砌體及基本力學(xué)性能

13砌體及其基本力學(xué)性能

本章主要介紹無筋砌體受壓構(gòu)件承載力的主要影響因素、構(gòu)件承載力的基本計(jì)算公式及其適用范圍，無筋砌體局部受壓時的受力特點(diǎn)，局部受壓承載力驗(yàn)算的基本公式以及梁下墊塊的計(jì)算和構(gòu)造，無筋砌體受拉、受彎、受剪構(gòu)件的破壞特征及承載力計(jì)算方法。

本章提要本章內(nèi)容13.1

砌體的種類13.2

材料強(qiáng)度等級13.3

砌體的力學(xué)性能13.1砌體的種類

砌體是由塊體和砂漿砌筑而成的整體。

砌體分為無筋砌體和配筋砌體兩大類。根據(jù)塊體的不同，無筋砌體有：磚砌體、砌塊砌體和石砌體。在砌體中配有鋼筋或鋼筋混凝土的稱為配筋砌體。在房屋建筑中，磚砌體通常用作內(nèi)外墻、柱及基礎(chǔ)等承重結(jié)構(gòu)，圍護(hù)墻及隔斷墻等非承重結(jié)構(gòu)。承重墻一般多做成實(shí)心的。實(shí)心磚砌體按照磚的搭砌方式，有一順一丁、三順一丁或五順一丁的砌筑方法。有些磚必須側(cè)砌而形成180mm、300mm和420mm等厚度?？招拇u也可砌成90mm、180mm、240mm、290mm及390mm厚的墻體。13.1.1磚砌體

空斗墻是將部分或全部磚側(cè)砌而成。砌筑方法有一眠一斗、一眠多斗和無眠斗墻（圖13.1）?？斩穳εc實(shí)心墻相比，具有節(jié)約磚和砂漿，降低造價(jià)及減輕自重的優(yōu)點(diǎn)。圖13.1空斗墻砌筑方法13.1.2砌塊砌體砌塊代替粘土磚做墻體材料是墻體改革的一項(xiàng)重要措施，它有利于建筑工業(yè)化、減輕體力勞動強(qiáng)度及加快施工進(jìn)度。由于砌塊單塊自重大，故必須使用吊裝機(jī)具。在選擇砌塊的規(guī)格尺寸和型號時，應(yīng)考慮吊裝設(shè)備的能力和房屋墻體的分塊情況，并應(yīng)盡量減少砌塊的類型。常用的砌塊有混凝土中型、小型空心砌塊和粉煤灰中型實(shí)心砌塊。主要用于住宅、學(xué)校、辦公樓及一般工業(yè)建筑的承重墻或圍護(hù)墻。13.1.3石砌體石砌體有料石砌體、毛石砌體和毛石混凝土砌體。料石砌體一般用于建筑房屋、石拱橋、石壩等構(gòu)筑物。由于料石加工困難，故一般多采用毛石砌體。用毛石砌體建造的多層房屋可達(dá)到5層。

