砌體及其基本力學(xué)性能.ppt

第五章 砌體結(jié)構(gòu),砌體受壓構(gòu)件承載力的主要影響因素 基本計算公式及其適用范圍 無筋砌體局部受壓時的受力特點(diǎn)和構(gòu)造 砌體受拉、受彎、受剪構(gòu)件的破壞特征及承載力計算方法。,本章提要,5.1 砌體的種類和強(qiáng)度等級,砌體是由塊體和砂漿砌筑而成的整體。 砌體分為無筋砌體和配筋砌體兩大類。 根據(jù)塊體的不同，無筋砌體有：磚砌體、砌塊砌體和石砌體。在砌體中配有鋼筋或鋼筋混凝土的稱為配筋砌體。,在房屋建筑中，磚砌體通常用作內(nèi)外墻、柱及基礎(chǔ)等承重結(jié)構(gòu)，圍護(hù)墻及隔斷墻等非承重結(jié)構(gòu)。承重墻一般多做成實(shí)心的。 實(shí)心磚砌體按照磚的搭砌方式，有一順一丁、三順一丁或五順一丁的砌筑方法。 有些磚必須側(cè)砌而形成180mm、300mm和420mm等厚度?？招拇u也可砌成90mm、180mm、240mm、290mm及390mm厚的墻體。,1 磚砌體,一 、 砌體的種類,空斗墻是將部分或全部磚側(cè)砌而成。砌筑方法有一眠一斗、一眠多斗和無眠斗墻（圖5.1）?？斩穳εc實(shí)心墻相比，具有節(jié)約磚和砂漿，降低造價及減輕自重的優(yōu)點(diǎn)。,圖5.1 空斗墻砌筑方法,2 砌塊砌體,砌塊代替粘土磚做墻體材料是墻體改革的一項重要措施，它有利于建筑工業(yè)化、減輕體力勞動強(qiáng)度及加快施工進(jìn)度。 在選擇砌塊的規(guī)格尺寸和型號時，應(yīng)考慮吊裝設(shè)備的能力和房屋墻體的分塊情況，并應(yīng)盡量減少砌塊的類型。 常用的砌塊有混凝土中型、小型空心砌塊和粉煤灰中型實(shí)心砌塊。主要用于住宅、學(xué)校、辦公樓及一般工業(yè)建筑的承重墻或圍護(hù)墻。,3 石砌體,石砌體有料石砌體、毛石砌體和毛石混凝土砌體。料石砌體一般用于建筑房屋、石拱橋、石壩等構(gòu)筑物。由于料石加工困難，故一般多采用毛石砌體。用毛石砌體建造的多層房屋可達(dá)到5層。 毛石混凝土砌體是在模板內(nèi)交替鋪置混凝土層及形狀不規(guī)則的毛石層構(gòu)成的。毛石混凝土砌體通常用作一般房屋和構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。,4 配筋磚砌體,當(dāng)磚砌體構(gòu)件截面尺寸較大，需要減小其截面尺寸，提高砌體的強(qiáng)度時，可在砌體的水平灰縫中每隔幾層磚放置一層鋼筋網(wǎng)（圖5.2），稱為網(wǎng)狀配筋磚砌體或橫向配筋磚砌體。 當(dāng)構(gòu)件的偏心較大時，可在豎向灰縫內(nèi)或在垂直于彎矩方向的兩個側(cè)面預(yù)留的豎向凹槽內(nèi)，放置縱向鋼筋和澆注混凝土（圖5.3），這種配筋稱為組合磚砌體。,圖5.2 網(wǎng)狀配筋磚砌體,圖5.3 組合磚砌體構(gòu)件截面,二、 材料強(qiáng)度等級,磚的強(qiáng)度等級，是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的抗壓和抗折強(qiáng)度來確定的。 燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚的強(qiáng)度等級分為五級：MU30、MU25、MU20、MU15和MU10。 蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚的強(qiáng)度等級分為四級：MU25、MU20、MU15和MU10。,1 燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚,2 砌塊,砌塊的強(qiáng)度等級分為五級：MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5。 砌塊的強(qiáng)度等級是由單個砌體的破壞荷載，按毛截面折算的抗壓強(qiáng)度來確定的。,石材的強(qiáng)度等級分為七級：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20。 石材的強(qiáng)度等級是以邊長為70mm的立方體試塊測得的抗壓強(qiáng)度來確定的。,3 石材,4 砂漿,砂漿在砌體中的作用是將塊材粘結(jié)成整體，并因抹平塊體表面而使應(yīng)力分布較為均勻。同時，砂漿填滿塊材間的縫隙而減少了砌體的透氣性，從而提高了砌體隔熱性和抗凍性能。 砂漿按其不同組成可分為以下三類： （1） 水泥砂漿 （2） 混合砂漿 （3） 石灰砂漿、粘土砂漿和石膏砂漿 砂漿強(qiáng)度等級是將邊長70.7mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊養(yǎng)護(hù)到28d測其抗壓極限強(qiáng)度來劃分，共有M15、M10、M7.5、M5、M2.5五級。 ,5.2 砌體的力學(xué)性能,根據(jù)試驗表明,磚砌體的破壞大致經(jīng)歷以下三個階段: 第一階段，從開始加荷到個別磚出現(xiàn)第一條（或第一批）裂縫，如圖5.4(a)所示。這個階段的特點(diǎn)是如不再增加荷載，裂縫也不擴(kuò)展。 第二階段，隨著荷載的增加，單塊磚內(nèi)個別裂縫不斷開展并擴(kuò)大，并沿豎向通過若干層磚形成連續(xù)裂縫，如圖5.4(b)所示。,5.2.1 砌體的抗壓強(qiáng)度,5.2.1.1 磚砌體在軸心受壓下的破壞特征,第三階段，砌體完全破壞的瞬間為第三階段。