建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原理(李章政) 10章 砌體材料

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原理李章政博士 教授8/30/20221第10章 砌體的力學(xué)性能10.1 砌體結(jié)構(gòu)材料10.2 砌體結(jié)構(gòu)的類型10.3 砌體的受壓性能10.4 砌體的其他受力性能10.5 砌體強度取值8/30/2022210.1 砌體結(jié)構(gòu)材料10.1.1 塊體的種類及強度等級磚燒結(jié)磚燒結(jié)普通磚燒結(jié)多孔磚非燒結(jié)磚蒸壓灰砂磚蒸壓粉煤灰磚五塊磚抗壓強度平均值，并考慮抗折強度，確定強度等級。MU25MU20MU15MU10MU30MU25MU20MU15MU108/30/20223砌塊類型混凝土砌塊輕骨料混凝土砌塊加氣混凝土砌塊強度等級三個砌塊毛截面抗壓強度平均值確定強度等級強度等級：五級 MU20 MU

2、15 MU10 MU7.5 MU5空心率25%50%8/30/20224石材類型料石：六面體高、寬200mm，長度/4 細(xì)料石疊砌面凹入深度10mm 半細(xì)料石疊砌面凹入深度15mm 粗料石疊砌面凹入深度20mm 毛料石疊砌面凹入深度25mm毛石：形狀不規(guī)則，中部厚度200mm強度等級標(biāo)準(zhǔn)試塊70mm70mm 70mm三個試塊抗壓強度平均值定等級MU60、 MU50、 MU40、 MU30、MU20MU100、 MU80經(jīng)過加工形狀規(guī)則8/30/2022510.1.2 砂漿的種類及強度等級砂漿的種類水泥砂漿：純水泥砂漿強度高，耐久性好流動性、保水性差用于防潮層以下、或強度要求較高的砌體混合砂漿：

3、水泥石灰砂漿一定的強度和耐久性流動性、保水性好 工程上常用的砂漿8/30/20226非水泥砂漿石灰砂漿黏土砂漿砌塊專用砂漿水泥、水、砂，摻合料、外加劑專門砌筑混凝土砌塊砂漿的強度等級確定依據(jù)試樣70.7mm70.7mm70.7mm，養(yǎng)護28d六個試樣抗壓強度的平均值目前較少采用8/30/20227砂漿的強度等級普通砂漿：M15、M10、M7.5、M5、M2.5砌塊專用沙漿：Mb15、 Mb10 Mb7.5、Mb5砂漿的性能流動性重3N、頂角30錐體沉入深度表示= 可塑性用于磚砌體： 70100mm用于砌塊砌體：5070mm用于石砌體： 3050mm保水性分層度表示：靜止30min，砂漿上下層沉

4、入量之差作為分層度。1020mm尚未結(jié)硬時取M0或Mb08/30/2022810.2 砌體的類型10.2.1 無筋砌體磚砌體應(yīng)用類型磚墻磚柱砌筑方法實心砌體空斗砌體磚砌體砌塊砌體石砌體順磚丁磚梅花丁砌法8/30/202298/30/2022108/30/202211砌塊砌體類型混凝土小型空心砌塊砌體輕骨料混凝土小型空心砌塊砌體加氣混凝土砌塊砌體應(yīng)用承重墻維護墻加氣混凝土砌塊8/30/202212石砌體類型料石砌體毛石砌體毛石混凝土砌體應(yīng)用房屋墻、柱房屋基礎(chǔ)擋土墻護坡、拱橋、水壩8/30/20221310.2.2 配筋砌體橫向配筋磚砌體水平灰縫內(nèi)配置鋼筋方格鋼筋網(wǎng)連彎鋼筋網(wǎng)鋼筋作用約束砌體的橫向

5、變形提高砌體抗壓強度8/30/202214縱向配筋砌體縱向鋼筋豎向灰縫內(nèi)孔洞內(nèi)應(yīng)用空心磚內(nèi)設(shè)置縱向鋼筋=縱向配筋磚砌體砌塊內(nèi)設(shè)置縱向、橫向鋼筋=配筋砌塊剪力墻組合砌體砌體+鋼筋混凝土面層砌體+鋼筋砂漿面層8/30/20221510.3 砌體的受壓性能磚砌體受壓破壞特點第I階段：彈(塑)性階段，個別磚初始裂縫第II階段：裂縫形成小段，不增載自發(fā)展第III階段：小段裂縫貫通，分割成若干 小柱，失穩(wěn)破壞10.3.1 磚砌體軸心受壓試驗8/30/202216塊材受力砌體在壓力作用下，塊材處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)工作砂漿與塊材并非完全接觸砂漿和塊材泊松比不相等豎向灰縫不能填實，不能保證整體性，有應(yīng)力集中現(xiàn)象發(fā)生

