砌体结构课件--第二章.

2.1材料强度等级2.2砌体的受压性能2.3砌体的局部受压性能2.4砌体的受剪性能2.5砌体的受拉、受弯性能2.6砌体的变形性能和有关性能第二章砌体的物理力学性能2.1材料强度等级1、砖（Brick）按抗压强度，分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个等级。烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖烧结普通砖：烧结普通砖简称普通砖，指以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经过焙烧而成的实心砖，分烧结黏土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰砖等。原料：粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰标准砖尺寸：240×115×53mm墙体尺寸：（120）、240、370、490、620…mm适用范围：房屋上部及地下基础等部位烧结多孔砖：简称多孔砖，是指以黏土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的具有竖向孔洞，且孔洞率不小于25％的砖。具有水平孔洞者称为烧结空心砖，用于非承重隔墙。原料同烧结砖但孔洞率不小于25%承重多孔砖目前主要采用P型砖（240×115×90）和M型砖（190×190×90）多孔砖优点：可节约粘土、减少砂浆用量、提高工效、节省墙体造价；可减轻块体自重、增强墙体抗震性能适用范围：房屋上部结构（不宜用于冻胀地区地下部位）KP1型烧结多孔砖尺寸：240X115X90（mm）蒸压硅酸盐砖：(1)蒸压灰砂砖原料：石灰和砂尺寸：烧结普通砖适用范围同蒸压粉煤灰砖(2)蒸压粉煤灰砖原料：粉煤灰和石灰加适量石膏及集料适用范围：不得用于长期受热200℃以上、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位，MU15和MU15以上的蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑部位，蒸压粉煤灰砖用于基础或用于受冻融和干湿交替作用的建筑部位必须使用一等砖。2、砌块（Block）分为小型、中型、大型三类，最常用的是混凝土小型砌块。普通混凝土小型空心砌块MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5、MU3.5六个等级。轻骨料混凝土小型空心砌块MU10、MU7.5、MU5、MU3.5、MU2.5、MU1.5六个等级。加气混凝土砌块长度：600高度：200、250、300宽度：200、125、150、200、250、300高度在180～350mm——小型砌块，高度在350～900mm之间——中型砌块，高度大于900mm——大型砌块受起重设备限制，中、大型砌块已很少应用。主要有混凝土空心砌块、加气混凝土砌块、水泥炉渣空心砌块、粉煤灰硅酸盐砌块。单排孔混凝土小型空心砌块3、石材（Stone）花岗岩、砂岩、石灰岩等强度等级共分七级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。分类：（按容重）重质岩石、轻质岩石（按其加工后的外形规则程度）可分为料石和毛石①料石细料石、半细料石、粗料石、毛料石②毛石形状不规则，中部厚度不应小于200mm的石材。石材的规格尺寸石材类型规格尺寸料石细料石通过细加工，外表规则，叠砌面凹入深度不应大于10mm，截面的宽度、高度不应小于200mm，且不应小于长度的1/4半细料石规格尺寸同上，但叠砌面凹入深度不应大于15mm粗料石规格尺寸同上，但叠砌面凹入深度不应大于20mm毛料石外形大致方正，一般不加工或仅稍加修整，高度不应小于200mm，叠砌面凹入深度不应大于25mm毛石形状不规则，中部厚度不应小于200mm4、砂浆由无机胶结料、细骨料、水组成，胶结料有水泥、石灰、石膏等。砂浆强度等级采用70.7立方毫米的试块测得。