毛石混凝土砌體是在模板內(nèi)交替鋪置混凝土層及形狀不規(guī)則的毛石層構(gòu)成的。毛石混凝土砌體通常用作一般房屋和構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。13.1.4配筋磚砌體當(dāng)磚砌體構(gòu)件截面尺寸較大，需要減小其截面尺寸，提高砌體的強(qiáng)度時，可在砌體的水平灰縫中每隔幾層磚放置一層鋼筋網(wǎng)（圖13.2），稱為網(wǎng)狀配筋磚砌體或橫向配筋磚砌體。當(dāng)構(gòu)件的偏心較大時，可在豎向灰縫內(nèi)或在垂直于彎矩方向的兩個側(cè)面預(yù)留的豎向凹槽內(nèi)，放置縱向鋼筋和澆注混凝土（圖13.3），這種配筋稱為組合磚砌體。圖13.2網(wǎng)狀配筋磚砌體圖13.3組合磚砌體構(gòu)件截截面13.2材料強(qiáng)度等級磚的強(qiáng)度等級，是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)驗(yàn)方法測得的抗壓壓和抗折強(qiáng)度來確確定的。燒結(jié)普通磚、燒結(jié)結(jié)多孔磚的強(qiáng)度等等級分為五級：MU30、MU25、MU20、MU15和MU10。蒸壓灰砂磚和蒸壓壓粉煤灰磚的強(qiáng)度度等級分為四級：MU25、MU20、MU15和MU10。13.2.1燒結(jié)普通磚、燒結(jié)結(jié)多孔磚、蒸壓灰灰砂磚和蒸壓粉煤煤灰磚13.2.2砌塊砌塊的強(qiáng)度等級分分為五級：MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5。砌塊的強(qiáng)度等級是由單個砌體的破破壞荷載，按毛截截面折算的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度來確定的。石材的強(qiáng)度等級分分為七級：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20。石材的強(qiáng)度等級是是以邊長為70mm的立方體試塊測得得的抗壓強(qiáng)度來確確定的。13.2.3石材13.2.4砂漿砂漿在砌體中的作作用是將塊材粘結(jié)成整整體，并因抹平塊塊體表面而使應(yīng)力力分布較為均勻。。同時，砂漿填滿滿塊材間的縫隙而而減少了砌體的透透氣性，從而提高高了砌體隔熱性和和抗凍性能。砂漿按其不同組成成可分為以下三類類：（1）水泥砂漿（2）混合砂漿（3）石灰砂漿、粘土砂砂漿和石膏砂漿砂漿強(qiáng)度等級是將邊長70.7mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊塊養(yǎng)護(hù)到28d測其抗壓極限強(qiáng)度度來劃分，共有M15、M10、M7.5、M5、M2.5五級。13.3砌體的力學(xué)性能根據(jù)試驗(yàn)表明,磚砌體的破壞大致致經(jīng)歷以下三個階階段:第一階段，從開始加荷到個別別磚出現(xiàn)第一條（（或第一批）裂縫縫，如圖13.4(a)所示。這個階段的特點(diǎn)點(diǎn)是如不再增加荷荷載，裂縫也不擴(kuò)擴(kuò)展。第二階段，隨著荷載的增加，，單塊磚內(nèi)個別裂裂縫不斷開展并擴(kuò)擴(kuò)大，并沿豎向通通過若干層磚形成成連續(xù)裂縫，如圖13.4(b)所示。13.3.1砌體的抗壓強(qiáng)度13.3.1.1磚砌體在軸心受壓壓下的破壞特征第三階段，砌體完全破壞的瞬瞬間為第三階段。。繼續(xù)增加荷載，，裂縫將迅速開展展，砌體被幾條貫貫通的裂縫分割成成互不相連的若干干小柱，如圖13.4(c)所示，小柱朝側(cè)向突出出，其中某些小柱柱可能被壓碎，以以致最終喪失承載載力而破壞。圖13.4砌體軸心受壓的破破壞特征當(dāng)砌體受壓時，磚磚承受的壓力是不不均勻的，而處于于受彎、受剪和局局部受壓狀態(tài)下，，如圖13.5所示。由于磚的厚度小小，又是脆性材料料，其抗剪、抗彎彎強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓壓強(qiáng)度，砌體的第第一批裂縫就是由由于單塊磚的受彎彎、受剪破壞引起起的。單塊磚在砌體內(nèi)除除了受彎、受剪外外還要受拉。這種種橫向拉力也是促促使磚在較小的荷荷載下提早開裂的的原因之一。13.3.1.2磚砌體受壓應(yīng)力狀狀態(tài)的分析圖13.5砌體中的應(yīng)力狀態(tài)態(tài)(a)砌體中個別磚的受受力狀態(tài)；(b)磚表面砂漿不均勻勻（1）塊體的強(qiáng)度、尺寸寸和形狀的影響砌體的強(qiáng)度主要取取決于塊體的強(qiáng)度度。增加塊體的厚厚度，其抗彎、抗抗剪能力亦會增加加，同樣會提高砌砌體的抗壓強(qiáng)度。。塊體的表面愈平整整，灰縫的厚度將將愈均勻，從而減減少塊體的受彎受受剪作用，砌體的的抗壓強(qiáng)度就會提提高。13.3.1.3影響砌體抗壓強(qiáng)度度的因素（2）砂漿的強(qiáng)度及和易易性的影響砂漿強(qiáng)度過低將加加大塊體與砂漿橫橫向變形的差異，，對砌體抗壓強(qiáng)度度不利。和易性好的砂漿具具有很好的流動性性和保水性。在砌砌筑時易于鋪成均均勻、密實(shí)的灰縫縫，減少了單個塊塊體在砌體中彎、、剪應(yīng)力，因而提提高了砌體的抗壓壓強(qiáng)度。（3）砌筑質(zhì)量的影響砌筑質(zhì)量對砌體抗抗壓強(qiáng)度的影響，，主要表現(xiàn)在水平平灰縫砂漿的飽滿滿程度?；铱p的厚度也將影影響砌體強(qiáng)度。水水平灰縫厚些容易易鋪得均勻，但增增加了磚的橫向拉拉應(yīng)力；灰縫過薄薄，使砂漿難以均均勻鋪砌。實(shí)踐證證明，水平灰縫厚厚度宜為8~12mm。（1）各類砌體軸心抗壓壓強(qiáng)度的平均值fm根據(jù)國內(nèi)試驗(yàn)資料料，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析而而建立了各類砌體體都適用的砌體抗抗壓強(qiáng)度平均值fm的計(jì)算公式，如下下式所示：fm=K1f1a(1+0.07f2)K2（2）各類砌體軸心抗壓壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk各類砌體軸心抗壓壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是表表示其抗壓強(qiáng)度的的基本代表值，由由概率分布的0.05分位數(shù)確定。