砌體的力學(xué)性能

13.4砌體的力學(xué)性能第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能一、砌體的受壓性能砌體軸心受壓試驗(yàn)研究第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能1.無筋磚砌體受壓破壞三個(gè)階段從砌體開始受壓到單塊磚出現(xiàn)裂縫。出現(xiàn)第一條（或第一批）裂縫時(shí)的荷載約為破壞荷載的50%～70%，此時(shí)如果荷載不增加，裂縫也不會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大，處于裂縫穩(wěn)定階段隨著荷載的繼續(xù)增加，原有裂縫不斷擴(kuò)展，同時(shí)產(chǎn)生新的裂縫，這些裂縫沿豎向形成通過幾皮磚的連續(xù)裂縫（條縫）。此時(shí)即使荷載不再增加，裂縫仍會(huì)繼續(xù)發(fā)展，處于不穩(wěn)定裂縫階段。其荷載約為破壞荷載的80%～90%再增加荷載，裂縫迅速開展，其中幾條連續(xù)的豎向裂縫把砌體分割成一個(gè)個(gè)單獨(dú)的半磚小柱，整個(gè)砌體明顯向外鼓出。最終砌體喪失承載力而破壞。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果表明：磚砌體的抗壓強(qiáng)度總是低于組成其磚的抗壓強(qiáng)度。其原因是磚在砌體受壓時(shí)處于壓、彎、剪、拉的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。2.磚在受壓砌體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)（1）由于砂漿層的非均勻性以及磚表面的不規(guī)整，使得磚與砂漿并非全面接觸，而是支承在凹凸不平的砂漿層上。因此，磚在中心受壓的砌體中實(shí)際上是處于受彎、受剪和局部承壓的復(fù)雜受力狀態(tài)。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能（2）由于磚和砂漿橫向變形的差異，一般磚的橫向變形較一般砂漿為小，磚和砂漿間的粘結(jié)力和摩擦力，使二者不能自由變形。因此磚受到橫向拉力，而砂漿受到橫向壓力。

砂漿處于三向受力，抗壓強(qiáng)度提高；磚內(nèi)出現(xiàn)的附加拉應(yīng)力，加快磚內(nèi)裂縫的出現(xiàn)，故用低強(qiáng)度砌筑的砌體內(nèi)裂縫出現(xiàn)較早。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能（3）豎向灰縫處砂漿不可能填實(shí)，不能保證砌體的整體性，因而在豎向灰縫處發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。

綜上所述，中心受壓砌體中的磚處于局部受壓、受彎、受剪、橫向受拉的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。由于磚的抗彎、抗拉強(qiáng)度很低，故磚砌體受壓后磚塊將出現(xiàn)因彎拉應(yīng)力而產(chǎn)生的豎向裂縫。這種裂縫隨著荷載增加而上下貫通，直至將整個(gè)砌體分割成若干半磚小柱，小柱失穩(wěn)導(dǎo)致整個(gè)砌體的破壞?？梢娖鲶w的破壞不是由于磚受壓耗盡了其抗壓強(qiáng)度，而是由于形成半磚小柱，側(cè)向凸出，破壞了砌體的整體工作。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能3.影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素（1）塊體的物理力學(xué)性能（強(qiáng)度和外形尺寸）

塊材的強(qiáng)度等級(jí)越高，其抗彎、抗剪及抗拉能力就越強(qiáng)，則砌體的抗壓強(qiáng)度越高。磚強(qiáng)度增加1倍，砌體的抗壓強(qiáng)度增加約60%。

塊體外形規(guī)則、表面平整，灰縫就容易鋪砌得均勻密實(shí)塊體受復(fù)雜應(yīng)力的影響較小，砌體抗壓強(qiáng)度越大。塊體的截面高度大，其抗彎、剪、拉的能力就強(qiáng)，砌體的抗壓強(qiáng)度也較大。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能（2）砂漿的物理力學(xué)性能（強(qiáng)度、和易性、保水性）

砂漿強(qiáng)度等級(jí)不高的情況下，提高砂漿強(qiáng)度等級(jí)，砌體抗壓強(qiáng)度有明顯提高，但砂漿強(qiáng)度等級(jí)過高時(shí)，對(duì)砌體的抗壓強(qiáng)度的提高并不明顯。砂漿與砌塊等級(jí)相互匹配，比較合理。宜采用提高塊體強(qiáng)度等級(jí)的方法來提高砌體的抗壓強(qiáng)度。

