砌體結(jié)構(gòu)工管

砌體結(jié)構(gòu)工管第1頁/共96頁砌體

——是把塊體（包括粘土磚、空心磚、砌塊、石材等）和砂漿通過砌筑而成的結(jié)構(gòu)材料。第一章緒論砌體結(jié)構(gòu)

——系指將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)體系。砌體材料性能特點(diǎn)：抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉、抗剪強(qiáng)度。一、定義第2頁/共96頁二、砌體結(jié)構(gòu)的分類1、磚結(jié)構(gòu)：如古塔、長城、磚穹無梁殿…2、石結(jié)構(gòu)：如橋梁、金字塔…3、磚混結(jié)構(gòu)(混合結(jié)構(gòu))：

豎向承重構(gòu)件

由磚、石、砌塊砌筑

水平承重構(gòu)件

RC(或PC)屋蓋、樓蓋。

第3頁/共96頁安濟(jì)橋第4頁/共96頁古塔第5頁/共96頁

三、砌體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：地方材料、降低造價、耐火性好、耐久性較好；隔熱隔聲好；對施工技術(shù)要求低；

缺點(diǎn)：強(qiáng)度低、抗震性能差、施工費(fèi)時、占用良田、能耗高。國家墻材政策：2003年，160個大中城市禁用粘土磚（±0以下除外）。第6頁/共96頁四、砌體結(jié)構(gòu)的新進(jìn)展和發(fā)展趨勢①塊體輕質(zhì)高強(qiáng)并改善物理性能；②提高砂漿強(qiáng)度和粘結(jié)度，改善砌體整體性和抗震性；③發(fā)展各種砌塊，節(jié)約資源，保護(hù)農(nóng)田；④采用配筋砌體，改善抗拉、剪強(qiáng)度；⑤發(fā)展機(jī)械化和工業(yè)化施工方法；⑥改善結(jié)構(gòu)布置，避免砌體受拉、彎、剪。第7頁/共96頁1990年在拉斯維加斯建造的配筋混凝土砌塊旅館Excalibur旅館第8頁/共96頁凱利別墅，密西根州

第9頁/共96頁G.S.E動力有限公司，紐約第10頁/共96頁

上海18層配筋砌塊樓

第11頁/共96頁鎮(zhèn)江恒美嘉園：內(nèi)墻---190承重混凝土空心砌塊外墻---260裝飾混凝土承重劈裂保溫砌塊第12頁/共96頁第二章砌體材料及砌體力學(xué)性能一、砌體材料塊材1.燒結(jié)磚(1)燒結(jié)普通磚（機(jī)制磚、八五磚、九五磚）

原料：粘土、煤矸石、頁巖或粉煤灰

標(biāo)準(zhǔn)磚尺寸：240×115×53mm

強(qiáng)度等級：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10

適用范圍：房屋上部及地下基礎(chǔ)等部位第13頁/共96頁(2)燒結(jié)多孔磚 原料：同燒結(jié)磚，但孔洞率不小于25%

尺寸：承重多孔磚目前主要采用

P型：（240×115×90）

M型磚（190×190×90） 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約粘土、減少砂漿用量、提高工效、節(jié)省墻體造價；減輕塊體自重、增強(qiáng)墻體抗震性能。強(qiáng)度等級：同燒結(jié)普通磚

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）第14頁/共96頁2.非燒結(jié)硅酸鹽磚（包括蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚） 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，蒸壓粉煤灰磚用于基礎(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 強(qiáng)度等級：

MU25、MU20、MU15、MU10第15頁/共96頁4.石材

分類：（按容重）重質(zhì)巖石、輕質(zhì)巖石 （按外形規(guī)則程度）可分為料石和毛石 強(qiáng)度等級：

MU100、MU80、MU60、MU50~MU20七級3.砌塊

原料：普通混凝土、加氣混凝土或輕骨料混凝土 主規(guī)格尺寸：390×190×190mm

空心率：20%～50%

強(qiáng)度等級：

MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5第16頁/共96頁第17頁/共96頁砂漿2.砂漿作用（1）將單個塊體粘結(jié)為整體，接觸面產(chǎn)生粘結(jié)力（2）將單個的塊體粘結(jié)成整體、促使構(gòu)件應(yīng)力分布均勻；（3）填實(shí)塊體之間的縫隙，提高砌體的保溫和防水性能，增強(qiáng)墻體抗凍性能1、定義：由一定比例的膠凝材料(石灰、水泥等)和細(xì)骨料(砂)和水配制而成的砌筑材料。第18頁/共96頁砂漿品種塑性摻合料和易保水性強(qiáng)度耐久性耐水性水泥砂漿無差高好好混合砂漿有好較高較好差非水泥砂漿有好低差無3.砂漿分類

1)水泥砂漿；2)混合砂漿；3)非水泥砂漿（石灰、粘土砂漿）4.強(qiáng)度等級 按齡期28天的立方體（邊長70.7mm）測得的抗壓強(qiáng)度平均值，分為：M15、M10、M7.5、M5、M2.5五級。

