砌体结构学习课件

工程结构第九章砌体结构同济大学电子音像出版社普通高等教育“十一五”国家级规划教材学习目的1.了解块体和砂浆的材料特性；2.掌握砌体的受压、受拉、受弯和受剪性能；3.熟悉砌体结构的承重体系与静力计算；4.掌握墙、柱高厚比验算方法及无筋砌体受压构件的承载力计算；5.掌握过梁的设计计算方法，了解圈梁的构造要求。第一节砌体材料与砌体力学性能长城河北赵县安济桥希腊雅典卫城罗马斗兽场（一）块材的分类①烧结普通砖（1）实心砖1.砖②非烧结硅酸盐砖（2）烧结多孔砖2.砌块3.石材一、砌体的材料（二）块体强度等级的确定1.烧结普通砖、烧结多孔砖：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10；2.蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖：MU25、MU20、MU15、MU10；3.砌块的强度等级：MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5；4.石材的强度等级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。砂浆的强度等级是按标准方法制作的边长70.7mm的立方体试块（一组6块），在标准条件下，龄期为28天，以抗压强度平均值划分的。砂浆的等级分为五级M15，M10，M7.5，M5和M2.5五级。验算施工阶段砌体结构的承载力时，砂浆强度取为0。（三）砂浆的种类、性质和强度等级1.水泥砂浆；2.混合砂浆3.非水泥砂浆4.混凝土砌块采用的砂浆强度的要求；耐久性的要求；地面以下或防潮层以下材料的最低强度要求：基土的潮湿程度粘土砖混凝土砌块石材水泥砂浆混合砂浆严寒地区一般地区稍潮湿的很潮湿的含饱和水MU10MU15MU20MU10MU10MU15MU7.5MU7.5MU10MU30MU30MU40M5M7.5M10M5（四）块材及砂浆的选择表9-1地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间所用材料的最低强度等级二、砌体的种类（一）砖砌体（二）砌块砌体（三）石砌体（四）配筋砌体1.横向配筋砌体（网状配筋砌体）2.纵向配筋砌体三、砌体的受压性能破坏三个阶段：50%~70%Nu—单砖出现裂缝；80%~90%Nu—个别裂缝贯通成几皮砖通缝；90%Nu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；（一）砖砌体的受压破坏特征（二）砖砌体轴心受压时的应力状态1.砌体中砖受有弯、剪应力由于砖的表面不可能十分平整，块体不仅受压而且受弯和剪。2.砌体横向变形时砖柱和砂浆的交互作用在砖砌体中砖和砂浆具有不同的弹性模量及横向变形系数，砌体受压产生压缩变形的同时，还将产生横向变形。3.竖向灰缝上的应力集中（三）影响砌体抗压强度的主要因素1.块体的强度等级及其外形尺寸2.砂浆的强度等级和砂浆的和易性、保水性3.砌筑质量4.砌筑方式5.试验方法砌体强度标准值是结构设计时采用的强度基本代表值。可按《砌体结构设计规范》规定取用（四）砌体的抗压强度1.砌体强度标准值fk/fkff—砌体结构材料性能分项系数，一般情况下宜按施工控制等级为B级考虑，取1.6；当为C级时，取1.8f2.砌体强度设计值f砌体强度设计值f与标准值fk的关系为：3.砌体强度设计值的调整在某些特定的情况下，砌体强度设计值需乘以调整系数。一、房屋的结构布置第二节砌体结构的承重体系与静力计算混合结构的房屋通常是指采用砌体材料作为墙、柱与基础等竖向承重构件，采用钢筋混凝土或钢木材料作为屋盖、楼盖等水平承重构件的房屋。（一）概述1.纵墙承重体系2.横墙承重体系3.纵横墙承重体系4.内框架承重体系（二）承重墙体的布置横墙承重体系纵墙承重体系纵横墙承重体系内框架承重体系二、房屋的静力计算方案（一）房屋的空间工作性能psuuup—两端无山墙的平面排架的柱顶侧移值；us—两端有山墙的纵墙顶的最大侧移值η越小，房屋的空间刚度越好（二）房屋静力计算方案的分类1.刚性方案当房屋的横墙壁间距较小、屋盖和楼盖的水平刚度较大时，房屋的空间刚度也较大，可假定墙、柱顶端的水平位移为零。2.