【原創(chuàng)】砌體及其力學(xué)性能（非常好的課件圖文并茂）

1、11砌體及砌體構(gòu)件砌體及砌體構(gòu)件本章主要介紹砌體的種類及材料的力學(xué)性能。本章主要介紹砌體的種類及材料的力學(xué)性能。無筋砌體受壓構(gòu)件承載力的主要影響因素、構(gòu)件承無筋砌體受壓構(gòu)件承載力的主要影響因素、構(gòu)件承載力的根本計(jì)算公式及其適用范圍，無筋砌體局部載力的根本計(jì)算公式及其適用范圍，無筋砌體局部受壓時(shí)的受力特點(diǎn)，局部受壓承載力驗(yàn)算的根本公受壓時(shí)的受力特點(diǎn)，局部受壓承載力驗(yàn)算的根本公式以及梁下墊塊的計(jì)算和構(gòu)造，無筋砌體受拉、受式以及梁下墊塊的計(jì)算和構(gòu)造，無筋砌體受拉、受彎、受剪構(gòu)件的破壞特征及承載力計(jì)算方法。彎、受剪構(gòu)件的破壞特征及承載力計(jì)算方法。 本章提要本章提要 1. 砌體結(jié)構(gòu)的定義 砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)

2、構(gòu)是指用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)，是磚砌體、砌塊砌體和石砌體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱。 2. 砌體結(jié)構(gòu)的開展過程 砌體結(jié)構(gòu)在我國有悠久的歷史。 約在5000多年前的新石器時(shí)代，就有石砌圍墻、祭壇、木骨泥墻建筑。 秦朝(公元前22l公元前206年)建造的萬里長城，主要是由亂石和土筑成，它是砌體結(jié)構(gòu)史上的光輝一頁。 燒結(jié)磚的生產(chǎn)和使用也有三千年以上的歷史。西漢時(shí)期出現(xiàn)磚砌體，北魏時(shí)期出現(xiàn)完全用磚砌成的塔。 19世紀(jì)20年代1824年創(chuàng)造了水泥后，由于水泥砂漿的應(yīng)用，砌體質(zhì)量得以提高，砌體結(jié)構(gòu)得到更廣泛、更充分開展。 砌體結(jié)構(gòu)廣泛用于民用建筑尤其是居住建筑中。 3. 砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

3、原那么 砌體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原那么見第二章。砌體結(jié)構(gòu)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，而正常使用極限狀態(tài)的要求，一般情況下可由相應(yīng)的構(gòu)造措施保證。 本本 章章 內(nèi)內(nèi) 容容 砌體材料及力學(xué)性能砌體材料及力學(xué)性能 無筋砌體構(gòu)件的承載力計(jì)算無筋砌體構(gòu)件的承載力計(jì)算 配筋砌體構(gòu)件簡(jiǎn)介配筋砌體構(gòu)件簡(jiǎn)介11.1 砌體材料及力學(xué)性能砌體材料及力學(xué)性能 1. 燒結(jié)磚 包括燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚。 (1) 燒結(jié)普通磚 燒結(jié)普通磚是由粘土、頁巖、煤殲石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)焙燒而成的實(shí)心磚或孔洞率不大于規(guī)定值且外形尺寸符合規(guī)定的磚。以下將其簡(jiǎn)稱為磚。其標(biāo)準(zhǔn)尺寸是240mm115mm53mm。 11.1.1 砌體材料包括塊體和砂

4、漿砌體材料包括塊體和砂漿11.1.1.1 塊體塊體 (2) 燒結(jié)多孔磚 燒結(jié)多孔磚的孔洞率不小于25%，孔的尺寸小而數(shù)量多，主要用于承重部位，簡(jiǎn)稱多孔磚。 2. 蒸壓磚 包括蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚。 (1) 蒸壓灰砂磚 蒸壓灰砂磚是以石灰和砂為主要原料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、蒸壓養(yǎng)護(hù)而成的實(shí)心磚，簡(jiǎn)稱灰砂磚。 (2) 蒸壓粉煤灰磚 蒸壓粉煤灰磚的制作工藝同灰砂磚，主要原料為粉煤灰、石灰，摻加適量石膏和集料。 3. 砌塊 砌塊是混凝土小型空心砌塊的簡(jiǎn)稱，主規(guī)格尺寸為390mm190mm190mm，空心率為25%-50%；砌塊由普通混凝土或輕骨料混凝土制成。 4. 石材 石材包括未經(jīng)加工的毛石及