施工階段的砌體強(qiáng)度可按砂漿強(qiáng)度為零確定其砌體強(qiáng)度5.要求：強(qiáng)度、和易性、保水性。第19頁/共96頁砌體材料的選擇1、原則：因地制宜，就地取材，充分利用工業(yè)廢料，并考慮建筑物耐久性要求、工作環(huán)境、受荷性質(zhì)與大小、施工技術(shù)水平等。2、對于五層及五層以上房屋的墻，以及受振動或?qū)痈叽笥?m的墻、柱所用材料的最低強(qiáng)度等級：磚為MU10，砌塊MU7.5，石材MU30，砂漿M5。3、地面以下或防潮層以下的砌體，潮濕的房間的墻，按規(guī)范選擇材料。第20頁/共96頁無筋砌體

僅由塊體和砂漿組成的砌體。

1.磚砌體 砌筑方法：一順一丁、梅花丁和三順一丁 施工嚴(yán)禁：包心柱和不同強(qiáng)度等級磚塊混用

墻體尺寸：240mm（一磚）、370mm（一磚半）、

490mm（二磚）、620mm（二磚半）

1m高磚墻=16皮磚（所謂“皮”是指磚的層度）

二、砌體的種類第21頁/共96頁第22頁/共96頁37墻的幾個砌法第23頁/共96頁2.砌塊砌體

先排塊后施工，施工時砌塊底面向上反向砌筑。 墻體尺寸：190、200、240、290mm

砌塊砌體為加快建設(shè)速度、減輕結(jié)構(gòu)自重開辟新的途徑。目前使用最多的是混凝土小型空心砌塊砌體。3.石砌體（產(chǎn)石地區(qū)適用） 石砌體的類型有料石砌體、毛石砌體和毛石混凝土砌體。第24頁/共96頁配筋砌體

在砌體中設(shè)置了鋼筋或鋼筋混凝土材料的砌體。

1.配筋磚砌體水平網(wǎng)狀配筋砌體混凝土或鋼筋砂漿面層組合磚砌體磚砌體和鋼筋混凝土構(gòu)造柱組合墻在水平灰縫中配置鋼筋網(wǎng)片偏心距超限的磚砌體外側(cè)配置縱向鋼筋在房屋墻體中設(shè)置間距不大于4m的構(gòu)造柱提高軸心抗壓承載力提高偏心抗壓承載力提高磚墻的承載力第25頁/共96頁2.配筋砌塊砌體第26頁/共96頁磚砌體以受壓破壞為主。三、砌體的受壓性能砌體抗壓強(qiáng)度低于塊體材料強(qiáng)度1、砌體受壓試驗(yàn)研究

受壓破壞分為三階段：

（以普通粘土磚砌體軸心受壓為例）（標(biāo)準(zhǔn)試件240mm×370mm×720mm）

（1）（0.5-0.7）Pu時，單磚出現(xiàn)裂縫；（Pu為砌體的極限荷載）（2）單磚裂縫上下開展和延伸，形成上下貫通多皮磚的連續(xù)裂縫；（3）（0.8-0.9）Pu時，砌體被貫通的豎向裂縫分割成若干小柱體，發(fā)生失穩(wěn)破壞或局部壓碎。第27頁/共96頁第28頁/共96頁思考：某試件采用MU10磚，M5砂漿，實(shí)測砌體的抗壓強(qiáng)度f=3.30Mpa＜MU10，為什么磚的抗壓強(qiáng)度未得到發(fā)揮？為什么單磚先出現(xiàn)裂縫？原因：①磚表面不平整；②砂漿不飽滿、不密實(shí)；③灰縫厚度不均勻。原因：磚與砂漿的橫向變形性能不一致，砂漿的泊桑系數(shù)υ＞磚（1.5-5.0

倍），因此，砂漿的橫向變形＞磚的橫向變形，使得磚內(nèi)產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力，促使單磚裂縫出現(xiàn)。2、砌體中單磚的受力狀態(tài)分析（1）單磚的壓、彎、剪復(fù)合受力（見圖）（2）單磚的受拉（見圖）第29頁/共96頁（3）豎向灰縫處的應(yīng)力集中原因：豎向灰縫處的磚內(nèi)產(chǎn)生較大的橫向拉應(yīng)力和切應(yīng)力的集中，加速單磚開裂。（4）彈性地基梁作用原因：磚與砂漿的變形模量不一致，砂漿的變形模量E＜磚，單磚可視為以砂漿和下部砌體為彈性地基的梁，產(chǎn)生彎剪應(yīng)力，彎曲產(chǎn)生的拉應(yīng)力和切應(yīng)力使單磚首先出現(xiàn)裂縫。

結(jié)論：在上述復(fù)雜應(yīng)力作用下，因抗拉、剪彎強(qiáng)度較小導(dǎo)致單磚出現(xiàn)裂縫，繼而裂縫開展。第30頁/共96頁3、影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素（6方面）（1）塊體的強(qiáng)度等級（最主要因素）（2）塊體的形狀與尺寸：塊體外形規(guī)則平整，厚度大，砌體的抗壓強(qiáng)度越高。（3）砂漿的強(qiáng)度等級：砂漿強(qiáng)度等級較低時，其強(qiáng)度提高，砌體的抗壓強(qiáng)度隨之提高；較高時其影響不明顯。（4）砂漿的變形性能：砂漿的變形性能越大，砌體的抗壓強(qiáng)度越低。（5）砂漿的流動性和保水性：砂漿的流動性和保水性越好，砌體的抗壓強(qiáng)度越高；但流動性過大，砌體的抗壓強(qiáng)度反而降低。如采用純水泥砂漿，砌體強(qiáng)度降低10%～20%。第31頁/共96頁（6）砌筑質(zhì)量★灰縫的厚度：灰縫的厚度太厚或太薄都會使f降低，標(biāo)準(zhǔn)

