建筑結(jié)構(gòu)第十一章

11砌體結(jié)構(gòu)本章內(nèi)容11.1概述11.2砌體材料及力學(xué)性能11.3無筋砌體受壓構(gòu)件承載力計(jì)算11.4砌體的局部受壓承載力計(jì)算11.5其他構(gòu)件的承載力計(jì)算11.6混合結(jié)構(gòu)房屋墻、柱的設(shè)計(jì)11.7過梁、圈梁和構(gòu)造柱§7.111.1概述磚砌體砌塊砌體石砌體由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。中國隋朝李春建造的趙州橋是中國最古和當(dāng)時(shí)跨徑最大的單孔空腹式石拱橋萬里長(zhǎng)城大雁塔尼羅河三角洲的吉薩建造的三座大金字塔（公元前2723～前2563年），是精確的正方錐體，其中最大的胡夫金字塔，塔高146.6米，底邊長(zhǎng)230.60米，約用230萬塊重2.5噸的石塊建成。公元70～82年建造的羅馬大斗獸場(chǎng)（科洛西姆圓形競(jìng)技場(chǎng)）平面為橢圓形，長(zhǎng)軸189米，短軸156.4米，高48.5米，分四層，可以容納5～8萬觀眾，也用塊石砌成。優(yōu)點(diǎn):就地取材;自重大；耐火、保溫、隔聲、抗腐蝕、大氣穩(wěn)定性;砌體砌筑時(shí)不需要特殊的模板和施工設(shè)備。缺點(diǎn):抗拉、抗剪和抗彎強(qiáng)度低；粘土磚的制造需占用農(nóng)田，消耗土地資源。11.2砌體材料及力學(xué)性能（一）磚1．種類：燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚（1）燒結(jié)普通磚(標(biāo)磚)尺寸：240*115*53（2）燒結(jié)多孔磚尺寸：240*115*90、190*190*190孔洞率大于15％，小于40％，孔的尺寸小而數(shù)量多（3）蒸壓灰砂磚尺寸：240*115*53（4）蒸壓粉煤灰磚：簡(jiǎn)稱粉煤灰磚尺寸：240*115*5311.2.1砌體材料及其強(qiáng)度（1）普通磚、多孔磚：Mu30,Mu25,Mu20,Mu15,Mu10（2）灰砂磚、粉煤灰磚：Mu25,Mu20,Mu15,Mu10（新規(guī)范禁止該強(qiáng)度等級(jí)的非燒結(jié)磚作為承重結(jié)構(gòu)的塊體）2．強(qiáng)度等級(jí)（二）砌塊1．種類：混凝土空心砌塊、加氣混凝土砌塊、硅酸鹽實(shí)心砌塊、燒結(jié)空心砌塊2．優(yōu)點(diǎn)：減輕勞動(dòng)量、加快施工進(jìn)度、相對(duì)強(qiáng)度高、密度低（實(shí)心為15～16KN/M3）3．分類：小型：高度180mm~360mm（最常用）中型：高度360mm~900mm大型：高度大于900mm4．強(qiáng)度：Mu20,Mu15,Mu10,Mu7.5,Mu5

(三)石材1．種類：料石與毛石2．用途：墻下基礎(chǔ)、承重墻、擋土墻、橋3．優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高、抗凍與抗氣性能好4．缺點(diǎn)：笨重、保溫性能差5．強(qiáng)度：Mu100,Mu80,Mu50,Mu40,Mu30,Mu20（四）砂漿1．分類（1）水泥砂漿（剛性砂漿）——能在潮濕環(huán)境中硬化，多用于含水量比較大的地下砌體。（2）混合砂漿——強(qiáng)度較好，施工方便，常用于地上砌體。（3）石灰砂漿、粘土砂漿、石膏砂漿（非水泥砂漿）——不含水泥。水泥砂漿混合砂漿非水泥砂漿強(qiáng)度流動(dòng)性保水性3.強(qiáng)度等級(jí)砂漿強(qiáng)度等級(jí)采用70.7立方毫米的試塊測(cè)得。

分為M15、M10、M7.5、M5、M2.5五個(gè)等級(jí)。2.作用將塊體連成整體，使之受力均勻。同時(shí)因砂漿填滿塊材間的縫隙還能減少砌體的透氣性、提高砌體的保溫性及抗凍性。M