5、毛料石，毛料石的塊體高度通常為180-350mm，此外還有細(xì)料石、半細(xì)料石和粗料石。 砂漿是由膠凝材料(如水泥、石灰等)和細(xì)骨料(砂)加水?dāng)嚢瓒傻幕旌喜牧稀?1. 砂漿的作用 砂漿粘結(jié)塊體，使單個(gè)塊體形成整體；用砂漿找平塊體間的接觸面，促使應(yīng)力分布均勻；砂漿填滿塊體間的縫隙，可減少砌體的透風(fēng)性、提高砌體的隔熱性和抗凍性。11.1.1.2 砂漿砂漿 2. 砂漿的分類 砂漿有水泥砂漿、混合砂漿和非水泥砂漿三種類型。 (1)水泥砂漿 水泥砂漿由水泥、砂和水拌和而成，其強(qiáng)度高、耐久性好，但和易性、保水性差、水泥用量大，適用于對(duì)防水及強(qiáng)度有較高要求的砌體。水泥砂漿也稱為剛性砂漿。 (2) 混合砂漿 在

6、水泥砂漿中摻入適量的塑化劑即形成混合砂漿，最常用的混合砂漿是水泥石灰砂漿。 混合砂漿的和易性和保水性都很好、便于砌筑，水泥用量較少，但砂漿強(qiáng)度較低，適用于一般的墻、柱砌體。塑化劑(如石灰、皂化松香等)的作用是改善水泥砂漿的和易性及保水性，增加水泥砂漿的可塑性，從而提高砌筑質(zhì)量。 (3) 非水泥砂漿 不含水泥的的石灰砂漿、石膏砂漿和粘土砂漿。強(qiáng)度低，耐久性差，用于受力較小或簡(jiǎn)易建筑中的砌體。 (4) 砌塊專用砂漿 專門用于砌筑混凝土砌塊的砂漿稱混凝土砌塊砌筑砂漿，簡(jiǎn)稱砌塊專用砂漿，是由水泥、砂、水以及根據(jù)需要摻入的摻和料和外加劑等組分，按一定比例、采用機(jī)械拌和制成。砂漿品種砂漿品種塑性摻合料塑性

7、摻合料和易保水性和易保水性強(qiáng)度強(qiáng)度耐久性耐久性耐水性耐水性水泥砂漿水泥砂漿無無差差高高好好好好混合砂漿混合砂漿有有好好較高較高較好較好差差非水泥砂漿非水泥砂漿有有好好低低差差無無按照材料的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的大小分等級(jí) 燒結(jié)磚有MU30、MU25、MU20、MUl5和MUl0共5個(gè)等級(jí)；燒結(jié)磚還要考慮抗折強(qiáng)度 蒸壓磚有MU25、MU20、MUl5和MUl0共4個(gè)等級(jí)； 砌塊有MU20、MUl5、MUl0、和MU5等5個(gè)等級(jí)； 石材有MUl00、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20等7個(gè)等級(jí)。 砂漿強(qiáng)度等級(jí)有M15、M10、M5和等5個(gè)等級(jí)。11.1.2 材料的強(qiáng)度等級(jí)材

8、料的強(qiáng)度等級(jí)材料強(qiáng)度等級(jí)材料強(qiáng)度等級(jí)11.1.3 砌體的種類砌體的種類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、柱及根底等承重結(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)心磚大多砌成實(shí)心的磚砌體，主要有一順一丁、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。11.1.3.1 磚砌體磚砌體實(shí)心磚也

9、可砌筑成空心的磚砌體，傳統(tǒng)的空心砌體為空斗墻，空斗墻是將局部或全部磚側(cè)砌，中間留有空斗形成的空斗墻砌體。砌筑方法有一眠一斗、一眠多斗和無眠斗墻圖?？斩穳εc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)。 圖空斗墻砌筑方法 一眠一斗、一眠多斗、無眠斗、無眠斗11.1.3.2 砌塊砌體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。由于砌塊單塊自重大，故必須使用吊裝機(jī)具。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

