砌體結(jié)構(gòu)第一章

第一章砌體的物理力學性能1.1材料強度等級1.2砌體的受壓性能1.3砌體的局部受壓性能1.4砌體的受剪性能1.5砌體的受拉、受彎性能1.6砌體的變形性能和有關(guān)性能1.1材料強度等級1、磚（Brick）

按抗壓強度，分為MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個等級。燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚燒結(jié)普通磚：燒結(jié)普通磚簡稱普通磚，指以黏土、頁巖、煤矸石、粉煤灰為主要原料，經(jīng)過焙燒而成的實心磚，分燒結(jié)黏土磚、燒結(jié)頁巖磚、燒結(jié)煤矸石磚、燒結(jié)粉煤灰磚等。

原料：粘土、煤矸石、頁巖或粉煤灰標準磚尺寸：240×115×53mm墻體尺寸：（120）、240、370、490、620…mm適用范圍：房屋上部及地下基礎(chǔ)等部位燒結(jié)多孔磚：

簡稱多孔磚，是指以黏土、頁巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)焙燒而成的具有豎向孔洞，且孔洞率不小于25％的磚。

具有水平孔洞者稱為燒結(jié)空心磚，用于非承重隔墻。原料同燒結(jié)磚但孔洞率不小于25%承重多孔磚目前主要采用P型磚（240×115×90）和M型磚（190×190×90）多孔磚優(yōu)點：可節(jié)約粘土、減少砂漿用量、提高工效、節(jié)省墻體造價；可減輕塊體自重、增強墻體抗震性能適用范圍：房屋上部結(jié)構(gòu)（不宜用于凍脹地區(qū)地下部位）KP1型燒結(jié)多孔磚

尺寸：240X115X90（mm）蒸壓硅酸鹽磚

：(1)蒸壓灰砂磚原料：石灰和砂尺寸：燒結(jié)普通磚適用范圍同蒸壓粉煤灰磚(2)蒸壓粉煤灰磚原料：粉煤灰和石灰加適量石膏及集料適用范圍：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。2、砌塊（Block）

分為小型、中型、大型三類，最常用的是混凝土

小型砌塊。普通混凝土小型空心砌塊

MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5

、MU3.5六個等級。輕骨料混凝土小型空心砌塊

MU10、MU7.5、MU5、MU3.5、MU2.5、MU1.5六個等級。加氣混凝土砌塊長度：600

高度：200、250、300

寬度：200、125、150、200、250、300

高度在180～350mm——小型砌塊，高度在350～900mm之間——中型砌塊，高度大于900mm——大型砌塊受起重設(shè)備限制，中、大型砌塊已很少應(yīng)用。

主要有混凝土空心砌塊、加氣混凝土砌塊、水泥爐渣空心砌塊、粉煤灰硅酸鹽砌塊。

單排孔混凝土小型空心砌塊

3、石材（Stone）

花崗巖、砂巖、石灰?guī)r等

強度等級共分七級：

MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。

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①料石

細料石、半細料石、粗料石、毛料石

②毛石

形狀不規(guī)則，中部厚度不應(yīng)小于200mm的石材。石材的規(guī)格尺寸

石材類型規(guī)格尺寸料石細料石通過細加工，外表規(guī)則，疊砌面凹入深度不應(yīng)大于10mm，截面的寬度、高度不應(yīng)小于200mm，且不應(yīng)小于長度的1/4半細料石規(guī)格尺寸同上，但疊砌面凹入深度不應(yīng)大于15mm粗料石規(guī)格尺寸同上，但疊砌面凹入深度不應(yīng)大于20mm毛料石外形大致方正，一般不加工或僅稍加修整，高度不應(yīng)小于200mm，疊砌面凹入深度不應(yīng)大于25mm毛石形狀不規(guī)則，中部厚度不應(yīng)小于200mm4、砂漿由無機膠結(jié)料、細骨料、水組成，膠結(jié)料有水泥、石灰、石膏等。砂漿強度等級采用70.7立方毫米的試塊測得。