即fk=fm(1+1.645δf)13.3.1.4各類砌體的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度(3)各類砌體軸心抗壓壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值f與其抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值fk的關(guān)系式為f=fk/γf（4）單排孔混凝土砌塊塊對孔砌筑時，灌灌孔砌體的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fg應(yīng)按下式計(jì)算fg=f+0.6αfcα=δρ在圓形水池設(shè)計(jì)中中，由于內(nèi)部液體體的壓力在池壁中中產(chǎn)生環(huán)向水平拉拉力，而使砌體垂垂直截面處于軸心心受拉狀態(tài)（圖13.6）。由圖可見，砌體的的軸心受拉破壞有有兩種基本形式：：（1）當(dāng)塊體強(qiáng)度等級較較高，砂漿強(qiáng)度等等級較低時，砌體體將沿齒縫破壞（（圖13.6(a)中的Ⅰ-Ⅰ、Ⅰ′-Ⅰ′）均為齒縫破壞。。（2）當(dāng)塊體強(qiáng)度等級較較低，砂漿強(qiáng)度等等級較高時，砌體體的破壞可能沿豎豎直灰縫和塊體截截面連成的直縫破破壞（圖13.6(a)中的Ⅱ-Ⅱ）。13.3.2砌體的軸心抗拉、、抗彎和抗剪強(qiáng)度度13.3.2.1各類砌體的軸心抗抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft圖13.6砌體的軸心受拉帶支墩的擋土墻和和風(fēng)荷載作用下的的圍墻均屬受彎構(gòu)構(gòu)件（圖13.7）。由圖可見，砌砌體的彎曲受拉破破壞有三種基本形式：（1）當(dāng)塊體強(qiáng)度等級較較高時，砌體沿齒齒縫破壞（圖13.7(a)中的Ⅰ-Ⅰ）。（2）當(dāng)塊體強(qiáng)度等級較較低，而砂漿強(qiáng)度度等級較高時，砌砌體可能沿豎直灰灰縫和塊體截面連連成的直縫破壞（（圖13.7(a)中的Ⅱ-Ⅱ）。（3）當(dāng)彎矩較大時，砌砌體將沿彎矩最大大截面的水平灰縫縫產(chǎn)生沿通縫的彎彎曲破壞（圖13.7(b)中的Ⅲ-Ⅲ）。13.3.2.2各類砌體的彎曲抗抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftm圖13.7砌體彎曲受拉砌體結(jié)構(gòu)中的門窗窗磚過梁、拱過梁梁支座均屬受剪構(gòu)構(gòu)件（圖13.8）。它們可能沿階階梯形截面受剪破破壞（圖13.8(a)），沿通縫截面受受剪破壞（圖13.8(b)）。齡期為28d的以毛截面計(jì)算的的各類砌體的軸心心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值、彎曲抗拉強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值和抗剪強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，當(dāng)施施工質(zhì)量控制等級級為B級時，可由表13.8中查得。13.3.2.3各類砌體的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fv圖13.8砌體的受剪破壞表13.8沿砌體灰縫截面破破壞時砌體的軸心心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值、彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值和抗剪強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值（MPa）13.3.3砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的的調(diào)整在進(jìn)行砌體結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)中，遇到下列列情況的各類砌體體，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)數(shù)γa:（1）有吊車房屋砌體、、跨度不小于9m的梁下燒結(jié)普通磚磚砌體、跨度不小小于7.5m的梁下燒結(jié)多孔磚磚、蒸壓灰砂磚和和蒸壓粉煤灰磚砌砌體，混凝土和輕輕骨料混凝土砌塊塊砌體，γa為0.9；（2）對無筋砌體構(gòu)件，，其截面面積＜0.3m2時，γa=A+0.7。對配筋砌體構(gòu)件件，其截面面積＜＜0.2m2時，γa=A+0.8。A為構(gòu)件截面面積（（m2）；（3）當(dāng)砌體用水泥砂漿漿砌筑時，對表13.2~表13.7各表中數(shù)值，γa=0.9；對表13.8中數(shù)值，γa=0.8；對配筋砌體構(gòu)件件，當(dāng)其中的砌體體采用水泥砂漿砌砌筑時，僅對砌體體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以以調(diào)整系數(shù)γa；（4）當(dāng)施工質(zhì)量控制等等級為C級時，γa=0.89；（5）當(dāng)驗(yàn)算施工中房屋屋的構(gòu)件時，γa=1.1。13.3.4砌體的彈性模量、、剪變模量、線膨膨脹系數(shù)、收縮率率和摩擦系數(shù)（1）砌體的彈性模量和和剪變模量砌體的彈性模量E，可按表13.9采用。砌體的剪變模量G，一般可取G=0.4E。單排孔且對孔砌筑筑的混凝土砌塊灌灌孔砌體的彈性模模量，應(yīng)按下式計(jì)計(jì)算：E=1700fg（2）砌體的線膨脹系系數(shù)、收縮率和和摩擦系數(shù)砌體的線膨脹系系數(shù)、收縮率可可按表13.10選用。砌體的摩擦系數(shù)數(shù)可按表13.11選用。表13.9砌體的彈性模量量（MPa）砌體種類砂漿強(qiáng)度等級≥M10M7.5M5M2.5燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚砌體1600f1600f1600f1390f蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體1060f1060f1060f960f混凝土砌塊砌體1700f1600f1500f—粗料石、毛料石、毛石砌體7300565040002250粗料石、半細(xì)料石砌體2200017000120006750表13.10砌體