分为M15、M10、M7.5、M5、M2.5五个等级。砂浆作用：（1）将单个的块体粘结成整体、促使构件应力分布均匀；（2）填实块体之间的缝隙，提高砌体的保温和防水性能，增强墙体抗冻性能1.砂浆分类(1)水泥砂浆(2)混合砂浆(3)砌筑专用砂浆(4)非水泥砂浆（石灰、粘土砂浆）2.砂浆性能(1)强度(2)流动性(可塑性)(3)保水性砂浆搅拌机砂浆性能对照表砂浆品种塑性掺合料和易保水性强度耐久性耐水性水泥砂浆无差较高好好混合砂浆有好高较好差专用砂浆有好高好差非水泥砂浆有好低差无5、混凝土小型空心砌块砌筑砂浆和灌孔混凝土灌浆方法（高位、低位法）混凝土小型空心砌块砌筑砂浆混凝土小型空心砌块灌孔混凝土强度分级：块体（符号MU）普通砂浆（符号M）砌块灌孔混凝土（符号Mb）砌体材料的强度等级单位砌体材料强度等级块体烧结普通砖、烧结多孔砖MU30、MU25、MU20、MU15和MU10蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖MU25、MU20、MU15和MU10砌块MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5石材MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20砂浆M15、M10、M7.5、M5和M2.5（M0）砌块灌孔混凝土Mb20、Mb25、Mb30、Mb35、Mb40、Mb45、Mb50、Mb55和Mb606、其他材料7、材料最低强度等级的选择《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）规定：五层及五层以上房屋的墙，以及受振动或层高大于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级为：砖MU10，砌块MU7.5，石材MU30，砂浆M5。对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋，墙、柱所用材料最低强度等级应至少提高一级。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基土的潮湿程度烧结普通砖、蒸压灰砂砖混凝土砌块石材水泥砂浆严寒地区一般地区稍潮湿的MU10MU10MU7.5MU30M5很潮湿的MU15MU10MU7.5MU30M7.5含水饱和的MU20MU15MU10MU40M102.2砌体的受压性能1、砌体受压破坏特征普通砖砌体根据试验表明,砖砌体的破坏大致经历以下三个阶段:第一阶段，从开始加荷到个别砖出现第一条（或第一批）裂缝。这个阶段的特点是如不再增加荷载，裂缝也不扩展。第二阶段，随着荷载的增加，单块砖内个别裂缝不断开展并扩大，并沿竖向通过若干层砖形成连续裂缝。第三阶段，砌体完全破坏的瞬间为第三阶段。继续增加荷载，裂缝将迅速开展，砌体被几条贯通的裂缝分割成互不相连的若干小柱，小柱朝侧向突出，其中某些小柱可能被压碎，以致最终丧失承载力而破坏。砖砌体在轴心受压下的破坏特征当砌体受压时，砖承受的压力是不均匀的，而处于受弯、受剪和局部受压状态下。由于砖的厚度小，又是脆性材料，其抗剪、抗弯强度远低于抗压强度，砌体的第一批裂缝就是由于单块砖的受弯、受剪破坏引起的。单块砖在砌体内除了受弯、受剪外还要受拉。这种横向拉力也是促使砖在较小的荷载下提早开裂的原因之一。砖砌体受压应力状态的分析砌体中的应力状态(a)砌体中个别砖的受力状态；(b)砖表面砂浆不均匀破坏三个阶段：50-70%--单砖出现裂缝；80-90%--个别裂缝连成几皮砖通缝；90%以上—砌体裂成相互不连接的小立柱，最终被压碎或上失稳定而破坏；多孔砖砌体混凝土小型砌块砌体毛石砌体2、砌体抗压强度的影响因素1、砌体材料的物理力学性能块体和砂浆的强度块体的规整程度和尺寸砂浆的变形与和易性2、砌体工程施工质量灰缝砂浆饱满度块体砌筑时的含水率灰缝厚度砌体组砌方法砖砌体灰缝厚度一般应控制在8～12mm《砌体工程施工质量验收规范》GB50203-2002规定，水平灰缝的砂浆饱满度不得小于80%，并根据质保体系、砂浆强度、混凝土强度、砌筑工人技术等综合水平将施工技术水平划分为A、B、C三个等级。