第六章砌体结构.

砌体结构第五章砌体结构5.1概述5.2砌体力学性能5.3砌体结构静力计算方案5.4无筋砌体构件的承载力计算5.5构造要求5.6圈梁、过梁、墙梁及挑梁5.1概述块体砌块砖、石用砂浆粘结(砖石结构)砌体砌体结构混合结构砌体结构为四大结构形式之一使用范围广，使用量大，历史悠久4巴比伦的空中花园是早期人类的主要建筑结构型式。留给现代人类无限宝贵遗产。中国的秦砖汉瓦万里长城赵州桥埃及的金字塔一、砌体结构发展简史埃及金字塔巴比伦空中花园1、优点：耐久性好；耐火性好；就地取材；施工技术要求低；造价低廉。2、缺点强度低，砂浆与砖石之间的粘接力较弱；自重大；砌筑工作量大，劳动强度高。粘土用量大，不利于持续发展。3、适用范围适用于受压构件，如：较低的办公楼、教学楼、住宅、旅馆、工业厂房及填充墙等。二、砌体结构的优、缺点5.2.1砌体的材料及种类1、块体材料砖普通砖：240mm×115mm×53mm实心空心砖：全国无统一规格分级：按极限抗压强度为5级，以“MU+极限强度”表示砌块按材料分：粉煤灰、煤渣混凝土和混凝土等按内部结构分：有实心的，也有空心的按尺寸分：小型350、中型360～900和大型900mm分级：按照极限抗压强度分5级，以“MU+极限强度”石材按照加工的程度：分细料石、粗料石和毛料石。分级：按极限抗压强度，分7级，以“MU+极限强度”5.2砌体力学性能2、块体的强度等级：烧结普通砖、烧结多孔砖：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10；蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖：MU25、MU20、MU15、MU10；块体的强度等级：MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5；石材的强度等级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20(1)耐久性；砂浆的基本要求：作用3、砂浆（3）保水性（2）可塑性；由砂、矿物胶结材料与水按合理配比经搅拌而制成使块体连成整体；抹平块体表面；填补块体间缝隙M-Mortar,数字强度值：MPa砂浆的强度等级：M15、M10、M7.5、M5、M2.5注意二者的区别、各自的有缺点和适用范围砂浆种类：（2）混合砂浆（1）水泥砂浆；基土的潮湿程度粘土砖混凝土砌块石材混合砂浆水泥砂浆严寒地区一般地区稍潮湿的很潮湿的含饱和水MU10MU15MU20MU10MU10MU15MU5MU7.5MU7.5MU20MU20MU20M5M5M5M7.54、砖石和砂浆的选择强度的要求；耐久性的要求：耐久性不足时，经冻融循环后会引起砖石剥落和强度降低；地面以下或防潮层以下的砂浆的最低强度要求：砖石和砂浆最低强度等级要求5、砌体的种类砖砌体：实心砌体，或空心砌体，有一顺一顶或三顺一顶砌筑法。一顺一顶三顺一顶配筋砌体:在砌体内配置适量的钢筋，形成配筋砌体，如在水平灰缝中配置网状钢筋，形成网状配筋砌体；在砌体外或预留槽内配置纵向筋形成组合砌体。砌块砌体：砌块排列要有规律性，减少通缝。石砌体：料石、毛石和毛石混凝土砌体。132.2砌体的受压性能一、砌体的受压破坏特征第一阶段从砌体开始受压到单块砖出现裂缝。出现第一条（或第一批）裂缝时的荷载约为砌体极限荷载的50%～70%，此时如果荷载不增加，裂缝也不会继续扩大。第二阶段随着荷载的继续增加，原有裂缝不断扩展，同时产生新的裂缝，这些裂缝沿竖向形成通过几皮砖的连续裂缝（条缝）。此时即使荷载不再增加，裂缝仍会继续发展，其荷载约为破坏荷载的80%～90%（砌体接近破坏的征兆）第三阶段再增加荷载，裂缝迅速开展，其中几条连续的竖向裂缝把砌体分割成一个个单独的半砖小柱，整个砌体明显向外鼓出。最终砌体丧失承载力而破坏16二、受压破坏特征复杂的原因分析水平灰缝厚度和密实度不均匀砖表面力分布不均匀且上下不对应横向变形时相互约束受压时横向膨胀，砖和砂浆横向变形系数不同，相互约束。弹性地基梁作用砂浆层受压将产生压缩变形，砖就象在弹性地基上的梁，其内部将产生弯曲应力和剪应力竖向灰缝处的应力集中17为什么有时砌体的强度高于砂浆的强度？