工程结构第三章砌体结构

第三章砌体结构工程结构块体材料*砖：烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖一、砌体材料及砌体的力学性能1.块体材料和砂浆块体材料*砌块：用普通混凝土、轻混凝土及硅酸盐材料制作的块材*石材一、砌体材料及砌体的力学性能1.块体材料和砂浆块体的强度等级*烧结普通砖、烧结多孔砖：MU30、MU25、MU20、MU15和MU10MU25块体的极限抗压强度平均值(N/mm2)表示块体的强度等级*蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖：MU25、MU20和MU15*混凝土普通砖、混凝土多孔砖：MU30、MU25、MU20和MU15*石材：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20除石材外，用的最普遍的块体强度等级是MU10和MU15一、砌体材料及砌体的力学性能1.块体材料和砂浆*混凝土砌块、轻集料混凝土砌块：MU20、MU15、MU10、MU7．5和MU5砂浆*作用：使块体连成整体；抹平块体表面；填补块体间缝隙Ms7.570.7mm立方体砂浆试块28天龄期抗压强度(N/mm2)表示砂浆的强度等级一、砌体材料及砌体的力学性能1.块体材料和砂浆*分类：按胶凝材料分：水泥砂浆，混合砂浆，非水泥砂浆（石灰砂浆、粘土砂浆和石膏砂浆）按砌筑的块体分：普通砂浆，专用砌筑砂浆s或b表示专用砌筑砂浆砂浆*烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体采用的普通砂浆强度等级：M15、M10、M7.5、M5和M2.5施工验算可取M0(Ms0或Mb0)一、砌体材料及砌体的力学性能1.块体材料和砂浆*蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体采用的专用砌筑砂浆强度等级：Ms15、Ms10、Ms7.5和Ms5*混凝土普通砖、混凝土多孔砖、单排孔混凝土砌块和煤矸石混凝土砌块砌体采用的专用砂浆强度等级：Mb20、Mb15、Mb10、Mb7.5和Mb5*双排孔或多排孔轻集料混凝土砌块砌体采用的专用砂浆强度等级：Mb10、Mb7．5和Mb5*毛料石、毛石砌体采用的普通砂浆强度等级：M7.5、M5和M2.5一、砌体材料及砌体的力学性能1.块体材料和砂浆材料的选择(考虑耐久性要求)地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间的墙，所用材料的最低强度等级应符合表11-1的规定（地面以下或防潮层以下的砌体应采用水泥砂浆）砖砌体*普通砖的厚度：1/2砖(120mm),1砖(240mm),1砖半(370mm),2砖(490mm)等一、砌体材料及砌体的力学性能2.砌体的种类砌块砌体石砌体一、砌体材料及砌体的力学性能2.砌体的种类配筋砌体一、砌体材料及砌体的力学性能2.砌体的种类配筋砌体一、砌体材料及砌体的力学性能2.砌体的种类配筋砌体一、砌体材料及砌体的力学性能3.砌体的力学性能砖砌体的受压破坏第一阶段：从加载到个别砖出现裂缝，大约在极限荷载的50～70%时，其特点为不加载，裂缝不发展。第二阶段：形成贯通的裂缝，大约在极限荷载的80~90%时，特点是不加载裂缝继续发展，最终可能发生破坏。第三阶段：破坏，被竖向裂缝分割成的小柱失稳破坏。一、砌体材料及砌体的力学性能3.砌体的力学性能砖砌体的受压应力状态分析*块体在砌体重处于压、弯、剪的复杂受力状态*砂浆使块体在横向受拉*竖向灰缝中存在应力集中影响砌体抗压强度的主要因素*块体的种类、强度等级和形状*砂浆性能*灰缝厚度，以10~12mm为宜*砌筑质量一、砌体材料及砌体的力学性能3.砌体的力学性能砌体的弹性模量*砌体的弹性模量见附表11-9。*砌体的强度设计值见附表11-4~8。砌体的强度标准值、设计值1.645kmfff/kfff一、砌体材料及砌体的力学性能3.