10、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。 11.1.3.3 石砌體石砌體石砌體有料石砌體、毛石砌體和毛石混凝土砌體。料石砌體一般用于房屋建筑、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到達(dá)5層。毛石混凝土砌體是在模板內(nèi)交替鋪設(shè)混凝土層及形狀不規(guī)那么的毛石層構(gòu)成的。毛石混凝土砌體通常用作一般房屋和構(gòu)筑物的根底。 砌體的受力性能不僅取決于塊體和砂漿的性能，還取決于塊體中的受力狀態(tài)，并且和砌筑質(zhì)量密切相關(guān)。 根據(jù)試驗(yàn)說明，磚砌體的破壞大致經(jīng)歷以下三個(gè)階段:第一階段單磚內(nèi)出現(xiàn)裂縫，從開始加荷到個(gè)別磚出現(xiàn)第一批裂縫，如圖11.2(a)所示。這個(gè)階

11、段的特點(diǎn)是如不再增加荷載，裂縫也不擴(kuò)展。荷載值為破壞荷載的50%-70% 。第二階段裂縫通過假設(shè)干皮磚，形成連續(xù)裂縫，隨著荷載的增加，單塊磚內(nèi)個(gè)別裂縫開展成通過假設(shè)干皮磚的連續(xù)裂縫，同時(shí)產(chǎn)生新的裂縫，如圖11.2(b)所示。 荷載值為破壞荷載的80%-90%。11.1.4 砌體的受壓性能砌體的受壓性能11.1.4.1 磚砌體在軸心受壓下的破壞特征磚砌體在軸心受壓下的破壞特征第三階段形成貫穿裂縫，砌體完成破壞，繼續(xù)增加荷載，連續(xù)裂縫將迅速開展，形成貫穿整個(gè)砌體的貫穿裂縫，砌體被分割成幾個(gè)1/2磚的小柱體，如圖11.2(c)所示，砌體明顯向外鼓出，柱體受力很不均勻，最后由于柱體喪失穩(wěn)定而導(dǎo)致砌體破

12、壞，其中個(gè)別磚可能被壓碎。 圖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，如下圖。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。 所以磚砌體的受壓強(qiáng)度低于單磚受壓時(shí)的強(qiáng)度。11.1.4.2 磚砌體受壓應(yīng)力狀態(tài)的分析磚砌體受壓應(yīng)力狀態(tài)的分析圖砌體中的應(yīng)力狀態(tài) (a) 砌體中單塊磚的受力狀態(tài)；(b) 磚外表砂漿不均勻 1 塊體和砂漿的強(qiáng)度塊體和砂漿的強(qiáng)度是影響砌體強(qiáng)度的主要因素。塊體

13、和砂漿的強(qiáng)度越高，砌體的抗壓強(qiáng)度越高。 提高磚的強(qiáng)度等級(jí)比提高砂漿的強(qiáng)度等級(jí)效果更好；而毛石砌體，提高砂漿強(qiáng)度等級(jí)效果較好。 2 塊體尺寸和形狀的影響 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。塊體外表越平整，受力越均勻，砌體的抗壓強(qiáng)度也越高。 11.1.4.3 影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素 3 砂漿性能的影響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。 砂漿彈性模量越低時(shí)塊體受到砂漿的橫向拉應(yīng)力越大，使砌體的強(qiáng)度降低 。 4 砌筑質(zhì)量的影響砌筑質(zhì)量對(duì)砌體抗壓強(qiáng)度

14、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。 1 各類砌體軸心抗壓強(qiáng)度的平均值fm根據(jù)國內(nèi)試驗(yàn)資料，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析而建立了各類砌體都適用的砌體抗壓強(qiáng)度平均值fm的計(jì)算公式，如下式所示： fm=K1f1a 2)K2 2 各類砌體軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk各類砌體軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是表示其抗壓強(qiáng)度的根本代表值，由概率分布的分位數(shù)確定。即 fk=fmf) 11.1.4.4 各類砌體的抗壓強(qiáng)度各類砌體的抗壓強(qiáng)度 (3) 各類砌體軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是

15、砌體的主要計(jì)算指標(biāo)。 砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f與其抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk的關(guān)系式為 f=fk/f 4 單排孔混凝土砌塊對(duì)孔砌筑時(shí)，灌孔砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fg應(yīng)按下式計(jì)算 fgc =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。由圖可見，砌體的軸心受拉破壞有兩種根本形式：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11.4(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11.4(a)中的-。 11.1.5 砌體的軸心抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度砌體的軸心抗拉、抗

