《砼结构与砌体结构设计》第5章 砌体结构

课 程 主 讲 人 贺 学 军中 南 大 学 土 木 工 程 学 院建 工 系Design of Concrete & Masonry Structures 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 2/147 5 砌 体 结 构5.1 概 述5.2 块 体 、 砂 浆 、 砌 体 物 理 力 学 性 能5.3 砌 体 结 构 的 基 本 设 计 原 则5.4 砌 体 构 件 承 载 力 计 算5.5 混 合 结 构 房 屋 墙 、 柱 设 计5.6 过 梁 、 挑 梁 和 墙 梁 的 设 计 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 3/147 5 砌 体 结 构 块 体 、 砂 浆 、 砌 体 的 力 学 性 能 砌 体 构 件 的 承 载 力 计 算 混 合 结 构 房 屋 墙 、 柱 设 计 过 梁 、 挑 梁 和 墙 梁 的 设 计砌 体 结 构 偏 心 受 压 、 局 部 受 压 构 件 的 承 载 力 计 算砌 体 结 构 房 屋 的 静 力 计 算 方 案 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 4/147 5 砌 体 结 构5.1概 述 (1.0学 时 )5.2块 体 、 砂 浆 、 砌 体 的 物 理 力 学 性 能 (2.5学 时 )5.3砌 体 结 构 的 基 本 设 计 原 则 (0.5学 时 )5.4砌 体 构 件 承 载 力 计 算 (4.0学 时 ) 5.5混 合 结 构 房 屋 墙 、 柱 设 计 (4.0学 时 )5.6过 梁 、 挑 梁 和 墙 梁 的 设 计 (2.0学 时 )砌体结构14学时 新 结 构 与 新 技 术模 块 (1.0学 时 )结 构 设 计 模块 (3.0学 时 )结 构 分 析 模块 (5.0学 时 )结 构 概 念 设 计模 块 (5.0学 时 )1.5 1.0 0.52.0 2.0 1.00.52.5 0.50.5 0.5 0.50.50.5 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 5/147 5.1 概 述5.1.1 砌 体 结 构 的 定 义5.1.2 优 缺 点 及 其 应 用 范 围5.1.3 发 展 趋 势 与 最 新 进 展 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 6/147 5.1.1 砌 体 结 构 的 定 义5.1.1 砌 体 结 构 的 定 义l 万 里 长 城 (中 国 )万 里 长 城 l 河 北 赵 县 安 济 桥 (中 国 )河 北 赵 县 安 济 桥 赵 州 桥 是 指 用 各 种 块 体 （ 砖 、 石 、 砌 块 等 ） 通 过 砂 浆 铺 缝 砌 筑 而成 的 结 构 ， 其 中 块 体 过 去 长 期 采 用 砖 石 ， 俗 称 砖 石 结 构 。 古 代 的 砌 体 结 构 主 要 用 于 城 墙 、 拱 桥 、 寺 院 和 佛 塔 ， 如 ： 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 7/147 5.1.1 砌 体 结 构 的 定 义l 河 北 定 县 料 敌 塔 (中 国 )河 北 定 县 的 料 敌 塔 南 京 灵 谷 寺 无 梁 殿 走 廊l 南 京 灵 谷 寺 无 梁 殿 走 廊 (中 国 )l 埃 及 金 字 塔 (古 埃 及 ) l 雅 典 巴 特 农 神 庙 (古 希 腊 ) 埃 及 金 字 塔 雅 典 巴 特 农 神 庙 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 8/147 5.1.2 优 缺 点 及 其 应 用 范 围 强 度 低 、 自 重 大 ， 抗 震 性 能 差 ； 抗 拉 、 抗 弯 和 抗 剪 强 度 较 低 ； 砌 筑 工 作 量 大 ， 施 工 进 度 慢 ； 与 农 争 地 。5.1.2 优 缺 点 及 其 应 用 范 围 来 源 广 泛 ， 可 就 地 取 材 ； 耐 久 、 防 火 、 隔 声 、 隔 热 、 保 温 、 抗 蚀 ； 具 有 承 重 和 围 护 双 重 功 能 ， 节 约 三 材 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 9/147 5.1.2 优 缺 点 及 其 应 用 范 围 五 层 的 办 公 楼 、 教 学 楼 、 试 验 楼 ； 七 层 的 住 宅 、 旅 馆 、 宿 舍 ； 框 架 外 墙 、 隔 墙 ； 排 架 外 墙 。现 行 规 范 ： 砌 体 结 构 设 计 规 范 (GBJ50003-2001) 砌 体 工 程 施 工 及 验 收 规 范 (GBJ50203-2002)混 合 结 构 ： 砌 体 结 构 一 般 不 宜 作 为 受 拉 或 受 弯 构 件 ， 其 房 屋楼 (屋 )盖 结 构 ， 通 常 采 用 钢 筋 混 凝 土 结 构 、 钢 结 构 和 木 结 构 ， 我 们 将 由 砌 体 和 其 它 材 料 组 成 的 结 构 称 为 混 合 结 构 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 10/147 5.1.3 发 展 趋 势 与 最 新 进 展 5.1.3 发 展 趋 势 与 最 新 进 展 (1) 大 力 开 发 高 强 轻 质 砌 体 材 料 及 高 性 能 砂 浆 抗 压 强 度 最 高 可 达 140MPa以 上 、 容 重 最 轻 可 达 0.6kN/m3。