砌體結(jié)構(gòu)：砌體材料及力學(xué)性能

砌體結(jié)構(gòu)MASONNRYSTRUCTURE

緒論

一、幾個(gè)概念

1.結(jié)構(gòu)：建筑物的承重骨架，承擔(dān)并傳遞荷載。

2.砌體：由塊體用砂漿砌筑而成的整體材料。

3.砌體結(jié)構(gòu)（masonrystructure）:主要受力構(gòu)件是由砌體建造而成的結(jié)構(gòu)。

受力構(gòu)件主要是砌體墻、砌體柱

二、砌體結(jié)構(gòu)類型

1、無筋砌體結(jié)構(gòu)

無筋或配置非受力鋼筋的砌體結(jié)構(gòu)磚砌體砌塊砌體

二、砌體結(jié)構(gòu)類型

1、無筋砌體結(jié)構(gòu)

無筋或配置非受力鋼筋的砌體結(jié)構(gòu)石砌體

二、砌體結(jié)構(gòu)類型

2、配筋砌體結(jié)構(gòu)

配置受力鋼筋的砌體結(jié)構(gòu)（配筋率大于0.07%）。網(wǎng)狀配筋磚砌體網(wǎng)狀配筋磚砌體：在磚砌體水平灰縫中配置鋼筋網(wǎng)片的砌體承重構(gòu)件。

二、砌體結(jié)構(gòu)類型

2、配筋砌體結(jié)構(gòu)組合砌體砌體組合磚砌體：混凝土或砂漿面層組合砌體和約束組合砌體

二、砌體結(jié)構(gòu)類型

2、配筋砌體結(jié)構(gòu)

配筋砌體砌體配筋混凝土砌塊砌體：在砌塊砌體的孔洞內(nèi)設(shè)置豎向鋼筋和在水平灰縫中配置水平鋼筋并用灌孔混凝土灌實(shí)的砌體承重構(gòu)件。砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)砌體結(jié)構(gòu)由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱等構(gòu)件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。塊體和砂漿的強(qiáng)度等級(jí)是根據(jù)其抗壓強(qiáng)度劃分級(jí)別的。第一章砌體力學(xué)及物理性能1.1材料強(qiáng)度等級(jí)第一節(jié)砌體材料及力學(xué)性能砌體結(jié)構(gòu)一、塊體的種類及強(qiáng)度：塊材高度小于180mm者稱為磚；大于等于180mm者稱為砌塊1、磚：提倡采用非粘土塊體，2005年，全國省會(huì)城市禁止使用粘土磚。砌體材料及力學(xué)性能燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚，混凝土普通磚、混凝土多孔磚和非燒結(jié)硅酸鹽磚。（1）、燒結(jié)普通磚：以粘土、頁巖、煤矸石、粉煤灰為主要原料經(jīng)焙燒而成的。尺寸：240×115×53（1）燒結(jié)普通磚：強(qiáng)度：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個(gè)等級(jí)。（2）、燒結(jié)多孔磚：以粘土、頁巖、煤矸石、粉煤灰為主要原料經(jīng)焙燒而成的主要用于承重部位的多孔磚?？锥绰什恍∮?8%主要尺寸：240×115×90、240×190×90（2）燒結(jié)多孔磚：強(qiáng)度：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個(gè)等級(jí)。燒結(jié)空心磚：孔洞率大于40%，主要用于非承重部位。普通磚尺寸：240×115×53（3）混凝土普通磚、混凝土多孔磚：強(qiáng)度：MU25、MU20、MU15三個(gè)等級(jí)。多孔磚尺寸：240×115×90190×190×90（4）蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚：強(qiáng)度：MU25、MU20、MU15三個(gè)等級(jí)。蒸壓磚：是一種硅酸鹽制品。規(guī)格與燒結(jié)磚相同，分普通與多孔。（5）塊材的折壓比及孔洞：折壓比：塊材抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的比值。燒結(jié)磚抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度有一定的對應(yīng)關(guān)系。蒸壓磚受原材料，成型設(shè)備及生產(chǎn)工藝的影響，抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系相差較大?？锥床贾貌缓侠砘虮?、肋較薄，易破壞。表1-2和表1-5對折壓比和孔洞進(jìn)行控制。砌體結(jié)構(gòu)一、塊體的種類及強(qiáng)度：2、砌塊：砌體材料及力學(xué)性能主要是普通混凝土小型空心砌塊和輕骨料混凝土小型砌塊。（1）、普通混凝土小型空心砌塊：主要尺寸：390×190×190空心率：25%~47%強(qiáng)度：MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5五個(gè)等級(jí)。砌體結(jié)構(gòu)砌體材料及力學(xué)性能（1）、輕集料混凝土小型空心砌塊：主要尺寸：390×190×190強(qiáng)度：MU10、MU7.5、MU5、MU3.5四個(gè)等級(jí)。砌體結(jié)構(gòu)一、塊體的種類及強(qiáng)度：3、石材：砌體材料及力學(xué)性能強(qiáng)度：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20七個(gè)等級(jí)。分毛石和料石70mm立方體測得考慮尺寸效應(yīng)，進(jìn)行修正。砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)砂漿的強(qiáng)度等級(jí)：采用邊長為70.7的立方體標(biāo)準(zhǔn)試塊，在溫度為20±3oC環(huán)境下，水泥砂漿在濕度為90%以上、水泥石灰砂漿在濕度為60%-80%條件下養(yǎng)護(hù)28天，具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度。燒結(jié)磚強(qiáng)度等級(jí)分為：M15，M10，M7.5，M5，M2.5混凝土砌塊砌筑砂漿強(qiáng)度等級(jí)分為:Mb20，Mb15，Mb10，Mb7.5，Mb5蒸壓磚砂漿強(qiáng)度等級(jí)分為:Ms15，Ms10，Ms7.5，Ms5砌體材料及力學(xué)性能二、砂漿的種類及強(qiáng)度：砌體中采用的砂漿有水泥砂漿和混合砂漿兩種。砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、砌體受壓的破壞過程：第二節(jié)砌體的受壓性能極限荷載的50％～70％時(shí)，在單塊磚中出現(xiàn)細(xì)小裂縫。不增加壓力，不發(fā)展。極限荷載的80％～90％時(shí)，在多塊磚中出現(xiàn)連續(xù)裂縫。壓力不增加，裂縫也發(fā)展。砌體被連續(xù)裂縫分割成若干獨(dú)立小柱，最終它們被壓碎或失穩(wěn)破壞。砌體的受壓性能砌體的抗壓強(qiáng)度低于塊體。砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)砌體內(nèi)單塊磚處于壓、彎、剪、拉復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)；二、單磚在砌體中的受力：砌體中單磚受力示意圖第二節(jié)砌體的受壓性能