8-12mm，（10/20/30，f=1.0/0.78/0.64）?！锷皾{的飽滿度：合格≥80%。（從80%降到65%時，f

下降20%）★磚的含水率：磚的含水率太大或太小都會使f降低（如干磚f下降20%，適宜10-15%）★組砌方式：要求內(nèi)外搭砌，上下錯縫，不留通縫?！锎怪被铱p飽滿度施工質(zhì)量控制等級（A/B/C），f=1.05/1.0/0.89，取決于現(xiàn)場質(zhì)量保證體系、材料強(qiáng)度、工人技術(shù)水平。第32頁/共96頁4、砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值f及其調(diào)整系數(shù)γa

（1）砌體截面面積A＜0.3m2時，γa=0.7+A；（2）采用水泥砂漿砌筑時，γa=0.9；（3）0號砂漿，f≠0，冬季施工、砂漿未凝固第33頁/共96頁四、砌體的抗拉、抗彎和抗剪性能

1.砂漿和塊體的粘結(jié)強(qiáng)度（見圖）法向粘結(jié)強(qiáng)度S：與軸向拉力垂直的灰縫(垂直灰縫)中砂漿與塊體的粘結(jié)力切向粘結(jié)強(qiáng)度T：與軸向拉力平行的灰縫(水平灰縫)中砂漿與塊體的粘結(jié)力。TTSS第34頁/共96頁2.砌體的軸心抗拉性能（1）沿齒縫截面破壞：塊體MU較高，砂漿M較低時發(fā)生（2）沿塊體和豎向灰縫截面破壞：塊體抗拉強(qiáng)度較低時發(fā)生（3）沿水平通縫截面破壞：軸向拉力與水平灰縫垂直時發(fā)生121233第35頁/共96頁3.砌體的彎曲抗拉性能（1）沿齒縫截面的彎曲受拉破壞：拉應(yīng)力∥水平灰縫（2）沿水平通縫截面的彎曲受拉破壞：拉應(yīng)力⊥水平灰縫4.砌體的抗剪性能（1）沿水平通縫截面的剪切破壞（2）沿齒縫截面的剪切破壞第36頁/共96頁五、砌體的彈性模量、線膨脹系數(shù)、收縮率和摩擦系數(shù)

1.線膨脹系數(shù)—當(dāng)溫度變化時，砌體發(fā)生熱脹冷縮變形，這種變形受到約束時產(chǎn)生溫度裂縫。如磚砌體5×10-6/℃，混凝土結(jié)構(gòu)10×10-6/℃，1∶2。

2.收縮率—當(dāng)砌體含水量降低時，發(fā)生干縮變形，這種變形收到約束時，產(chǎn)生干燥收縮裂縫。如磚砌體－0.1mm/m，在砌體中，溫度裂縫和干燥收縮裂縫幾乎占可遇裂縫的80％以上。第37頁/共96頁第三章砌體結(jié)構(gòu)的計算方法和計算指標(biāo)（自學(xué)）一、計算方法砌體結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相同，也采用以概率論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)法二、計算指標(biāo)砌體的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度值，查規(guī)范砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值：齡期為28d砌體毛截面強(qiáng)度的設(shè)計值

，根據(jù)塊體和砂漿強(qiáng)度等級可直接查表獲得砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。砌體強(qiáng)度設(shè)計值的調(diào)整系數(shù)第38頁/共96頁

三、砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計的荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合公式見《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》

當(dāng)僅有一個可變荷載時：（1）由永久荷載控制：S=1.35恒+1.0活∵可變荷載分項系數(shù)為1.4，組合值系數(shù)在一般情況下為

0.7，∴1.4×0.7≈1.0。

注：只有一個活荷載也要考慮組合系數(shù)0.7。（2）由可變荷載控制：S=1.2恒+1.4活第39頁/共96頁

第四章無筋砌體受壓構(gòu)件的承載力計算e=0Nu0σ0=f砌體短柱軸心受壓時Nu0=Af無筋砌體適用范圍：墻、柱等受壓構(gòu)件一、無筋砌體單向偏心受壓構(gòu)件

1、受壓構(gòu)件截面應(yīng)力分析（與材料力學(xué)基本相同）第40頁/共96頁材料力學(xué)中的偏壓短柱

eNuf材料力學(xué)計算方法截面應(yīng)力分布特點(diǎn)?第41頁/共96頁砌體短柱偏心受壓時,截面上應(yīng)力隨偏心變化而不同.e2Nu2Nu3e3e’b)c)σ2Nu1e1a)σ1σ3結(jié)論：材料力學(xué)計算方法不適用。Nu0>Nu1>Nu2>Nu3；有效受壓區(qū)面積不同。截面應(yīng)力分布特點(diǎn)為曲線，且f<σ1<σ2<σ3第42頁/共96頁砌體長柱偏心受壓：NueeiNu=Af砌體長柱軸心受壓：砌體短柱偏心受壓：~e/i關(guān)系曲線長柱軸壓試驗(yàn)第43頁/共96頁2.影響受壓構(gòu)件承載力的因素（1）偏心矩

e=M/N

(M、N取設(shè)計值）

e↑：受拉應(yīng)力↑出現(xiàn)水平裂縫，受壓區(qū)面積↓構(gòu)件剛度↓穩(wěn)定性↓承載力↓《規(guī)范》規(guī)定e≤0.6y。

