素1)块材和砂浆的强度（以块
10、材强度为主）2)块材的尺寸和形状（厚度、表面平整）3)砂浆铺砌时的流动性（较高流动性，同时保证密实性）4)砌筑质量和施工速度（灰缝、含水率、速度、养护条件）从应力状态的分析中可见，水平灰缝的均匀性对砌体强度的影响很大，而砌筑质量的标志之一即为灰缝的质量，这包括灰缝的均匀性及其饱满程度。研究结果表明，水平灰缝愈均匀，砂浆愈饱满，砌体的抗压强度愈高。当水平灰缝砂浆的饱满度为时，砌体的抗压强度可达到规定的强度指标。枟砖石工程施工及验收规范枠中要求，水平灰缝砂浆的饱满度应大于。另外，水平灰缝的厚度也影响砌体的强度。砌体内水平灰缝愈厚，砂浆横向变形愈大，砖内横向拉应力也愈大，砌体内的复杂应力状态也随之加
11、剧，砌体的抗压强度也降低。但若砖的表面不平整，水平灰缝太薄，不足以改善砌体内的复杂应力状态时，砌体的抗压强度也将降低。通常要求砖砌体的水平灰缝厚度为。,四、砌体结构的计算方法和计算指标,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。表9-22-7,砌体强度设计值的调整系数,三）受压构件的计算（无筋砌体）,计算公式,无筋砌体适用范围：墙、柱等受压构件（与截面尺寸，砌体强度和高厚
12、比有关）,适用于轴心受压、偏心受压,例题1,砖柱截面为490mm370mm，采用粘土砖MU10，混合砂浆M5砌筑，柱计算高度H0=5m，承受轴心压力设计值为170kN（包括自重），试验算柱底截面强度。,解：,确定砌体抗压强度设计值,计算构件的承载力影响系数,验算砖柱承载力,四）局部受压,局部受压分类 局部均匀受压 局部不均匀受压,(a)局部均匀受压 (b)局部不均匀受压,局部受压的处理措施 提高砌体局部受压处强度； 采用刚性垫块：增大砌体的局部受压面积 采用柔性垫梁：扩散梁端的集中力,垫块种类：预制、现浇；刚性、柔性； 刚性垫块的构造要求： 高度tb不宜小于180mm 挑出梁边的长度不宜大于垫
13、块高度tb 带壁柱墙垫块伸入翼墙内的长度不应小于120mm；,壁柱上设有垫块时梁端局部受压,五、房屋静力计算方案,六、受压构件的计算高度,七、墙、柱高厚比验算,定义：墙、柱的计算高度H0和墙厚h（或柱边长）的比值 高厚比验算目的 保证构件不致因过于细长而在荷载作用下丧失稳定，在满足强度要求的同时具有足够的稳定性； 通过高厚比控制，使墙、柱有足够刚度，避免出现过大的侧向变形； 保证施工中安全。 验算对象： 承重的柱 无壁柱墙 带壁柱墙 带构造柱墙 自承重墙（非承重墙）,一）墙柱的允许高厚比,无壁柱墙和矩形柱截面,1自承重墙允许高厚比的修正系数； h=240mm,1=1.2 h=180mm,1=1
14、.32 h=120mm,1=1.44 h=90mm,1=1.5 2有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数。20.7,二）墙、柱高厚比验算,墙、柱的允许高厚比,带壁柱墙和构造柱墙,T形截面的计算翼缘宽度bf： 多层有门窗洞口墙段取窗间墙宽度； 多层无门窗洞口每侧翼缘可取壁柱高度的1/3； 单层房屋中可取壁柱宽加2/3墙高，且不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距离； 带壁柱墙的计算高度H0应取s为相邻横墙间的距离；,八、 圈梁、过梁和挑梁,一）圈梁,圈梁作用 增强房屋的整体性和空间刚度 防止地基不均匀沉降而使墙体开裂 减少振动作用对房屋产生的不利影响 与构造柱配合有助于提高砌体结构的抗震性能 门窗洞口处的圈梁
15、可兼作过梁,以承受其上墙体的重量和楼(屋)盖传来的荷载。,附加圈梁与圈梁的搭接,附加圈梁与圈梁的搭接,(1)对车间、仓库、食堂等空旷的单层房屋:砖砌体房屋,檐口标高为58m时,应在檐口标高处设置圈梁一道,檐口标高大于 8m时宜适当增设;砌块及料石砌体房屋,檐口标高为45m时,应在檐口标高处设置圈梁一道,檐口标 高大于5m时,宜适当增设;对有吊车或有较大振动设备的单层工业房屋,除在檐口或窗顶标高处设置圈梁外,尚 宜在吊车梁标高处或其他适当位置增设。(2)宿舍、办公楼等多层砌体民用房屋,且层数为34层时,应在檐口标高处设置圈梁 一道。当层数超过4层时,应在所有纵横墙上隔层设置。多层砌体工业房屋,应
16、每层设置现 浇钢筋混凝土圈梁。设置墙梁的多层砌体房屋应在托梁、墙梁顶面和檐口标高处设置现浇 钢筋混凝土圈梁,其他楼层应在所有纵横墙上每层设置。(3)建在软弱地基或不均匀地基上的砌体房屋,除按上述规定设置圈梁外,尚应符合现行基础设计规范的有关规定。,圈梁的布置,现浇圈梁连接构造,现浇圈梁的连接构造,二）过梁,过梁分类：（1）钢筋混凝土过梁（2）砖砌过梁： 钢筋直径5mm，间距120mm，根数2，砂浆层厚度30mm 钢筋砖过梁 砖砌平拱过梁：砂浆M5 砖砌弧拱过梁,a.钢筋混凝土过梁,b.钢筋砖过梁,c.砖砌平拱过梁,d.砖砌弧拱过梁,过梁的受力特性砖砌过梁：受弯构件（墙体上部受压、下部受拉）钢筋砖过梁：三铰拱（钢筋受拉，上部墙体受压）,a.砖砌平拱 b.钢筋砖过梁,过梁的破坏形态,过梁三种破坏 跨中截面受弯破坏 (竖向裂缝) 支座附近受剪破坏 （阶梯形斜裂缝） 过梁支座滑动破坏 （在墙端水平裂缝）,