砌體內(nèi)單塊磚的受力狀態(tài)（從四方面理解）：

1).由于砂漿層高低不平，砌體內(nèi)塊體的受力如同連續(xù)梁，如圖所示。塊體的抗拉和抗剪強(qiáng)度比較低，容易開裂，因此砌體的抗壓強(qiáng)度比塊體的抗壓強(qiáng)度低。

2)受壓橫向變形時(shí)，磚橫向變形小，砂漿的橫向變形大，磚與砂漿的交互作用，磚內(nèi)出現(xiàn)附加拉力。

3)彈性地基梁作用：受壓時(shí)，單個(gè)磚上下面的砌體可視為“彈性地基”，與單磚相比，“地基”的彈性模量相對較小，磚的彎曲變形大，磚中的彎剪應(yīng)力高。

4)豎向灰縫上的應(yīng)力集中：豎向灰縫未填滿，豎縫內(nèi)砂漿與磚的粘結(jié)力差，磚在豎向灰縫處內(nèi)發(fā)生橫向拉應(yīng)力和剪應(yīng)力的集中。

砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、塊材的強(qiáng)度及外形尺寸：

塊體的強(qiáng)度越高，砌體的強(qiáng)度也越高

塊體平整，砌體的強(qiáng)度也越高

塊體厚實(shí)，砌體的強(qiáng)度也越高2、砂漿的強(qiáng)度：

砂漿強(qiáng)度高，砌體的抗壓強(qiáng)度也會(huì)提高，但不如塊材明顯。

三、影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素：第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、砂漿的變形性能：

變形性能大，砌體抗壓強(qiáng)度低4、砂漿的和易性和保水性：

砂漿的和易性和保水性好，灰縫的厚度和密實(shí)性都較好，塊材受力越均勻，砌體的強(qiáng)度相對較高。

純水泥砂漿的和易性和保水性較差，會(huì)使砌體強(qiáng)度降低10%-20%。三、影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素：第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5、砌筑質(zhì)量：

水平灰縫均勻、飽滿（≥80%），灰縫厚度（8-12），磚的含水率（10%—15%），塊體的搭接（上下錯(cuò)縫，內(nèi)外搭砌）第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四、砌體的抗壓強(qiáng)度：砌體的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：規(guī)定尺寸的試件，在規(guī)定齡期時(shí)，按規(guī)定的實(shí)驗(yàn)方法測得的強(qiáng)度值。取其強(qiáng)度分布的95%下分位值作為標(biāo)準(zhǔn)值。強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與強(qiáng)度平均值的關(guān)系：式中fk－砌體的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；

fm－砌體的強(qiáng)度平均值；

σf－砌體強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差；δf－砌體強(qiáng)度變異系數(shù)，見下表：第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)砌體強(qiáng)度變異系數(shù)δf