（y為截面重心到受壓邊緣的距離）第44頁/共96頁（2）高厚比

β=H0/h

H0--受壓構(gòu)件的計算高度（查表4-1）

H0與什么因素有關(guān)？表中構(gòu)件高度H如何取值？

h--對矩形截面，取偏心方向的邊長(偏心受壓時)；取較小邊長(軸心受壓時)。對T形截面(如壁柱)，h采用折算厚度hT(hT=3.5i)β≤3時，為短柱；β＞3時，為長柱。第45頁/共96頁受壓構(gòu)件的計算高度H0房屋類別柱帶壁柱墻或周邊拉結(jié)的墻排架方向垂直排架方向s>2H2H≥s>Hs≤H有吊車的單層房屋變截面柱上段彈性方案2.5Hu1.25Hu2.5Hu剛性方案、剛彈性方案2.0Hu1.25Hu2.0Hu變截面柱下段1.0Hl0.8Hl1.0Hl無吊車的單層或多層房屋單跨彈性方案1.5H1.0H1.5H剛彈性方案1.2H1.0H1.2H多跨彈性方案1.25H1.0H1.25H剛彈性方案1.10H1.0H1.10H剛性方案1.0H1.0H1.0H0.4s+0.2H0.6s注：1、表中Hu為變截面柱的上段高度，Hl為變截面柱的下段高度。

2、對于上端為自由端的構(gòu)件，H0=2H；

3、獨(dú)立磚柱，無柱間支撐時，柱在垂直排架方向的H0應(yīng)按表中數(shù)值乘以1.25后采用。

4、s---房屋橫墻間距。第46頁/共96頁3.受壓構(gòu)件承載力的計算公式（1）計算公式N≤Nu

Nu=fA

式中：

N——荷載產(chǎn)生的軸向壓力設(shè)計值

Nu——受壓承載力設(shè)計值

f——砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計值（注意強(qiáng)度調(diào)整系數(shù)γa

）

A——受壓構(gòu)件的截面面積

——高厚比和軸向力偏心矩對受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)（查表4-3）第47頁/共96頁

①對于軸心受壓構(gòu)件：※

的取值：當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級≥M5時，＝0.0015；當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級為M2.5時，＝0.002；當(dāng)砂漿強(qiáng)度為零時，＝0.009?！嬎銜r，要乘以修正系數(shù)：

①燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚砌體為1.0；②混凝土小型空心砌塊砌體1.1；③蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚、細(xì)料石和半細(xì)料石砌體1.2；④粗料石和毛石砌體1.5。第48頁/共96頁

②對于偏心受壓構(gòu)件：

當(dāng)β≤3時(不計β影響)，

當(dāng)β＞3時，

β取值同①（2）設(shè)計注意

①公式適用條件：e≤0.6y；②對矩形截面，當(dāng)偏心方向?yàn)殚L邊（h）時，還應(yīng)對短邊

（b）方向按軸心受壓驗(yàn)算。

第49頁/共96頁4.砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計的荷載效應(yīng)組合

當(dāng)僅有一個可變荷載時：（1）由永久荷載控制：

S=1.35恒+1.0活∵可變荷載分項系數(shù)為1.4，組合值系數(shù)在一般情況下為0.7，∴1.4×0.7≈1.0。（2）由可變荷載控制：

S=1.2恒+1.4活第50頁/共96頁三.例題分析

例1某軸心受壓柱，b×h=370×490mm，采用MU10粘土磚和M7.5混合砂漿砌筑，柱頂作用標(biāo)準(zhǔn)值G0k=108kN，Q0k=40kN，H0=H=3500mm，試驗(yàn)算其受壓承載力。解：(1)基本參數(shù)

f=1.69N/mm2（查表3-3）

A=0.37×0.49=0.1813m2＜0.3m2，

γa=0.7+A=0.7+0.1813=0.8813(2)影響系數(shù)

β=H0/h=1.0×3500/370=9.46（砂漿強(qiáng)度＞M5，α=0.0015）G0k=108kNQ0k=40kN3500第51頁/共96頁

(3)承載力驗(yàn)算取柱底為控制截面（∵柱底軸力比柱頂軸力大）柱自重標(biāo)準(zhǔn)值：G1k=0.37×0.49×3.5×19=12.06kN

（磚砌體自重密度為19kN/m3）①按恒荷載控制：N1=1.35×（108+12.06）+1.0×40=202.1kN②按活荷載控制：N2=1.2×（108+12.06）+1.4×40=200.1kN∴N=(N1，N2)max=N1=202.1kNNu=(γa

f)A

=0.882×(0.8813×1.69)×0.1813×106

=238.2kN＞N=202.1kN（安全）第52頁/共96頁例2

在例題1中柱頂長邊方向作用設(shè)計值為M=11.15kN?m的彎矩，按恒載控制的組合計算，其它條件不變，試驗(yàn)算柱頂截面受壓承載力。解:(1)基本參數(shù)同上