2) 利 用 工 业 废 料 发 展 新 型 节 能 环 保 块 体 材 料 如 钢 渣 砖 、 粉 煤 灰 砖 、 炉 渣 砖 及 其 空 心 砌 块 ， 烧 结 页 岩 砖和 烧 结 保 温 空 心 砖 (块 )等 。(3) 继 续 推 进 大 型 轻 质 墙 板 的 开 发 与 应 用 主 要 有 废 渣 轻 型 混 凝 土 墙 板 、 GRC轻 质 墙 板 、 蒸 压 纤 维 水 泥 墙 板 等 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 11/147 5.1.3 发 展 趋 势 与 最 新 进 展 (4) 加 速 配 筋 砌 体 结 构 的 研 究 与 应 用 包 括 ： 网 状 配 筋 砌 体 、 组 合 砌 体 、 砖 砌 体 和 钢 筋 砼 构 造 柱组 合 墙 砌 体 等 ， 在 中 高 层 砌 体 建 筑 中 应 用 越 来 越 广 泛 。 株 洲 国 脉 家 园 高 层 住 宅 楼北湖滨大道3660大 楼 盘锦15层住宅楼 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 12/147 5.1.3 发 展 趋 势 与 最 新 进 展(5) 大 力 推 进 预 应 力 砌 体 结 构 的 理 论 研 究 与 工 程 应 用 是 现 代 砌 体 结 构 走 向 高 层 和 抗 震 发 展 方 向 的 一 种 新 的 结 构形 式 ， 但 目 前 无 专 门 设 计 规 范 。 目 前 重 点 对 砌 体 中 徐 变 、 预 应 力 损 失 及 施 加 工 艺 、 抗 震 设计 理 论 和 方 法 等 方 面 的 研 究 。 如 ： 高 层 配 筋 砌 体 地 震 反 应 全 程 分 析 、 预 应 力 砌 体 结 构 、新 型 节 能 环 保 墙 体 材 料 结 构 、 砌 体 隔 震 技 术 、 砌 体 结 构 测试 技 术 、 耐 久 性 以 及 修 复 补 强 技 术 等 方 面 的 研 究 。(6) 进 一 步 深 入 开 展 砌 体 结 构 的 理 论 研 究 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 13/147 5.2 块 体 、 砂 浆 、 砌 体 物 理 力 学 性 能5.2.1 块 体5.2.2 砂 浆5.2.3 砌 体5.2.4 砌 体 弹 性 模 量 、 剪 变 模 量 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 14/147 5.2.1 块 体5.2.1 块 体 包 括 砖 、 石 块 和 砌 块 ， 是 砌 体 的 主 要 组 成 部 分 ， 占 砌 体 总体 积 的 78 以 上 。(G B50003-2001）l 烧 结 普 通 砖 /烧 结 多 孔 砖 ： MU30、 MU25、 MU20、 MU15 、 MU10l 蒸 压 灰 砂 砖 、 蒸 压 粉 煤 灰 砖 ： MU25、 MU20、 MU15、 MU10l 砌 块 ： MU20、 MU15、 MU10、 MU7.5、 MU5 l 石 材 ： MU100、 MU80、 MU60、 MU50、 MU40、 MU30、 MU20讨 论 ： 新 老 砌 体 设 计 规 范 中 块 体 强 度 等 级 规 定 的 异 同 点 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 15/147 5.2.1 块 体 新 老 砌 体 设 计 规 范 中 块 体 强 度 等 级 规 定 的 异 同 点 :l 烧 结 普 通 砖 /烧 结 多 孔 砖 ： GB50003-2001取 消 GBJ3-88中 的 MU7.5；l GB50003-2001新 增 蒸 压 灰 砂 砖 、 蒸 压 粉 煤 灰 砖 的 强 度等 级 ；l 砌 块 ： GB50003-2001新 增 MU20， 取 消 GBJ3-88中 的MU3.5； l 石 材 ： GB50003-2001取 消 GBJ3-88中 MU15、 MU10。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 16/147 烧 结 普 通 砖 5.2.1 块 体 以 粘 土 、 页 岩 、 煤 矸 石 及 粉 煤 灰 等 为 主 要 原 料 ； 孔 洞 率 15%； 标 准 尺 寸 240 115 53mm， 比 重 =16-18kN/m3。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 17/147 5.2.1 块 体 上 海 产 ： K P-1南 京 产 ： K M-1西 安 产 ： K P-2 烧 结 多 孔 砖 孔 洞 率 15 -60 ， =9-14kN/m3； 可 节 约 材 料 ， 提 高 保 温 隔 热 性 能 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 18/147 5.2.1 块 体大 孔 空 心 砖 孔 洞 少 而 大 ， 只 用 于 隔 墙 和 填 充 墙 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 19/147 5.2.1 块 体 蒸 压 粉 煤 灰 砖 以 粉 煤 灰 为 主 要 原 料 ， 又 称 烟 灰砖 ； 抗 冻 性 、 防 水 性 不 及 粘 土 砖 ， 可 用 于 一 般 建 筑 。 