砌体结构课件

1.31.3砌体的局部受压性能砌体的局部受压性能1.41.4砌体的受剪性能砌体的受剪性能1.11.1材料强度等级材料强度等级1.5 砌体的变形和砌体的变形和热工性能热工性能1.2 砌体的受压性能砌体的受压性能密度 ：1215kN/m3 ，空洞率15%，空洞率40%，空洞率25% 40% (普通粘土砖、空心砖、砌块和石材料等普通粘土砖、空心砖、砌块和石材料等)和和通过砌通过砌筑而成的材料。筑而成的材料。 烧结普通砖烧结普通砖是由粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰为主要原料，经过是由粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰为主要原料，经过焙烧而成的实心或空洞率不大于焙烧而成的实心或空洞率不大于25%且外形尺寸符合规定的砖。且外形尺寸符合规定的砖。烧结普通砖的规格尺寸为烧结普通砖的规格尺寸为: :240mm115mm53mm 砖砌构件（如墙、柱）的尺寸应符合砖的模数。砖砌构件（如墙、柱）的尺寸应符合砖的模数。 684块块/m3(不加砌筑灰缝厚度不加砌筑灰缝厚度)， 514块块/m3（加上砌筑灰缝厚度（加上砌筑灰缝厚度烧结多孔砖是以粘土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成、空烧结多孔砖是以粘土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成、空洞率不小于洞率不小于25%，孔的尺寸小而数量多，主要用于承重部位的砖，简，孔的尺寸小而数量多，主要用于承重部位的砖，简称多孔砖。称多孔砖。用粘土、页岩煤矸石等原料还可经焙烧成孔洞较大、空洞率大用粘土、页岩煤矸石等原料还可经焙烧成孔洞较大、空洞率大40%的烧结空心砖，烧结空心砖一般用于的烧结空心砖，烧结空心砖一般用于。 混凝土加气块混凝土加气块蒸压灰砂砖是以石灰和砂为主要原料，经坯料制备、压制成型、蒸蒸压灰砂砖是以石灰和砂为主要原料，经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成的实心砖，简称灰砂砖。压养护而成的实心砖，简称灰砂砖。蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰砖粉煤灰、石灰为主要原料，掺加适量石蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰砖粉煤灰、石灰为主要原料，掺加适量石膏和集料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成的实心砖，简膏和集料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成的实心砖，简称粉煤灰砖。称粉煤灰砖。灰砂砖与粉煤灰砖的规格尺寸与烧结普通转相同。灰砂砖与粉煤灰砖的规格尺寸与烧结普通转相同。砖砖强度等级强度等级根据标准实验方法所得到的砖的极限强根据标准实验方法所得到的砖的极限强度度MPaMPa值来划分的值来划分的（GB/T51012003）。 强度等级强度等级根据标准实验方法所得到的的砖的极限根据标准实验方法所得到的的砖的极限强度强度MPa和抗折荷重和抗折荷重kN值来划分的（值来划分的（GB135442000）。）。变异系数0.21 变异系数0.21 强度等级 抗压强度平均值f 强度标准值kf 单块最小抗压强 度值minf MU30 30.0 22.0 25.0 MU25 25.0 18.0 22.0 MU20 20.0 14.0 16.0 MU15 15.0 10.0 12.0 MU10 10.0 6.5 7.5 MU表示砌体中的块体表示砌体中的块体（asonry nity），），其后数字表示块体的强度大小，单位为其后数字表示块体的强度大小，单位为。 烧结普通砖和烧结多孔砖的强度烧结普通砖和烧结多孔砖的强度,单位为单位为。 蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖的强度等级为：蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖的强度等级为： MU25、MU20、MU15、和和MU10。确定粉煤灰砖的强度等级时应乘以自然碳化系数，当无自然碳化系确定粉煤灰砖的强度等级时应乘以自然碳化系数，当无自然碳化系数时，可取人工碳化系数的数时，可取人工碳化系数的1.15倍。倍。1.1.普通混凝土小型空心砌块普通混凝土小型空心砌块3 3）强度等级（）强度等级（Masonry Unit) Masonry Unit) ： MU20MU20、MU15MU15、MU10MU10、MU7.5 MU5MU7.5 MU5、MU3.5 MU3.5 ；1 1）孔洞率不小于）孔洞率不小于25%25% 、通常、通常45-50%45-50%； 2 2）主规格：）主规格：3903901901909090；2.2.轻集料混凝土小型空心砌块轻集料混凝土小型空心砌块3 3）强度等级（）强度等级（Masonry Unit) Masonry Unit) ： MU10MU10、MU7.5MU7.5、MU5MU5、MU3.5MU3.5、 MU2.5MU2.5、MU1.5 .MU1.5 .1 1）孔洞：单排孔、双排孔、三排孔和四排孔；）孔洞：单排孔、双排孔、三排孔和四排孔； 2 2）主规格：）主规格：3903901901909090；砌块砌块加工n 1 1）承重石材）承重石材重质石材重质石材- -高强、耐久、易导热高强、耐久、易导热轻质石材轻质石材低强、耐久差、导热系数小低强、耐久差、导热系数小2 2）按加工外形）按加工外形料石料石1.1.分类分类毛石：中部厚度毛石：中部厚度200mm;200mm;1 1）划分等级：）划分等级： MU100、MU80、MU60、MU50、 MU40、MU30和和 MU20；2.2.强度等级强度等级2 2）划分依据：）划分依据： 70mm立方体试块立方体试块3个抗压平均值。个抗压平均值。(无塑性掺料)(有塑性掺料) 有较高和易性，还可有较高和易性，还可以节约水泥，但其抗以节约水泥，但其抗水性能较差，一般可水性能较差，一般可用于砌筑基础以上的用于砌筑基础以上的砌体。砌体。价格低，但其强度很低、价格低，但其强度很低、抗水性很差，一般用于抗水性很差，一般用于砌筑临时围墙、临时房砌筑临时围墙、临时房屋的砌体等。屋的砌体等。 由于水泥砂浆的流动性和保水性较差，使用水泥砂浆砌筑时，砌体由于水泥砂浆的流动性和保水性较差，使用水泥砂浆砌筑时，砌体的强度低于相同条件下用混合砂浆砌筑的砌体的强度。的强度低于相同条件下用混合砂浆砌筑的砌体的强度。有较高的强度，抗水有较高的强度，抗水性较好，但其性较好，但其和易性和易性较差一般用于要求高较差一般用于要求高强度砂浆的砌体和砌强度砂浆的砌体和砌筑处于潮湿条件下的筑处于潮湿条件下的砌体，如基础、挡土砌体，如基础、挡土墙等。墙等。砂浆的和易性砂浆的和易性是是指砂浆的流动性指砂浆的流动性（也称可塑性）（也称可塑性）和保水性。和保水性。（1 1）流动性（可塑性）流动性（可塑性）可塑性的测定：可塑性的测定：采用重（力）采用重（力）3N3N、顶角、顶角3030的标准锥体沉入砂浆中的深度的标准锥体沉入砂浆中的深度来测定，锥体的沉入深度根据砂浆的用途规定为：用于砖来测定，锥体的沉入深度根据砂浆的用途规定为：用于砖砌体的为砌体的为7070100mm100mm；用于砌块砌体的为；用于砌块砌体的为505070mm70mm；用于；用于石砌体的为石砌体的为303050mm50mm。（2 2）保水性）保水性 砂浆能保持水份的能力叫保水性。砂浆能保持水份的能力叫保水性。如果砂浆的保水性很差，砌体强度有所下降。如果砂浆的保水性很差，砌体强度有所下降。保水性的表示方法：保水性的表示方法：即将砂浆静止即将砂浆静止30min30min，上下层沉入量之差宜在，上下层沉入量之差宜在10-20mm10-20mm。砂浆的应力应变关系曲线表明其塑性变形比砖大得多，砂浆的应力应变关系曲线表明其塑性变形比砖大得多，砂浆的弹性模量随其强度等级的变化而有明显改变，砂浆的弹性模量随其强度等级的变化而有明显改变，砂浆强度等级愈高，变形愈小，弹性模量愈大。