(2)影響系數(shù)柱頂軸力設(shè)計值：

N=1.35×108+1.0×40=185.8kN

e=M/N=11.15/185.8=0.060m

β=H0/h

＝1.0×3500/490＝7.14

e/h=60/490=0.122G1k=108kNQk=40kNM=11.15kN.m3500第53頁/共96頁

改進(jìn)措施：提高砂漿強(qiáng)度等級M7.5為M10；

或加大截面尺寸為b×h=490×490mm；

或采取降低偏心矩或配置鋼筋的措施。(3)

柱頂承載力驗(yàn)算①長邊方向承載力驗(yàn)算（偏心受壓）

N=185.8kN,M=11.15kN.m

則Nu=(γaf

）A

=0.672×(0.8813×1.69)×0.1813×106=181.5kN＜N=185.8kN

（不安全）②短邊方向(軸心受壓)承載力驗(yàn)算——（略）第54頁/共96頁作業(yè)：

1.某柱，b×h=370×490mm，采用MU10

磚和M7.5混合砂漿砌筑，柱頂作用軸向力標(biāo)準(zhǔn)值如右圖所示，試按活荷載控制驗(yàn)算柱頂截面的受壓承載力。（H0=1.0H，用公式計算。）2.某軸心受壓柱，柱頂作用軸向力設(shè)計值

195kN，柱高5.1m，H0=1.0H，采用MU10磚和M5混合砂漿砌筑，磚砌體自重密度為19kN/m3，試確定柱截面尺寸(按恒荷載控制)，要求安全、經(jīng)濟(jì)并符合常規(guī)磚墻厚度尺寸。

G1k=100kNQk=50kNG2k=20kN3300200第55頁/共96頁

磚、石、砌塊砌成墻、柱豎向承重構(gòu)件

磚混結(jié)構(gòu)鋼筋砼或預(yù)應(yīng)力砼屋(樓)蓋水平承重構(gòu)件

(混合結(jié)構(gòu))豎向荷載和水平荷載的傳遞?

墻體占總重的60％，占總造價的40％。一、結(jié)構(gòu)布置方案滿足建筑、工藝要求，按重力荷載的主要傳遞方向分為：1.橫墻承重方案荷載傳力路線：板橫墻基礎(chǔ)（見圖）適用范圍：適用于小開間，如宿舍、住宅等。

特點(diǎn)：橫墻間距較小、較密，使房屋的空間剛度大，側(cè)向抗震、抗風(fēng)能力強(qiáng)；樓蓋布置簡單、節(jié)約鋼材和水泥。第七章磚混結(jié)構(gòu)房屋的墻體設(shè)計第56頁/共96頁屋面大梁屋面板外縱墻

山墻橫墻承重縱墻承重縱橫墻承重

山墻屋面大梁屋面板外縱墻柱內(nèi)框架承重第57頁/共96頁2.縱墻承重方案荷載傳力路線：板梁縱墻基礎(chǔ)（見圖）適用范圍：適用于大空間，如單層廠房、食堂等。

特點(diǎn)：縱墻可能存在開洞與承載的矛盾，可設(shè)置壁柱或構(gòu)造柱；橫墻少，側(cè)向剛度弱；樓屋蓋造價較大。

3.縱橫墻承重方案

荷載傳力路線：板[梁縱墻]/[橫墻]基礎(chǔ)（見圖）適用范圍：適用于辦公樓、教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓等。

特點(diǎn)：綜合橫、縱墻承重的優(yōu)點(diǎn)，建筑平面布置靈活，空間剛度較好，但縱墻缺陷仍可能存在。第58頁/共96頁4.內(nèi)框架承重方案

荷載傳力路線：板(次梁)主梁[柱]/[外縱墻]基礎(chǔ)適用范圍：適用于空間較大的房屋，如旅館、商店等。

特點(diǎn)：橫墻較少，房屋的空間剛度較差。5.底部框架結(jié)構(gòu)

適用范圍：適用于建筑功能底部與上部不同的房屋。

特點(diǎn)：底部為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，空間較大，抗側(cè)剛度較差，抗震設(shè)計時限兩層；上部為砌體結(jié)構(gòu)，抗側(cè)剛度較大。（上剛下柔結(jié)構(gòu)）第59頁/共96頁

二、砌體結(jié)構(gòu)的靜力計算方案目的：確定空間結(jié)構(gòu)的計算模型

1.概述

均布水平作用的傳遞（1）不設(shè)山墻

※平面?zhèn)髁w系：水平荷載縱墻基礎(chǔ)；

※空間作用為零，按平面單元計算。a）b）c）d）第60頁/共96頁（2）設(shè)山墻※空間傳力體系：水平荷載縱墻縱墻基礎(chǔ)地基屋面水平梁山墻山墻基礎(chǔ)

※具有空間作用，空間工作性能較強(qiáng)。第61頁/共96頁2.砌體結(jié)構(gòu)的靜力計算方案（1）彈性方案：空間剛度近似為零，僅用于單層；（2）剛性方案：空間剛度近似為無窮大，墻頂水平位移≈0；（3）剛彈性方案：空間剛度介于上述兩者之間。