—

砂漿強(qiáng)度等級(jí)的符號(hào)Mb—

混凝土砌塊所用的砌筑砂漿的強(qiáng)度等級(jí)符號(hào)如：M5表示該砂漿的強(qiáng)度等級(jí)為5MPaMs—

蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰普通磚采用的專用砌筑的強(qiáng)度等級(jí)符號(hào)（一）磚砌體1．砌筑方式：一順一丁、梅花丁、三順一丁等2．標(biāo)準(zhǔn)墻厚：實(shí)心墻120、240、370、490、620、740及180、300、420空心磚120、2003．砌筑原則：不得出現(xiàn)豎向通縫11.2.2砌體的分類

（二）砌塊砌體（三）石砌體由天然石材和砂漿砌筑而成的結(jié)構(gòu)。如：擋土墻、承重墻或基礎(chǔ)。由砌塊和砂漿砌筑而成的結(jié)構(gòu)。（四）配筋砌體網(wǎng)狀配筋磚砌體組合磚砌體抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度遠(yuǎn)大于無筋砌體且具有良好的抗震性能。（四）配筋砌體配筋砌塊砌體11.2.3砌體的力學(xué)性能（一）砌體的抗壓強(qiáng)度1.砌體受壓的破壞特征50%-70%極限承載力70%-80%極限承載力80%-90%極限承載力單塊磚出現(xiàn)豎向裂縫形成連續(xù)裂縫貫通裂縫-失穩(wěn)破壞思考：磚柱的抗壓強(qiáng)度為什么遠(yuǎn)小于磚的抗壓強(qiáng)度？1）砌體中單磚處于壓、彎、剪復(fù)合受力狀態(tài)2）磚與砂漿的交互作用使磚承受水平拉力3）豎向灰縫處應(yīng)力集中使磚處于不利受力狀態(tài)2.影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素1)塊體的強(qiáng)度和外形尺寸3)砂漿的變形性能2)砂漿的強(qiáng)度4)砂漿的流動(dòng)性和保水性純水泥砂漿會(huì)使砌體強(qiáng)度降低10％～20％

5）施工砌筑質(zhì)量灰縫的厚度水平灰縫的均勻和飽滿程度塊材的搭接方式灰縫厚度在8～12mm較好，一般采用10mm對(duì)磚砌體水平灰縫的砂漿飽滿度不得低于80%上下錯(cuò)縫，內(nèi)外搭接磚的含水量燒結(jié)磚10％～15％，蒸壓磚8％～12％砌體的施工質(zhì)量控制等級(jí)（二）砌體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值1.砌體軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：表3.2.1-1

燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表3.2.1-2

混凝土普通磚和混凝土多孔磚砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表3.2.1-3蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表3.2.1-4單排孔混凝土和輕骨料混凝土砌塊砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表3.2.1-5雙排孔或多排孔輕集料混凝土砌塊砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表3.2.1-6毛料石砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值表3.2.1-7毛石砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

詳見《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》1.砌體軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：1.砌體軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：2.砌體抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度軸心受拉彎曲抗拉受剪破壞2.砌體抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度調(diào)整系數(shù)γa1)有吊車房屋砌體、跨度≥9m的梁下燒結(jié)普通磚砌體、跨度≥7.5m的梁下燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體，混凝土和輕骨料混凝土砌塊砌體，γa=0.9；2)對(duì)無筋砌體構(gòu)件，其截面面積A<0.3m2時(shí)，γa=A+0.7。對(duì)配筋砌體構(gòu)件，當(dāng)其中砌體截面面積A<0.2m2時(shí)，γa=A+0.8。構(gòu)件截面面積A以m2計(jì)。3.砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的調(diào)整強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的調(diào)整系數(shù)γa

砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fγaf3)當(dāng)砌體用水泥砂漿砌筑時(shí)，對(duì)抗壓強(qiáng)度γa=0.9；對(duì)其他強(qiáng)度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)砌體的強(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；6)當(dāng)驗(yàn)算施工中房屋的構(gòu)件時(shí)，γa=1.1。配筋砌體不允許采用C級(jí)。

5)當(dāng)施工質(zhì)量控制等級(jí)為A級(jí)時(shí)，γa=1.05；11.3無筋砌體受壓承載力計(jì)算（二)高厚比hT－T形截面的折算厚度（三）偏心矩e

e＝M/N（四）公式的適用范圍

e0.6yy－截面重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離eyN（一）基本計(jì)算公式N

－高厚比和偏心矩對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)矩形截面：T型形截面：fA（四）注意

（1）對(duì)矩形截面構(gòu)件，當(dāng)軸向力偏心方向邊長(zhǎng)大于另一邊的邊長(zhǎng)時(shí)，除按偏心受壓計(jì)算外，還應(yīng)對(duì)較小邊方向按軸心受壓驗(yàn)算。