砂砂浆强度等级愈高，变形愈小，弹性模量愈大。砂浆的泊松比约为浆的泊松比约为0.160.16，大致是砖泊松比的，大致是砖泊松比的1.51.55 5倍。倍。 (3)(3)砂浆的变形性能砂浆的变形性能将砌体中的块体联成一个整体； 直接承受外力；抹平块体表面而促使应力的分布较为均匀； 填满块体间的缝隙，减少了砌体的透气性，提高砌体的保温性和抗冻性能。 在及抵抗风雨侵蚀方面，砂浆应符号砌体强度及建筑物要求； 砂浆的，应保证砂浆在砌筑时能很容易且较均匀地铺开，以提高砌体强度和施工劳动效率； 砂浆应具有足够的。ortar意思为砂浆,（强度单位为MPa）。当验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌体强度时，可按来确定。 Mb30、Mb25 、Mb15、Mb10、Mb7.5和Mb5。 Cb40、Cb35 Cb30、Cb25和Cb20。表表3.2.1-7 毛石砌体的抗压强度设计值毛石砌体的抗压强度设计值 ( MPa )0.150.440.510.56MU200.180.530.610.69MU300.210.620.710.80MU400.230.690.800.90MU500.260.760.870.98MU600.300.871.001.13MU800.340.981.121.27MU100M2.5M5M7.5砂浆强度等级毛石强度等级 应根据各类砌体构件的受力大小，选用相应强度等级的块材和砂浆。例如在多层房屋的承重墙中上面几层可选用强度等级较低的块材和砂浆，下面几层则可选用强度等级较高的块材和砂浆，但也不应变化过多，且同一层砌体不宜采用不同强度等级的材料。 1 五层及五层以上房屋的墙，以及受振动或层高大于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级要求（规范6.2.1 条）。 2 地面以下或防潮层以下的砌体所用材料最低强度等级要求，（规范6.2.2条）。 3 应保证砌体在长期使用过程中具有足够正常使的性能； 4 对于寒冷地区，块体必须满足抗冻性能的要求； 5 考虑建筑物的使用性质和所处的环境。1 1.2.1.2.1 应符合下列要求：1 砖采用MU10； 2 砌块采用MU7.5；3 石材采用MU30； 4 砂浆采用M5。注：对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋，墙、柱所用材料的最低强度等级应至少提高一级。1 1.2.2.2.2 应符合表1-6的要求。基土的潮湿程度烧结普通砖、蒸压灰砂砖混凝土砌 块石 材水泥砂浆严寒地区一般地区稍潮湿的很潮湿的含水饱和的MU10MU15MU20MU10MU10MU15MU7.5MU7.5MU10MU30MU30MU40M5M7.5M10 注：1 在冻胀地区，地面以下或防潮层以下的砌体，当采用多孔砖时，其孔洞应用水泥砂浆灌实。 当采用混凝土砌块砌体时，其孔洞应采用强度等级不低于Cb20的混凝土灌实； 2 对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋，表中材料强度等级应至少提高一级。表1-6 地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间墙所用材料的最低强度等级 实验研究表明，大致经历三个阶段三个阶段：从砌体受压开始，当压力增大至50%70%的破坏荷载时：在砌体内某些单块砖在拉，弯，剪复合作用下出现第一批裂缝。在此阶段裂缝细小，未能穿过砂浆层，如果不再增加压力，但块砖内的裂缝也不继续发展。随着荷载的增加，当压力增大至80%90%的破坏荷载时：单块砖内的裂缝将不断发展，并沿着坚向灰缝通过若干皮砖，在砌体内逐渐接成一段段较连续的裂缝。若此时荷载不再增加，裂缝仍会继续发展，砌体已临近破坏，在工程实践中应视为构件处于危险状态。随着荷载的继续增加，则砌体中的裂缝迅速延伸，宽度增大，并连成通缝，连续的竖向贯通裂缝把砌体分割成1/2砖左右的小柱体（个别砖可能碎）而失稳破坏。 