注：非抗震設(shè)計時，靜力計算方案的選擇：①單層不限；②多層可采用剛性、剛彈性方案及上柔下剛結(jié)構(gòu)方案

(即底層剛性、上層剛彈性)。剛性方案彈性方案剛彈性方案第62頁/共96頁3.影響砌體結(jié)構(gòu)空間剛度的因素（1）屋蓋自身平面內(nèi)的剛度（分類）①剛性屋蓋：現(xiàn)澆、裝配式鋼筋混凝土屋蓋或樓蓋；②中等剛性屋蓋：有檁鋼筋混凝土屋蓋或樓蓋；③柔性屋蓋：木、輕鋼屋蓋。（2）山墻或橫墻的間距（屋面水平梁的跨度、剛度）（3）山墻或橫墻自身平面內(nèi)的剛度（洞口、墻厚、墻長）

剛性和剛彈性橫墻應(yīng)符合下列要求：①橫墻洞口的水平截面面積不應(yīng)超過橫墻截面面積的50%;②橫墻的厚度不宜小于180mm；③單層房屋的橫墻長度不宜小于其高度，多層房屋的橫墻長度不宜小于H/2，（H為橫墻總高度）。當(dāng)橫墻不能同時符合上述要求時，應(yīng)對橫墻的剛度進(jìn)行驗(yàn)算。第63頁/共96頁屋蓋或樓蓋的類別剛性方案剛彈性方案彈性方案1整體式、裝配整體式和裝配式無檁體系鋼筋砼屋蓋或鋼筋砼樓蓋s<3232≤s≤

72s>722裝配式有檁體系鋼筋砼屋蓋、輕鋼屋蓋和有密鋪望板的木屋蓋或木樓蓋s<2020≤s≤48s>483冷攤瓦木屋蓋和石棉水泥瓦輕鋼屋蓋s<1616≤s≤36s>36

房屋的靜力計算方案(規(guī)范表4.2.1)注：1、表中s為橫墻間距，其長度單位為m;2、對無山墻或伸縮縫處無橫墻的房屋，應(yīng)按彈性方案考慮。第64頁/共96頁三、墻柱高厚比驗(yàn)算目的：①保證構(gòu)件在荷載作用下的穩(wěn)定，在滿足強(qiáng)度要求的同時具有足夠的穩(wěn)定性；②通過高厚比控制，使墻、柱有足夠剛度，避免出現(xiàn)過大的側(cè)向變形；③保證施工中安全。驗(yàn)算要求：β＝H0/h≤μ1μ2[β]1.影響墻柱允許高厚比[β]的因素（1）砂漿強(qiáng)度等級：砂漿強(qiáng)度等級越高，墻柱的[β]越大.墻柱的允許高厚比[β]值砂漿強(qiáng)度等級墻柱M2.52215M5.02416≥

M7.52617第65頁/共96頁（2）砌體類型（墻、柱）；（3）構(gòu)件重要性：非承重墻[β]的修正系數(shù)μ1＞1.0，

μ1根據(jù)墻的厚度按下列規(guī)定采用：①h=240mm;μ1=1.2；②h=90mm;μ1=1.5；③240mm>h>=90mm;μ1可按插入法取值；

對于承重墻，μ1＝1.0。（4）砌體截面型式：墻體上門窗洞口削弱越多，墻體[β]越??；①有門窗洞口的墻[β]的修正系數(shù)μ2＝1－0.4bs/s，且μ2＜0.7時，取μ2＝0.7；(見圖)

s—相鄰窗間墻或壁柱之間的距離；

bs——s范圍內(nèi)的門窗洞口寬度）②無門窗洞口時μ2＝1.0。第66頁/共96頁（5）橫墻間距：橫墻間距越大，墻柱的[β]越??；（6）靜力計算方案：剛性方案，[β]相對大一些；彈性和剛彈性方案，[β]相對小一些。2.墻柱的計算高度H0H0＝表中系數(shù)×構(gòu)件高度H

構(gòu)件高度H的確定：對于底層，構(gòu)件下端取基礎(chǔ)頂面；當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深且有剛性地坪時，可取室外地坪下500mm處。3.墻柱高厚比驗(yàn)算（1）矩形墻柱的高厚比驗(yàn)算：β＝H0/h≤μ1μ2[β]（2）帶壁柱墻的高厚比驗(yàn)算：

作整片墻的高厚比驗(yàn)算和壁柱間墻高厚比驗(yàn)算

第67頁/共96頁①整片墻的高厚比驗(yàn)算（整體）：β＝H0/hT≤μ1μ2[β]

式中：hT——帶壁柱墻截面(T形截面)的折算厚度，＝3.5i，

I、A為T形截面的慣性矩和截面面積；

H0——按相鄰橫墻間距s確定。

“砌規(guī)”中單層房屋帶壁柱墻的計算寬度（考慮翼緣bf）：壁柱寬+2/3墻高(≯窗間墻寬度，≯壁柱間距離）②壁柱間墻的高厚比驗(yàn)算（局部）：

β＝H0/h≤μ1μ2[β]

式中：h——壁柱間墻厚（矩形截面）

H0——按剛性方案，且按相鄰壁柱間距s’確定。說明：對于有圈梁及構(gòu)造柱時的高厚比驗(yàn)算，按“砌規(guī)”確定。（不做要求）第68頁/共96頁四、例題分析

例題7

某砌體結(jié)構(gòu)單層食堂，跨度15m，柱距3.6m，總長36m，縱墻窗b×h＝1.8×3.6m，檐口標(biāo)高5m，采用MU10磚和M5混合砂漿砌筑，屋面采用鋼筋混凝土薄腹梁、有檁槽瓦屋蓋。試驗(yàn)算縱墻高厚比。（見圖）(1)縱墻靜力計算方案查表5-1，2類屋蓋，