蒸 压 灰 砂 砖 石 英 砂 和 石 灰 为 主 要 原 料 ， 一般 为 灰 白 色 ； 不 能 用 于 温 度 200 ， 急 冷 急热 或 酸 性 介 质 侵 蚀 部 位 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 20/147 5.2.1 块 体 炉 渣 砖 以 炉 渣 为 主 要 原 料 ， 又 称 为 煤渣 砖 ； 耐 热 温 度 可 达 300 ， 能 用 于 一般 建 筑 。 矿 渣 砖 以 未 水 淬 处 理 的 高 炉 矿 渣 为 主要 原 料 ； 外 表 呈 灰 白 色 、 光 洁 密 实 ； 不 宜 做 壁 炉 、 烟 囱 等 高 温 砌 体 . 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 21/147 5.2.1 块 体 混 凝 土 小 型 砌 块 (h18kN/m3； 强 度 高 、 抗 冻 性 强 ； 保 温 隔 热 效 果 较 差 。 足 够 强 度 ； 良 好 的 耐 久 性 ； 保 温 隔 热 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 23/147 5.2.2 砂 浆 组 成 材 料 ： 砂 、 水 、 水 泥 、 石 灰 、 石 膏 。 砂 浆 作 用 ： 使 单 个 块 体 粘 结 成 为 整 体 ， 改 善 块 体 在 砌 体 中 的 受 力 ， 提 高 防 水 、 隔 热 能 力 。5.2.2 砂 浆 水 泥 砂 浆 混 合 砂 浆 石 灰 砂 浆 和 粘 土 石 灰 砂 浆 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 24/147 5.2.2 砂 浆 G B50003-2001： M15、 M10、 M7.5、 M5、 M2.5 足 够 强 度 ； 可 塑 性 ： 以 便 于 砌 筑 ； 保 水 性 ： 以 保 证 充 分 硬 化 。讨 论 ： 砂 浆 的 强 度 如 何 测 定 ？l 用 边 长 70.7mm的 标 准 立 方 块 ， 在 15-25 条 件 下 硬 化 ， 用28d龄 期 (石 膏 砂 浆 为 7d)的 抗 压 强 度 予 以 确 定 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 25/147 5.2.3 砌 体 由 块 体 用 砂 浆 砌 筑 而 成 ， 分 为 承 重 和 非 承 重 墙 。 多 用 于 内 、 外 墙 和 柱 及 基 础 等 承 重 结 构 ， 围 护 墙 体 及 隔 、断 墙 等 非 承 重 结 构 ； 砖 墙 厚 度 及 砖 柱 边 长 应 符 合 砖 的 模 数 。5.2.3 砌 体 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 26/147 5.2.3 砌 体实 心 砖 墙 的 常 用 砌 法 ： 一 顺 一 顶 一 顺 一 顶三 顺 一 顶 梅 花 丁 梅 花 丁三 顺 一 顶 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 27/147 5.2.3 砌 体 有 料 石 砌 体 、 毛 石 砌 体 及 毛 石 混 凝 土 砌 体 之 分 ； 料 石 和 毛 石 砌 体 可 建 造 5层 房 屋 墙 体 ， 但 隔 热 性 能 较 差 ； 毛 石 混 凝 土 砌 体 广 泛 应 用 于 基 础 和 挡 土 墙 工 程 。雅 典 巴 特 农 神 庙 (石 砌 ) 石 砌 护 坡 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 28/147 5.2.3 砌 体 由 砖 砌 块 、 砖 墙 板 、 空 心 砌 块 等 吊 装 砌 筑 成 房 屋 ； 砌 块 墙 体 一 般 由 单 排 砌 块 砌 筑 。 粉 煤 灰 砌 块 砌 体 空 心 砌 块 砌 体 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 29/147 5.2.3 砌 体网 状 配 筋 砖 砌 体 （ 横 向 配 筋 砖 砌 体 ） 方 格 钢 筋 网连 弯 钢 筋网 状 配 筋 砖 砌 体组 合 砖 砌 体砖 砌 体 （ 砌 块 ） 和 钢 筋 混 凝 土 构 造 柱 组 合 墙 砌 体 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 30/147 5.2.3 砌 体网 状 配 筋 砖 砌 体 （ 横 向 配 筋 砖 砌 体 ）组 合 砖 砌 体砖 砌 体 （ 砌 块 ） 和 钢 筋 混 凝 土 构 造 柱 组 合 墙 砌 体墙 内 竖 向 配 筋 组 合 砖 砌 体 墙 面 配 置 钢 筋 网 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 31/147 5.2.3 砌 体网 状 配 筋 砖 砌 体 （ 横 向 配 筋 砖 砌 体 ）组 合 砖 砌 体砖 砌 体 （ 砌 块 ） 和 钢 筋 混 凝 土 构 造 柱 组 合 墙 砌 体 砖 砌 体 和 构 造 柱 组 合 墙砌 块 和 构 造 柱 组 合 墙 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 32/147 5.2.3 砌 体 N=(0.5-0.7)Nu单 砖 先 裂 ； N=(0.8-0.9)Nu裂 通 若 干 块 砖 ； 砌 体 分 割 成 若 干 独 立 小 柱 ， 导 致 整 体 破 坏 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 33/147 5.2.3 砌 体l 块 体 ： 压 (包 括 局 压 )、 弯 、 剪 、 拉 复 合 应 力 状 态l 砂 浆 ： 三 向 受 压 应 力 状 态 块 体 和 砂 浆 的 受 力 状 态 ：问 题 ： 引 起 块 体 和 砂 浆 上 述 受 力 状 态 的 原 因 ？ 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 34/147 5.2.3 砌 体 因 此 ， 砌 体 抗 压 强 度 远 远 小 于 块 体 抗 压 强 度 ， 但 大 于 砂 浆强 度 (当 砂 浆 强 度 等 级 相 对 较 低 时 )。l 灰 缝 厚 度 不 一 、 砂 浆 不 均 匀 密 实 饱 满 ， 砖 表 面 不 平 整 规则 块 体 块 体 非 均 匀 受 压 ， 处 于 受 弯 和 受 剪 状 态l 砂 浆 的 弹 性 模 量 小 于 砖 的 弹 性 模 量 ， 其 横 向 变 形 大 于 砖的 横 向 变 形 块 体 处 于 受 拉 状 态 原 因 分 析 ：l 垂 直 灰 缝 往 往 不 能 填 实 块 体 在 垂 直 灰 缝 处 产 生 应力 集 中 现 象 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 35/147 5.2.3 砌 体 块 体 的 强 度 、 外 形 及 厚 度 ； 砂 浆 的 强 度 、 可 塑 性 及 弹 性 模 量 ； 砌 筑 质 量 。 砌 体 轴 心 抗 压 强 度 平 均 值 ， 主 要 取 决 于 块 体 的 抗 压 强 度 平均 值 f 1和 砂 浆 的 抗 压 强 度 平 均 值 f2： 1 1 2 21 0.07amf k f f k 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 36/147 5.2.3 砌 体(5) 砌 体 的 轴 心 抗 拉 、 弯 曲 抗 拉 和 抗 剪 强 度 规 范 通 过 提 高 块 体 的 最 低 强 度 等 级 来 防 止 沿 块 体 截 面 的 破 坏 。 f1高 ， f2低 沿 齿 缝 截 面 破 坏 f1低 ， f2高 沿 竖 缝 与 块 体 截 面 破 坏 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 37/147 5.2.3 砌 体 在 土 压 力 作 用 下 ， 挡 土 墙 壁 犹 如 以 支 墩 为 支 座 的 水 平 受 弯构 件 ， 破 坏 形 态 和 轴 心 受 拉 砌 体 类 似 。 受 弯 矩 作 用 较 大 的 地 下 室 等 偏 压 墙 体 ， 砌 体 将 在 最 大 弯 矩截 面 的 水 平 灰 缝 发 生 沿 通 缝 的 弯 曲 受 拉 破 坏 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 38/147 5.2.3 砌 体 v yf 影 响 砌 体 抗 剪 强 度 的 主 要 因 素 ：l 砂 浆 -块 体 的 粘 结 强 度l 垂 直 压 应 力 及 其 摩 擦 系 数 砌 体 抗 剪 强 度 规 范 设 计 值 ： 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 39/147 5.2.3 砌 体 砌 体 主 要 用 于 承 受 压 力 ， 抗 压 强 度 主 要 与 块 体 和 砂 浆 等 级有 关 。 砌 体 抗 压 强 度 高 于 轴 心 抗 拉 、 弯 曲 抗 拉 和 抗 剪 强 度 ， 但 远低 于 块 体 的 抗 压 强 度 。 各 类 砌 体 的 强 度 平 均 值 、 标 准 值 和 设 计 值 的 大 小 顺 序 为 ： f mfkf 各 类 砌 体 的 抗 压 强 度 、 轴 心 抗 拉 强 度 、 弯 曲 抗 拉 强 度 和 抗剪 强 度 值 的 大 小 顺 序 为 ： fftmftfv小 结 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 40/147 5.2.4 砌 体 弹 性 模 量 、 剪 变 模 量 砌 体 轴 心 受 压 时 的 变 形 包 括 ：l 砖 的 变 形l 砂 浆 的 变 形l 砂 浆 与 砖 之 间 空 隙 的 压 缩 变 形 砌 体 应 力 -应 变 对 数 曲 线 ：5.2.4 砌 体 弹 性 模 量 、 剪 变 模 量 ln 1 mfn n 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 41/147 5.2.4 砌 体 弹 性 模 量 、 剪 变 模 量 工 程 中 ， 取 应 力 应 变 曲 线 上 0.43fm点 的 割 线 模 量 作为 弹 性 模 量 的 取 值 ： 0.430.43 0.8mfm mfE f 剪 切 模 量 G： 1 0.410.45 0.4G E E G E ， 近 似 取 初 始 弹 性 模 量 E0： tanE 割 线 模 量 (变 形 模 量 )E：0 0tanE 砌 体 的 线 膨 胀 系 数 和 摩 擦 系 数 的 取 值 详 见 表 4-3和 表 4-4。