結(jié)構(gòu)設(shè)計（十二）（新版）

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁第十二講第十三節(jié)砌體結(jié)構(gòu)材料性能砌體結(jié)構(gòu)是以砌體（磚、石、砌塊）為主要材料建造的結(jié)構(gòu)。砌體的膠結(jié)材料主要為砂漿（水泥石灰混合砂漿、石灰砂漿、水泥砂漿）。一、塊材常用的砌體有磚、砌塊和石材，其強度等級是按照塊體的標準試件，在標準實驗條件下測得的抗壓強度劃分，用“MU”表示。（一）磚燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚的強度等級分為MU30、MU25、MU20、MU15和MU10；蒸壓灰砂普通磚、蒸壓粉煤灰普通磚的強度等級分為MU25、MUZO和MU15。燒結(jié)普通磚由粘土、貝巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)過焙燒而成的實心或孔洞率不大于規(guī)定值且形狀尺寸符合規(guī)定的磚。分燒結(jié)粘土磚、燒結(jié)貝巖磚、燒結(jié)煤矸石磚、燒結(jié)粉煤灰磚。燒結(jié)多孔磚的主要原料與燒結(jié)普通磚相同，經(jīng)過焙燒而成，孔洞率不小于25%，孔的尺寸小而數(shù)量多，主要用于承重部位的磚，簡稱多孔磚。目前多孔磚分為P型磚和M型磚。蒸壓灰砂普通磚以石灰和砂為主要原料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、蒸壓養(yǎng)護而成的實心磚，簡稱灰砂磚。蒸壓粉煤灰普通磚以粉煤灰、石灰為主要原料，摻加適量石膏和集料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、高壓蒸汽養(yǎng)護而成的實心磚，簡稱粉煤灰磚。(二)磚塊砌塊的強度等級分為MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5。砌塊由普通混凝土或輕骨料混凝土制成，主要規(guī)格尺寸為390mm×190mm×190mm、空心率在25%—50%之間的空心砌塊。有單排孔、雙排孔和多排孔砌塊。（三）石材石材的強度等級分為MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20。石材普通由重質(zhì)巖石或輕質(zhì)巖石制成，按其加工后的形狀規(guī)矩程度可分為料石和毛石，料石又可分為細料石、半細料石、粗料石和毛料石。石材的強度等級，可用邊長為70mm的立方體試塊的抗壓強度表示。二、砂漿砌體中常用的砂漿有水泥石灰混合砂漿、石灰砂漿和水泥砂漿（純水泥砂漿）。石灰砂漿強度低，但砌筑方便。水泥砂漿適用于濕潤環(huán)境的砌體，但施工中保水性和流動性差，和易性不好。砂漿的強度等級分為M15、Ml0、M7.5、M5和M2.5，其強度等級是由邊長70.7mm的立方體試塊的抗壓強度表示。采用同強度等級的水泥砂漿及混合砂漿砌筑的砌體，前者的砌體強度設(shè)計值低于后者。施工階段砂漿尚未硬化的新砌砌體，或經(jīng)檢測砂漿未硬化的已建砌體，均可按砂漿強度為零決定其砌體強度。在施工中很容易產(chǎn)生砂漿強度低于設(shè)計強度的現(xiàn)象，應異常注重砂漿配合比和使用水泥的質(zhì)量，通過試配決定配合比。三、砌體（一）砌體抗壓強度砌體能承受的最大壓應力，稱為砌體抗壓強度，它是決定砌體及其構(gòu)件受壓破壞能力的一個重要指標。各類砌體軸心抗壓強度平均值按下式計算式中：f1——塊體（磚、石、砌塊）的抗壓強度等級值(MPa)；f2——砂漿抗壓強度平均值(MPa)；k1、n、k2——系數(shù)，見表16-37。各類砌體軸心抗壓強度平均值的計算系數(shù)表16-37注：1．k2在表列條件以外時均取等于1。2．混凝土砌塊砌體的軸心抗壓強度平均值,當?2>1OMPa時,應乘以系數(shù)1.l～O.O1?2,MU20的砌體應乘以系數(shù)0.95.且滿意?1≥?2,?1≤1OMPa。（二）砌體軸心抗拉強度砌體軸心受拉時，視拉力作用于砌體的方向，有三種破壞形態(tài)。當軸心拉力與砌體水平灰縫平行時，砌體可能發(fā)生沿齒縫灰縫截面發(fā)生受拉破壞，而對于燒結(jié)普通砌體也可能發(fā)生沿磚塊體截面的拉壞。當軸心拉力與砌體水平灰縫垂直時，砌體可能沿通縫截面發(fā)生受拉破壞，因為沿通縫截面軸心抗拉強度很低，所以在設(shè)計時應予以避免。各類砌體軸心抗拉強度平均值按下式計算式中：k3——系數(shù)，見表16-38。