建筑結(jié)構(gòu)下冊(cè)砌體及其基本力學(xué)性能

第1頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章內(nèi)容13.1

砌體的種類(lèi)13.2

材料強(qiáng)度等級(jí)13.3

砌體的力學(xué)性能第2頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13.1砌體的種類(lèi)

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(lèi)。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(chēng)為配筋砌體。第3頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在房屋建筑中，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。13.1.1磚砌體第4頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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13.1）。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)。第5頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖13.1空斗墻砌筑方法第6頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13.1.2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。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(lèi)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。第7頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13.1.3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)。第8頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13.1.4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13.2），稱(chēng)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13.3），這種配筋稱(chēng)為組合磚砌體。第9頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖13.2網(wǎng)狀配筋磚砌體第10頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖13.3組合磚砌體構(gòu)件截面第11頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13.2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。13.2.1燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚第12頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13.2.2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。第13頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月石材的強(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。13.2.3石材第14頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13.2.4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(lèi)：

（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)。第15頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13.3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13.4(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13.4(b)所示。13.3.1砌體的抗壓強(qiáng)度13.3.1.1磚砌體在軸心受壓下的破壞特征第16頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

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13.4(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。第17頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖13.4砌體軸心受壓的破壞特征第18頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(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13.5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。13.3.1.2磚砌體受壓應(yīng)力狀態(tài)的分析第19頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖13.5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)磚表面砂漿不均勻第20頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（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。13.3.1.3影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素第21頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（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。第22頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（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?；铱p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。第23頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）

各類(lèi)砌體軸心抗壓強(qiáng)度的平均值fm根據(jù)國(guó)內(nèi)試驗(yàn)資料，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析而建立了各類(lèi)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(1+0.07f2)K2（2）

各類(lèi)砌體軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk

各類(lèi)砌體軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是表示其抗壓強(qiáng)度的基本代表值，由概率分布的0.05分位數(shù)確定。即

fk=fm(1+1.645δf)

13.3.1.4各類(lèi)砌體的抗壓強(qiáng)度第24頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)

各類(lèi)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f與其抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk的關(guān)系式為

f=fk/γf（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

fg=f+0.6αfc

α=δρ第25頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在圓形水池設(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13.6）。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13.6(a)中的Ⅰ-Ⅰ、Ⅰ′-Ⅰ′）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13.6(a)中的Ⅱ-Ⅱ）。13.3.2砌體的軸心抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度13.3.2.1各類(lèi)砌體的軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft第26頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖13.6砌體的軸心受拉第27頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月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13.7）。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13.7(a)中的Ⅰ-Ⅰ）。

（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13.7(a)中的Ⅱ-Ⅱ）。

（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13.7(b)中的Ⅲ-Ⅲ）。13.3.2.2各類(lèi)砌體的彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftm第28頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖13.7砌體彎曲受拉第29頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月砌體結(jié)構(gòu)中的門(mén)窗磚過(guò)梁、拱過(guò)梁支座均屬受剪構(gòu)件（圖13.8）。它們可能沿階梯形截面受剪破壞（圖13.8(a)），沿通縫截面受剪破壞（圖13.8(b)）。齡期為28d的以毛截面計(jì)算的各類(lèi)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13.8中查得。13.3.2.3各類(lèi)砌體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fv第30頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖13.8砌體的受剪破壞第31頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表13.8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）第32頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13.3.3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(lèi)砌體，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)γa:

（1）有吊車(chē)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，γa為0.9；

（2）對(duì)無(wú)筋砌體構(gòu)件，其截面面積＜0.3m2時(shí)，γa=A+0.7。對(duì)配筋砌體構(gòu)件，其截面面積＜0.2m2時(shí)，γa=A+0.8。A為構(gòu)件截面面積（m2）；第33頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（3）當(dāng)砌體用水泥砂漿砌筑時(shí)，對(duì)表13.2~表13.7各表中數(shù)值，γa=0.9；對(duì)表13.8中數(shù)值，γa=0.8；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)γa；

（4）當(dāng)施工質(zhì)量控制等級(jí)為C級(jí)時(shí)，γa=0.89；

（5）當(dāng)驗(yàn)算施工中房屋的構(gòu)件時(shí)，γa=1.1。第34頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13.3.4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)（1）

砌體的彈性模量和剪變模量

砌體的彈性模量E，可按表13.9采用。砌體的剪變模量G，一般可取G=0.4E。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

（2）

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13.10選用。砌體的摩擦系數(shù)可按表13.11選用。第35頁(yè)，課件共38頁(yè)，創(chuàng)作于2023