砂漿變形越大，砌體的抗壓強(qiáng)度越低；

砂漿的和易性、保水性越好，灰縫越飽滿、均勻和密實(shí)，砌體的抗壓強(qiáng)度越高，但過大的流動(dòng)性是砂漿變形過大，砌體的強(qiáng)度反而降低。和易性：和易性是指新拌水泥混凝土易于各工序施工操作（攪拌、運(yùn)輸、澆灌、搗實(shí)等）并能獲得質(zhì)量均勻、成型密實(shí)的性能，其含義包含流動(dòng)性、粘聚性及保水性。也稱混凝土的工作性。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能（3）砌筑質(zhì)量

工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究表明：施工技術(shù)水平、水平灰縫的飽滿度及厚度、磚的含水率都對(duì)砌體強(qiáng)度有較大的影響。

1）施工技術(shù)水平

《砌體結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50203-2011）根據(jù)質(zhì)量管理、砂漿強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度、砌筑工人技術(shù)等綜合水平將施工技術(shù)水平劃分為A、B、C三個(gè)等級(jí)。

A級(jí)施工質(zhì)量，砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值提高約7%，

B級(jí)施工質(zhì)量，砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按《砌體規(guī)范》直接取用，

C級(jí)施工質(zhì)量，砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值降低約11%。配筋砌體不允許采用。

2）灰縫的飽滿度及厚度

水平灰縫的砂漿飽滿度不得小于80%，磚砌體灰縫厚度一般應(yīng)控制在8～12mm

3）磚的含水率

干燥的塊體會(huì)降低20%左右砌體強(qiáng)度，《施工規(guī)范》規(guī)定磚提前1~2d澆水濕潤(rùn)，相對(duì)含水率，普通磚、多孔磚為60%~70%，蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚為40%~50%。

4）塊體的搭接方式

塊體搭接方式影響砌體的整體性，《施工規(guī)范》規(guī)定燒結(jié)普通磚和蒸壓磚砌體應(yīng)上下錯(cuò)縫，內(nèi)外搭砌。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能4.砌體的抗壓強(qiáng)度1）砌體抗壓強(qiáng)度平均值《砌體規(guī)范》給出各類砌體的軸心抗壓強(qiáng)度平均值計(jì)算公式為：第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能《砌體規(guī)范》規(guī)定：在驗(yàn)算施工階段砂漿尚未硬化的新砌砌體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，可取砂漿強(qiáng)度為零。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能2）砌體抗壓強(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fk=

fm-1.645σf3）砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=

fk/γfγf——砌體結(jié)構(gòu)的材料性能分項(xiàng)系數(shù)，一般情況下，宜按施工質(zhì)量控制等級(jí)為B級(jí)考慮，取為l.6；當(dāng)為C級(jí)時(shí)，取為1.8；當(dāng)為A級(jí)時(shí)，取為1.5。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能4）單排孔混凝土砌塊對(duì)孔砌筑，并在砌塊的豎向孔洞內(nèi)用灌孔混凝土灌實(shí)時(shí)，其抗壓強(qiáng)度平均值計(jì)算式為：

灌孔混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于Cb20，也不應(yīng)低于1.5倍的塊體強(qiáng)度等級(jí)。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能單排孔混凝土砌塊對(duì)孔砌筑時(shí)，灌孔砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值計(jì)算式為：第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能二、砌體的受拉、受彎及受剪性能

砌體的抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度都遠(yuǎn)較其抗壓強(qiáng)度低，砌體的拉、彎、剪強(qiáng)度主要取決于灰縫與塊體的粘結(jié)強(qiáng)度，亦即砂漿的強(qiáng)度。

第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能豎向灰縫砂漿較難填滿，砂漿硬化時(shí)收縮，故不考慮粘結(jié)強(qiáng)度；計(jì)算中僅考慮水平灰縫的粘結(jié)強(qiáng)度。根據(jù)力的作用方向，粘結(jié)強(qiáng)度（與砂漿強(qiáng)度有關(guān)）分兩類：法向粘結(jié)強(qiáng)度S：力垂直于灰縫面。切向粘結(jié)強(qiáng)度T：力平行于灰縫。TTSS第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能1.砌體軸心受拉砌體軸心受拉破壞形態(tài)包括以下三種：（1）沿齒縫截面破壞：塊體MU較高，砂漿M較低時(shí)發(fā)生（2）沿水平通縫截面破壞：軸向拉力與水平灰縫垂直時(shí)發(fā)生（不允許采用）（3）沿塊體和豎向灰縫截面破壞：塊體抗拉強(qiáng)度較低時(shí)發(fā)生砂漿的切向粘結(jié)強(qiáng)度低于磚的抗拉強(qiáng)度砂漿的切向粘結(jié)強(qiáng)度大于于磚的抗拉強(qiáng)度砌體的抗拉強(qiáng)度由法向粘結(jié)強(qiáng)度控制第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能砌體沿齒縫截面破壞的軸心抗拉強(qiáng)度平均值計(jì)算式為砌體種類k3燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚砌體0.141蒸壓粉砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體0.09混凝土砌塊砌體0.069毛石砌體0.075砌體沿塊體和豎向灰縫截面破壞的軸心抗拉強(qiáng)度平均值計(jì)算式為f1