繼續(xù)增加荷載，裂縫將迅速開展，砌體被幾條貫通的裂縫分割成互不相連的若干小柱，如圖5.4(c)所示，小柱朝側(cè)向突出，其中某些小柱可能被壓碎，以致最終喪失承載力而破壞。,圖5.4 砌體軸心受壓的破壞特征,當(dāng)砌體受壓時，磚承受的壓力是不均勻的，而處于受彎、受剪和局部受壓狀態(tài)下，如圖5.5所示。由于磚的厚度小，又是脆性材料，其抗剪、抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，砌體的第一批裂縫就是由于單塊磚的受彎、受剪破壞引起的。 單塊磚在砌體內(nèi)除了受彎、受剪外還要受拉。這種橫向拉力也是促使磚在較小的荷載下提早開裂的原因之一。,5.2.1.2 磚砌體受壓應(yīng)力狀態(tài)的分析,圖5.5 砌體中的應(yīng)力狀態(tài),(a) 砌體中個別磚的受力狀態(tài)；(b) 磚表面砂漿不均勻,5.2.1.3 影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素,（2） 砂漿的強(qiáng)度及和易性的影響 砂漿強(qiáng)度過低將加大塊體與砂漿橫向變形的差異，對砌體抗壓強(qiáng)度不利。 和易性好的砂漿具有很好的流動性和保水性。在砌筑時易于鋪成均勻、密實(shí)的灰縫，減少了單個塊體在砌體中彎、剪應(yīng)力，因而提高了砌體的抗壓強(qiáng)度。,（3） 砌筑質(zhì)量的影響 砌筑質(zhì)量對砌體抗壓強(qiáng)度的影響，主要表現(xiàn)在水平灰縫砂漿的飽滿程度。 灰縫的厚度也將影響砌體強(qiáng)度。水平灰縫厚些容易鋪得均勻，但增加了磚的橫向拉應(yīng)力；灰縫過薄，使砂漿難以均勻鋪砌。實(shí)踐證明，水平灰縫厚度宜為812mm。,在圓形水池設(shè)計中，由于內(nèi)部液體的壓力在池壁中產(chǎn)生環(huán)向水平拉力，而使砌體垂直截面處于軸心受拉狀態(tài)（圖5.6）。 由圖可見，砌體的軸心受拉破壞有兩種基本形式： （1） 當(dāng)塊體強(qiáng)度等級較高，砂漿強(qiáng)度等級較低時，砌體將沿齒縫破壞（圖5.6(a)中的-、-）均為齒縫破壞。 （2） 當(dāng)塊體強(qiáng)度等級較低，砂漿強(qiáng)度等級較高時，砌體的破壞可能沿豎直灰縫和塊體截面連成的直縫破壞（圖5.6(a)中的-）。,5.2.2 砌體的軸心抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度,5.2.2.1 各類砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值ft,圖5.6 砌體的軸心受拉,帶支墩的擋土墻和風(fēng)荷載作用下的圍墻均屬受彎構(gòu)件（圖5.7）。由圖可見，砌體的彎曲受拉破壞有三種基本形式： （1） 當(dāng)塊體強(qiáng)度等級較高時，砌體沿齒縫破壞（圖5.7(a)中的-）。 （2） 當(dāng)塊體強(qiáng)度等級較低，而砂漿強(qiáng)度等級較高時，砌體可能沿豎直灰縫和塊體截面連成的直縫破壞（圖5.7(a)中的-）。 （3） 當(dāng)彎矩較大時，砌體將沿彎矩最大截面的水平灰縫產(chǎn)生沿通縫的彎曲破壞（圖5.7(b)中的-）。,5.2.2.2 各類砌體的彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計值ftm,圖5.7 砌體彎曲受拉,砌體結(jié)構(gòu)中的門窗磚過梁、拱過梁支座均屬受剪構(gòu)件（圖5.8）。它們可能沿階梯形截面受剪破壞（圖5.8(a)），沿通縫截面受剪破壞（圖5.8(b)）。 齡期為28d的以毛截面計算的各類砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值、彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計值和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值，當(dāng)施工質(zhì)量控制等級為B級時，可由表5.8中查得。,5.2.2.3 各類砌體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計值fv,圖5.8 砌體的受剪破壞,表5.8 沿砌體灰縫截面破壞時砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計值、 彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計值和抗剪強(qiáng)度設(shè)計值（MPa）,5.2.3 砌體強(qiáng)度設(shè)計值的調(diào)整,在進(jìn)行砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計中，遇到下列情況的各類砌體，其強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)a: （1） 有吊車房屋砌體、跨度不小于9m的梁下燒結(jié)普通磚砌體、跨度不小于7.5m的梁下燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚砌體，混凝土和輕骨料混凝土砌塊砌體，a為0.9； （2） 對無筋砌體構(gòu)件，其截面面積0.3m2時，a=A+0.7。對配筋砌體構(gòu)件，其截面面積0.2m2