弹性方案当房屋的横墙间距较大，或无横墙（山墙），房屋的空间刚度较小，按不考虑空间工作的平面排架来计算。（三）房屋静力计算方案的确定划分静力计算方案，根据相邻横墙问距s及屋盖或楼盖的类别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（楼）盖s3232≤s≤72s722装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和有密铺板的木屋（楼）盖s2020≤s≤48s483冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖s1616≤s≤36s36表9-10房屋的静力计算方案3.刚弹性方案房屋的空间刚度介于刚性方案与弹性方案之间。作为刚性和刚弹性方案房屋的横墙，应符合下列要求：1.横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的50%。2.横墙的厚度不宜小于180mm。3.单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度，不宜小于H/2(H为横墙总高度)。4.当横墙不能同时符合上述要求时，应对横墙的刚度进行验算。如横墙的最大水平位移值umax≤H/4000时(H为横墙总高度)，仍可视作刚性或刚弹性方案房屋的横墙。第三节墙、柱的高厚比验算和构造要求一、墙、柱计算高度的确定表9-11受压构件的计算高度H0房屋类别柱带壁柱墙或周边拉结的墙排架方向垂直排架方向s＞2H2H≥s＞Hs≤H有吊车的单层房屋变截面柱上段弹性方案2.5Hu1.25Hu2.5Hu刚性、刚弹性方案2.0Hu1.25Hu2.0Hu变截面柱下段1.0Hl0.8Hl1.0Hl无吊车的单层和多层房屋单跨弹性方案1.5H1.0H1.5H刚弹性方案1.2H1.0H1.2H多跨弹性方案1.25H1.0H1.25H刚弹性方案1.1H1.0H1.1H刚性方案1.0H1.0H1.0H0.4s+0.2H0.6s表注：1.表9－11中Hu为变截面柱的上段高度，Hl为变截面柱的下段高度；2.对于上端为自由端的构件，H0＝2H；3.当无柱间支撑的独立砖柱，在垂直排架方向的H0应按表中数值乘以1.25后采用；4.s为房屋横墙间距。表9－11中的构件高度H应按下列规定采用：1.对单层房屋或多层房屋的底层，构件的实际高度H为楼板到构件下端支点的距离。构件下端支点的位置，可取在基础顶面。当基础埋置较深时，则可取在室内地面或室外地面下300～500mm处。2.在房屋其他层次构件的实际高度H为楼板或其他水平支点间的距离。3.山墙的实际高度H，可取层高加山墙尖高度的1/2；对于带壁柱的山墙，可取其下端支点到壁柱顶处的山墙高度。4.对有吊车的单层房屋的变截面柱，当不考虑吊车作用时，变截面柱上段的计算高度可按表中规定采用；变截面柱下段的计算高度可按下列规定采用；（1）Hu/H≤1/3时，取无吊车房屋的H0；（3）当Hu/H≥1/2时，取表中无吊车房屋的H0，但在确定高厚比β时，有效厚度的取值应根据上柱的截面采用验算方向相应的截面尺寸。上述规定也适用于无吊车房屋的变截面柱。IIu13.03.1（2）当1/3≤Hu/H≤1/2时，取表中无吊车房屋的H0乘以修正系数μ；式中Iu，Il—变截面柱上、下段截面的惯性矩。（一）墙、柱的允许高厚比二、墙、柱的高厚比验算砂浆强度等级墙柱M2.52215M52416≥M7.52617表9-12墙、柱的允许高厚比[β]注：①毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低20%。②组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表中数值提高20%，但不得大于28。③验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比时，允许高厚比对墙取14，对柱取11。非承重墙的允许高厚比可适当放宽些，按表9-12中的允许高厚比[β]值乘以一个大于1的系数μ1予以提高。《砌体结构设计规范》规定：厚度h≤240mm的非承重墙，〔β〕的提高系数μ1为：当h=240mm时，μ1=1.2；当h=90mm时，μ1=1.5；当240mm＞h＞90㎜时,μ1可按线性插入法取值。