3砌體結(jié)構(gòu).ppt

建筑結(jié)構(gòu),主講：蒲 瑜,第三章 砌體結(jié)構(gòu),砌體 是把塊體（包括粘土磚、空心磚、砌塊、石材等）和砂漿通過砌筑而成的結(jié)構(gòu)材料。 砌體結(jié)構(gòu) 系指將由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系。,砌體結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)有： 就地取材，造價(jià)低； 耐火性、耐久性好； 保溫隔熱性能好； 施工簡單。,第一節(jié) 砌體材料及砌體力學(xué)性能,一、砌體材料,1.塊材,標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸：24011553 mm 強(qiáng)度等級(jí)：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10 適用范圍： 房屋上部及地下基礎(chǔ)等部位,尺寸：同燒結(jié)普通磚 24011553 mm 適用范圍： 不得用于長期受熱200以上、受急冷急熱和有酸性介質(zhì) 侵蝕的建筑部位，MU15和MU15以上的蒸壓灰砂磚可用于基 礎(chǔ)及其他建筑部位，蒸壓粉煤灰磚用于基礎(chǔ)或用于受凍融 和干濕交替作用的建筑部位必須使用一等磚 強(qiáng)度等級(jí)： MU25、MU20、MU15、MU10,原料：普通混凝土或輕骨料混凝土 主規(guī)格尺寸：390190190mm 空心率：20%50% 強(qiáng)度等級(jí)： MU20、MU15、MU10、MU7.5、 MU5,分類：（按容重）重質(zhì)巖石、輕質(zhì)巖石 （按其加工后的外形規(guī)則程度）可分為料石和毛石 強(qiáng)度等級(jí)： MU100、MU80、MU60、MU50 MU20七級(jí),2.砂漿,（2)砂漿分類 1)水泥砂漿 ；2)混合砂漿； 3)非水泥砂漿（石灰、粘土砂漿）,(3)強(qiáng)度等級(jí) 按齡期28天的立方體（邊長70.7mm）測得的抗壓強(qiáng)度平均值，分為：M15、M10、M7.5、M5、M2.5五級(jí)。 施工階段新砌筑的砌體強(qiáng)度可按砂漿強(qiáng)度為零確定其砌體強(qiáng)度,3.砌體材料的選擇,原則：因地置宜，就地取材，充分利用工業(yè)廢料，并考慮建筑物耐久性要求、工作環(huán)境、受荷性質(zhì)與大小、施工技術(shù)水平等。 對(duì)于五層及五層以上房屋的墻，以及受振動(dòng)或?qū)痈叽笥?m的墻、柱所用材料的最低強(qiáng)度等級(jí)：磚為MU10，砌塊MU7.5，石材MU30，砂漿M5。 地面以下或防潮層以下的砌體，潮濕的房間的墻，按規(guī)范選擇材料。,1.無筋砌體 (1)磚砌體 砌筑方法：一順一丁、梅花丁和三順一丁 施工嚴(yán)禁：包心柱和不同強(qiáng)度等級(jí)磚塊混用 墻體尺寸：240mm（一磚）、370mm（一磚半）、490mm（二磚）620mm（二磚半） (2)砌塊砌體 砌筑應(yīng)選用配套砌塊先排塊后施工，施工時(shí)砌塊底面向上反向砌筑。 墻體尺寸：190、200、240、290 mm 砌塊砌體為建筑工廠化、機(jī)械化、加快建設(shè)速度、減輕結(jié)構(gòu)自重開辟新的途徑。我國目前使用最多的是混凝土小型空心砌塊砌體。 (3)石砌體 因地制宜，在產(chǎn)石地區(qū)適用。 石砌體的類型有料石砌體、毛石砌體和毛石混凝土砌體。,二、砌體的種類,2.配筋砌體 (1)配筋磚砌體,(2)筋砌塊砌體,第一階段： 從砌體開始受壓到個(gè)別單塊磚內(nèi)出現(xiàn)第一批（條）裂縫。此時(shí)，如荷載不增加，裂縫也不擴(kuò)大。出現(xiàn)第一批（條）裂縫的壓力值與磚、砂漿的質(zhì)量有關(guān)，為破壞壓力的。,磚砌體以受壓破壞為主。 受壓破壞分為三階段,三、砌體的力學(xué)性能,1.砌體的抗壓性能,第二階段： 當(dāng)壓力繼續(xù)增大，單塊磚磚砌體的受壓破壞內(nèi)的裂縫不斷擴(kuò)展，個(gè)別裂縫將連續(xù)起來而形成連續(xù)的裂縫，垂直通過若干皮磚，同時(shí)也產(chǎn)生新的裂縫。