20≤s＝36≤48，剛彈性方案。(2)整片墻的高厚比驗(yàn)算①高厚比βT形截面折算厚度hT＝432mm（過程略）

H＝0.5＋5.0＝5.5m

查表4-1，無吊車、單跨、剛彈性方案，H0＝1.2H＝1.2×5.5＝6.6mβ＝H0/hT＝6.6/0.432＝15.3②允許高厚比[β]查表5-4，M5、墻，[β]＝2415000500010*3600=3600030002404901800250180018001800第69頁/共96頁

μ2＝1－0.4bs/s＝1－0.4×1.8/3.6＝0.8＞0.7（可?。?/p>

μ1μ2[β]＝1.0×0.8×24＝19.2＞β＝15.3（可以）(3)壁柱間墻的高厚比驗(yàn)算（任取一開間，矩形截面、剛性方案）查表4-1，s＝s’＝3.6m＜H＝5.5m，

H0＝0.6s＝0.6×3.6＝2.16mβ＝H0/h＝2.16/0.24＝9＜μ1μ2[β]＝1.0×0.8×24＝19.2

（可以）例題8

上題的山墻如圖所示，試驗(yàn)算山墻高厚比。（見圖）

(1)山墻靜力計算方案查表5-1，2類屋蓋，s＝15＜20，剛性方案。

(2)整片墻的高厚比驗(yàn)算①高厚比βT形截面折算厚度hT＝348mm（過程略）墻高(算至壁柱頂)H＝0.5＋5.0＋5×tg18.45°＝7.17m

查表4-1，無吊車、單跨、剛性方案，第70頁/共96頁

H=7.17m＜s=15m＜2H=2×7.17=14.34m

H0＝0.4s＋0.2H＝0.4×15＋0.2×7.17=7.434β＝H0/hT=7.434/0.348=21.36②允許高厚比[β]μ2=1－0.4bs/s=1－0.4×3/15=0.92＞0.7（可取）

μ1μ2[β]=1.0×0.92×24=22.08＞β=21.36（可以）

(3)壁柱間墻的高厚比驗(yàn)算（矩形截面、剛性方案）墻高H=[(0.5＋5.0＋7.5/3)＋7.17]/2=7.585m＞s=s’=5m

查表4-1，s＜H，H0=0.6s=0.6×5=3.0mβ=H0/h=3.0/0.24＝12.5μ2＝1－0.4bs/s＝1－0.4×3/5=0.76＞0.7（可?。?/p>

μ1μ2[β]=1.0×0.76×24=18.24＞β=12.5（可以）±0.0005000133*5000=150002404902505000第71頁/共96頁五、多層剛性方案房屋墻柱的承載力計算（一）外縱墻的計算

1.計算模型（見圖）（1）計算單元：取有代表性的、寬度為相鄰洞口中心線的豎向墻帶（2）簡化原型：忽略樓屋蓋的水平位移，墻體簡化為以樓屋蓋為不動鉸支座，與基礎(chǔ)鉸接的豎向連續(xù)梁。墻底的彎矩與軸力相比對承載力不起控制作用。（3）豎向荷載作用下的計算模型：墻體被樓蓋嵌入，連續(xù)性被削弱，傳遞彎矩的能力不大，且豎向荷載產(chǎn)生的彎矩較小，可忽略墻體對樓蓋的嵌固而簡化為鉸接，豎向墻帶可按簡支梁分層計算。第72頁/共96頁豎向荷載作用下的計算模型第73頁/共96頁（4）水平荷載作用下按豎向連續(xù)梁計算（5）結(jié)構(gòu)層高底層：取基礎(chǔ)頂面至二層樓蓋結(jié)構(gòu)支承面的距離；其余層：取上下層結(jié)構(gòu)支承面之間的距離。2.荷載分析（1）豎向荷載（以二層墻體為例，見下頁圖）

※墻體頂部（1-1）荷載：●Nu：上層墻體傳來軸向力設(shè)計值，作用于上層墻體截面形心處，包括：①900mm高240厚女兒墻自重；②屋蓋梁高600mm范圍內(nèi)240厚墻體自重(女兒墻底至屋蓋梁底)；③屋蓋傳來的恒載、活載；④四層樓蓋傳來的恒載、活載；⑤三、四層240厚墻體自重。Nu的偏心距e2＝185－120＝65mm第74頁/共96頁3702409006003300330033003900hNuNle2e11201200.4a0185185三層樓蓋處受力狀態(tài)第75頁/共96頁●Nl：墻頂梁端支承壓力設(shè)計值（即三層樓蓋傳來的恒載、活載）

Nl的偏心距e1＝185－0.4a0

※墻體底部(2-2)荷載：本層(即二層)370厚墻體自重G，作用于墻體的截面形心處。（2）水平荷載：在一定條件下，可不考慮風(fēng)荷載。3.計算簡圖（1）豎向荷載（見上頁圖）柱頂軸向力設(shè)計值：N＝N0＋Nl；偏心距：e＝M/N＝(Nle1-Nue2)/(Nu+Nl)（2）風(fēng)荷載：見教材圖第76頁/共96頁4.豎向荷載下墻體承載力計算（1）計算樓層：取荷載大、墻體材料或截面尺寸改變的薄弱樓層，如：底層、三層（2）對外縱墻，控制截面計算面積近似取窗間墻面積A（見圖）

