砌體結(jié)構(gòu)第2章

第2章砌體及其設(shè)計方法本章研究內(nèi)容：塊材的種類及其力學(xué)性質(zhì)；砂漿的種類及其力學(xué)性質(zhì)；砌體的種類及其力學(xué)性質(zhì)；2.1塊材及強度等級磚石砌塊實心磚空心磚料石毛石細料石

半細料石

粗料石

毛料石燒結(jié)普通磚非燒結(jié)硅酸鹽磚小型砌塊

中型砌塊

大型砌塊（按大小分）（按材料分）混凝土空心砌塊

加氣混凝土砌塊

硅酸鹽砌塊塊材(1)燒結(jié)普通磚原料：粘土、煤矸石、頁巖或粉煤灰標準磚尺寸：240×115×53mm墻體尺寸：（120）、240、(370)、490、620…mm適用范圍：房屋上部及地下基礎(chǔ)等1實心磚２４０１１５１１５１０２４０１１５１１５１０２４０１１５１１５１０１１５１１５１０１７８５３１８０１１５１０１２５３５３９１１５灰縫的厚度為８～１２ｍｍ２４墻１８墻理論上，1m3磚砌體大約需用磚512塊?？扇苄缘柠}在磚表面的鹽析現(xiàn)象，一般呈白色粉末、絮團或絮片狀，又稱為起霜、鹽析或鹽霜。燒成過程中生石灰留在磚內(nèi)，生石灰在磚內(nèi)吸收外界的水分，消化并產(chǎn)生體積膨脹，稱為石灰爆裂。(2)燒結(jié)多孔磚

原料同燒結(jié)磚但孔洞率15~35%；承重多孔磚目前主要采用P型磚（240×115×90）和M型磚（190×190×90）；多孔磚優(yōu)點：可節(jié)約粘土、減少砂漿用量、提高工效、節(jié)省墻體造價；可減輕塊體自重、增強墻體抗震性能。適用范圍：房屋上部結(jié)構(gòu)（不宜用于凍脹地區(qū)地下部位）。原料同燒結(jié)磚但孔洞率不小于35%的燒結(jié)空心磚。

圍護結(jié)構(gòu)

(3)燒結(jié)空心磚燒結(jié)多孔磚主要用于砌筑承重墻體(6層以下)燒結(jié)空心磚主要用于砌筑非承重的墻體非燒結(jié)硅酸鹽磚硅酸鹽磚是用硅酸鹽材料壓制成形并經(jīng)蒸壓釜，在蒸汽壓力下凝固而成的。定義分類蒸壓灰砂磚蒸壓粉煤灰磚重力密度為:14~18kN/m3注意：不適用于高溫環(huán)境下的砌體結(jié)構(gòu)(1)蒸壓灰砂磚原料：石灰和砂尺寸同燒結(jié)普通磚適用范圍：不得用于長期受熱200℃以上、受急冷急熱和有酸性介質(zhì)侵蝕的建筑部位，MU15和MU15以上的蒸壓灰砂磚可用于基礎(chǔ)及其他建筑部位，蒸壓灰砂磚用于基礎(chǔ)或用于受凍融和干濕交替作用的建筑部位必須使用一等磚。蒸壓灰砂磚作為樓房建筑的材料，約在2001年起大量采用.(2)蒸壓粉煤灰磚原料：粉煤灰和石灰加適量石膏及集料尺寸同燒結(jié)普通磚適用范圍同蒸壓灰砂磚（2砌塊分類：

按材料分類：混凝土空心砌塊、加氣混凝土砌塊及硅酸鹽空心砌塊

按尺寸大小分類：小型砌塊高度180~390mm尺寸：390mm×190mm×190mm

中型砌塊高度390~900mm

大型砌塊高度大于900mm空心率：25%～50%適用范圍：工業(yè)與民用建筑的圍護結(jié)構(gòu)強度等級：混凝土小型空心砌塊：MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5輕集料混凝土小型空心砌塊：MU10、MU7.5和MU5非承重砌塊：MU3.5

可用于多層建筑的內(nèi)墻和外墻。砌筑普通混凝土小型空心砌塊氣體，不需對小砌塊澆水濕潤，如遇天氣干燥炎熱時，應(yīng)提前澆水濕潤。將粘土磚與加氣混凝土砌塊分別在水中浸泡2min，分別敲開，觀察斷面中水滲入程度。案例分析石石材一般采用重質(zhì)天然石，如花崗巖、砂巖、石灰?guī)r等，具有強度高、抗凍性好、耐久性好，可作為承重墻體、基礎(chǔ)、擋墻等。（3）石材石材導(dǎo)熱系數(shù)大，在寒冷及炎熱地區(qū)不宜作建筑物外墻。石料石毛石細料石：半細料石：粗料石：毛料石：通過細加工，外形規(guī)則。疊砌面凹入深度不大于10mm。截面的寬度、高度不小于200mm，且不小于長度的1/4。規(guī)格尺寸同細料石，疊砌面凹入深度不大于15mm。規(guī)格尺寸同上，疊砌面凹入深度不大于20mm。外形大致方正，一般不需加工或稍加工修正，高度不小于200mm，疊砌面凹入深度不大于25mm的石材。形狀不規(guī)則、中部厚度不小于200mm的塊石。塊體的強度等級燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚MU30、MU25、MU20、MU15、MU10蒸壓灰砂磚，蒸壓粉煤灰磚MU25、MU20、MU15、MU10石材MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20砌塊MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5MU