——塊體的抗壓強(qiáng)度平均值第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能2.砌體彎曲受拉砌體彎曲受拉破壞形態(tài)包括以下三種：（1）砌體沿通縫截面破壞（2）砌體沿齒縫截面破壞（3）砌體沿塊體和豎向灰縫截面破壞。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能

砌體沿齒縫截面破壞和沿通縫破壞的彎曲抗拉強(qiáng)度平均值的計(jì)算式為：砌體種類k4沿齒縫沿通縫燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚砌體0.2500.125蒸壓粉砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體0.1800.090混凝土砌塊砌體0.0810.056毛石砌體0.113——第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能3.砌體受剪

受純剪時(shí)，砌體可能發(fā)生沿通縫、齒縫或沿階梯形截面的剪切破壞。沿齒縫剪切

沿通縫剪切沿階梯形縫剪切砌體通縫抗剪強(qiáng)度主要取決于磚和砂漿的切向粘結(jié)強(qiáng)度。

砌體沿階梯形縫受剪破壞是地震中房屋墻體的常遇震害。

齒縫受剪破壞一般僅發(fā)生在錯(cuò)縫較差的磚砌體及毛石砌體中。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能

砌體沿齒縫截面破壞和沿通縫破壞的抗剪強(qiáng)度平均值的計(jì)算式為：砌體種類k5燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚砌體0.125蒸壓粉砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體0.09混凝土砌塊砌體0.069毛石砌體0.188單排孔混凝土砌塊對(duì)孔砌筑時(shí)，灌孔砌體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fvg計(jì)算式為：fg——灌孔砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能三、砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值調(diào)整系數(shù)1.有吊車房屋砌體、跨度不小于9m的梁下燒結(jié)普通磚砌體、跨度不小于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.當(dāng)砌體用水泥砂漿砌筑時(shí)，對(duì)表13-7~表13-13中的數(shù)值γa=0.9；對(duì)表13-14中數(shù)值，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)驗(yàn)算施工中房屋的構(gòu)件時(shí)，γa=1.1。

各類砌體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，符合下列情況時(shí)，應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)γa第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能四、砌體的變形系數(shù)1.砌體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系在軸心壓力作用下，隨著壓力的增大變形增加，但變形增加的速度較壓力增加快得多；當(dāng)接近極限壓力時(shí)，變形迅速增大；之后，壓力逐漸減小，而變形卻急劇增加。砌體為彈塑性材料。2.砌體的彈性模量砌體受壓應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系曲線砌體受壓彈性模量表示取σA=0.43fm時(shí)過A點(diǎn)的割線正切作為砌體受壓彈性模量E。A第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能單排孔且對(duì)孔砌筑的混凝土砌體灌孔砌體的彈性模量：第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能3.砌體的剪變模量砌體的剪變模量一般采用材料力學(xué)公式第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.4

砌體的力學(xué)性能4.砌體的線膨脹系數(shù)、收縮率和摩擦系數(shù)砌體類別線膨脹系數(shù)收縮率/℃mm/m燒結(jié)粘土磚砌體5-0.1蒸壓粉砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體8-0.2混凝土砌塊砌體10-0.2輕集料混凝土砌塊砌體10-0.3毛石砌體8——2）砌體的收縮率

溫度裂縫和砌體的干縮引起的裂縫幾乎占可遇裂縫的80%以上。干縮造成建筑物，構(gòu)筑物墻體的裂縫有時(shí)相當(dāng)嚴(yán)重，不可忽視危害。1）砌體的線膨脹系數(shù)

溫度的變化引起砌體的熱脹冷縮變形。當(dāng)變形受到約束時(shí)砌體會(huì)產(chǎn)生附加內(nèi)力、附加變形和裂縫。第十三章砌體結(jié)構(gòu)13.