縱墻控制截面為1-1、2-2截面。（3）每一樓層的控制截面及計算內(nèi)容：①墻頂截面1-1：即上層樓蓋結(jié)構(gòu)支承面之下，N、M≠0

驗(yàn)算受壓構(gòu)件承載力(偏心受壓)及砌體局部受壓承載力；②墻底截面2-2：即本層樓蓋結(jié)構(gòu)支承面之上，Nmax、M＝0

驗(yàn)算受壓構(gòu)件承載力(軸心受壓)。2211122122第77頁/共96頁（二）橫墻的計算第78頁/共96頁七、砌體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求1、一般構(gòu)造要求（了解）承重獨(dú)立磚柱的截面尺寸不應(yīng)小于240mm×370mm。毛石墻的厚度不宜小于350mm，毛料石柱較小邊長不宜小于400mm。當(dāng)有振動荷載時，墻柱不宜采用毛石砌體。屋架跨度大于6m或梁跨度分別大于4.8m(磚砌體)、4.2m(砌塊和料石砌體)、3.9m(毛石砌體)時，應(yīng)在其支承處砌體上設(shè)置混凝土或鋼筋混凝土墊塊。當(dāng)墻中有圈梁時，墊塊宜與圈梁澆成整體。厚度240mm墻上梁的跨度大于或等于6m、砌塊或料石墻以及厚度小于240mm磚墻上梁的跨度大于或等于4.8m時，宜在梁支座下設(shè)壁柱或構(gòu)造柱，或采取其他加強(qiáng)措施。第79頁/共96頁砌塊墻與后砌隔墻交接處，應(yīng)沿墻高每400mm在水平灰縫內(nèi)設(shè)置不少于2φ4的焊接鋼筋網(wǎng)片。砌塊砌體應(yīng)分皮錯縫搭砌，上下皮搭砌長度不得小于90mm。不滿足上述要求時，應(yīng)在水平灰縫內(nèi)設(shè)置不少于2φ4的焊接鋼筋網(wǎng)片(橫向鋼筋的間距不宜大于200mm)，網(wǎng)片每端均應(yīng)超過該垂直縫，其長度不得小于300mm。第80頁/共96頁2、防止或減輕墻體開裂的主要措施a)溫度裂縫(b)沉降裂縫砌體房屋常見裂縫形態(tài)裂縫對房屋性能的影響：

①外觀

②防水、防滲、保溫性能

③整體性、承載能力、耐久性和抗震性能裂縫形成原因

①設(shè)計

②施工

③材料→干縮裂縫

④環(huán)境溫度變化→溫度裂縫

⑤地基不均勻沉降→沉降裂縫第81頁/共96頁防止或減輕墻體開裂的原理

①合理的結(jié)構(gòu)布置

②加強(qiáng)房屋結(jié)構(gòu)的整體剛度

③設(shè)置沉降縫

④設(shè)置收縮縫防止或減輕墻體開裂的措施

可根據(jù)房屋具體情況分別采取“防、放、抗”措施：

①為減少屋面與頂層墻體溫差，防止墻頂產(chǎn)生裂縫，屋面應(yīng)設(shè)置保溫、隔熱層。

②為釋放或降低溫差應(yīng)力，屋面保溫（隔熱）層或屋面剛性面層及砂漿找平層應(yīng)設(shè)置分隔縫。第82頁/共96頁③在鋼筋混凝土屋面板與墻體圈梁的接觸面處設(shè)置水平滑動層，滑動層可采用兩層油氈夾滑石粉或橡膠片等。屋面滑動層構(gòu)造詳圖第83頁/共96頁第八章圈梁、過梁、挑梁和墻梁一、圈梁圈梁作用①增強(qiáng)房屋的整體性和空間剛度

②防止地基不均勻沉降而使墻體開裂

③減少振動作用對房屋的不利影響

④提高砌體結(jié)構(gòu)的抗震性能圈梁的布置附加圈梁與圈梁的搭接附加圈梁與圈梁的搭接第84頁/共96頁縱橫墻連接處現(xiàn)澆圈梁構(gòu)造現(xiàn)澆圈梁的連接構(gòu)造

封閉環(huán)狀，h≥120，主筋≥4φ10，箍筋間距≤300第85頁/共96頁二、過梁作用：承受洞口之上的荷載過梁分類：

（1）鋼筋混凝土過梁 （2）磚砌過梁：

鋼筋直徑＞5mm，間距120mm，根數(shù)＞2，砂漿層厚度≥30mm ①鋼筋磚過梁

②磚砌平拱過梁：砂漿≥M5

③磚砌弧拱過梁a.鋼筋混凝土過梁b.鋼筋磚過梁c.磚砌平拱過梁d.磚砌弧拱過梁第86頁/共96頁過梁的受力特性

磚砌過梁：受彎構(gòu)件（墻體上部受壓、下部受拉） 鋼筋磚過梁：三鉸拱（鋼筋受拉，上部墻體受壓）a.磚砌平拱 b.鋼筋磚過梁過梁的破壞形態(tài)過梁三種破壞：

①跨中截面受彎破壞(豎向裂縫)

②支座附近受剪破壞（階梯形斜裂縫）

③過梁支座滑動破壞（在墻端