对于开有门窗洞口的墙，由于断面的削弱，刚度和稳定性因开洞而降低，其允许高厚比应按表9－12中所列的[β]值乘以降低系数μ2：sbs4.012式中bS——在宽度S范围内的门窗洞口宽度；S——相邻窗间墙或壁柱之间距离。当按公式算得的μ2值小于0.7时，应采用0.7。当洞口高度等于或小于墙高的1/5时，可取μ2等于1.0。（二）墙、柱的高厚比验算式中H0——墙、柱的计算高度；h——墙厚或矩形柱与所考虑的H0相对应的边长；μ1——非承重墙允许高厚比的修正系数；μ2——有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数；[β]——墙、柱的允许高厚比。012[]Hh1.不带壁柱矩形截面墙、柱的高厚比验算带有壁柱的整片墙其计算截面应考虑为T形截面，在按下式进行验算时，式中的墙厚h应采用T形截面的折算厚度hT，式中：hT——带壁柱墙截面的折算厚度，hT=3.5i；i——带壁柱墙截面的回转半径，I,A——分别为带壁柱墙截面的惯性矩和面积；IiA012[]THh2.带壁柱墙的高厚比验算（1）整片墙的高厚比验算壁柱间墙可根据不带壁柱矩形截面墙的下式验算。012[]Hh在确定H0时，s应取相邻壁柱间的距离。而且，不论带壁柱墙体房屋的静力计算属于何种方案，H0一律按刚性方案一栏选用。（2）壁柱间墙的高厚比验算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，应符合下列要求：砖采用MU10；砌块采用MU7.5；石材采用MU30；砂浆采用M5。对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋，墙、柱所用的材料的最低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应符合表9-1。三、墙、柱的构造要求（一）材料最低强度等级（二）最小截面尺寸承重独立砖柱的截面尺寸不应小于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。窗间墙宽度宜大于1000mm，转角墙宽度宜大于600mm，否则应加构造柱。对砖柱和宽度小于1000mm的窗间墙应选用整砖砌筑。1.预制钢筋混凝土板在墙上的支承长度不宜小于100mm；在钢筋混凝土圈梁上不宜小于80mm。2.预制钢筋混凝土梁在墙上的支承长度不宜小于240mm，支承在墙、柱上的吊车梁、屋架及跨度大于或等于下列数值的预制梁的端部，应采用锚固件与墙、柱上的垫块锚固：（1）对砖砌体为9m。（2）对砌块和料石砌体为7.2m。（三）预制构件支承长度、与支座锚固（四）墙、柱中设垫块、壁柱1.在跨度大于6m的屋架和跨度大于对砖砌体为4.8m；对砌块和料石砌体为4.2m；对毛石砌体为3.9m的梁支承面下，应在支承处砌体上设置混凝土或钢筋混凝土垫块（当墙中设有圈梁时，垫块与圈梁宜浇成整体）：2.当梁跨度大于或等于下列数值时，其支承处墙体宜加设壁柱或构造柱：（1）对240mm厚的砖墙为6m，对180mm厚的砖墙为4.8m。（2）对砌块、料石墙为4.8m。1.混凝土砌块房屋，宜将纵横墙交接处、距墙中心线每边不小于300mm范围内的孔洞，采用不低于砌块材料强度等级的灌孔混凝土灌实，灌实高度应为墙身全高。砌块墙与后砌墙交接处，应沿墙高每400mm在水平灰缝内设置不小于2φ4、横筋间距不大于200mm焊接钢筋网片（图9－15）（五）砌块砌体的构造要求2.混凝土砌块墙体的下列部位，如未设圈梁或混凝土垫块，应采用不低于砌块材料强度等级的混凝土将孔洞灌实：（1）搁栅、檩条和钢筋混凝土楼板的支承面下，高度不应小于200mm的砌体。（2）屋架、梁等构件的支承面下，高度不应小于600mm、长度不应小于600mm的砌体。（3）挑梁支承面下，距墙中心线每边不应小于300mm、高度不应小于600mm的砌体。3.砌块砌体应分皮错缝搭砌，上下皮搭砌长度不得小于90mm。当搭砌长度不满足上述要求时，应在水平灰缝内设置不小于2φ4的焊接钢筋网片，网片每端应超过该垂直缝，其长度不得小于300mm。1.偏心距对承载力的影响第四节无筋砌体受压构件的承载力计算一、受压构件（一）短柱受压的承载力砌体结构偏心受压构件随着轴向力偏心距的增大，