砌体结构教学课件--第一章

砌体结构湖南理工学院土建学院童小龙2012.03绪论砌体结构万里长城金字塔大雁塔德国墨尼黑艺术博物馆又名安济桥，位于河北省赵县。公元590～608年石匠李春所建，是世界上现存最早、跨度最大的空腹单孔圆弧石拱桥。桥长50.82m，净跨30.02m，拱圈矢高7.23m，宽9.6m。在桥两端的石拱上，辟有两个券洞，这种结构叫“敞肩拱”，是世界桥梁中的首创。赵州桥一、砌体结构1973年1988年2001年2011年（缺图）•砌体结构相关标准•GB50003-2011砌体结构设计规范•GB_50203-2011_砌体结构工程施工质量验收规范•DGTJ08-021-2005砌体工程施工规程•GBT50315-2011砌体工程现场检测技术标准•CECS281-2010自承重砌体墙技术规程•DGTJ08-2006-2006配筋混凝土小型空心砌块砌体建筑技术规程•JGJT201-2010石膏砌块砌体技术规程•G329-2建筑物抗震构造详图(多层砌体房屋和底部框架砌体房屋)•L10J125蒸压加气混凝土砌块构造详图•砌体材料标准•GB175-2007通用硅酸盐水泥•GB5101-2003烧结普通砖•GB13544-2011烧结多孔砖和多孔砌块•GB25779-2010承重混凝土多孔砖•GB26538-2011烧结保温砖和保温砌块•GB26541-2011蒸压粉煤灰多孔砖•JCT637-2009蒸压灰砂多孔砖•JCT698-2010石膏砌块•JCT2038-2010α型高强石膏•JCT829-2010石膏空心条板•GBT14684-2011建设用砂•GBT50129-2011砌体基本力学性能试验方法标准•JGJT98-2010砌筑砂浆配合比设计规程•GB8624-2006建筑材料及制品燃烧性能分级砌体：把块材（砖、砌块、石材等）和砂浆通过砌筑而成的结构材料砌体结构：由块材和砂浆砌筑而成的结构体系，墙、柱为主要受力构件砖的生产：西周（前1134～前771）统一粘土砖规格：1952年配筋砌体的应用：20世纪60年代轻质、高强块材的应用：20世纪80年代砌体结构发展概况二、结构特点1、主要优点：取材方便、造价低；具有良好的耐火性及耐久性；具有良好保温、隔热、隔声性能；施工简单；抗压强度大于抗拉强度、抗剪强度矩形截面不产生拉应力的条件：即若N=0，受地震作用无筋砌体的特性：墙体抗压性能较好，抗拉性能较差。减小拉应力的结构型式减小拉应力的结构型式减小拉应力的结构型式板块减小拉应力的结构型式拱式结构结构力学知识2、主要缺点：抗拉、抗弯、抗剪低，抗震性能较差；结构强度低，自重大，整体性差；施工质量不易控制；资源浪费◇砌体结构抗压承载力较高，适用于受压构件如:混合结构房屋中的竖向承重构件（墙和柱）◇砌体结构抗弯、抗拉性能较差，一般不宜作为受拉或受弯构件3、发展趋势：发展轻质高强的块材和高强度砂浆薄壁大型砌块节能、低耗能墙体利用工业废料发展砼小型砌块采用大型墙板结构部分代替砌体结构(内、外墙)加强配筋砌体结构的研究和应用鉴定与加固第二章砌体材料及其力学性能1.1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Mb60一、无筋砌体§2-3砌体的分类、应用1、砖砌体墙体尺寸：240mm（一砖）、370mm（一砖半）、490mm（二砖）、620mm（二砖半）2、砌块砌体砌筑应选用配套砌块先排块后施工建筑机械化、加快建设速度、减轻结构自重我国目前使用最多的是混凝土小型空心砌块砌体3、石砌体因地制宜，在产石地区适用类型：料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体二、配筋砌体1、横向配筋砖砌体以限制构件在压力作用下的横向变形提高轴心抗压承载力2、组合砖砌体使竖向和水平钢筋与砌体形成共同工作的整体主要用于中高层或高层房屋中起剪力墙作用3、配筋砼砌块砌体（配筋砌块剪力墙）§2-4砌体受压性能一、砌体受压试验研究1、普通粘土砖砌体轴压试验第一阶段：从开始受压到个别单砖出现裂缝◇单砖出现第一条裂缝，达50～70％极限荷载◇不继续加载，单砖裂缝不发展第二阶段单砖内裂缝不断发展，并沿竖向通过若干块砖，在砌体内逐渐连接成一段段裂缝◇增载至80～90％极限荷载时，不继续增加荷载，裂缝仍继续发展◇破坏征兆第三阶段砌体中裂缝加长加宽，并连成几条贯通的裂缝，将砌体分割成几个半砖小柱体◇各小柱体受力极不均匀，个别砖可能被压碎或小柱体失稳导致砌体完全破坏2、受压破坏特点砌体抗压强度低于砖抗压强度◇独立小柱局部受压、失稳使砌体破坏，砖抗压强度未充分利用◇标准试验法确定砖抗压强度受压破坏从单砖出现裂缝开始二、单砖受力状态1、单砖处于压、弯、剪复合受力状态2、砖承受水平拉应力3、竖向灰缝处应力集中三、砌体抗压强度影响因素1、块材强度、外形尺寸2、砂浆强度3、砂浆变形性能4、砂浆流动性、保水性5、施工砌筑质量◇水平灰缝均匀饱满度◇灰缝厚度◇砖含水率◇块材搭接方式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。四、砌体抗压强度平均值fm2211)07.01(kffkfmf1：块材抗压强度平均值（MPa）f2：砂浆抗压强度平均值（MPa）k1、α：块材相关影响系数k2：砂浆强度影响系数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%§2-5砌体抗拉、抗弯、抗剪性能一、砌体抗拉性能1、砌体轴拉破坏特点：沿齿缝截面破坏抗拉承载力取决于水平灰缝的切向粘结力沿块材破坏抗拉承载力取决于块材抗拉强度沿水平通缝破坏2、砌体轴心抗拉强度平均值(MPa)：沿齿缝破坏23,fkfmtf2：砂浆抗压强度平均值k3：砌体种类影响系数砌体的轴心受拉实例二、砌体抗弯性能1、砌体受弯破坏形态：沿齿缝破坏沿块材及竖缝破坏沿通缝破坏2、砌体弯曲抗拉强度平均值(MPa)：24,fkfmtm三、砌体抗剪性能1、砌体受剪破坏形态：沿水平灰缝剪坏沿齿缝剪坏沿阶梯形缝剪坏2、砌体抗剪强度平均值：25,fkfmV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1.3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§2-6砌体变形性能一、短期荷载σ-ε曲线1、砌体轴压试验曲线：试件量测结果2、本构模型