16、彎和抗剪強(qiáng)度11.1.5.1 各類砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值各類砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft圖11.4 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。由圖可見，砌體的彎曲受拉破壞有三種根本形式：1 當(dāng)塊體強(qiáng)度等級(jí)較高時(shí)，砌體沿齒縫破壞圖11.5(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11.5(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11.5(b)中的-。 各類砌體的彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值各類砌體的彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftm圖11.5 砌體彎曲受拉 砌體結(jié)構(gòu)中的門窗磚過梁、拱過梁

17、支座均屬受剪構(gòu)件圖。它們可能沿階梯形截面受剪破壞圖11.6(a)，沿通縫截面受剪破壞圖11.6(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)，可由表中查得。 各類砌體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值各類砌體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fv圖11.6 砌體的受剪破壞 表表11.2 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、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)值彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值MPa 11.1.6 砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的調(diào)整砌體強(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，遇到以下情況的各類砌

18、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；2 對(duì)無筋砌體構(gòu)件，其截面面積2時(shí)，a。對(duì)配筋砌體構(gòu)件，其截面面積2時(shí)，a。A為構(gòu)件截面面積m2；3 當(dāng)砌體用水泥砂漿砌筑時(shí)，對(duì)表中數(shù)值，a；對(duì)表中數(shù)值，a；對(duì)配筋砌體構(gòu)件，當(dāng)其中的砌體采用水泥砂漿砌筑時(shí)，僅對(duì)砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以調(diào)整系數(shù)a；4 當(dāng)施工質(zhì)量控制等級(jí)為C級(jí)時(shí)，a；5 當(dāng)驗(yàn)算施工中房屋的構(gòu)件時(shí)，a。11.1.7 砌體的彈性模量、剪變模量、線砌體的彈性模量、剪變模量、線膨脹系數(shù)、收縮率和摩擦系數(shù)膨脹系數(shù)、

19、收縮率和摩擦系數(shù) 1 砌體的干縮變形砌體在浸水時(shí)體積膨脹、失水時(shí)體積收縮。收縮變形較膨脹變形大很多，尤以硅酸鹽磚、輕混凝土砌塊更顯著，工程中應(yīng)對(duì)干縮變形予以重視。 2砌體的受熱性能 砂漿在受熱作用時(shí)，當(dāng)溫度不超過400時(shí)，強(qiáng)度不降低，但當(dāng)溫度達(dá)600時(shí)，其強(qiáng)度降低約10%；而砂漿受冷卻作用時(shí)，其強(qiáng)度那么明顯降低；磚在受熱時(shí)強(qiáng)度提高。對(duì)于采用普通粘土磚和普通砂漿砌筑的砌體，不考慮受熱時(shí)的砌體抗壓強(qiáng)度的提高，且在一面受熱的狀態(tài)下(如磚煙囪內(nèi)壁)，其最高受熱溫度應(yīng)低于400。11.1.7 砌體的彈性模量、剪變模量、線砌體的彈性模量、剪變模量、線膨脹系數(shù)、收縮率和摩擦系數(shù)膨脹系數(shù)、收縮率和摩擦系數(shù) 3

20、 砌體的彈性模量和剪變模量砌體的彈性模量E，可按表采用。砌體的剪變模量G，一般可取。單排孔且對(duì)孔砌筑的混凝土砌塊灌孔砌體的彈性模量，應(yīng)按下式計(jì)算： E=1700fg 4 砌體的線膨脹系數(shù)、收縮率和摩擦系數(shù)砌體的線膨脹系數(shù)、收縮率可按表選用。砌體的摩擦系數(shù)可按表選用。表表11.3 砌體的彈性模量砌體的彈性模量MPa 砌體種類 砂漿強(qiáng)度等級(jí)M10M7.5M5M2.5 燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚砌體 1600f1600f1600f1390f蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體 1060f1060f1060f960f混凝土砌塊砌體 1700f1600f1500f 粗料石、毛料石、毛石砌體 730056504000

