砌体结构

1MasonryStructure砌体结构2砌体结构MasonryStructure第一章绪论第二章砌体及其基本材料的力学性能第三章砌体结构构件承载力的计算第四章混合结构房屋墙体设计第五章砌体结构抗震设计2020/5/124主要为始建于14世纪的明长城，西起嘉峪关，东至辽东虎山，全长8851.8公里，平均高6至7米、宽4至5米。第一章绪论2020/5/125第一章绪论赵州桥(又称安济桥)建于(605—617年)，距今一千三百多年。全长64.4米，拱顶宽9米，跨径37.02米，拱矢7.23米。桥整体是一座单孔弧形桥。但由28道拱纵向并列构成的。在大拱的拱肩上各建造了两个小拱，比实肩拱显得空灵秀丽，使石桥的造型分外美观。特点：桥身为单，跨度大，而弧形平缓，既节约石料，又便于行人和四辆行走；敞肩拱的运用，不仅增加了排水面积，减少了水流阻力，而且又节省石料，减轻了桥身重量增加了桥的稳定性；采用纵向并列砌筑法，每道拱券可独立站稳，自成一体，既便于施工，节约木材，又便于单独修补；桥台基址没有特殊设置，采用天然地基，等等。安济桥不仅科学技术水平很高，而且造型艺术也很优美。它的弧形平拱和敞肩小拱，巨身空灵，雄伟而秀逸，稳重且轻盈。赵州桥2020/5/126第一章绪论埃及共发现金字塔96座，最大的是开罗郊区吉萨的三座金字塔。大金字塔是第四王朝第二个国王胡夫的陵墓，建于公元前2690年左右。原高146.5米，因年久风化，顶端剥落10米，现高136.5米；底座每边长230多米，三角面斜度52度，塔底面积5.29万平方米；塔身由230万块石头砌成，每块石头平均重2.5吨，有的重达几十吨；经过粗略估算，修建大金字塔需要575万吨石头。埃及金字塔2020/5/127第一章绪论巴比伦空中花园公元前６００年时由尼布加尼撒二世国王所建，代表了工程学上的惊人表现，层层叠叠的花园中栽种了各式各样的树、灌木、以及藤蔓。2020/5/1281、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。二、砌体结构的优、缺点第一章绪论三、砌体与混凝土、钢材比较砖砌体（MU10、M5）混凝土（C20）钢材（3号钢）常用材料压强重量比[MPa/(KN/m3)1.58/191/1210/241/2.4215/78.51/0.37抗拉强度/抗压强度0.14/1.581/111.1/101/9215/215=1/12020/5/12砌体结构92020/5/1210砌体结构MasonryStructure第一章绪论第二章砌体及其基本材料的力学性能第三章砌体结构构件承载力的计算第四章混合结构房屋墙体设计第五章砌体结构抗震设计第二章砌体及其基本材料力学性能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”2020/5/1212第二章砌体及其基本材料的力学性能烧结普通砖规格尺寸：240mm×115mm×53mm为什么？强度等级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10MU-MasonryUnity数字：块体强度，单位Mpa2020/5/12132、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块体（MasonryUnit）的缩写；第二章砌体及其基本材料的力学性能2020/5/1214第二章砌体及其基本材料的力学性能(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2020/5/1215第二章砌体及其基本材料的力学性能砂浆试块：70.7mm的立方体M-Mortar,数字强度值：Mpa砂浆的强度等级：M15、M10、M7.5、M5、M2.5边长为70.7毫米的立方体试块在150C-250C的室内自然条件下养护24小时，拆模后再在同样的条件下养护28天，加压所测得的抗压强度极限值；2020/5/1216第二章砌体及其基本材料的力学性能注意二者的区别、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；2020/5/1217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2020/5/1218第二章砌体及其基本材料的力学性能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2020/5/1219第二章砌体及其基本材料的力学性能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。