——

塊材強度等級的符號塊體（MasonryUnit）如MU15表示該塊材的強度等級為15MPa2、塊材的強度等級17(1)耐久性；砂漿的基本要求：作用2.1.2砂漿（3）保水性（2）可塑性；由砂、礦物膠結(jié)材料與水按合理配比經(jīng)攪拌而制成使塊體連成整體；抹平塊體表面；填補塊體間縫隙分類混合砂漿水泥砂漿由水泥、砂和水拌合而成的無塑性摻和料的純水泥砂漿有塑性摻和料的水泥砂漿不含水泥的砂漿水泥砂漿混合砂漿非水泥砂漿強度流動性保水性非水泥砂漿1.砂漿種類：19（4）混凝土砌塊（磚）專用砌筑砂漿（5）蒸壓灰砂普通磚、蒸壓粉煤灰普通磚專用砌筑砂漿M15、M10、M7.5、M5、M2.5M

—

砂漿強度等級的符號Mb—

混凝土砌塊所用的砌筑砂漿的強度等級符號如：M5表示該砂漿的強度等級為5MPa2.砂漿的強度等級采用類似混凝土的標準試驗方法，進行抗壓試驗得出的以Mpa為單位的強度值劃分為以下5級：塊體和砂漿的選擇原則：1）本著“就地取材，因地制宜”的原則，選取當?shù)匦阅芰己玫膲K材和砂漿。2）為保證承載力，應(yīng)根據(jù)設(shè)計計算選取強度等級適宜的塊材和砂漿。3）要保證砌體的耐久性。塊體和砂漿的選擇1）對于一般房屋，如果砌體為承重結(jié)構(gòu)磚：MU20、MU15、MU10石材：MU50、MU40、MU30、MU20砂漿：M10、M7.5、M5砌塊：MU7.52）五層及五層以上房屋的外墻、潮濕房間的墻以及受振動或?qū)痈叽笥?m的墻、柱所用材料的最低強度等級砂漿：M5磚：MU10石材：MU30塊體和砂漿的選擇3）地面以下或防潮層以下的砌體，所用材料的最低強度等級應(yīng)符合下表的規(guī)定：在混凝土小型砌塊建筑中，為提高房屋的整體性、承載能力和抗震能力，常在砌塊孔洞中設(shè)置鋼筋并澆入灌孔混凝土，使之形成鋼筋混凝土柱。在有些混凝土小型砌塊砌體中，雖然孔內(nèi)未設(shè)鋼筋，但為了增大砌體的橫截面面積，或為滿足其他功能的要求，也需要灌孔，所灌的混凝土即為灌孔混凝土。2.1.3砌塊灌孔混凝土要求：碎石直徑不大于10mm，坍落度在200～250mm左右。灌孔混凝土的強度等級用Cb表示。砌體種類砌體配筋砌體無筋砌體2.3砌體的種類無筋砌體：僅由塊材和砂漿組成的砌體2.2.1無筋砌體無筋砌體包括磚砌體、砌塊砌體和石砌體，應(yīng)用范圍廣泛，但抗震性能較差。1、磚砌體（1）實心砌體240mm（1磚）、370mm（1磚半）、490mm（2磚）、620mm（2磚半）、740mm（3磚）等（按1/2磚進位）磚的砌筑方式