分為M15、M10、M7.5、M5、M2.5五個等級。砂漿作用：（1）將單個的塊體粘結(jié)成整體、促使構(gòu)件應(yīng)力分布均勻；（2）填實塊體之間的縫隙，提高砌體的保溫和防水性能，增強墻體抗凍性能1.砂漿分類(1)水泥砂漿(2)混合砂漿(3)砌筑專用砂漿(4)非水泥砂漿（石灰、粘土砂漿）2.砂漿性能(1)強度(2)流動性(可塑性)(3)保水性砂漿攪拌機砂漿性能對照表砂漿品種塑性摻合料和易保水性強度耐久性耐水性水泥砂漿無差較高好好混合砂漿有好高較好差專用砂漿有好高好差非水泥砂漿有好低差無5、混凝土小型空心砌塊砌筑砂漿和灌孔混凝土灌漿方法（高位、低位法）混凝土小型空心砌塊砌筑砂漿混凝土小型空心砌塊灌孔混凝土強度分級：塊體（符號MU）普通砂漿（符號M）砌塊灌孔混凝土（符號Mb）砌體材料的強度等級單位

砌體材料強度等級塊體燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚MU30、MU25、MU20、MU15和MU10蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚MU25、MU20、MU15和MU10砌塊MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5石材MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20砂漿M15、M10、M7.5、M5和M2.5（M0）砌塊灌孔混凝土Mb20、Mb25、Mb30、Mb35、Mb40、Mb45、Mb50、Mb55和Mb606、其他材料7、材料最低強度等級的選擇《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50003-2001）規(guī)定：

五層及五層以上房屋的墻，以及受振動或?qū)痈叽笥?m的墻、柱所用材料的最低強度等級為：

磚MU10，砌塊MU7.5，石材MU30，砂漿M5。

對安全等級為一級或設(shè)計使用年限大于50年的房屋，墻、柱所用材料最低強度等級應(yīng)至少提高一級。地面以下或防潮層以下的砌體、潮濕房間的墻所用材料的最低強度等級基土的潮濕程度燒結(jié)普通磚、蒸壓灰砂磚混凝土砌塊石材水泥砂漿嚴寒地區(qū)一般地區(qū)稍潮濕的MU10MU10MU7.5MU30M5很潮濕的MU15MU10MU7.5MU30M7.5含水飽和的MU20MU15MU10MU40M101.2砌體的抗壓強度

試驗研究表明，砌體軸心受壓從加載直到破壞，按照裂縫的出現(xiàn)、發(fā)展和最終破壞，大致經(jīng)歷三個階段。

1.2.1.砌體受壓破壞機理特點：荷載不增加，裂縫也不會繼續(xù)擴展，裂縫僅僅是單磚裂縫。第Ⅰ階段特點：若不繼續(xù)加載，裂縫也會緩慢發(fā)展。第Ⅱ階段特點：荷載增加不多，裂縫也會迅速發(fā)展。第Ⅲ階段

砌體是由塊體與砂漿粘結(jié)而成，砌體在壓力作用下，其強度將取決于砌體中塊體和砂漿的受力狀態(tài)，這是與單一勻質(zhì)材料的受壓強度是不同的。在砌體試驗時，測得的砌體強度是遠低于塊體的抗壓強度，這是因其砌體中單個塊體所處復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)所造成的。

首先，由于砌體中的塊體材料本身的形狀不完全規(guī)則平整、灰縫的厚度不一且不一定均勻飽滿密實，故使得單個塊體材料在砌體內(nèi)受壓不均勻，且在受壓的同時還處于受彎和受剪狀態(tài)。由于砌體中的塊體的抗彎和抗剪的能力一般都較差，故砌體內(nèi)第一批裂縫的出現(xiàn)在單個塊體材料內(nèi)。