當(dāng)壓力值達(dá)到破壞壓力的時(shí)，可以認(rèn)為砌體已經(jīng)歷了第二階段而進(jìn)入第三階段。,第三階段： 當(dāng)壓力稍微增加，裂縫急劇發(fā)展，并連成幾條貫通砌體的裂縫，將砌體分成幾個(gè)半磚的小立柱，這時(shí)砌體已向外鼓出，小立柱的受力極不均勻，最后將因小立柱的失穩(wěn)或壓碎而導(dǎo)致砌體的完全破壞。,以上是在實(shí)驗(yàn)室中施加短期壓力下的破壞過程。而砌體在實(shí)際工程中所受的壓力是長期的。在長期加荷試驗(yàn)中，當(dāng)壓力達(dá)到短期破壞壓力的時(shí)，即使壓力不增加，裂縫也仍將繼續(xù)發(fā)展，最后可使砌體完全破壞。,2.砌體內(nèi)單塊磚的應(yīng)力狀態(tài)及受力特點(diǎn)如下：,由于磚表面的不平整，灰縫厚度和密實(shí)度的不均勻，單塊磚在砌體內(nèi)不是均勻受壓的，每塊磚不是均勻地支承在整個(gè)面上，而是集中支承于幾個(gè)個(gè)別點(diǎn)上，壓力通過這些觸點(diǎn)來傳遞。 砌體橫向變形時(shí)磚和砂漿的相互作用。即磚受砂漿的影響增大了橫向變形，磚內(nèi)不但受彎、受剪，而且受拉；相反，灰縫內(nèi)的砂漿層受磚的約束，其橫向變形減小，砂漿將處于三向受壓的情況下工作，其抗壓強(qiáng)度將增高。所以用低強(qiáng)度等級(jí)砂漿砌筑的砌體強(qiáng)度較砂漿本身強(qiáng)度高。 豎向灰縫處的應(yīng)力集中。砌體的豎向灰縫未能很好地填滿，豎向灰縫內(nèi)砂漿和磚的粘結(jié)力也不能保證砌體的整體性。因此，在豎向灰縫處的磚內(nèi)，將產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力的集中，從而加快磚的開裂，引起砌體強(qiáng)度的降低,3. 影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素 1)塊材和砂漿的強(qiáng)度（以塊材強(qiáng)度為主） 塊體和砂漿的強(qiáng)度是影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素。塊體和砂漿的強(qiáng)度高，砌體的抗壓強(qiáng)度也高。試驗(yàn)結(jié)果證明，提高磚的強(qiáng)度等級(jí)比提高砂漿的強(qiáng)度等級(jí)對(duì)增大砌體抗壓強(qiáng)度的效果好。一般情況下的磚砌體，若磚強(qiáng)度等級(jí)不變，砂漿強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)，則砌體抗壓強(qiáng)度只提高約；若砂漿強(qiáng)度等級(jí)不變，磚強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)，則砌體抗壓強(qiáng)度可提高約。 2)塊材的尺寸和形狀（厚度、表面平整） 3)砂漿鋪砌時(shí)的流動(dòng)性（較高流動(dòng)性，同時(shí)保證密實(shí)性） 4)砌筑質(zhì)量和施工速度（灰縫、含水率、速度、養(yǎng)護(hù)條件）,3.影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素 1)塊材和砂漿的強(qiáng)度（以塊材強(qiáng)度為主） 2)塊材的尺寸和形狀（厚度、表面平整） 當(dāng)塊體的外表面歪曲不平時(shí)，將砌成厚度不均的灰縫，引起較大的彎剪應(yīng)力，從而使砌體強(qiáng)度降低。另外，塊體的高度越大，彎矩和剪力在塊材中引起的拉應(yīng)力就越小。加之水平灰縫數(shù)量減少后，砂漿橫向變形的不利影響也相應(yīng)減弱，從而使砌體的抗壓強(qiáng)度得到相應(yīng)的提高。隨著塊體的高度增加，一般其長度也應(yīng)相應(yīng)增大，豎縫數(shù)量隨之減少，這對(duì)提高砌體強(qiáng)度也是有利的。 3)砂漿鋪砌時(shí)的流動(dòng)性（較高流動(dòng)性，同時(shí)保證密實(shí)性） 4)砌筑質(zhì)量和施工速度（灰縫、含水率、速度、養(yǎng)護(hù)條件）,3.