从砌体受压开始至从砌体受压开始至50%70%的破坏荷载的破坏荷载时：时：l 在砌体内某些在砌体内某些砖在拉，弯，剪复合砖在拉，弯，剪复合作用下出现作用下出现。l 在此阶段裂缝细小，未能穿过砂浆层，在此阶段裂缝细小，未能穿过砂浆层，l 如果如果不再增加压力，但块砖内的裂缝也不再增加压力，但块砖内的裂缝也不继续发展。不继续发展。l 当压力增大至当压力增大至80%90%的破坏荷载时：的破坏荷载时：l 单块砖内的裂缝将不断单块砖内的裂缝将不断发展，并沿着坚向灰缝通发展，并沿着坚向灰缝通过若干皮砖，在砌体内逐过若干皮砖，在砌体内逐渐接成一段段较连续的裂渐接成一段段较连续的裂缝。缝。l 若此时若此时荷载不再增加，荷载不再增加，裂缝仍会继续发展，裂缝仍会继续发展，砌体砌体已已随着荷载的继续增加，则随着荷载的继续增加，则砌体中的裂缝迅速延伸，宽砌体中的裂缝迅速延伸，宽度增大，并连成通缝，连续度增大，并连成通缝，连续的竖向贯通裂缝把砌体分割的竖向贯通裂缝把砌体分割成成1/2砖左右的砖左右的小柱体小柱体（个别（个别砖可能碎）而砖可能碎）而失稳破坏。失稳破坏。序号砖的强度(N/mm2)砂浆的强度(N/mm2)破坏荷载(kN)砌体强度(N/mm2) (a)(a)砌体中个别砖的受力状态砌体中个别砖的受力状态 (b)(b)砖和砂浆横同变形的差异砖和砂浆横同变形的差异 砌体中的应力状态图砌体中的应力状态图 2.砖砌体的受压应力状态的分析砖砌体的受压应力状态的分析 (1) (1)由于由于砂浆层的非均匀性以及砖表面的不规整砂浆层的非均匀性以及砖表面的不规整，使得砖与砂，使得砖与砂浆并非全面接触，而是支承在凹凸不平的砂浆层上。因此，浆并非全面接触，而是支承在凹凸不平的砂浆层上。因此，砖在中心受压的砌体中实际上是处于受弯、受剪和局部承压砖在中心受压的砌体中实际上是处于受弯、受剪和局部承压的复杂受力状态，如上图的复杂受力状态，如上图(a)(a)所示；所示；(2)(2)由于由于砖和砂浆横向变形的差异砖和砂浆横向变形的差异( (砂浆的泊松比是砖泊松比砂浆的泊松比是砖泊松比的的1.51.55 5倍倍) )，以及砖和砂浆间的粘结力和摩擦力，使二者，以及砖和砂浆间的粘结力和摩擦力，使二者不能自由变形。因此不能自由变形。因此砖受到横向拉力，而砂浆受到横向压砖受到横向拉力，而砂浆受到横向压力力，如上图，如上图(b)(b)所示所示 ；(4)(4)竖向灰缝处砂浆不可能填实，不能保证砌体的整体性，因竖向灰缝处砂浆不可能填实，不能保证砌体的整体性，因而在竖向灰缝处发生而在竖向灰缝处发生应力集中应力集中现象。现象。 (3)(3)弹性地基梁弹性地基梁的作用。的作用。砌体砌体受弯剪应力的值不仅与灰缝的厚度受弯剪应力的值不仅与灰缝的厚度和密实性不均匀有关，而且还与砂浆的弹性性质有关。和密实性不均匀有关，而且还与砂浆的弹性性质有关。“砌体砌体”弹性模量愈小，弹性模量愈小，砖的变形越大，砖的变形越大，在砖内产生的弯剪应力也愈高。在砖内产生的弯剪应力也愈高。为什么砖块比砂浆先开裂为什么砖块比砂浆先开裂：砂浆的允许变形量大于砖块的，当二者达到相同的变形时，该变形已经超过了砖块变形的允许值，但未超过砂浆的，所以砖块被砂浆“拉”开了。一般情况下，砌体强度随砖和砂一般情况下，砌体强度随砖和砂浆强度的提高而提高；砖的强度等级愈高，其抗折强度愈浆强度的提高而提高；砖的强度等级愈高，其抗折强度愈大；砖的厚度增加，其抗弯、抗拉能力增大，砌体的抗压大；砖的厚度增加，其抗弯、抗拉能力增大，砌体的抗压强度提高；强度提高；灰缝平整、均匀、等厚可以减小灰缝平整、均匀、等厚可以减小弯剪应力；方便施工的条件下，砌块越大越好；弯剪应力；方便施工的条件下，砌块越大越好；式中：式中： fm砌体轴心抗压强度平均值砌体轴心抗压强度平均值（MPa）； f1块体的抗压强度平均值块体的抗压强度平均值（MPa）；）； f2 砂浆的抗压强度平均值砂浆的抗压强度平均值（MPa）；）； k1与块体类别及砌体类别有关的参数；与块体类别及砌体类别有关的参数； 与块体类别及砌体类别有关的参数；与块体类别及砌体类别有关的参数； k2砂浆强度影响的修正参数。