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 42/147 5.3 砌 体 结 构 的 基 本 设 计 原 则5.3.1 承 载 能 力 极 限 状 态 的 设 计 表 达 式5.3.2 砌 体 强 度 标 准 值 和 设 计 值5.3.3 砌 体 强 度 设 计 值 的 调 整 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 43/147 5.3.1 承 载 能 力 极 限 状 态 的 设 计 表 达 式 采 用 以 概 率 理 论 为 基 础 的 极 限 状 态 设 计 方 法 。 正 常 使 用 极 限 状 态 构 造 措 施 保 证 。 承 载 能 力 极 限 状 态 设 计 计 算 ：5.3.1 承 载 能 力 极 限 状 态 的 设 计 表 达 式 0S R 当 砌 体 结 构 作 为 一 个 刚 体 需 进 行 稳 定 性 验 算 时 ：1 1k 2 2 1 1k 20.8 1.2 1.4 1.4 0nG G k Q Qi Gi ikiC G C G C Q C Q 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 44/147 5.3.2 砌 体 强 度 标 准 值 和 设 计 值5.3.2 砌 体 强 度 标 准 值 和 设 计 值（ fk） ：（ f） ： k fff 1 1.645k m ff f f 砌 体 强 度 的 变 异 系 数 ：l 毛 石 砌 体 ： f =0.26 ；l 其 它 砌 体 ： 抗 压 强 度 ： f =0.17 抗 拉 、 抗 弯 和 抗 剪 强 度 ： f =0.20。f 砌 体 结 构 的 材 料 分 项 系 数 ， 宜 按 施 工 等 级 控 制 ：l 施 工 控 制 等 级 为 B级 ： f 1.6；l 施 工 控 制 等 级 为 C级 ： f 1.8。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 45/147 5.3.3 砌 体 强 度 设 计 值 的 调 整5.3.3 砌 体 强 度 设 计 值 的 调 整 对 各 类 砌 体 强 度 设 计 值 进 行 适 当 调 整 ， 其 实 质 是 对 砌 体截 面 承 载 能 力 的 调 整 。砌 体 强 度 设 计 值 的 调 整 系 数 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 46/147 5.4 砌 体 构 件 承 载 力 计 算5.4.1 受 压 构 件5.4.2 局 部 受 压5.4.3 轴 心 受 拉 、 受 弯 和 受 剪 构 件5.4.4 网 状 配 筋 砖 砌 体 构 件 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 47/147 5.4.1 受 压 构 件 承 载 力 主 要 影 响 因 素 ：5.4.1 受 压 构 件轴 压 短 柱 （ e=0， 3）轴 压 长 柱 （ e=0， 3）偏 压 短 柱 （ e0， 3） 偏 压 长 柱 （ e0， 3）截 面 尺 寸 A砌 体 抗 压 强 度 f高 厚 比 =H0/h长 柱 、 短 柱偏 心 距 e=M/N轴 压 柱 、 偏 压 柱各 种 柱 的 承 载 力如 何 进 行 计 算 ？ 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 48/147 5.4.1 受 压 构 件 3的 轴 心 受 压 构 件 ； 破 坏 特 征 和 承 载 力 与 砌 体 抗 压 强 度 试 件 相 同 。 3的 偏 心 受 压 构 件 ； 承 载 力 低 于 轴 心 受 压 短 柱 。uN f A euN f A 偏 心 受 压 短 柱 的 承 载 力 偏 心 影 响 系 数 ，e 1.0e 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 49/147 5.4.1 受 压 构 件 3的 轴 心 受 压 构 件 ； 承 载 力 低 于 轴 心 受 压 短 柱 。 0uN f A 3的 偏 心 受 压 构 件 ； 和 e的 共 同 影 响 ， 其 承 载 力 更 低 于 偏 心 受 压 短 柱 。 uN f A 轴 心 受 压 长 柱 的 稳 定 系 数 ，0 0 1.0 。偏 心 受 压 长 柱 的 承 载 力 影 响 系 数 ， 0e 或 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 50/147 5.4.1 受 压 构 件轴 心 受 压 长 柱 ： 0uN f A 偏 心 受 压 长 柱 : uN f A 轴 心 受 压 短 柱 :偏 心 受 压 短 柱 : uN f A euN f A 受 压 构 件 承 载 力 的 计 算 ， 最 终 可 归 结 为 与 、 e有 关 的 承载 力 降 低 影 响 系 数 的 计 算 。 