砌體類別砌體抗壓強(qiáng)度砌體抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度磚、砌塊、毛料石砌料0.170.20砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：γf－砌體結(jié)構(gòu)的材料性能分項(xiàng)系數(shù)，一般情況下，宜按施工控制等級(jí)為B級(jí)考慮，取1.6；當(dāng)施工控制等級(jí)為C級(jí)時(shí)，取1.8。 第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，各類砌體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f在下列情況下還應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)γa：（1）砌體截面面積A＜0.3m2時(shí)，γa=0.7＋A，這是考慮截面較小的砌體構(gòu)件，局部碰損或缺陷對強(qiáng)度影響較大而采用的調(diào)整系數(shù)，此時(shí)A以m2計(jì)。第二節(jié)砌體的受壓性能（2）各類砌體，當(dāng)采用水泥砂漿砌筑時(shí)，由于水泥砂漿和易性差，對抗壓強(qiáng)度γa=0.9；對抗剪強(qiáng)度γa=0.8;（3）當(dāng)驗(yàn)算施工中房屋的構(gòu)件時(shí)，γa=1.l。

材料單元的受剪狀態(tài)1、砌體的抗剪性能及強(qiáng)度：（1）破壞形式及特點(diǎn)五、砌體的抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度：砌體沿通縫截面受剪砌體的三種剪切破壞形態(tài)剪摩破壞Θ<45剪應(yīng)力大于摩阻力剪壓破壞45<Θ<60主拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度斜壓破壞60<Θ<90主壓應(yīng)力超過抗壓強(qiáng)度(2)影響砌體抗剪強(qiáng)度的因素1）材料強(qiáng)度的影響隨砂漿強(qiáng)度提高而提高。

剪摩和剪壓：塊體強(qiáng)度幾乎無影響。

斜壓：隨塊體強(qiáng)度提高而提高。2）垂直壓力的影響

剪摩：隨壓力增大而增大

斜拉：影響不大

斜壓：減小3）砌筑質(zhì)量的影響

水平灰縫飽滿度；

塊體含水率：最佳砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第二節(jié)砌體的受壓性能(3)砌體抗剪強(qiáng)度理論主應(yīng)力破壞理論：根據(jù)材料力學(xué)，為避免砌體由于主拉應(yīng)力超過砌體的抗主拉應(yīng)力強(qiáng)度（砌體截面上無垂直荷載作用時(shí)沿階梯形截面的抗剪強(qiáng)度fv0），而產(chǎn)生剪切破壞，應(yīng)符合下式要求：由此得砌體抗剪強(qiáng)度的一般表達(dá)式為庫侖理論表明，當(dāng)砌體摩擦系數(shù)為μ時(shí)，其抗剪強(qiáng)度可采用下列表達(dá)式：根據(jù)我國的試驗(yàn)和研究，并令fv.m和fv0,m表示砌體抗剪強(qiáng)度的平均值，可得：此式具有以下特點(diǎn)：①符合大量的試驗(yàn)結(jié)果。②符合墻體的實(shí)際破壞模式。③能較好地解釋試驗(yàn)以及房屋遭受地震震害現(xiàn)象。④與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的國際建議（CIB58）以及前蘇聯(lián)和英國等國砌體結(jié)構(gòu)規(guī)范的公式比較一致。(4)砌體抗剪強(qiáng)度砌體的抗剪強(qiáng)度主要取決于水平灰縫中砂漿與塊體的粘結(jié)強(qiáng)度，因此《規(guī)范》規(guī)定砌體抗剪強(qiáng)度按下式計(jì)算。砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、砌體的抗拉性能及強(qiáng)度：當(dāng)軸心拉力與水平灰縫平行時(shí)，砌體的受拉破壞主要有（a）沿齒縫受拉破壞，此時(shí)，砌體抗拉強(qiáng)度主要與粘結(jié)力有關(guān)；（b）沿塊材和豎向灰縫的破壞，此時(shí)，砌體抗拉強(qiáng)度主要與塊體強(qiáng)度有關(guān)；(c)當(dāng)軸心拉力與水平灰縫垂直時(shí)，砌體發(fā)生沿水平通縫截面破壞，此時(shí)，砌體抗拉強(qiáng)度主要與法向粘結(jié)強(qiáng)度有關(guān)。第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、砌體的抗彎性能及強(qiáng)度：砌體發(fā)生受彎破壞時(shí)，總是發(fā)生彎曲受拉破壞砌體的受彎破壞主要有（a）沿水平灰縫受拉破壞；（b）沿沿齒縫破壞；（c）塊材和豎向灰縫的破壞。第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度類別

破壞特征及砌體種類砂漿強(qiáng)度等級(jí)≥M10M7.5M5M2.5軸心抗拉燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚混凝土砌塊毛石0.190.120.090.080.160.100.080.070.130.080.070.060.090.06－0.04彎曲抗拉燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚混凝土砌塊毛石0.330.240.110.130.290.200.090.110.230.160.080.090.170.12－0.07燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚混凝土砌塊0.170.120.080.140.100.060.110.080.050.080.06－抗剪燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚混凝土和輕骨料混凝土砌塊毛石0.170.120.090.210.140.100.080.190.110.080.060.150.080.06－0.10砌體沿灰縫的軸心抗拉強(qiáng)度、彎曲抗拉及抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：第二節(jié)砌體的受壓性能混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第二節(jié)無筋砌體構(gòu)件承載力計(jì)算