影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素 1)塊材和砂漿的強(qiáng)度（以塊材強(qiáng)度為主） 2)塊材的尺寸和形狀（厚度、表面平整） 3)砂漿鋪砌時(shí)的流動(dòng)性（較高流動(dòng)性，同時(shí)保證密實(shí)性） 和易性好的砂漿，容易鋪成厚度及密實(shí)性均勻的灰縫，因而可以減少上面所述的單塊磚內(nèi)的彎剪應(yīng)力，提高砌體強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)采用水泥砂漿時(shí)，由于砂漿的保水性、和易性差，砌體抗壓強(qiáng)度將比采用相同強(qiáng)度等級(jí)的混合砂漿的砌體低。但也應(yīng)注意到，如果砂漿的流動(dòng)性過大，硬化后的變形率也大，因此會(huì)使砌體的強(qiáng)度反而降低。 4)砌筑質(zhì)量和施工速度（灰縫、含水率、速度、養(yǎng)護(hù)條件）,3.影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素 1)塊材和砂漿的強(qiáng)度（以塊材強(qiáng)度為主） 2)塊材的尺寸和形狀（厚度、表面平整） 3)砂漿鋪砌時(shí)的流動(dòng)性（較高流動(dòng)性，同時(shí)保證密實(shí)性） 4)砌筑質(zhì)量和施工速度（灰縫、含水率、速度、養(yǎng)護(hù)條件） 從應(yīng)力狀態(tài)的分析中可見，水平灰縫的均勻性對(duì)砌體強(qiáng)度的影響很大，而砌筑質(zhì)量的標(biāo)志之一即為灰縫的質(zhì)量，這包括灰縫的均勻性及其飽滿程度。研究結(jié)果表明，水平灰縫愈均勻，砂漿愈飽滿，砌體的抗壓強(qiáng)度愈高。當(dāng)水平灰縫砂漿的飽滿度為時(shí)，砌體的抗壓強(qiáng)度可達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度指標(biāo)。枟磚石工程施工及驗(yàn)收規(guī)范枠中要求，水平灰縫砂漿的飽滿度應(yīng)大于。另外，水平灰縫的厚度也影響砌體的強(qiáng)度。砌體內(nèi)水平灰縫愈厚，砂漿橫向變形愈大，磚內(nèi)橫向拉應(yīng)力也愈大，砌體內(nèi)的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)也隨之加劇，砌體的抗壓強(qiáng)度也降低。但若磚的表面不平整，水平灰縫太薄，不足以改善砌體內(nèi)的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，砌體的抗壓強(qiáng)度也將降低。通常要求磚砌體的水平灰縫厚度為。,四、砌體結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法和計(jì)算指標(biāo),一）計(jì)算方法,砌體結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相同，也采用以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)法,二）計(jì)算指標(biāo),砌體的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度值，查規(guī)范,砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：,齡期為28d砌體毛截面強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值 ，根據(jù)塊體和砂漿強(qiáng)度等級(jí)可直接查表獲得砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。表9-22-7,砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的調(diào)整系數(shù),三）受壓構(gòu)件的計(jì)算（無筋砌體）,計(jì)算公式,無筋砌體適用范圍：墻、柱等受壓構(gòu)件（與截面尺寸，砌體強(qiáng)度和高厚比有關(guān)）,適用于軸心受壓、偏心受壓,例題1,磚柱截面為490mm370mm，采用粘土磚MU10，混合砂漿M5砌筑，柱計(jì)算高度H0=5m，承受軸心壓力設(shè)計(jì)值為170kN（包括自重），試驗(yàn)算柱底截面強(qiáng)度。