180mm、300mm、420mm等（按1/4磚進位）把一側(cè)的磚側(cè)砌（2）空心砌體空斗墻2）石砌體石砌體：由石材和砂漿或石材和混凝土砌筑而成的砌體，分為料石砌體、毛石砌體和毛石混凝土砌體。3）砌塊砌體混凝土空心砌塊砌體配筋砌體：在砌體中設(shè)置了鋼筋或鋼筋混凝土材料的砌體。特點：配筋砌體的抗拉、抗彎、抗剪強度遠大于無筋砌體且具有良好的抗震性能2.2.2配筋砌體根據(jù)在磚砌體中配筋形式的不同以及設(shè)置鋼筋混凝土部件的位置和方法不同可分為：網(wǎng)狀配筋磚砌體、組合磚砌體和配筋混凝土空心砌塊砌體。1）橫向配筋砌體磚柱或磚墻中每隔幾皮磚在其水平灰縫中設(shè)置直徑為3mm~4mm的方格網(wǎng)式鋼筋網(wǎng)片砌筑而成的砌體結(jié)構(gòu)2）組合磚砌體外包式組合磚砌體3)磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱組合墻4）配筋混凝土空心砌塊砌體（簡稱配筋砌塊砌體）在混凝土空心砌塊砌體的水平灰縫中配置水平鋼筋，在孔洞中配置豎向鋼筋并用混凝土灌實的一種配筋砌體。2.2.3墻板2.3砌體的受壓性能2.3.1砌體的受壓破壞特征磚塊強度并不等于砌體強度！磚砌體受壓破壞的三階段特征：Ⅱ貫通幾皮磚Ⅲ小磚柱失穩(wěn)破壞剛性加載板0（0.5~0.7）Np（0.5~0.7）Np（0.8~0.9）Np（0.8~0.9）NpNpⅠ裂縫未貫通1皮磚磚塊強度并不等于砌體強度2.3.2、砌體的受壓應(yīng)力狀態(tài)砌體內(nèi)單塊磚的應(yīng)力狀態(tài)：（1）處壓壓、彎、剪組合應(yīng)力；（2）磚和砂漿的交互作用，使得：磚受到拉應(yīng)力→磚塊的抗壓強度f1↓;砂漿三向受壓→砂漿的抗壓強度f2↑;（3）彈性地基梁作用；（4）豎縫處易發(fā)生應(yīng)力集中，使磚塊開裂提前，導(dǎo)致砌體承載力下降。2.3.3影響砌體抗壓強度的因素：（1）塊體、砂漿的強度：強度越高、則砌體強度也越高；（2）塊體的尺寸與形狀

塊體——高度大，砌體強度高；長度大，砌體強度低；表面平整，砌體強度高；彈性模量——彈性模量大，砌體強度高；（3）砂漿質(zhì)量砂漿性質(zhì)---變形越大，砌體強度越低；砂漿的流動性---流動性差，砌體強度降低；（4）砌筑質(zhì)量與灰縫的厚度錯縫搭接；砂漿均勻、灰縫飽滿；水平灰縫飽滿程度不得低于80%，灰縫厚度以10~12mm為宜。2.3.4砌體抗壓強度計算公式《規(guī)范》提出統(tǒng)一表達公式：式式中?

m——砌體軸心抗壓強度平均值（Mpa）；

?

1——塊體抗壓強度平均值（Mpa）；

?

2——砂漿抗壓強度平均值（Mpa）；

k1、——與塊體類別及砌體類別有關(guān)的參數(shù)，見表2.4；

k2——砂漿強度影響的修正系數(shù)，見表2.4；（2.1）2.4砌體的受拉、受彎、受剪性能2.4.1砌體的軸心受拉性能式式中?

t,m——砌體軸心抗拉強度平均值（Mpa）；

?

2——砂漿的抗壓強度平均值（Mpa）；

k3——與塊體類別有關(guān)的參數(shù)，見表2.3；

破壞形態(tài)沿齒縫破壞；Ⅰ—Ⅰ（沿砌體（塊體）截面破壞Ⅱ—Ⅱ）

《規(guī)范》規(guī)定砌體沿齒縫截面破壞的軸心抗拉強度平均值計算公式為：

(2.2)2.4.2砌體的受彎性能破壞形態(tài)沿齒縫破壞；沿通縫破壞；（沿砌體與豎向縫破壞）?！兑?guī)范》規(guī)定砌體沿齒縫與沿通縫截面受彎破壞時的彎曲抗拉強度平均值計算公式為式式中?

tm，m——砌體彎曲抗拉強度平均值（Mpa）；

?

2——砂漿的抗壓強度平均值（Mpa）；

k4——與塊體類別有關(guān)的參數(shù)，見表2.6；(2.3)2.4.3砌體的受剪性能（1）砌體的受剪破壞與抗剪強度三種受剪破壞形式剪摩破壞——y/τ較小時；

主拉應(yīng)力破壞（剪壓破壞）——y/τ較大時；斜壓破壞——y/τ更大時?！兑?guī)范》規(guī)定砌體的抗剪強度平均值計算公式為式式中?

v，m——砌體抗剪強度平均值（Mpa）；

?