21、2250粗料石、半細(xì)料石砌體 2200017000120006750表表11.4 砌體的線膨脹系數(shù)和收縮率砌體的線膨脹系數(shù)和收縮率 砌體類別線膨脹系數(shù)(10-6/)收縮率(mm/m)燒結(jié)粘土磚砌體 50.1蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體 80.2混凝土砌塊砌體 100.2輕骨料混凝土砌塊砌體 100.3料石和毛石砌體 8表表11.5 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) 材料類別 摩擦面情況 干燥的潮濕的砌體沿砌體或混凝土滑動(dòng) 0.700.60木材沿砌體滑動(dòng) 0.600.50鋼沿砌體滑動(dòng) 0.450.35砌體沿砂或卵石滑動(dòng) 0.600.50砌體沿粉土滑動(dòng) 0.550.40砌體沿粘性土滑動(dòng) 0.500.3011.2

22、無筋砌體構(gòu)件的承載力計(jì)算無筋砌體構(gòu)件的承載力計(jì)算砌體結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相同，也采用以概率理論為根底的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)，其按承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的根本表達(dá)式為 0SR(fd,k，)砌體結(jié)構(gòu)除應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)外，還應(yīng)滿足正常使用極限狀態(tài)的要求，在一般情況下，正常使用極限狀態(tài)可由相應(yīng)的構(gòu)造措施予以保證，不需驗(yàn)算。在進(jìn)行承載力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，也往往是先選定截面尺寸和材料強(qiáng)度后進(jìn)行計(jì)算，因此屬于截面校核的內(nèi)容。 無筋砌體承受軸心壓力時(shí)，砌體截面的應(yīng)力是均勻分布的，破壞時(shí)，截面所能承受的最大壓應(yīng)力即為砌體軸心抗壓強(qiáng)度f，如圖11.7(a)所示。當(dāng)軸向壓力偏心距較小時(shí)，截面雖全部受壓，但壓應(yīng)力分布

23、不均勻，破壞將發(fā)生在壓應(yīng)力較大一側(cè)，且破壞時(shí)該側(cè)邊緣的壓應(yīng)力比軸心抗壓強(qiáng)度f略大，如圖b所示；11.2.1 受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算11.2.1.1 受壓構(gòu)件的受力狀態(tài)受壓構(gòu)件的受力狀態(tài)隨著偏心距的增大，在遠(yuǎn)離荷載的截面邊緣，由受壓逐步過渡到受拉，如圖11.7(c)所示。假設(shè)偏心距再增大，受拉邊將出現(xiàn)水平裂縫，已開裂截面退出工作，實(shí)際受壓截面面積將減少，此時(shí)，受壓區(qū)壓應(yīng)力的合力將與所施加的偏心壓力保持平衡，如圖11.7(d)所示。 試驗(yàn)說明：在其他條件相同時(shí)，隨著偏心距的增加，構(gòu)件的受壓承載力會(huì)降低。同時(shí)構(gòu)件的高厚比小( ，短柱)，縱向彎曲的影響可以忽略；在一般情況下，受壓構(gòu)件

24、并非短柱( 3)，由于縱向彎曲影響，長柱的受壓承載力要低于短柱的受壓承載力。3圖砌體受壓時(shí)截面應(yīng)力變化 無筋砌體受壓構(gòu)件的承載力，除構(gòu)件截面尺寸和砌體抗壓強(qiáng)度外，主要取決于構(gòu)件的高厚比和偏心距e。 無筋砌體受壓構(gòu)件的承載力可按以下統(tǒng)一公式進(jìn)行計(jì)算：1. 高厚比對(duì)矩形截面 =H0/h 對(duì)T形截面 =H0/hT 高厚比修正系數(shù)按表采用AfN.11.2.1.2 受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算公受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算公式式 高厚比和軸向力的偏心距對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)； A 按毛面積計(jì)算的砌體截面面積； 矩形截面軸向力偏心方向的邊長，當(dāng)軸心受壓矩形截面軸向力偏心方向的邊長，當(dāng)軸心受壓時(shí)為截面較小邊長時(shí)為截面較