2020/5/1220第二章砌体及其基本材料的力学性能2.2砌体的受压性能一、砌体的受压破坏特征1、受压全过程：第一阶段：自受力到单块砖内出现竖向裂缝；第二阶段：单块砖内裂缝发展，连接并穿过若干皮砖第三阶段：裂缝贯通，把砌体分成若干1/2砖立柱，失稳注意：破坏过程及应力特点2、应力特点：不仅存在压应力，而且有弯曲应力和剪切应力，以及横向拉压应力2020/5/12213、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；2020/5/1222第二章砌体及其基本材料的力学性能二、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2020/5/1223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。2020/5/12砌体结构24第二章砌体及其基本材料的力学性能三、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2020/5/1225第二章砌体及其基本材料的力学性能四、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2020/5/1226第二章砌体及其基本材料的力学性能一、轴心受拉性能2.3砌体的受拉、受弯、受剪性能法向粘结力切向粘结力1、粘结分类2020/5/1227第二章砌体及其基本材料的力学性能2、轴心抗拉强度主要取决于：块体与砂浆连接面的粘结强度通缝截面：强度低且离散性大，不能设计为轴心受拉构件；沿齿缝截面：与砂浆的强度等级有关；沿块体截面：不考虑竖向灰缝，与块体的强度等级有关。23,fkfmt31,212.0ffmt2020/5/1228二、弯曲抗拉强度通缝截面破坏和沿齿缝截面破坏:块体截面破坏：24,fkfmtm31,318.0ffmtm第二章砌体及其基本材料的力学性能2020/5/1229在竖向弯曲时，应采用沿通缝的抗拉强度；当在水平方向上弯曲时，可能有两种破坏形式：沿齿缝截面和沿竖向灰缝截面。取两种强度较小的计算。挡土墙压力引起的竖向受弯扶壁式挡土墙侧向受弯砌体的弯曲抗拉破坏2020/5/1230三、抗剪强度影响抗剪强度的主要因素：（1）块体和砂浆的强度（2）垂直压应力（3）砌筑质量（4）试验方法第二章砌体及其基本材料的力学性能25,fkfmvm2020/5/1231砌体常见的受剪工作是沿通缝截面或沿阶梯形截面。砌体受剪2020/5/12322.4砌体的变形和其他性能1、弹性模量第二章砌体及其基本材料的力学性能σε割线弹性模量E初始弹性模量E0应力应变关系曲线应力与应变的比值2020/5/1233在实际工程中，按时的变形模量为砌体的弹性模量。mf4.0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蒸压粉砂砖、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7300f5650f4000f2250f细料石、半细料石砌体2200017000120006750f—是砌体抗压强度设计值。砌体的弹性模量2020/5/12342、剪切模量EGm4.0第二章砌体及其基本材料的力学性能4、摩擦系数3、线膨胀系数和收缩率砖砌体的线膨胀系数为0.5e-5;混凝土的线膨胀系数为1.0e-5;2020/5/1235砌体结构MasonryStructure第一章绪论第二章砌体及其基本材料的力学性能第三章砌体结构构件承载力的计算第四章混合结构房屋墙体设计第五章砌体结构抗震设计2020/5/1236一、结构的功能要求1、安全性Safety◎在正常设计、施工、正常使用情况下，结构能承受可能出现的各种荷载、变形而不发生破坏；◎在偶然事件发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏。3.1极限状态设计方法第三章砌体结构构件承载力的计算2020/5/12372、适用性Serviceability◎结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。结构的可靠性reliability■可靠性—安全性、适用性和耐久性的总称3.1极限状态设计方法3、耐久性Durability◎结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。2020/5/1238二、极限状态LimitState◆结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。承载能力极限状态-UltimateLimitState正常使用极限状态-ServiceabilityLimitState砌体结构正常使用极限状态的要求，一般采用相应的构造措施。◆区分结构“可靠”与“失效”的临界状态称为“极限状态”反之，则结构为“不可靠”或“失效”。2020/5/1239结构功能的表达SR可靠S——作用效应ActionEffect结构上的作用引起的效应R——结构抗力Resistant结构抵抗作用效应的能力S=R极限状态SR失效F——作用Action使结构产生内力和变形的原因三、作用、作用效应、抗力2020/5/1240f(Z)bzmzPfZ=R-S结构功能函数Z=R-SZ=R-S0：处于可靠状态；Z=R-S0：处于不可靠状态，即失效；Z=R-S=0：处于极限状态，此方程称