2——砂漿的抗壓強度平均值（Mpa）；

k5——與塊體類別有關(guān)的參數(shù)，見表2.7；(2.4)yyyττ（2）影響砌體抗剪強度的主要因素①塊體與砂漿強度②垂直壓應(yīng)力③砌筑質(zhì)量④試驗方法2.5砌體的的變形和其他性能2.5.1砌體的彈性模量研究彈性模量的目的在于掌握應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。定義式：=E·-曲線：砌體屬于彈塑性材料，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈曲線。試驗表明，--關(guān)系符合對數(shù)曲線，計算表達式為式式中?m——砌體抗壓強度平均值；

ξ——砌體變形的彈性特征系數(shù)，主要與砂漿的強度等級有關(guān)(2.5)對（2.5）式求導(dǎo)：變形模量的三種表達方式：切線模量-----曲線任意點應(yīng)力增量與應(yīng)變增量之比；初始彈性模量-----曲線原點的切線模量；割線模量-----曲線上原點至任意一點所做的連線的正切值；當取任意點為：=0.4fm時，′/f(2.6)(2.7)(2.8)2.5.2砌體的剪變模量2.5.3砌體的干縮變形和線膨脹系數(shù)2.5.4摩擦系數(shù)式中ν——材料的泊松系數(shù)，一般為0.1~0.2，因此，《規(guī)范》近似取G=0.4E（2.9）2.6以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法2.6.1極限狀態(tài)設(shè)計方法的基本概念（1）結(jié)構(gòu)的功能要求（2）結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)（3）結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)的抗力（4）結(jié)構(gòu)的可靠度與可靠指標（5）設(shè)計表達式②當僅有一個可變荷載時，應(yīng)按下列公式中最不利組合進行計算①當可變荷載多于一個時，應(yīng)按下列公式中最不利組合進行計算(2-11)(2-12)(2-13)(2-14)③當砌體結(jié)構(gòu)作為一個剛體，需驗算整體穩(wěn)定性時，應(yīng)按下列公式進行驗算式中SG1k——起有利作用的永久荷載內(nèi)力標準值；

SG2k——起不利作用的永久荷載內(nèi)力標準值；(2-15)G1k(2-16)2.6.2砌體的強度標準值和設(shè)計值（1）砌體的強度標準值砌體強度的標準值?k按下式計算?k=?m–1.645σf=?m(1–1.645δf)(2-17)式中?m——砌體的強度平均值；σf——砌體強度的標準差；δf——砌體強度的變異系數(shù)。砌體類別燒結(jié)普通磚混凝土小型砌快輕骨料多排孔混凝土小型空心砌塊受力類型軸心受壓偏心受壓抗剪軸心受壓抗剪軸心受壓變異系數(shù)0.1740.1740.240.140.240.17表砌體強度的變異系數(shù)（2）砌體的強度設(shè)計值砌體的強度設(shè)計值?是砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時所采用的砌體強度代表值，為砌體強度的標準值?k除以材料性能分項系數(shù)γf，按下式計算γf——砌體結(jié)構(gòu)的材料性能分項系數(shù)；

γf=1.6，按施工質(zhì)量控制等級為B級考慮；γf=1.8，按施工質(zhì)量控制等級為C級考慮。表2-7~2-13為b級強度設(shè)計值；當為C級時，應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)γa=1.6/1.8=0.89；當為A級時，砌體強度設(shè)計值提高5%。考慮到一些不利的因素，P25~26情況的各類砌體，其砌體強度設(shè)計值應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)γa。(2-18)表2.7燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚砌體的抗壓強度設(shè)計值（MPa）磚強度等級砂漿強度等級砂漿強度M15M10M7.5M5M2.50MU303.943.272.932.592.261.15MU253.602.982.682.372.061.05MU203.222.672.392.121.840.94MU152.792.312.071.831.600.82MU10—1.891.691.501.300.67注：當燒結(jié)多孔磚的孔洞率大于30%時，表中數(shù)值應(yīng)乘以0.9。表2.8混凝土普通磚和混凝土多孔磚砌體的抗壓強度設(shè)計值（MPa）磚強度等級砂漿強度等級砂漿強度Mb20Mb15Mb10Mb7.5Mb50MU304.613.943.272.932.591.15MU254.213.602.982.682.371.05MU203.773.222.672.392.120.94MU15—2.792.312.071.830.82表2.9蒸壓灰砂普通磚和蒸壓粉煤灰普通磚砌體的抗壓強度設(shè)計值（MPa）磚強度等級砂漿強度等級砂漿強度M15M10M7.5M50MU253.602.982.682.371.05MU203.222.672.392.120.94MU152.792.312.071.830.82注：當采用專用砂漿砌筑時，其抗壓強度設(shè)計值按表中數(shù)值采用。灌孔砌塊砌體的抗壓強度和抗剪強度設(shè)計值單排孔混凝土砌塊對孔砌筑時，灌孔砌體的抗壓強度設(shè)計值fg，應(yīng)按下列公式計算

（2-19）式中fg——灌孔混凝土砌塊砌體的抗壓強度設(shè)計值，該值不應(yīng)大于未灌孔砌體抗壓強度設(shè)計值的2倍；

f——未灌孔混凝土砌塊砌體的抗壓強度設(shè)計值，應(yīng)按表2.10采用；