25、小邊長； T形截面折算厚度，近似取 ，i為截面回轉(zhuǎn)半徑； 受壓構(gòu)件的計(jì)算高度，根據(jù)房屋類別和支承條件等按教材表11-5取用。 hTh0HihT 5 . 3表表11.6 高厚比修正系數(shù)高厚比修正系數(shù) 砌體材料類別燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚 1.0混凝土及輕骨料混凝土砌塊 1.1蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚、粗料石、半細(xì)料石 1.2粗料石、毛石 1.5 2. 關(guān)于偏心距e e=M/N 3. 公式的適用范圍 e 設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)注意以下問題：1 對(duì)矩形截面構(gòu)件，當(dāng)軸向力偏心方向的截面邊長大于另一方向的邊長時(shí)，除按偏心受壓計(jì)算外，還應(yīng)對(duì)較小邊長方向，按軸心受壓進(jìn)行驗(yàn)算。2 軸向力偏心距e按荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算，y為截面

26、重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離，假設(shè)e超過，那么宜采用組合磚砌體。 【例11.1】截面為490mm370mm的磚柱，采用強(qiáng)度等級(jí)為MU10的燒結(jié)普通磚及M5混合砂漿砌筑，柱計(jì)算高度H=H0=5m，柱頂承受軸心壓力設(shè)計(jì)值為140kN，試驗(yàn)算其承載力。【解】1考慮磚柱自重后，柱底截面所承受軸心壓力最大，故應(yīng)對(duì)該截面進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)磚砌體密度為18kN/m3時(shí)，柱底截面的軸向力設(shè)計(jì)值N=140+GGK (2) 求柱的承載力 MU10燒結(jié)普通磚和M5混合砂漿砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值查表得2，截面面積22，那么砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)a由=H0及e/h=0 查教材表得影響系數(shù)。那么得柱的承載力af

27、A 滿足要求【例11.2】一矩形截面偏心受壓柱，截面為490mm620mm，采用強(qiáng)度等級(jí)為MU10燒結(jié)普通磚及M5混合砂漿，柱的計(jì)算高度H0=5m，該柱承受軸向力設(shè)計(jì)值N=240kN，沿長邊方向作用的彎矩設(shè)計(jì)值M=26kNm，試驗(yàn)算其承載力?！窘狻?.驗(yàn)算長邊方向的承載力 1 計(jì)算偏心距e=M/N=108mmy=h/2=310mm0.6y=0.6310=186mme=108mm (2) 承載力驗(yàn)算 MU10磚及M5混合砂漿砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值查表得2。截面面積22，a。由=H0及e/h，查表得影響系數(shù)。那么得柱的承載力afAN=240kN 滿足要求 2.驗(yàn)算柱短邊方向軸心受壓承載力由=H0及e/

28、h=0查表得影響系數(shù)。那么得柱的承載力afAN=240kN 滿足要求11.2.2 局部受壓局部受壓壓力僅僅作用在砌體局部面積上的受力狀態(tài)稱為局部受壓。假設(shè)軸向壓力在該截面上產(chǎn)生的壓應(yīng)力均勻分布，稱為局部均勻受壓(如承受上部柱或墻傳來壓力的根底頂面)；假設(shè)壓應(yīng)力不是均勻分布，那么稱為非均勻局部受壓(如直接承受梁端支座反力的墻體) 1. 局部受壓的破壞形態(tài) 在局部壓力的作用下，砌體有三種破壞形態(tài)： (1)因縱向裂縫的開展而破壞(圖11-8a)，是較常見的破壞形態(tài)。 (2)劈裂破壞(圖11-8b)。 (3)砌體局部壓壞(圖11-8c)。11.2.2.1 局部受壓的破壞形態(tài)和局部抗壓強(qiáng)度提高系局部受壓

29、的破壞形態(tài)和局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)數(shù)圖11.8 局部受壓的破壞情況 2. 局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù) 試驗(yàn)說明：局部受壓砌體抗壓強(qiáng)度高于砌體全截面受壓時(shí)的強(qiáng)度 (1)局部抗壓強(qiáng)度提高的原因 原因主要有兩個(gè)：一是未直接承受壓力的外圍砌體對(duì)直接受壓的內(nèi)部砌體具有約束作用，使直接受壓的內(nèi)部砌體處于三向受壓狀態(tài)，稱為“套箍強(qiáng)化作用；二是由于砌體搭縫砌筑，局部壓力迅速向末直接受壓的砌體擴(kuò)散，從而使單位面積上的應(yīng)力很快變小，使局部受壓強(qiáng)度得到提高，這稱為“力的擴(kuò)散作用。 (2)局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù) 當(dāng)砌體的抗壓強(qiáng)度為 f 時(shí)，局部抗壓強(qiáng)度可取為f，稱為砌體局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)。式中 局部受壓面積； 影響砌體局部抗