1、砂浆表面不平整：块体不仅受压而且受弯和剪；2、竖向受压时，产生横向变形：砂浆的变形比砖大，由于粘接力的存在，砂浆横向受压，砌块横向受拉。砂浆强度提高（套箍作用）；3、砌体的灰缝不可能充满：截面面积有所减少；在垂直裂缝截面上的砖内产生横向拉应力和剪应力的应力集中，引起砌体结构的降低。18三、影响砌体抗压强度的因素•块体与砂浆的强度等级•块体的尺寸与形状•砂浆的流动性、保水性及弹性模量•砌筑质量与灰缝的厚度四、砌体抗压强度计算各类砌体轴心抗压强度平均值取决于：（1）块体的抗压强度平均值f1（2）砂浆的抗压强度平均值f22211)07.01(fffmα、k1、k2的取值砌体轴心抗压强度标准值表达式fm——砌体的抗压强度平均值σf——砌体抗压强度的标准差δf——砌体抗压强度的变异系数fk=fm-1.645σf=fm(1-1.645δf)砌体轴心抗压强度设计值表达式f=fk/γfγf——砌体结构的材料性能分项系数，一般情况下，宜按施工质量控制等级为B级考虑，取l.6；当为c级时，取1.8，当为A级时，取1.5。f——砌体的抗压强度设计值砌体轴心抗压强度设计值表6.1.4烧结普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值表6.1.5蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖砌体的抗压强度设计值表6.1.6单排孔混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值二、砌体抗拉ft、抗弯强度ftm和抗剪强度fv轴心受拉弯曲抗拉受剪破坏调整系数γa1）有吊车房屋砌体、跨度≥9m的梁下烧结普通砖砌体、跨度≥7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体，混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体，γa=0.9；2）对无筋砌体构件，其截面面积A0.3m2时，γa=A+0.7。对配筋砌体构件，当其中砌体截面面积A0.2m2时，γa=A+0.8。构件截面面积A以m2计。三、砌体强度设计值的调整强度设计值的调整系数γa砌体强度设计值fγaf3）当砌体用水泥砂浆砌筑时，对抗压强度γa=0.9；对其他强度γa=0.8；对配筋砌体构件，当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数γa。4）当施工质量控制等级为C级时，γa=0.89；6）当验算施工中房屋的构件时，γa=1.1。配筋砌体不允许采用C级。5）当施工质量控制等级为A级时，γa=1.05；5.3.1砌体结构房屋静力计算的三种方案房屋的静力计算，根据房屋的空间工作性能分为:刚性方案、刚弹性方案和弹性方案三类。5.3砌体结构静力计算方案屋面承受荷载R后分成两部分：一部分R1通过屋面水平梁传给山墙；另一部分R2通过平面排架直接传给外墙的基础。1、弹性计算方案当山墙（横墙）间距很大时，屋面水平梁的水平刚度较小，值比较大。2、刚弹性计算方案当山墙（横墙）间距比较小时，屋面的跨度相对短一些，相应的水平刚度相对较大。楼板处的相对位移比弹性方案小一些。v3、刚性计算方案当山墙（横墙）间距更短时，由于屋面水平梁的水平刚度很大，可以认为屋面没有水平位移。比较以上三种，刚性方案最好，尽量设计成刚性方案。屋盖类别刚性方案刚弹性方案弹性方案1整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或楼盖S3232S72S722装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和木屋盖或楼板S2020S48S483冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖S1616S36S364、混合结构房屋静力计算方案划分刚性方案和刚弹性方案中横墙应当满足以下要求:横墙中开有洞口时,洞口的水平截面面积应不超过横墙截面面积的50%;横墙的厚度一般不小于180mm;单层房屋的横墙长度不小于其高度，多层房屋的横墙长度，不小于其总高度的1/2；当不符合上述要求时，应对横墙的刚度进行验算；最大的水平位移不超过横墙总高度的1/4000。