（三）砌體彎由抗拉強度砌體彎曲時可能浮上三種破壞形態(tài)，當彎矩平行于砌體通縫的平面方向作用時，則可能發(fā)生沿齒縫截面或沿塊體截面的破壞；當彎矩沿垂直于砌體通縫截面作用時，則發(fā)生沿通縫截面的破壞。各類砌體彎曲抗拉強度平均值按下式計算式中：k4——系數(shù)，見表16-38。（四）砌體抗剪強度砌體抗剪強度是指砌體能承受的最大的剪應力。砌體抗剪后，其強度實質(zhì)上取決于砂漿塊體間的粘結(jié)強度，因此砌體的抗剪強度主要由砂漿強度決定。各類砌體抗剪強度平均值按下式計算式中：k5-系數(shù)，見表16-38。（五）砌體強度標準值砌體強度標準值是結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用的強度基本代表值，由概率分布的0.05分位數(shù)決定，即式中：σf——砌體強度的標準差；δf——砌體強度的變異系數(shù)。（六）砌體強度設(shè)計值砌體強度設(shè)計值是采用可靠度分析主意或工程經(jīng)驗校準法決定，直接用于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力計算。齡期為28d的以毛截面計算的各類砌體強度設(shè)計值，按下式計算式中：Υf——砌體結(jié)構(gòu)的材料性能分項系數(shù)，普通情況下，宜按施工控制等級為B級考慮，取Υf=1,6；當為C級時，取Υf=1.8；當為A級時，取Υf為1.5。（七）砌體強度設(shè)計值的調(diào)節(jié)在某些情況下砌體強度有可能降低，為保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全度，在設(shè)計計算時需考慮強度設(shè)計值的調(diào)節(jié)。習題40下面關(guān)于砌體抗壓強度準確的說法是。A．砌體的抗壓強度隨砂漿和塊體的強度等級的提高按一定比例增強B．塊體的形狀越規(guī)矩、平整，則砌體的抗壓強度越高C．砌體中灰縫越厚，則砌體的抗壓強度越高D．砂漿的變形性能越大，越容易砌筑，砌體的抗壓強度越高提醒：磚的形狀的規(guī)矩程度顯著影響砌體的強度。形狀不規(guī)矩，表面不平整，更可能引起較大的附加彎曲應力而使磚過早斷裂。答案：B第十四節(jié)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則砌體結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計原則與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相同。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，應考慮可變荷載控制和永遠荷載控制的兩種組合，按下列公式中的最不利組合舉行計算式中：Υ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；ΥL——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力模型不定性系數(shù)；對靜力設(shè)計，考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限的荷載調(diào)節(jié)系數(shù)，設(shè)計使用年限為50年，取1．0；設(shè)計使用年限為100年，取1.1；SGk——永遠荷載標準值的效應；SQ1k——在基本組合中起控制作用的一個可變荷載標準值的效應；SQik——第i個可變荷載標準值的效應；R(?，ak，…)——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力函數(shù)；ΥQi——第i個可變荷載的分項系數(shù)}——第i個可變荷載的組合系數(shù)，普通情況下應取0.7；?——砌體的強度設(shè)計值；ak——幾何參數(shù)標準值。當砌體結(jié)構(gòu)作為一個剛體，需驗算整體穩(wěn)定性時，例如傾覆、滑移、飄蕩等，應按下式驗算式中：SG1K——起有利作用的永遠荷載標準值的效應；SG2K——起不利作用的永遠荷載標準值的效應。第十五節(jié)砌體墻、柱的承載力計算一、抗壓承載力（一）無筋砌體墻、拄的承載力計算對無筋砌體墻、柱的承載力應按下式計算式中：N--軸向力設(shè)計值；——高厚比β和軸向力的偏心距e對受壓構(gòu)件承載的影響系數(shù)，可按《砌體規(guī)范》附錄D的規(guī)定采用；A——截面面積，對各類砌體均應按毛截面計算，對帶壁柱墻，其翼緣寬度可按《砌體規(guī)范》采用；?