综 上 所 述 ， 各 种 柱 的 承 载 力 计 算 除 与 f、 A有 关 外 ， 主 要取 决 于 、 e两 个 影 响 因 素 。0e 、 、 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 51/147 5.4.1 受 压 构 件 ( )e 规 范 经 验 公 式 ： 211 ( )e e i 211 12( )e e h 211 12( )3.5e T T eh hi 其 中 ， 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 52/147 5.4.1 受 压 构 件 0( ) 22 0c iE H 因 截 面 材 料 不 均 匀 、 轴 线 弯 曲 以 及 轴 力 偏 心 等 初 始 缺 陷 而产 生 纵 向 弯 曲 ， 导 致 长 柱 可 能 失 稳 。 当 截 面 应 力 达 欧 拉 临 界 应 力 时 ， 构 件 处 于 临 界 稳 定 状 态 ，破 坏 临 界 应 力 为 ： E为 砌 体 切 线 变 形 模 量 ： 1E f f 22 00 c cA E ifA f f H 令 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 53/147 5.4.1 受 压 构 件 令 =H0/i构 件 长 细 比0 22111 0 2 21 121 其 中 ， 对 矩 形 截 面 ： 公 式 推 导 过 程 ： 讨 论 ： 如何 推 导 ？0 0 21212 1212 H HI hi A i h 令 20 22 221 11 121 111 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 54/147 5.4.1 受 压 构 件 0 22111 0 2 21 121 其 中 ， 对 矩 形 截 面 ： 系 数 可 根 据 砂 浆 强 度 确 定 ： 当 f2 M5 时 ， =0.0015； 当 f2 =M2.5时 ， = 0.002； 当 f2=0 时 ， = 0.009。 令 =H0/i构 件 长 细 比 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 55/147 5.4.1 受 压 构 件 ( ) 偏 心 受 压 的 细 长 杆 件 ， 因 纵 向 弯 曲 而 产 生 侧 向 挠 曲 变 形 ，一 般 用 轴 向 力 附 加 偏 心 距 ei来 反 映 。 211 ie ei 细 长 柱 总 偏 心 距 e=e+ei。 规 范 以 系 数 来 综 合 考 虑 轴 心 力 偏心 距 e和 附 加 偏 心 距 ei对 承 载 力 的 影 响 。 利 用 短 柱 偏 心 影 响 系 数 公 式 ， 得 ： 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 56/147 5.4.1 受 压 构 件 若 e=0时 ， 则 应 和 相 等 ， 即 ：01 1ie i 0 0211e iei 20211 11 e i i 对 矩 形 截 面 ： 2011 11 12 112eh 01 112i he 12hi 211 12 ie eh 又 思 考 题 ： 非 矩 形 截 面 长 柱 承 载 力 影 响 系 数 如 何 计 算 ？ 0 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 57/147 5.4.1 受 压 构 件 公 式 分 析 ： 2 202 01 11 1 1 11 12 11 12e i ehi 矩 形 截 面 ： 与 砂 浆 强 度 等 级 f2()、 (或 )、 e/h(或 e/i)有 关 。 当 e/h=0(即 e=0)时 ， ； 当 ei=0时 ， 。0 e 2 21 11 ( ) 1 12( )e eei e h 矩 形 截 面 ： 0 0 22 21 111 矩 形 截 面 ： 与 、 e有 关 的 承 载 力 降 低 影 响 系 数 均 可 统一 采 用 的 公 式 进 行 计 算 。 0e 、 、 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 58/147 5.4.1 受 压 构 件(2) 受 压 构 件 承 载 力 计 算N f A 统 一 计 算 公 式 ： 注 意 事 项 ：l 可 按 砂 浆 强 度 等 级 f2、 、 e/h制 表 , 以 供 查 用 ； 其 中 ： 与 3对 应 的 一 行 数 据 为 ， 与 e/h=0对 应 的 一 列 数 据 为 。 l 轴 压 、 偏 压 构 件 的 取 值 规 定 ： 轴 压 构 件 ： 取 两 向 高 厚 比 大 值 查 表 ； 偏 压 构 件 ： 当 截 面 偏 心 方 向 边 长 另 一 方 向 边 长 时 ， 除 按 偏 压 计 算 外 ， 还 应 对 较 小 边 方 向 按 轴 压 进 行 验 算 。 (为 什 么 ?)e 0 2 2011 1 1e i i 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 59/147 l 不 同 种 类 砌 体 的 修 正 系 数 ： 烧 结 普 通 砖 、 多 孔 砖 ： 1.0 混 凝 土 及 轻 骨 料 混 凝 土 砌 块 ： 1.1 蒸 压 灰 砂 砖 、 粉 煤 灰 砖 ： 1.2 细 料 石 、 半 石 料 石 ： 1.2 粗 料 石 、 毛 石 砌 体 ： 1.5l 偏 心 距 e宜 0.6y；l 偏 心 距 超 过 限 值 的 设 计 方 法 ： 优 先 采 取 措 施 减 小 e 增 大 截 面 尺 寸 改 用 配 筋 砌 体 5.4.1 受 压 构 件 Ny 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 60/147 5.4.2 局 部 受 压5.4.2 局 部 受 压 在 房 屋 建 筑 中 ， 大 梁 或 屋 架 等 构 件 支 承 于 砌 体 上 时 ， 砌 体局 部 面 积 上 承 受 较 大 的 荷 载 ， 称 为 砌 体 的 局 部 受 压 。 有 局 部 均 匀 受 压 和 局 部 非 均 匀 受 压 之 分 。 局 部 均 匀 受 压 局 部 非 均 匀 受 压 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 61/147 5.4.2 局 部 受 压(1) 局 部 均 匀 受 压 承 载 力 计 算 砌 体 与 垫 板 接 触 处 三 向 受 压 ， 且 为 三 向 压 应 力 之 最 大 值 ； 离 垫 板 约 1-2皮 砖 处 横 向 拉 应 力 最 大 。局 部 均 匀 受 压 砌 体 应 力 状 态 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 62/147 5.4.2 局 部 受 压 因 纵 向 裂 缝 的 发 展 而 引 起 的 破 坏 ： 劈 裂 破 坏 ： 垫 板 下 的 局 部 压 坏 ： 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 63/147 5.4.2 局 部 受 压 局 部 抗 压 强 度 大 于 一 般 情 况 下 的 抗 压 强 度 ， 其 原 因 ：l 套 箍 作 用l 应 力 扩 散 作 用 若 A l/A0的 比 值 越 小 ， 则 套 箍 作 用 越 强 ， 应 力 扩 散 越 充 分 局 部 抗 压 强 度 就 越 高 。A0 Al 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 64/147 5.4.2 局 部 受 压 00.351 1lAA lf f l lN f A 规 范 公 式 ： 局 部 抗 压 强 度 ： 局 部 抗 压 承 载 力 ： 限 制 A0/Al比 值 避 免 劈 裂 破 坏 。问 题 ： 如 何 限 制 值 以 避 免 劈 裂 破 坏 发 生 ？ 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 65/147 5.4.2 局 部 受 压 0 ( ) 2.5A a c h h (a) 中 心 局 压(c) 角 部 局 压 0 1( ) ( )1.5A a h h b h h h 0 ( 2 ) 2A b h h (b) 边 缘 局 压(d) 端 部 局 压0 ( ) 1.25A a h h 对 于 多 孔 砖 砌 体 和 灌 孔 砌 块 砌 体 还 应 满 足 ： 1.5 对 于 未 灌 孔 砌 体 还 应 满 足 ： 1.0 对 于 砖 砌 体 ： 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 66/147 5.4.2 局 部 受 压 只 作 用 有 梁 端 传 来 的 Nl； 作 用 有 梁 端 传 来 的 Nl和 上 部 结 构 传 来 的 轴 向 压 力 N0。(2) 梁 端 支 承 处 砌 体 的 局 部 受 压 梁 的 挠 曲 变 形 和 支 承 处 砌 体 的 压 缩 变 形 支 承 处 砌 体 局 部 受 压 面 上 呈 现 不 均 匀 分 布 压 应 力 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 67/147 5.4.2 局 部 受 压 砌 体 边 缘 的 位 移 ： max 0 tany a 相 应 的 最 大 压 应 力 ： max max 0 tanky ka 根 据 平 衡 条 件 ： lN dA 10.687k f mm 取 0 10 /ca h f a 规 范 公 式 ： 20 tanlN ka b 0 38 tanla N bf 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 68/147 5.4.2 局 部 受 压 内 拱 卸 荷 作 用 随 着 A0/Al的 减 少 而 减 少 。 上 部 荷 载 对 下 部 砌 体 具 有 横 向 约 束 作 用 。 规 范 采 用 上 部 荷 载 折 减 系 数 来 考 虑 内 拱 卸 荷 作 用 ： 01.5 0.5 lAA 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 69/147 5.4.2 局 部 受 压 max 0 l f 0 00 0 01 1ll l ll lN NA AA ab N A 其 中 ， 0 l lN N A f 梁 端 支 承 处 局 压 承 载 力 计 算 公 式 ：问 题 ： 梁 端 支 承 砌 体 局 压 承 载 力 不 足 时 如 何 处 理 ？ 