5、横墙的要求5.4.1受压构件承载力的计算fAN一、计算公式式中φ－受压构件承载力的影响系数φ值可以利用公式计算，也可以查表5.4无筋砌体构件的承载力计算20111112(1)12eh2220111211a与3个因素有关：1、高厚比β；2、轴向力偏心距e；3、砂浆强度。二、高厚比墙、柱的计算高度（H0）与墙厚度或柱边长（h）之比称为高厚比。β=H0/h如何取？5.4.2砌体局部受压承载力计算局部受压破坏特点（1）纵向裂缝发展引起的破坏；（2）劈裂破坏；（3）垫板下砌体局部破坏。（1）套箍作用作用：外围对内部的横向约束作用应力：外部受拉，内部三向受压效果：强度提高（2）影响套箍效果的因素影响局部抗压强度的计算面积A0与局部受压面积Al之比提高系数的取值：135.010lAAfANll局部受压承载力计算公式：梁端局部受压tan0kbNalfha100a0aσmaxNlN01、有效支承长度的概念有效支承长度a0，一般小于搁置长度a一般情况取值简支砼梁的简化2019/12/182、上部荷载对梁端局部受压的作用局部受压承载力计算公式卸载拱005.05.10lAA0llNNfA上部荷载传递特点：部分通过拱作用传至梁侧，形成拱的作用。σ0实际效应NLbaAANLl000η－梁底应力图形完整系数；γ－局部抗压强度提高系数。3、刚性垫块当梁端局部受压承载力不满足要求时，可通过在梁端加钢筋混凝土垫块（预制刚性垫块、与梁现浇整体形成的垫块）或将梁端放在圈梁上解决。要求：1、高度不宜小于180mm，挑出撒谎不宜大于其高度tb。2、带壁柱墙的垫块伸入翼缘不小于120mm，计算时不计入翼缘部分。5.4.3砌体受拉、受弯及受剪承载力计算ft—砌体的轴心抗拉强度设计值，应按规范表采用ttNfA1、轴心受拉构件的承载力计算Nt——轴心拉力设计值M——弯矩设计值ftm——砌体的弯曲抗拉强度设计值，应按表采用W——截面抵抗矩tmMfW2、受弯构件的抗弯承载力计算V——剪力设计值fV——砌体的抗剪强度设计值b、h——截面宽度、高度z——内力臂，当截面为矩形时取z等于2h/3I——截面惯性矩S——截面面积矩VVfbzIzS受弯构件的抗剪承载力计算3、受剪构件沿通缝或沿阶梯形截面破坏时受剪构件的承载力应按下列公式计算:0VVfA001.20.260.0821.350.230.065GGff当时，当时，μ--剪压复合受力影响系数；5.5.1墙、柱允许高厚比混合结构房屋中的墙体是受压构件，除满足承载力要求外，还须保证其稳定性，故验算其高厚比：5.5构造要求对于矩形截面墙、柱的高厚比应符合下列要求：式中，——墙柱的允许高厚比；——墙柱的计算高度。——的修正系数，说明见下页][210hH][0H12][非承重墙的修正系数.当厚度为240mm时，；当厚度为90mm时，；当厚度在240mm和90mm之间时，插值。由门窗洞口的墙的修正系数：式中，为宽度s范围内的门窗洞口的宽度；s为相邻窗间墙或壁柱之间的距离。1][2.115.112][7.04.012sbssb墙、柱的允许高厚比限值砂浆强度等级墙柱=M7.52617M52416M2.52215注意：1、相邻横墙距离：s≤h，时，不需验算；2、变截面柱分别验算，上柱验算时，按表中数值的1.3倍取12][5.5.2一般构造要求1、材料：五层及以上，或受振动及层高大于6m的墙、柱应采用砖MU10；砌块MU7.5；石材MU30，砂浆M5。另：若安全等级为一级，设计使用年限超过50年时，提高一级。2、截面：独立砖柱不小于240mm×370mm。毛石墙不小于350mm，毛料石柱较小边不宜小于400mm。3、跨度大于6m的屋架，大于4.8m的砖砌体梁，大于4.2m的砌块砌体及3.9m的毛石砌体，应在支承处设置刚性垫块。4、加设壁柱：240mm厚的砖墙大于6m时，180mm的4.8m梁