砌体的力学性能砌体强度设计值的调整系数a*对无筋砌体构件,其截面面积小于0.3m2时，a为其截面面积加0.7。对配筋砌体构件，当其中砌体截面面积小于0.2m2时，a为其截面面积加0.8。构件截面面积以m2计*当砌体强度等级小于M5的水泥砂浆砌筑时，对砌体抗压强度设计值,a=0.9；对抗拉、抗弯和抗剪强度设计值，a=0.8*当施工质量控制等级为C级时，a=0.89;*当验算施工中的房屋时,a=1.1。*当施工质量控制等级为A级时，a=1.05;一、砌体材料及砌体的力学性能3.砌体的力学性能砌体施工质量控制等级*据施工现场的质保体系、砂浆和混凝土的强度、砌筑工人技术等级方面的综合水平划为A、B、C三个等级。施工控制等级的选择主要根据设计和建设单位商定，并在工程设计图中明确设计采用的施工控制等级。*我国长期以来，设计规范的安全度未和施工技术、施工管理水平等挂钩，而实际上它们对结构的安全度影响很大。在学习国外先进管理经验的基础上，我国首先规定了砌体施工质量控制等级。*砌体强度设计值是按B级施工控制等级确定的(f=1.6)；当采用C级施工控制等级时(f=1.8)，砌体强度设计值应乘以a(=0.89)；当采用A级施工控制等级时(f=1.5)，砌体强度设计值可乘以a(=1.05)。*对一般多层房屋宜按B级控制。对配筋砌体剪力墙高层建筑，设计时宜选用B级的砌体强度指标，而在施工时宜采用A级的施工质量控制等级。二、砌体结构构件的承载力1.受压构件基本公式NfA021120111112112eh0/Hh(高厚比)二、砌体结构构件的承载力1.受压构件修正系数*烧结普通砖、烧结多孔砖砌体=1.0*混凝土普通砖、混凝土多孔砖、混凝土及轻集料混凝土砌块=1.1*蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖、细料石=1.2*粗料石、毛石砌体=1.5*灌孔混凝土砌块砌体=1.00211系数：当砂浆强度f2≥M5时，=0.0015；f2=M2.5时，=0.00220111112112eh二、砌体结构构件的承载力2.局部受压局部受压试验*局部受压面积较大时，先裂后坏*破坏时的贯通裂缝为中部宽，两端窄*局部受压面积较小时，一裂就坏*局部受压面积很小时，未裂先坏*工程设计中一般以先裂后坏考虑*局部受压承载力的提高主要是周围未受压砌体的约束作用，称为套箍和应力扩散作用。二、砌体结构构件的承载力2.局部受压局部均匀受压承载力的计算Nl≤fAl010.351lAA二、砌体结构构件的承载力2.局部受压梁端局部受压(非均匀受压)若不满足，可设刚性垫块三、混合结构房屋墙体设计1.混合结构房屋的结构布置横墙承重体系纵墙承重体系纵、横墙承重体系三、混合结构房屋墙体设计1.混合结构房屋的结构布置内框架承重体系底层框架承重体系三、混合结构房屋墙体设计1.混合结构房屋的结构布置墙体布置一般原则*尽可能采用横墙承重体系，尽量减少横墙间的距离，以增加房屋的整体刚度；*承重墙布置力求简单、规则，纵墙亦拉通，避免断开和转折，每隔一定距离设一道横墙，将内外纵墙拉结在一起，形成空间受力体系，增加房屋的空间刚度和增强调整地基不均匀沉降的能力；*承重墙所承受的荷载力求明确，荷载传递的途径应简捷、直接。开洞时应使各层洞口上下对齐；*结合楼盖、屋盖的布置，使墙体避免承受偏心距过大的荷载或过大的弯矩。upup三、混合结构房屋墙体设计2.混合结构房屋的静力计算方案荷载传递途径*竖向荷载传递：屋面板→屋面大梁→纵墙→基础→地基纵墙→屋盖→另一面纵墙→基础→地基*水平荷载传递：upup平面计算简图计算单元三、混合结构房屋墙体设计2.混合结构房屋的静力计算方案空间工作性能upupupupusuwuwuw*显然有:usup*原因：水平荷载传递途径发生变化----结构的空间工作性能三、混合结构房屋墙体设计2.混合结构房屋的静力计算方案空间工作性能usuw*水平荷载传递：纵墙→屋盖→另一面纵墙→基础→地基山墙→山墙基础*令：h=us/up≤1.0为空间性能影响系数。h与屋(楼)盖的刚度(屋盖类型)、横(山)墙的间距、横(山)墙刚度。