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 70/147 5.4.2 局 部 受 压 高 度 t b180mm， 且 其挑 出 梁 边 的 长 度 不 大于 其 高 度 的 垫 块 。 解 决 梁 端 局 部 受 压 承 载 力 不 足 的 有 效 措 施 ：l 设 置 预 制 刚 性 垫 块l 设 置 与 梁 端 整 体 现 浇 垫 块l 设 置 长 度 h的 混 凝 土 垫 梁 (圈 梁 ) 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 71/147 5.4.2 局 部 受 压 刚 性 垫 块 下 砌 体 的 局 部 受 压 计 算 ：0 1l bN N A f l 按 偏 心 短 柱 的 偏 心 影 响 系 数 确 定 ；l 1 0.8， 以 Ab abbb代 替 Al计 算 ；l 壁 柱 内 设 置 预 制 刚 性 垫 块 时 ， A 0不 考 虑 翼 缘 部 分 ；l 刚 性 垫 块 上 梁 端 有 效 支 承 长 度 ： 。1 00.8 1 0.35 1b b b bA a b A A 0 1 ca h f1的 取 值c/f 0 0.2 0.4 0.6 0.81 5.4 5.7 6 6.9 7.8 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 72/147 5.4.2 局 部 受 压 垫 块 与 梁 端 现 浇 成 整 体 后 ， 与 梁 端 未 设 垫 块 时 的 受 力 特 点相 类 似 。 为 简 化 计 算 ， 仍 可 按 预 制 刚 性 垫 块 进 行 局 压 承 载 力 计 算 ， 但 应 以 Ab a0bb代 替 Al。梁 端 与 垫 块 现 浇 成 整 体 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 73/147 5.4.2 局 部 受 压 梁 、 屋 架 支 承 处 的 圈 梁 可 起 垫 梁 作 用 。 当 垫 梁 长 度 h0时 ， 即 可 视 为 承 受 集 中 荷 载 的 “ 弹 性 地 基 ”上 的 无 限 长 梁 。 采 用 弹 性 力 学 平 面 应 力 理 论 ， 梁 下 最 大 压 应 力 ： 3max 0.306 ly b b bNEhE I b 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 74/147 5.4.2 局 部 受 压 用 三 角 形 应 力 图 形 代 替 曲 线 应 力 图 形 。 0 max12l b yN hb 3max 0.306 ly b b bNEhE I b 又 3 30 2.08 2b b b bEI EIh Eh Eh 垫 梁 折 算 高 度 h0 ： 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 75/147 5.4.2 局 部 受 压 根 据 试 验 结 果 ， 取 ： max 1.5y f 30 00 00 202.4 22l bb b bN N b h fbh E IN h Eh 并 考 虑 垫 梁 bbh0/2范 围 内 上 部 荷 载 设 计 值 N0， 则00 0 01.5 2.356 2.42b bl bbh f bh fN N bh f 2沿 墙 厚 方 向 荷 载 类 型 调 整 系 数 ， 当 荷 载 均 匀 分 布 时 取 1.0， 不 均 匀 分 布 时 取 0.8。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 76/147 5.4.3 轴 心 受 拉 、 受 弯 和 受 剪 构 件5.4.3 轴 心 受 拉 、 受 弯 和 受 剪 构 件 t tN A f 承 载 力 计 算 公 式 ： 如 容 积 较 小 的 圆 形 水 池 或 筒 仓 ， 在 液 体 或 松 散 物 料 的 侧 压力 作 用 下 ， 壁 内 只 产 生 环 向 拉 力 时 ， 可 采 用 砌 体 结 构 。 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 77/147 5.4.3 轴 心 受 拉 、 受 弯 和 受 剪 构 件 砖 砌 平 拱 过 梁 和 挡 墙 ， 在 弯 矩 作 用 下 可 能 沿 齿 缝 截 面 或 沿砖 和 竖 向 灰 缝 截 面 或 沿 通 缝 截 面 因 弯 曲 受 拉 破 坏 。 tmM W f 0vV b Z f 受 弯 承 载 力 计 算 ： 受 剪 承 载 力 计 算 ： 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 78/147 5.4.3 轴 心 受 拉 、 受 弯 和 受 剪 构 件 当 拱 支 座 采 用 砖 和 砌 块 砌 体 ， 可 能 产 生 沿 水 平 通 缝 截 面的 受 剪 破 坏 。 0 0vV f A 受 剪 承 载 力 取 决 于 砌 体 抗 剪 强 度 和 作 用 在 截 面 上 的 正 应力 所 产 生 的 摩 擦 力 之 和 。 沿 通 缝 受 剪 承 载 力 计 算 公 式 ： 中南大学 Design of Concrete & Masonry Structures混 凝 土 结 构 与 砌 体 结 构 设 计 79