,解：,確定砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,計(jì)算構(gòu)件的承載力影響系數(shù),驗(yàn)算磚柱承載力,四）局部受壓,局部受壓分類 局部均勻受壓 局部不均勻受壓,(a)局部均勻受壓 (b)局部不均勻受壓,局部受壓的處理措施 提高砌體局部受壓處強(qiáng)度； 采用剛性墊塊：增大砌體的局部受壓面積 采用柔性墊梁：擴(kuò)散梁端的集中力,墊塊種類：預(yù)制、現(xiàn)澆；剛性、柔性； 剛性墊塊的構(gòu)造要求： 高度tb不宜小于180mm 挑出梁邊的長度不宜大于墊塊高度tb 帶壁柱墻墊塊伸入翼墻內(nèi)的長度不應(yīng)小于120mm；,壁柱上設(shè)有墊塊時(shí)梁端局部受壓,五、房屋靜力計(jì)算方案,六、受壓構(gòu)件的計(jì)算高度,七、墻、柱高厚比驗(yàn)算,定義：墻、柱的計(jì)算高度H0和墻厚h（或柱邊長）的比值 高厚比驗(yàn)算目的 保證構(gòu)件不致因過于細(xì)長而在荷載作用下喪失穩(wěn)定，在滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)具有足夠的穩(wěn)定性； 通過高厚比控制，使墻、柱有足夠剛度，避免出現(xiàn)過大的側(cè)向變形； 保證施工中安全。 驗(yàn)算對(duì)象： 承重的柱 無壁柱墻 帶壁柱墻 帶構(gòu)造柱墻 自承重墻（非承重墻）,一）墻柱的允許高厚比,無壁柱墻和矩形柱截面,1自承重墻允許高厚比的修正系數(shù)； h=240mm,1=1.2 h=180mm,1=1.32 h=120mm,1=1.44 h=90mm,1=1.5 2有門窗洞口墻允許高厚比的修正系數(shù)。 20.7,二）墻、柱高厚比驗(yàn)算,墻、柱的允許高厚比,帶壁柱墻和構(gòu)造柱墻,T形截面的計(jì)算翼緣寬度bf： 多層有門窗洞口墻段取窗間墻寬度； 多層無門窗洞口每側(cè)翼緣可取壁柱高度的1/3； 單層房屋中可取壁柱寬加2/3墻高，且不大于窗間墻寬度和相鄰壁柱間距離； 帶壁柱墻的計(jì)算高度H0應(yīng)取s為相鄰橫墻間的距離；,八、 圈梁、過梁和挑梁,一）圈梁,圈梁作用 增強(qiáng)房屋的整體性和空間剛度 防止地基不均勻沉降而使墻體開裂 減少振動(dòng)作用對(duì)房屋產(chǎn)生的不利影響 與構(gòu)造柱配合有助于提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能 門窗洞口處的圈梁可兼作過梁,以承受其上墻體的重量和樓(屋)蓋傳來的荷載。,附加圈梁與圈梁的搭接,附加圈梁與圈梁的搭接,(1)對(duì)車間、倉庫、食堂等空曠的單層房屋: 磚砌體房屋,檐口標(biāo)高為58m時(shí),應(yīng)在檐口標(biāo)高處設(shè)置圈梁一道,檐口標(biāo)高大于 8m時(shí)宜適當(dāng)增設(shè); 砌塊及料石砌體房屋,檐口標(biāo)高為45m時(shí),應(yīng)在檐口標(biāo)高處設(shè)置圈梁一道,檐口標(biāo) 高大于5m時(shí),宜適當(dāng)增設(shè); 對(duì)有吊車或有較大振動(dòng)設(shè)備的單層工業(yè)房屋,除在檐口或窗頂標(biāo)高處設(shè)置圈梁外,尚 宜在吊車梁標(biāo)高處或其他適當(dāng)位置增設(shè)。 (2)宿舍、辦公樓等多層砌體民用房屋,且層數(shù)為34層時(shí),應(yīng)在檐口標(biāo)高處設(shè)置圈梁 一道。當(dāng)層數(shù)超過4層時(shí),應(yīng)在所有縱橫墻上隔層設(shè)置。多層砌體工業(yè)房屋,應(yīng)每層設(shè)置現(xiàn) 澆鋼筋混凝土圈梁。設(shè)置墻梁的多層砌體房屋應(yīng)在托梁、墻梁頂面和檐口標(biāo)高處設(shè)置現(xiàn)澆 鋼筋混凝土圈梁,其他樓層應(yīng)在所有縱橫墻上每層設(shè)置。 (3)建在軟弱地基或不均勻地基上的砌體房屋,除按上述規(guī)定設(shè)置圈梁外,尚應(yīng)符合現(xiàn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。