——砌體的抗壓強度設(shè)計值。對矩形截面構(gòu)件，當軸向力偏心方向的截面邊長大于另一方向的邊長時，除按偏心受壓計算外，還應對較小邊長方向，按軸心受壓舉行驗算。（二）構(gòu)件高厚比構(gòu)件高厚比應按下列公式?jīng)Q定：對矩形截面對T形截面式中：Υβ——不同砌體材料的高厚比修正系數(shù)，按表16-39采用；H0——受壓構(gòu)件的計算高度，按表16-40決定；h——矩形截面軸向力偏心方向的邊長，當軸心受壓時為截面較小邊長；hT——T形截面的折算厚度；可近似按3.5i計算；i——截面回轉(zhuǎn)半徑。注：對灌孔混凝土砌塊，Υβ取1.0。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．自立磚柱，當無柱間支撐時，柱在垂直排架方向的H0應接表中數(shù)值乘以1.25后采用。4.s為房屋橫墻間距。5．自承重墻的計算高度應按照周邊支承或拉結(jié)條件決定。（三）矩形截面單向偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù)的決定矩形截面單向偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù)可按下列公式計算：當β≤3時當β>3時式中：e——軸心力的偏心距；h——矩形截面的軸向力偏心方向的邊長；——軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；a——與砂漿強度等級有關(guān)的系數(shù)，當砂漿強度等級大于或等于M5時，a=0.0015，當砂漿強度等級等于M2.5時，a=0.002，當砂漿強度等級等于0時，a=0.009；β——構(gòu)件的高厚比。計算T形截面受壓構(gòu)件的時，應以折算厚度hT代替公式(16-247)中的h。（四）軸心受壓短柱的承載力計算由以上公式可知，對于軸心受壓短柱，即e=0、β≤3，此時承載力影響系數(shù)=1.0，其抗壓承載力可按下式計算N≤?A(16-250)對于軸心受壓長柱，即e=0、β>3，此時承載力影響系數(shù)，其抗壓承載力可按下式計算（五）軸心力偏心距限值軸向力的偏心距e按內(nèi)力設(shè)計值計算，并不應超過0.6y，y為截面重心到軸向力所在的偏心方向截面邊緣的距離。二、局部抗壓承載力荷載作用于砌體部分截面上的受壓，稱為砌體局部受壓。如梁端下面的砌體或柱下面的基礎(chǔ)接觸部分均屬于砌體局部受壓。砌體的局部受壓，視局部壓應力分布是否勻稱可分為：勻稱局部受壓和不勻稱局部受壓，后者常指梁端支承處砌體的局部受壓。砌體局部受壓的特點是其抗壓強度有所提高，但局部受壓面積普通都很小，設(shè)計時應加以校核，明確是否需要采取構(gòu)造措施。（一）砌體截面局部勻稱受壓的承載力計算(1)砌體截面中受局部勻稱壓力作用時的承載力應按下式計算式中：Ni——局部受壓面積上的軸向力設(shè)計值；Υ——砌體局部抗壓強度提高系數(shù)；?——砌體的抗壓強度設(shè)計值，局部受壓面積小于0.3m2，可不考慮強度調(diào)節(jié)系數(shù)Υa的影響；Al——局部受壓面積。(2)砌體局部抗壓強度提高系數(shù)Υ可按下式計算式中；A0——影響砌體局部抗壓強度的計算面積。由公式(16-253)計算的Υ值，尚應符合下列規(guī)定：①在圖16-26a)的情況下，Υ≤2.5；②在圖16-26b）的情況下，Υ≤2.0；③在圖16-26c)的情況下，Υ≤1.5；④在圖16-26d）的情況下，Υ≤1.25；⑤要求灌孔的砌塊砌體，在(1)、(2)款的情況下，尚應符合Υ≤1.5；未灌孔的混凝土砌塊砌體，Υ=1.O。(3)影響砌體局部抗壓強度的計算面積可按下列規(guī)定采用：①在圖16-26a)的情況下，A0=(a+c+h)h；②在圖16-26b）的情況下，Ao=(b+2h)h;③在圖16-26c)的情況下．A0=（a+h）h+（b+h1-h）h1；④在圖16-26d)的情況下，A0=(a+h)h；式中：a、b——矩形局部受壓面積Al的邊長；h、hL——墻厚或柱的較小邊長、墻厚；c——矩形局部受壓面積的外邊緣至構(gòu)件邊緣的較小距離，當大于h時，應取h。（二）梁端支承處砌體的局部抗壓承載力當梁直接支承在砌體上（見圖16-27），其局部抗壓承載力應按下列公式計算式中：——上部荷載的折減系數(shù)，當A0/Al≥3時，=0；N0——局部受壓面積內(nèi)上部軸向力設(shè)計值(N)；Ni-梁端支承壓力設(shè)計值(N)；σ0——上部平均壓應力設(shè)計值(MPa)；η一梁端底面壓應力圖形的殘破系