其次，當砌體受壓時，由于砌塊與砂漿的彈性模量及橫向變形系數(shù)并不同，砌體中塊體材料的彈性模量一般均比強度等級低的砂漿的彈性模量大。在砌體受壓時塊體的橫向變形將小于砂漿的橫向變形，但由于砌體中砂漿的硬化粘結(jié)，塊體材料和砂漿間存在切向粘結(jié)力，在此粘結(jié)力作用下，塊體將約束砂漿的橫向變形，而砂漿則有使塊體橫向變形增加的趨勢，并由此在塊體內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，故而單個塊體在砌體中處于壓、彎、剪及拉的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，其抗壓強度降低；相反砂漿的橫向變形由于塊體的約束而減小，因而砂漿處于三向受壓狀態(tài)，抗壓強度提高。由于塊體與砂漿的這種交互作用，使得砌體的抗壓強度比相應(yīng)塊體材料的強度要低很多。

再次，砌體的豎向灰縫不飽滿、不密實，易在豎向灰縫上產(chǎn)生應(yīng)力集中，同時豎向灰縫內(nèi)的砂漿和砌塊的粘結(jié)力也不能保證砌體的整體性。因此，在豎向灰縫上的單個塊體內(nèi)將產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力的集中，從而加快塊體的開裂，引起砌體強度的降低。

破壞三個階段：50-70%--單磚出現(xiàn)裂縫；80-90%--個別裂縫連成幾皮磚通縫；90%以上—砌體裂成相互不連接的小立柱，最終被壓碎或上失穩(wěn)定而破壞；多孔磚砌體混凝土小型砌塊砌體毛石砌體1.2.2.影響砌體抗壓強度的主要因素

砌體是一種復(fù)合材料，其抗壓性能不僅與塊體和砂漿材料的物理、力學性能有關(guān)，還受施工質(zhì)量以及試驗方法等多種因素的影響。通過對各種砌體在軸心受壓時的受力分析及試驗結(jié)果表明，影響砌體抗壓強度的主要因素有以下幾個。

1）塊體與砂漿的強度

塊體與砂漿的強度等級是確定砌體強度最主要的因素。一般來說，砌體強度將隨塊體和砂漿強度的提高而增高，且單個塊體的抗壓強度在某種程度上決定了砌體的抗壓強度，塊體抗壓強度高時，砌體的抗壓強度也較高，但砌體的抗壓強度并不會與塊體和砂漿強度等級的提高同比例增高。對于砌體結(jié)構(gòu)中所用砂漿，其強度等級越高，砂漿的橫向變形越小，砌體的抗壓強度也將有所提高。

2）砂漿的性能

除了強度以外，砂漿的保水性、流動性和變形能力均對砌體的抗壓強度有影響。砂漿的流動性大與保水性好時，容易鋪成厚度均勻和密實性良好的灰縫，可降低單個塊體內(nèi)的彎剪應(yīng)力，從而提高砌體強度。但如用流動性過大的砂漿，如摻入過多塑化劑的砂漿，砂漿在硬化后的變形率大，反而會降低砌體的強度。對于純水泥砂漿，其流動性差，且保水性較差，不易鋪成均勻的灰縫層，影響砌體的強度，所以同一強度等級的混合砂漿砌筑的砌體強度要比相應(yīng)純水泥砂漿砌體高。3）塊體的尺寸、形狀與灰縫的厚度

塊體的尺寸、幾何形狀及表面的平整程度對砌體的抗壓強度的影響也較為明顯。砌體強度隨塊體高度的增大而加大，隨塊體長度的增大而降低。而當塊體的形狀越規(guī)則，表面越平整時，塊體的受彎、受剪作用越小，單塊塊體內(nèi)的豎向裂縫將推遲出現(xiàn)，故而砌體的抗壓強度可得到提高。砂漿灰縫的作用在于將上層砌體傳下來的壓力均勻地傳到下層去。應(yīng)控制灰縫的厚度，使其處于既容易鋪砌均勻密實，厚度又盡可能的薄。實踐證明，對于磚和小型砌塊砌體，灰縫厚度應(yīng)控制在8～12mm。4）砌筑質(zhì)量

砌筑質(zhì)量的影響因素是多方面的，砌體砌筑時水平灰縫的飽滿度，水平灰縫厚度，塊體材料的含水率以及組砌方法等關(guān)系著砌體質(zhì)量的優(yōu)劣。例如，在砌筑磚砌體時，磚應(yīng)在砌筑前提前1～2天澆水濕透。砌體的抗壓強度將隨塊體材料砌筑時的含水率的增大而提高，而采用干燥的塊體砌筑的砌體比采用飽和含水率塊體砌筑的砌體的抗壓強度約下降15%。