（2）偏心受壓構(gòu)件的偏心距過大，構(gòu)件的承載力明顯下降，從經(jīng)濟(jì)性和合理性角度看都不宜采用，此外，偏心距過大可能使截面受拉邊出現(xiàn)過大的水平裂縫。因此，規(guī)范規(guī)定軸向力偏心距e不應(yīng)超過0.6y，y為截面重心到受壓邊緣的距離。

[例]一矩形截面單向偏心受壓柱的截面尺寸b×h=490mm×620mm，計(jì)算高度5m，承受軸力和彎矩設(shè)計(jì)值N=160kN，M=18kN×m，彎矩沿截面長(zhǎng)邊方向。用MU10燒結(jié)多孔磚及M2.5混合砂漿砌筑(f=1.29N/mm2)。試驗(yàn)算柱的承載力。[解](1)驗(yàn)算柱長(zhǎng)邊方向承載力(2)驗(yàn)算柱短邊方向承載力由于軸向力偏心方向的截面邊長(zhǎng)為長(zhǎng)邊，故應(yīng)對(duì)短邊方向按軸心受壓進(jìn)行承載力驗(yàn)算。11.4砌體的局部受壓承載力計(jì)算1、局部受壓的分類局部均勻受壓：砌體截面上作用局部均勻壓力；局部不均勻受壓：砌體截面上作用非均勻壓力時(shí)。（一）局部受壓的特點(diǎn)均勻局部受壓非均勻局部受壓2、局部受壓的破壞形式（1）因縱向裂縫發(fā)展而破壞（2）劈裂破壞（3）局壓面積處局部破壞11.4砌體的局部受壓承載力計(jì)算（二）局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)局部受壓時(shí)，直接受壓的局部范圍內(nèi)的砌體抗壓強(qiáng)度有很大程度的提高。原因：（1）套箍強(qiáng)化；（2）應(yīng)力擴(kuò)散。γ為局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)

γ的限值及A0的計(jì)算（三）局部均勻受壓時(shí)的承載力11.4砌體的局部受壓承載力計(jì)算NL（1）梁有效支承長(zhǎng)度a0（四）梁端支承處砌體局部受壓11.4砌體的局部受壓承載力計(jì)算（2）計(jì)算公式由于內(nèi)拱卸載效應(yīng)，上部荷載僅有部分通過梁傳至梁底部。（N0）計(jì)算公式：NL+N0

fALAL=a0bN0＝0ALNL00

例：外縱墻上大梁跨度5.8m，截面尺寸b×h=200mm×400mm，支承長(zhǎng)度a=190mm，支座反力Nl=79kN。梁底墻體截面上的上部荷載設(shè)計(jì)值Nu＝240kN，窗間墻截面1200mm×190mm。墻體用MU10單排孔混凝土小型砌塊、Mb7.5砌塊砌筑砂漿砌筑(f=2.22N/mm2)，并灌注Cb20混凝土(fc=9.6N/mm2)，孔洞率δ＝30%，灌孔率ρ＝33%。試驗(yàn)算梁端支承處砌體的局部受壓承載力。解：局部受壓面積：Al=a0b=134×200=26800mm2影響砌體局部抗壓強(qiáng)度的計(jì)算面積：A0=190(2×190+200)=110200mm2梁端有效支承長(zhǎng)度：故取上部荷載折減系數(shù)Ψ=0局部抗壓強(qiáng)度提高系數(shù)灌孔混凝土面積和砌體毛面積的比值α＝δρ=0.30×0.33=0.10灌孔砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fg＝f＋0.6αfc＝2.22+0.6×0.10×9.6=2.80N/mm2<2f＝4.44N/mm2ηγfgAl=0.7×1.62×2.80×26800=85.1kN>Nl=79kN滿足要求。bb計(jì)算公式：NL+N0

1fAbAL=abbbN0＝0Ab1

＝0.8，計(jì)算時(shí)，AL用Ab代替與偏心e有關(guān)N0NLab0.4a0N0NLab0.4a0M（五）梁下設(shè)有剛性墊塊11.4砌體的局部受壓承載力計(jì)算橫墻承重方案縱墻承重方案縱橫墻承重方案內(nèi)框架承重方案按承重墻體布置方式不同：11.6混合結(jié)構(gòu)房屋墻、柱的設(shè)計(jì)11.6.1混合結(jié)構(gòu)房屋的結(jié)構(gòu)布置