6、受壓，受彎+ 受剪+ 受拉砌體抗壓強度低于塊材抗壓強度8/30/202217影響砌體抗壓強度的主要因素塊體強度和尺寸砂漿強度和性能砂漿的性能：純水泥砂漿較差 流動性，保水性純水泥砂漿砌筑的砌體，強度打折砌筑質(zhì)量灰縫厚度：8 12 mm砂漿飽滿程度：水平灰縫不低于80% 豎向灰縫不低于60%質(zhì)量等級分A、B、C三級8/30/20221810.3.2 砌體的抗壓強度試驗數(shù)據(jù)回歸，統(tǒng)計公式各系數(shù)k1、k2和見表10-3對于磚砌體若砂漿強度等級取M08/30/20221910.3.3 砌體的變形性能應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系壓縮變形的組成塊體變形（較?。┥皾{變形砂漿和塊體之間空隙壓密非線性關(guān)系8/30/20222

7、0砌體的模量彈性模量取 =0.43fm時的割線模量磚砌體、砌塊砌體 ：E=352fm1.5石砌體 ： E =576+677f2 見附表24剪變模量理論上 G=E/2(1+)按彈性模量的0.4倍采用 G = 0.4 E彈性模量也可采用切線模量8/30/20222110.4 砌體的其他受力性能砌體軸心受拉破壞特征沿齒縫截面破壞沿豎向灰縫和塊體截面破壞沿水平通縫截面破壞10.4.1 砌體的軸心受拉性能設(shè)計時應(yīng)避免這種受力方式8/30/202222砌體軸心抗拉強度平均值破壞類型與強度的關(guān)系沿齒縫破壞的抗拉強度主要與塊材和砂漿的黏結(jié)強度有關(guān)沿豎向灰縫和塊體截面破壞的抗拉強度僅與塊體強度有關(guān)抗拉強度平均值

8、沿齒縫沿塊體燒結(jié)磚k3=0.141蒸壓磚k3=0.09混凝土砌塊k3=0.069毛石k3=0.0758/30/20222310.4.2 砌體的彎曲受拉性能沿齒縫、通縫沿塊體k4 見表10-4彎曲受拉破壞特征類似于軸心受拉彎曲抗拉強度平均值8/30/20222410.4.3 砌體的受剪性能純剪破壞形式沿通縫破壞沿階梯形截面破壞抗剪強度平均值豎向灰縫砂漿往往不飽滿，抗剪力低取兩種破壞形式的抗剪強度相等k5 見表10-48/30/20222510.5 砌體的強度指標(biāo)取值10.5.1 砌體強度標(biāo)準(zhǔn)值按95%保證率，砌體強度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)為砌體強度平均值-1.645標(biāo)準(zhǔn)差砌體強度標(biāo)準(zhǔn)值 =砌體強度平均值(1-

9、1.645變異系數(shù))變異系數(shù)非毛石砌體：抗壓0.17，抗拉、彎、剪0.2毛石砌體：抗壓0.24，抗拉、彎、剪 0.268/30/20222610.5.2 砌體強度設(shè)計值一般砌體強度設(shè)計值砌體強度標(biāo)準(zhǔn)值除以材料分項系數(shù)為砌體的強度設(shè)計值f取材料分項系數(shù)f=1.6砌體強度設(shè)計值計算公式：f = fk / f 計算結(jié)果修約到 0.01 MPa附表17附表238/30/202227灌孔砌體強度設(shè)計值抗壓強度設(shè)計值fg 灌孔混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值灌孔面積和砌體毛面積的比值灌孔率，灌孔面積和孔洞面積的比值砌塊孔洞率抗剪強度設(shè)計值fvg 8/30/202228例題10.1 計算MU15磚與M5混合砂漿砌筑

10、的砌體的抗壓強度設(shè)計值。解MPa8/30/202229設(shè)計值調(diào)整 設(shè)計值= 調(diào)整系數(shù)a 表值調(diào)整系數(shù)下列情況，調(diào)整系數(shù)a = 0.9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、蒸壓粉煤灰砌體；混凝土和輕骨料混凝土砌塊砌體。10.5.3 砌體強度設(shè)計值調(diào)整8/30/202230面積較小時用水泥沙漿砌筑時抗壓：a=0.9軸心抗拉、彎曲抗拉、抗剪： a=0.8對配筋砌體構(gòu)件，當(dāng)其中砌體采用水泥砂漿砌筑時，僅對砌體的強度設(shè)計值乘以調(diào)整系數(shù)8/30/202231當(dāng)施工質(zhì)量控制等級為C級時：a=0.89當(dāng)驗算施工中房屋的構(gòu)件時： a=1.1同時滿足多項條件時，系數(shù)應(yīng)連乘施工階段砂漿尚未硬化的新砌體的強度和穩(wěn)定性，可按砂漿強度為0進行驗算。8/30/202232例題10.2 砌體的抗壓強度主要取決于： A. 塊體和砂漿的強度等級 B. 砂漿的強度等級 C. 灰縫的厚度 D. 砂漿中水泥的用量例題10.3 驗算設(shè)置在跨度為9m的多層房屋中，截面為370mm1000mm的采用MU10和M5水泥砂漿砌筑的梁下磚構(gòu)件承載力時，砌體抗壓強度調(diào)整系數(shù)a應(yīng)?。?A. 0.9 B. 0.8 C. 0.72 D. 0.818/30/202233例題10.4砂漿強度為0，指的