upup三、混合结构房屋墙体设计2.混合结构房屋的静力计算方案静力计算方案表15-8给出了划分三种静力计算方案的设计用表，对横墙刚度的要求*横墙中洞口的水平截面积不超过全截面的50%；*横墙厚度不宜小于180mm；*横墙长度不宜小于高度(单层)或总高度的一半(多层)；*纵横墙应同时砌筑。三、混合结构房屋墙体设计3.墙体设计H0/h≤m1m2[]墙、柱的计算高度，按表11-15采用自承重墙修正系数。h=240mm,m1=1.2；h=90mm,m1=1.5；其间插值。当上端为自由端时，还可提高30%门窗洞口修正系数m2=1-0.4bs/s≥0.7允许高厚比，按表11-14采用墙、柱高厚比验算(稳定性的限制条件)*壁柱采用hT，壁柱翼缘宽bf=min{窗间墙宽，壁柱间距，b+2H/3}三、混合结构房屋墙体设计3.墙体设计*当构造柱不小于墙厚时，[]可乘以mc=1+bc/l墙、柱高厚比验算(稳定性的限制条件)系数；对细料石、半细料石砌体=0；对混凝土砌块、粗料石、毛石砌体=1.0；其他砌体=1.5三、混合结构房屋墙体设计3.墙体设计墙、柱高厚比验算(稳定性的限制条件)*验算壁柱间墙的高厚比时，其计算高度H0一律按刚性方案考虑三、混合结构房屋墙体设计4.墙体的构造措施一般构造要求*预制钢筋混凝土板的最小支承长度为80mm(圈梁)和100mm(墙)，且板端伸出的钢筋应与圈梁和墙可靠连接。*墙体转角处和纵横墙交接处应设拉结钢筋或拉结钢筋网。*最小截面规定：承重的独立砖柱截面尺寸不应小于240mm×370mm。毛石墙的厚度不宜小于350mm。毛料石柱截面较小边长不宜小于400mm。当有振动荷载时，墙、柱不宜采用毛石砌体。*当梁的跨度较大时(240厚砖墙≥6m，180厚砖墙、砌块、料石墙≥4.8m)，其支承处宜加设壁柱或采取其他加强措施。三、混合结构房屋墙体设计4.墙体的构造措施墙体开裂的原因温度变化和砌体干缩变形引起的墙体裂缝(混凝土的线膨胀系数约为粘土砖砌体的2倍，混凝土收缩率约为烧结粘土砖砌体的2~4倍)三、混合结构房屋墙体设计4.墙体的构造措施墙体开裂的原因地基发生过大的不均匀沉降而产生的裂缝三、混合结构房屋墙体设计4.墙体的构造措施防止墙体开裂的主要措施*按规范规定设置伸缩缝(表15-14)。*屋面设置保温、隔热层。*合理设置沉降缝。*在底、顶层设置通常的钢筋混凝土窗台板。*按规范要求在墙转角、纵横墙交接处等宜出现裂缝的部位，加强构造措施。*遇有软弱地基或不均匀地基时，对于三层和三层以上的房屋，其长高比L/Hf宜小于或等于2.5；当房屋的长高比为2.5＜L/Hf≤3.0时，宜做到纵墙不转折或少转折，并应控制其内横墙间距或增强基础刚度和承载力。三、混合结构房屋墙体设计4.墙体的构造措施防止墙体开裂的主要措施*加强基础和上部结构的整体刚度，设置圈梁。►厂房、仓库、食堂等空旷单层房屋应按下列规定设置圈梁：①.砖砌体结构房屋，檐口标高为5m～8m时，应在檐口标高处设置圈梁一道；檐口标高大于8m时，应增加设置数量；②.砌块及料石砌体结构房屋，檐口标高为4m～5m时，应在檐口标高处设置圈梁一道；檐口标高大于5m时，应增加设置数量；③.对有吊车或较大振动设备的单层工业房屋，当未采取有效的隔振措施时，除在檐口或窗顶标高处设置现浇混凝土圈梁外，尚应增加设置数量。④.遇软弱地基或不均匀地基时，可在基础、檐口标高处各设置一道。在墙体上开洞时，宜在开洞部位配筋或采用构造柱及圈梁加强。三、混合结构房屋墙体设计4.墙体的构造措施防止墙体开裂的主要措施*加强基础和上部结构的整体刚度，设置圈梁。►住宅、办公楼等多层砌体结构民用房屋，且层数为3层～4层时，应在底层和檐口标高处各设置一道圈梁。当层数超过4层时，除应在底层和檐口标高处各设置一道圈粱外，至少应在所有纵、横墙上隔层设置。►多层砌体工业房屋，应每层设置现浇混凝土圈梁。设置墙梁的多层砌体结构房屋，应在托粱、墙梁顶面和檐口标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁。三、混合结构房屋墙体设计4.墙体的构造措施防止墙体