30、壓強(qiáng)度的計(jì)算面積，按“厚度延長的原那么取用，如圖11-9所示。LA0A135. 010LAA圖11.9 影響局部抗壓強(qiáng)度的面積A0 為了防止過高估計(jì) 值即AL/A0過小導(dǎo)致發(fā)生突然的脆性劈裂破壞，?標(biāo)準(zhǔn)?規(guī)定，計(jì)算所得的砌體局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)尚應(yīng)符合以下要求：(1) 在圖11.9(a)的情況下，；(2) 在圖11.9 (b)的情況下，；(3) 在圖11.9 (c)的情況下，；(4) 在圖11.9 (d)的情況下，。砌體局部均勻受壓承載力按下式計(jì)算：砌體局部均勻受壓承載力按下式計(jì)算：11.2.2.2 局部均勻受壓時(shí)的承載力局部均勻受壓時(shí)的承載力llAfN.如下圖，當(dāng)梁端支承處砌體局部受壓時(shí)，其

31、壓應(yīng)力的分布是不均勻的。同時(shí)，由于梁的撓曲變形和支承處砌體的壓縮變形影響，梁端支承長度由實(shí)際支承長度a變?yōu)殚L度較小的有效支承長度a0。 圖11.10 梁端支承處砌體局部受壓 11.2.2.3 局部非均勻受壓局部非均勻受壓- -梁端支承處砌體的局部受壓梁端支承處砌體的局部受壓 1. 梁直接支承在砌體上時(shí) (1) 梁端有效支承長度 可以按下式計(jì)算：式中 梁的截面高度，mm； 砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。 計(jì)算的 不應(yīng)大于實(shí)際支承長度 0afhac100chf0aa (2) 作用在砌體上的局部壓應(yīng)力 梁端下砌體的局部壓應(yīng)力包括兩局部：一為梁端支承壓力所產(chǎn)生，二為上部砌體傳到梁端下砌體的壓應(yīng)力。 產(chǎn)生的平均壓

32、應(yīng)力為 ；上部砌體傳下的壓應(yīng)力為 ，由于“拱作用，傳到梁端下砌體的平均壓應(yīng)力0 ，且 梁端下砌體所受的局部平均壓應(yīng)力為 ；局部受壓的最大壓應(yīng)力為： LNLLAN /000)35 . 00LAA（0/LLAN0max/LLAN梁端底面壓應(yīng)力圖形的完整系數(shù)，一般可取圖11.11 上部荷載的傳遞 (3) 局部受壓承載力驗(yàn)算 當(dāng) 時(shí)，梁端支承處的局部受壓承載力滿足要求，那么有 式中 局部受壓面積， ， 為梁寬， 為梁端有效支承長度； 局部受壓面積內(nèi)的上部軸向力設(shè)計(jì)值， ； 砌體局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)。LLfANN0fmaxLAbaAL.0b0a0NLAN.00 2. 梁端下設(shè)有墊塊 梁端局壓承載力不滿足

33、，可設(shè)置墊塊以增大局部受壓面積，墊塊可分為預(yù)制剛性墊塊及與梁端現(xiàn)澆成整體的墊塊。兩種方法局壓性能不同，計(jì)算方法也不同。 (1)設(shè)置預(yù)制剛性墊塊 當(dāng)預(yù)制墊塊的高度 180mm、墊塊挑出的長度(自梁邊算起)不大于墊塊高度時(shí)，稱為剛性墊塊。梁端設(shè)有剛性墊塊時(shí)，梁端有效支承長度 按下式確定：式中 剛性墊塊的影響系數(shù)，按表11-6采用。 btfha/100a1表表11.6 剛性墊塊的影響系數(shù)剛性墊塊的影響系數(shù)1 0/f 00.20.40.60.81 5.45.76.06.97.8 (2) 設(shè)置現(xiàn)澆墊塊 采用與梁端澆筑成整體的墊塊，也可以加寬梁端以增大梁端的支承面積。這時(shí)梁受力后梁端的加寬局部將隨梁端一起