1、橫墻承重方案

1.橫墻承重方案（1）荷載傳遞路徑：板橫墻基礎(chǔ)地基（2）特點(diǎn)：橫墻為主要承重墻；橫向空間剛度大，整體性好；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便；房間大小固定。――適用于宿舍、住宅、旅館等居住建筑和由小房間組成的辦公樓等。2、縱墻承重方案（1）荷載傳遞路徑：板梁縱墻基礎(chǔ)地基。（2）特點(diǎn)：縱墻承重，橫墻間距不受限制，建筑平面布置靈活；門窗洞口大小和位置受到限制；橫向剛度小，整體性差。――適用于教學(xué)樓、圖書館、食堂、俱樂部、中小型工業(yè)廠房等單層和多層空曠房屋。3、縱橫墻承重方案（1）荷載傳遞路徑樓（屋）面板基礎(chǔ)地基（2）特點(diǎn)：房間布置靈活；空間剛度和整體性好。――適用于住宅、教學(xué)樓、辦公樓及醫(yī)院等建筑。

梁縱墻橫墻4、內(nèi)框架承重方案（1）豎向荷載傳力路線：路線：屋（樓）面荷載↗(梁)→外墻↘基礎(chǔ)

→地基↘梁→框架柱↗（2）內(nèi)框架承重體系特點(diǎn)：室內(nèi)空間較大，梁的跨度并不相應(yīng)增大；由于橫墻少，房屋的空間剛度和整體性較差；由于鋼筋混凝土柱和磚墻的壓縮性能不同，結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生不均勻的豎向變形；框架和墻的變形性能相差較大，在地震時(shí)易由于變形不協(xié)調(diào)而破壞。

以上是從大量工程實(shí)踐中概括出來的幾種承重方案，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的使用要求，以及地質(zhì)、材料、施工等條件，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則，對(duì)幾種可能的承重方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，正確選用比較合理的承重方案。11.6.2混合結(jié)構(gòu)房屋的靜力計(jì)算方案剛彈性方案彈性方案根據(jù)房屋的空間工作性能不同，靜力計(jì)算方案分為剛性方案房屋中間無橫墻、兩端無山墻：一單層房屋，外縱墻承重，屋蓋為裝配式鋼筋砼樓蓋，兩端無山墻。(單層廠房、倉庫等)水平風(fēng)荷載傳遞路線：風(fēng)荷載縱墻縱墻基礎(chǔ)地基1.彈性方案這類房屋中，荷載作用下的墻頂位移主要取決于縱墻的剛度，而屋蓋結(jié)構(gòu)的剛度只是保證傳遞水平荷載時(shí)兩邊縱墻位移相等。兩端有山墻的單層房屋。2.剛彈性方案當(dāng)山墻（橫墻）間距更短時(shí)，由于屋面水平梁的水平剛度很大，可以認(rèn)為屋面沒有水平位移。3.剛性方案4.房屋靜力計(jì)算方案的確定剛性和剛彈性方案的房屋時(shí)橫墻的要求：（1）橫墻中開有洞口時(shí)，洞口的水平截面面積不應(yīng)超過橫墻截面面積的50%；（2）橫墻厚度不宜小于180mm；（3）單層房屋的橫墻長(zhǎng)度不宜小于其高度，多層房屋的橫墻長(zhǎng)度不宜小于橫墻總高度的一半。當(dāng)不符合上述要求時(shí)，應(yīng)對(duì)橫墻的剛度進(jìn)行驗(yàn)算；最大的水平位移不超過橫墻總高度的1/4000。墻柱的高度與厚度之比稱為高厚比。在進(jìn)行墻體設(shè)計(jì)時(shí)必須限制其高厚比，保證墻體的穩(wěn)定性和剛度。11.6.3墻柱的高厚比及墻體的構(gòu)造措施

1.高厚比的定義對(duì)于矩形截面墻、柱的高厚比應(yīng)符合下列要求：2.高厚比的驗(yàn)算

非承重墻的修正系數(shù):

當(dāng)厚度為240mm時(shí)，；當(dāng)厚度為90mm時(shí)，；當(dāng)厚度在240mm和90mm之間時(shí)，插值。由門窗洞口的墻的修正系數(shù)：式中，為寬度s范圍內(nèi)的門窗洞口的寬度；s為相鄰窗間墻或壁柱之間的距離。3.墻、柱的允許高厚比限值帶壁柱墻，除了保證整片墻的剛度和穩(wěn)定性外，還應(yīng)保證壁柱間墻體的局部穩(wěn)定性。因此應(yīng)驗(yàn)算整片墻和壁柱間兩部分內(nèi)容：整片墻高厚比驗(yàn)算

β=H0/hT<μ1μ2[β]壁柱間墻的高厚比驗(yàn)算

β