,圈梁的布置,現(xiàn)澆圈梁連接構(gòu)造,現(xiàn)澆圈梁的連接構(gòu)造,二）過梁,過梁分類： （1）鋼筋混凝土過梁 （2）磚砌過梁： 鋼筋直徑5mm，間距120mm，根數(shù)2，砂漿層厚度30mm 鋼筋磚過梁 磚砌平拱過梁：砂漿M5 磚砌弧拱過梁,a.鋼筋混凝土過梁,b.鋼筋磚過梁,c.磚砌平拱過梁,d.磚砌弧拱過梁,過梁的受力特性 磚砌過梁：受彎構(gòu)件（墻體上部受壓、下部受拉） 鋼筋磚過梁：三鉸拱（鋼筋受拉，上部墻體受壓）,a.磚砌平拱 b.鋼筋磚過梁,過梁的破壞形態(tài),過梁三種破壞 跨中截面受彎破壞 (豎向裂縫) 支座附近受剪破壞 （階梯形斜裂縫） 過梁支座滑動(dòng)破壞 （在墻端水平裂縫）,過梁荷載的取值 (a) 梁、板荷載； (b) 墻體荷載；,1梁、板荷載 對(duì)磚和砌塊砌體，當(dāng)梁、板下的墻體高度hwln時(shí)（ln為過梁的凈跨），應(yīng)計(jì)入梁、板傳來的荷載；當(dāng)梁、板下的墻體高度hwln時(shí)，可不考慮梁、板荷載。 2墻體荷載 （1）對(duì)磚砌體，當(dāng)過梁上的墻體高度hwln/3時(shí)，應(yīng)按墻體的均布自重計(jì)算；當(dāng)hwln/3時(shí), 應(yīng)按高度為ln/3墻體的均布自重計(jì)算； （2）對(duì)砌塊砌體，當(dāng)過梁上的墻體高度hwln/2時(shí)，應(yīng)按墻體的均布自重計(jì)算；當(dāng)hwln/2時(shí), 應(yīng)按高度為ln/2墻體的均布自重計(jì)算。,定義：挑梁是埋置于砌體中的懸挑受力構(gòu)件。 適用范圍：房屋雨篷、陽臺(tái)和懸挑樓梯,混凝土挑梁的構(gòu)造要求： 縱向受力鋼筋至少應(yīng)有1/2的鋼筋面積伸入梁尾端，且不少于212；其它鋼筋伸入支座的長度不應(yīng)小于2l1/3 。 挑梁埋入砌體長度l1與挑出長度l之比宜大于1.2；當(dāng)挑梁上無砌體時(shí)，宜使l1/ l2 。,三、挑梁,九、 砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求,一)一般構(gòu)造要求,承重獨(dú)立磚柱的截面尺寸不應(yīng)小于240mm370mm。毛石墻的厚度不宜小于350mm，毛料石柱較小邊長不宜小于400mm。當(dāng)有振動(dòng)荷載時(shí)，墻柱不宜采用毛石砌體。 屋架跨度大于6m或梁跨度分別大于4.8m(磚砌體)、4.2m(砌塊和料石砌體)、3.9m(毛石砌體)時(shí)，應(yīng)在其支承處砌體上設(shè)置混凝土或鋼筋混凝土墊塊。當(dāng)墻中有圈梁時(shí)，墊塊宜與圈梁澆成整體。 厚度240mm墻上梁的跨度大于或等于6m、砌塊或料石墻以及厚度小于240mm磚墻上梁的跨度大于或等于4.8m時(shí)，宜在梁支座下設(shè)壁柱或構(gòu)造柱，或采取其他加強(qiáng)措施。 預(yù)制鋼筋混凝土板的支承長度在墻上不宜小于100mm，在鋼筋混凝土圈梁上不宜小于80mm；當(dāng)利用板端伸出鋼筋拉結(jié)并用混凝土灌縫時(shí)，其支承長度可為40mm，但板端縫寬不宜小于80mm，灌縫混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C20。,砌塊墻與后砌隔墻交接處，應(yīng)沿墻高每400mm在水平灰縫內(nèi)設(shè)置不少于24的焊接鋼筋網(wǎng)片。,砌塊砌體應(yīng)分皮錯(cuò)縫搭砌，上下皮搭砌長度不得小于90mm。不滿足上述要求時(shí)，應(yīng)在水平灰縫內(nèi)設(shè)置不少于24的焊接鋼筋網(wǎng)片 (橫向鋼筋的間距不宜大于200mm)，網(wǎng)片每端均應(yīng)超過該垂直縫，其長度不得小于300mm。,二)防止或減輕墻體開裂的主要措施,a) 溫度裂縫,(b) 沉降裂縫,砌體房屋常見裂縫形態(tài),裂縫對(duì)房屋性能的影響： 外觀 防水、防滲、保溫性能 整體性、承載能力、耐久性和抗震性能,裂縫形成原因 設(shè)計(jì) 施工 材料 干縮裂縫 環(huán)境溫度變化 溫度裂縫 地基不均勻沉降 沉降裂縫,防止或減輕墻體開裂的原理