5.1-2 砌體及其基本力學(xué)性能2.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(jì)算公式及其適用范圍無(wú)筋砌體局部受壓時(shí)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(jì)算方法 本章提要 5 1砌體的種類和強(qiáng)度等級(jí) 砌體是由塊體和砂漿砌筑而成的整體 砌體分為無(wú)筋砌體和配筋砌體兩大類 根據(jù)塊體的不同 無(wú)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 空心磚也可砌成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(wú)眠斗墻 圖5 1 空斗墻與實(shí)心墻相比 具有節(jié)約磚和砂漿 降低造價(jià)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(xiàng)重要措施 它有利于建筑工業(yè)化 減輕體力勞動(dòng)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(hào)時(shí) 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(shí) 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(shí) 可在豎向灰縫內(nèi)或在垂直于彎矩方向的兩個(gè)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(jí) 磚的強(qiáng)度等級(jí) 是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓和抗折強(qiáng)度來(lái)確定的 燒結(jié)普通磚 燒結(jié)多孔磚的強(qiáng)度等級(jí)分為五級(jí) MU30 MU25 MU20 MU15和MU10 蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚的強(qiáng)度等級(jí)分為四級(jí) 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(jí)分為五級(jí) MU20 MU15 MU10 MU7 5和MU5 砌塊的強(qiáng)度等級(jí)是由單個(gè)砌體的破壞荷載 按毛截面折算的抗壓強(qiáng)度來(lái)確定的 石材的強(qiáng)度等級(jí)分為七級(jí) MU100 MU80 MU60 MU50 MU40 MU30和MU20 石材的強(qiáng)度等級(jí)是以邊長(zhǎng)為70mm的立方體試塊測(cè)得的抗壓強(qiáng)度來(lái)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(shí) 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(jí)是將邊長(zhǎng)70 7mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊養(yǎng)護(hù)到28d測(cè)其抗壓極限強(qiáng)度來(lái)劃分 共有M15 M10 M7 5 M5 M2 5五級(jí) 5 2砌體的力學(xué)性能 根據(jù)試驗(yàn)表明 磚砌體的破壞大致經(jīng)歷以下三個(gè)階段 第一階段 從開(kāi)始加荷到個(gè)別磚出現(xiàn)第一條 或第一批 裂縫 如圖5 4 a 所示 這個(gè)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(gè)別裂縫不斷開(kāi)展并擴(kuò)大 并沿豎向通過(guò)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(kāi)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(shí) 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(kāi)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(gè)別磚的受力狀態(tài) b 磚表面砂漿不均勻 1 塊體的強(qiáng)度 尺寸和形狀的影響 砌體的強(qiáng)度主要取決于塊體的強(qiáng)度 增加塊體的厚度 其抗彎 抗剪能力亦會(huì)增加 同樣會(huì)提高砌體的抗壓強(qiáng)度 塊體的表面愈平整 灰縫的厚度將愈均勻 從而減少塊體的受彎受剪作用 砌體的抗壓強(qiáng)度就會(huì)提高 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(guò)低將加大塊體與砂漿橫向變形的差異 對(duì)砌體抗壓強(qiáng)度不利 和易性好的砂漿具有很好的流動(dòng)性和保水性 在砌筑時(shí)易于鋪成均勻 密實(shí)的灰縫 減少了單個(gè)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(duì)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(guò)薄 使砂漿難以均勻鋪砌 實(shí)踐證明 水平灰縫厚度宜為8 12mm 在圓形水池設(shè)計(jì)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(jiàn) 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(jí)較高 砂漿強(qiáng)度等級(jí)較低時(shí) 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(jí)較低 砂漿強(qiáng)度等級(jí)較高時(shí) 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(jì)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(jiàn) 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(jí)較高時(shí) 砌體沿齒縫破壞 圖5 7 a 中的 2 當(dāng)塊體強(qiáng)度等級(jí)較低 而砂漿強(qiáng)度等級(jí)較高時(shí) 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(shí) 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(jì)值ftm 圖5 7砌體彎曲受拉 砌體結(jié)構(gòu)中的門窗磚過(guò)梁 拱過(guò)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(jì)算的各類砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 當(dāng)施工質(zhì)量控制等級(jí)為B級(jí)時(shí) 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(jì)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(shí)砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 MPa 5 2 3砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的調(diào)整 在進(jìn)行砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中 遇到下列情況的各類砌體 其強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(duì)無(wú)筋砌體構(gòu)件 其截面面積 0 3m2時(shí) a A 0 7 對(duì)配筋砌體構(gòu)件 其截面