砌體工程除與上述砌筑質(zhì)量有關(guān)外，還應(yīng)考慮施工現(xiàn)場的技術(shù)水平和管理水平等因素的影響?！镀鲶w工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50203－2002)依據(jù)施工現(xiàn)場的質(zhì)量管理、砂漿和混凝土強度、砌筑工人技術(shù)等級綜合水平，從宏觀上將砌體工程施工質(zhì)量控制等級分為A、B、C三級，將直接影響到砌體強度的取值。

砌體的抗壓強度除以上一些影響因素外，還與砌體的齡期和抗壓試驗方法等因素有關(guān)。因砂漿強度隨齡期增長而提高，故砌體的強度亦隨齡期增長而提高，但在齡期超過28d后，強度增長緩慢。砌體施工質(zhì)量控制等級1.2.3、砌體抗壓強度表達式砌體軸心抗壓強度平均值分別為塊體、砂漿的抗壓強度平均值單排孔混凝土砌塊對孔砌筑時，灌孔砌體的抗壓強度設(shè)計值：fg,m灌孔砌體的強度設(shè)計值；fm未灌孔砌體的抗壓強度設(shè)計值；fcu,m灌孔混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值；為砌塊砌體中混凝土灌孔混凝土面積和砌體毛面積的比值；為混凝土砌塊的孔洞率；為混凝土砌塊的灌孔率，不應(yīng)小于33%1.3砌體的局部受壓性能砌體的局部受壓應(yīng)力

(a)局部均勻受壓(b)局部不均勻受壓

局部受壓分類①局部均勻受壓

②局部不均勻受壓局部受壓的處理措施①提高砌體局部受壓處強度；

②采用剛性墊塊；

③采用柔性墊梁；1、砌體局部受壓破壞特征砌體局部受壓破壞

(a)豎向裂縫發(fā)展而破壞(b)劈裂破壞(c)墊板直接接觸處局壓破壞2、局部受壓的工作機理①力的擴散作用②套箍強化作用

→局部受壓承載力與全截面受壓相比有明顯提高力的擴散作用圖

均勻局部受壓的應(yīng)力分布

1.4砌體的受剪性能1、砌體受剪破壞特征剪摩破壞剪壓破壞斜壓破壞砌體的受剪破壞2、砌體抗剪強度的影響因素（1）、砌體材料強度（2）、垂直壓應(yīng)力（3）、砌體工程施工質(zhì)量（4）、試驗方法垂直壓應(yīng)力對砌體抗剪強度的影響3、砌體抗剪強度表達式砌體的抗剪強度平均值1.5砌體的受拉、受彎性能1、砌體軸心受拉

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)。由圖可見，砌體的軸心受拉破壞有兩種基本形式：

（1）當塊體強度等級較高，砂漿強度等級較低時，砌體將沿齒縫破壞（圖中的Ⅰ-Ⅰ、Ⅰ′-Ⅰ′）均為齒縫破壞。

（2）當塊體強度等級較低，砂漿強度等級較高時，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(a)中的Ⅱ-Ⅱ）。砌體的軸心受拉抗拉強度取決于：灰縫與塊材間的粘結(jié)強度，破壞在界面上發(fā)生砌體沿齒縫截面破壞的軸心抗拉強度平均值砌體軸心抗拉強度表達式2、砌體彎曲受拉

帶支墩的擋土墻和風荷載作用下的圍墻均屬受彎構(gòu)件。由圖可見，砌體的彎曲受拉破壞有三種基本形式：

（1）當塊體強度等級較高時，砌體沿齒縫破壞（圖(a)中的Ⅰ-Ⅰ）。

（2）當塊體強度等級較低，而砂漿強度等級較高時，砌體可能沿豎直灰縫和塊體截面連成的直縫破壞（圖(a)中的Ⅱ-Ⅱ）。

（3）