34、轉(zhuǎn)動(dòng)，梁下砌體的受力狀態(tài)相似于未設(shè)墊塊、梁寬為bb的受力狀態(tài)，所以承載力計(jì)算仍按公式11-13進(jìn)行。 (3) 剛性墊塊下的砌體局部受壓承載力計(jì)算 剛性墊塊下的砌體既具有局部受壓的特點(diǎn)，又具有偏心受壓接近的特點(diǎn)。由于處于局部受壓狀態(tài)，墊塊外砌體面積的有利影響應(yīng)當(dāng)考慮，但是考慮到墊塊底面壓應(yīng)力分布的不均勻性，為偏于平安，墊塊外砌體面積的有利影響系數(shù)1取為。由于墊塊下的砌體接近于偏心受壓狀態(tài)，所以可借用偏心受壓3的承載力計(jì)算公式進(jìn)行墊塊下砌體局部受壓的承載力計(jì)算： N0 + Nl 1 f Ab 式中 N0 墊塊面積內(nèi)上部軸向力設(shè)計(jì)值，N00 Ab； Ab墊塊面積，Aba bbb；a b為墊塊伸入墻內(nèi)

35、的長 度，bb為墊塊的寬度； 墊塊上N0及Nl合力的影響系數(shù)，應(yīng)采用3時(shí) 的值；Nl的作用位置取為0處； l 墊塊外砌體面積的有利影響系數(shù)，l， 且不小于。按式(11-6)計(jì)算，其中的Al應(yīng)以Ab 代替；圖11.12 梁端剛性墊塊Ab=abbb (a) 預(yù)制墊塊；(b) 現(xiàn)澆墊塊；c 壁柱上的墊塊 2. 長度大于h0的墊梁 當(dāng)梁端部支承處的磚墻上設(shè)有連續(xù)的鋼筋混凝土圈梁，該圈梁即為墊梁，梁上荷載將通過墊梁分散到一定寬度的墻上去。此時(shí)墊梁下豎向壓應(yīng)力按三角形分布，如下圖。 梁下設(shè)有長度大于h0的墊梁下砌體局部受壓承載力應(yīng)按下式計(jì)算N0+Nl2fbbh0N0=bbh00/2302bbE IhEh式

36、中N0墊梁bbh0/2范圍內(nèi)上部軸向力設(shè)計(jì)值；N0 bbh00/2； 2當(dāng)荷載沿墻厚方向均勻分布時(shí)取為，不均勻時(shí) 可??； bb墊梁在墻厚方向的寬度mm； hb墊梁的高度(mm)； h0墊梁折算高度mm；302EhIEhbb Eb、I b為墊梁的混凝土彈性模量和截面慣性矩， E為砌體的彈性模量，h為墻厚mm； a0墊梁上梁端有效支承長度，按式11-14計(jì)算。圖11.13 墊梁局部受壓 【例11.2】試驗(yàn)算房屋處縱墻上梁端支承處砌體局部受壓承載力。梁截面為200mm400mm，支承長度為240mm，梁端承受的支承壓力設(shè)計(jì)值Nl=80kN，上部荷載產(chǎn)生的軸向力設(shè)計(jì)值Nu=260kN，窗間墻截面為12

37、00mm370mm圖，采用MU10燒結(jié)普通磚及M5混合砂漿砌筑。【解】由表查得砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值2。有效支承長度a0局部受壓面積Al=a0b=32660mm2局部受壓計(jì)算面積A0=h(2h+b)= 347800mm2A0/Al3故上部荷載折減系數(shù)=0，可不考慮上部荷載的影響梁底壓力圖形完整系數(shù)。局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)取。局部受壓承載力驗(yàn)算fAlN0+Nl=80kN不滿足要求1 為了保證砌體的局部受壓承載力，現(xiàn)設(shè)置預(yù)制混凝土墊塊，tb=180mm,ab=240mm，自梁邊算起的墊塊挑出長度為150mmtb，其尺寸符合剛性墊塊的要求(圖)。墊塊面積Ab=abbb=120000mm2局部受壓計(jì)算面積A0=h(2h+bb)= 458800mm2但A0邊長已超過窗間墻實(shí)際寬度，所以取 A0=3701200=444000mm2局部抗壓強(qiáng)度調(diào)整系數(shù)那