A级施工质量，砌体强度设计值提高5%，B级施工质量，砌体强度设计值按表采用，C级施工质量，砌体强度设计值应降低。3、砌体抗压强度表达式221107.01kffkfmmf砌体轴心抗压强度平均值21ff分别为块体、砂浆的抗压强度平均值单排孔混凝土砌块对孔砌筑时，灌孔砌体的抗压强度设计值：mcummgfff,,63.0fg,m灌孔砌体的强度设计值；fm未灌孔砌体的抗压强度设计值；fcu,m灌孔混凝土的轴心抗压强度设计值；为砌块砌体中混凝土灌孔混凝土面积和砌体毛面积的比值；为混凝土砌块的孔洞率；为混凝土砌块的灌孔率，不应小于33%2.3砌体的局部受压性能砌体的局部受压应力(a)局部均匀受压(b)局部不均匀受压局部受压分类①局部均匀受压②局部不均匀受压局部受压的处理措施①提高砌体局部受压处强度；②采用刚性垫块；③采用柔性垫梁；1、砌体局部受压破坏特征砌体局部受压破坏(a)竖向裂缝发展而破坏(b)劈裂破坏(c)垫板直接接触处局压破坏2、局部受压的工作机理①力的扩散作用②套箍强化作用→局部受压承载力与全截面受压相比有明显提高力的扩散作用图均匀局部受压的应力分布2.4砌体的受剪性能1、砌体受剪破坏特征剪摩破坏剪压破坏斜压破坏砌体的受剪破坏2、砌体抗剪强度的影响因素（1）、砌体材料强度（2）、垂直压应力（3）、砌体工程施工质量（4）、试验方法垂直压应力对砌体抗剪强度的影响3、砌体抗剪强度表达式砌体的抗剪强度平均值25,fkfmv2.5砌体的受拉、受弯性能1、砌体轴心受拉在圆形水池设计中，由于内部液体的压力在池壁中产生环向水平拉力，而使砌体垂直截面处于轴心受拉状态。由图可见，砌体的轴心受拉破坏有两种基本形式：（1）当块体强度等级较高，砂浆强度等级较低时，砌体将沿齿缝破坏（图中的Ⅰ-Ⅰ、Ⅰ′-Ⅰ′）均为齿缝破坏。（2）当块体强度等级较低，砂浆强度等级较高时，砌体的破坏可能沿竖直灰缝和块体截面连成的直缝破坏（图(a)中的Ⅱ-Ⅱ）。砌体的轴心受拉抗拉强度取决于：灰缝与块材间的粘结强度，破坏在界面上发生砌体沿齿缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值23fkftm砌体轴心抗拉强度表达式2、砌体弯曲受拉带支墩的挡土墙和风荷载作用下的围墙均属受弯构件。由图可见，砌体的弯曲受拉破坏有三种基本形式：（1）当块体强度等级较高时，砌体沿齿缝破坏（图(a)中的Ⅰ-Ⅰ（2）当块体强度等级较低，而砂浆强度等级较高时，砌体可能沿竖直灰缝和块体截面连成的直缝破坏（图(a)中的Ⅱ-Ⅱ（3）当弯矩较大时，砌体将沿弯矩最大截面的水平灰缝产生沿通缝的弯曲破坏（图(b)中的Ⅲ-Ⅲ砌体弯曲受拉砌体弯曲抗拉强度表达式砌体沿齿缝与沿通缝截面受弯破坏的弯曲抗拉强度平均值24,fkfmtm2.6砌体的变形性能及有关性能1、砌体受压应力应变关系2、砌体变形模量12EG－－材料的泊松系数，一般为0.1～0.2。近似取EG4.0砌体的弹性模量（MPa）砌体种类砂浆强度等级≥M10M7.5M5M2.5烧结普通砖、烧结多孔砖砌体1600f1600f1600f1390f蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体1060f1060f1060f960f混凝土砌块砌体1700f1600f1500f—粗料石、毛料石、毛石砌体7300565040002250粗料石、半细料石砌体22000170001200067503、砌体的线膨胀系数和收缩率砌体种类线膨胀系数10-6/℃收缩率mm/m烧结粘土砖砌体5－0.1蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砌体8－0.2混凝土砌块砌体10－0.2轻骨料混凝土砌块砌体10－0.3料石和毛石砌体8—摩擦系数材料类别摩擦面情况干燥的潮湿的砌体沿砌体或混凝土滑动0.700.60木材沿砌体滑动0.600.50钢沿砌体滑动0.450.35砌体沿砂或卵石滑动0.600.50砌体沿粉土滑动0.550.40砌体沿粘性土滑动0.500.30