砂浆强度影响的修正参数。m1 122(10.07)afk ffk序序号号砌体类别砌体类别计算公式计算公式k k1 1ak k2 21烧结普通砖、烧结多孔砖、烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖0.780.5当当f21时，时，k2=0.6+0.4 f22混泥土砌块混泥土砌块0.460.9当当f2=0时，时，k2=0.83毛料石毛料石0.790.5当当f21时，时，k2=0.6+0.4 f24毛石毛石0.220.5当当f22.5时，时，k2=0.4+0.24 f2 k2在表列条件以外时均等于1.0； 混凝土砌块砌体的轴心抗压强度平均值，当f210MPa时，应乘以系数 （1.1-0.01 f2），MU20的砌体应乘以系数0.95，且满足f1f2，f120MPa。1.1.在砌体在砌体局部面积上局部面积上作用有轴向力时，即为作用有轴向力时，即为局部受压局部受压受力情况。受力情况。 承受上部柱或墙体传来的压力的承受上部柱或墙体传来的压力的基础顶面基础顶面，钢筋混凝土楼盖，钢筋混凝土楼盖或屋架或屋架支承处的砌体截面支承处的砌体截面。 实验表明：砌体局部受压时，直接受压的局部范围的砌体抗实验表明：砌体局部受压时，直接受压的局部范围的砌体抗压强度压强度有较大程度的提高有较大程度的提高。2.2.分类分类局部均匀受压局部均匀受压局部非均匀受压局部非均匀受压3.3.三种破坏形态三种破坏形态（少见）（少见）未裂先坏未裂先坏：局部受压面积附近的砌体压坏局部受压面积附近的砌体压坏先裂后坏先裂后坏 ：因竖向裂缝的发展而破坏：因竖向裂缝的发展而破坏一裂就坏一裂就坏：劈裂破坏劈裂破坏局部抗压强度提高系数n试验表明：局部压力作用下，砌体抗压强度高于砌体全截面受压时强度。n原因：n1、套箍强化未直接承受压力的外围砌体对直接受压的内部砌体具有约束作用，使其处于三向受压的状态。n2、力的扩散砌体搭缝砌筑，局部压力迅速向未直接受压的砌体扩散，从而使单位面积上的应力很快的变小，使局部强度得到提高。u t,m32fkf式中：式中： ft,m砌体砌体轴心抗拉强度平均值（MPa）； f2 砂浆砂浆的抗压强度平均值（MPa）； k3与块体类别有关的参数。 tm,m42fkf式中：式中： ftm,m砌体砌体弯曲抗拉强度平均值（MPa）； f2 砂浆砂浆的抗压强度平均值（MPa）； k4与块体类别有关的参数。 v,m52fkf式中：式中： fv,m砌体砌体抗剪强度平均值（MPa）； f2 砂浆砂浆的抗压强度平均值（MPa）； k5与块体类别有关的参数。 49表表2.8 沿砌体灰缝截面破坏时砌体的轴心抗拉强度设计值、沿砌体灰缝截面破坏时砌体的轴心抗拉强度设计值、弯曲抗拉强度设计值和抗剪强度设计值（弯曲抗拉强度设计值和抗剪强度设计值（MPa） m1ln 1f O=fm0 0OA=fmA=0.43fm1 10 0AB0mm(1)Etgddff 1AAEtg0.43mmm0.430.430.7650.81-ln0.57fEff00mEtgfm460fmmmm351.9370Effffm0.3f2576677(MPa)Efg1700Ef)1 (2EGEG4 . 0在设计中计算墙体在水平荷载作用下的，需要用到砌体的剪变模量。根据材料力学可得到砌体的剪变模量为： 材料的泊松系数, 一般为0.10.2。砌体结构设计规范近似取：E)45. 041. 0()1 (2EG59本章重点l砌体种类l对砂浆的基本要求l砌体的受压应力状态1.影响砌体抗压强度的因素6061626364 本章小结结 介绍绍了主要砌体的种类与种类与性能； 介绍绍了组组成各类类砌体的块块体及砂浆浆的种类种类和主要性能； 砌体受压压的破坏过过程及单块砖单块砖受压时压时的应应力状态状态； 影响响砌体抗压压强度的主要因素； 砌体的轴轴心，弯弯曲抗拉，抗剪截面破坏形式与与影响响因素； 砌体的轴轴心抗压压强度，弯弯曲抗拉强度，抗剪强度； 砌体的弹弹性模量，剪变变摸量，线线膨胀胀系数数等，摩擦系数数。Thanks for Your Thanks for Your Attention!Attention!