建筑结构设计原理(李章政) 10章 砌体材料

建筑结构设计原理李章政博士教授《建筑结构设计原理》2019/8/92第10章砌体的力学性能10.1砌体结构材料10.2砌体结构的类型10.3砌体的受压性能10.4砌体的其他受力性能10.5砌体强度取值《建筑结构设计原理》2019/8/9310.1砌体结构材料10.1.1块体的种类及强度等级砖烧结砖烧结普通砖烧结多孔砖非烧结砖蒸压灰砂砖蒸压粉煤灰砖五块砖抗压强度平均值，并考虑抗折强度，确定强度等级。MU25MU20MU15MU10MU30MU25MU20MU15MU10《建筑结构设计原理》2019/8/94砌块类型•混凝土砌块•轻骨料混凝土砌块•加气混凝土砌块强度等级•三个砌块毛截面抗压强度平均值确定强度等级•强度等级：五级MU20MU15MU10MU7.5MU5空心率25%~50%《建筑结构设计原理》2019/8/95石材类型•料石：六面体高、宽200mm，长度/4细料石—叠砌面凹入深度10mm半细料石—叠砌面凹入深度15mm粗料石—叠砌面凹入深度20mm毛料石—叠砌面凹入深度25mm•毛石：形状不规则，中部厚度200mm强度等级标准试块70mm70mm70mm三个试块抗压强度平均值定等级MU60、MU50、MU40、MU30、MU20MU100、MU80经过加工形状规则《建筑结构设计原理》2019/8/9610.1.2砂浆的种类及强度等级砂浆的种类水泥砂浆：纯水泥砂浆•强度高，耐久性好•流动性、保水性差•用于防潮层以下、或强度要求较高的砌体混合砂浆：水泥石灰砂浆•一定的强度和耐久性•流动性、保水性好•工程上常用的砂浆《建筑结构设计原理》2019/8/97非水泥砂浆•石灰砂浆•黏土砂浆砌块专用砂浆•水泥、水、砂，掺合料、外加剂•专门砌筑混凝土砌块砂浆的强度等级确定依据•试样70.7mm70.7mm70.7mm，养护28d•六个试样抗压强度的平均值目前较少采用《建筑结构设计原理》2019/8/98砂浆的强度等级•普通砂浆：M15、M10、M7.5、M5、M2.5•砌块专用沙浆：Mb15、Mb10Mb7.5、Mb5砂浆的性能流动性重3N、顶角30锥体沉入深度表示=可塑性用于砖砌体：70~100mm用于砌块砌体：50~70mm用于石砌体：30~50mm保水性分层度表示：静止30min，砂浆上下层沉入量之差作为分层度。10~20mm尚未结硬时取M0或Mb0《建筑结构设计原理》2019/8/9910.2砌体的类型10.2.1无筋砌体砖砌体应用类型•砖墙•砖柱砌筑方法•实心砌体•空斗砌体砖砌体砌块砌体石砌体顺砖丁砖梅花丁砌法《建筑结构设计原理》2019/8/910《建筑结构设计原理》2019/8/911《建筑结构设计原理》2019/8/912砌块砌体类型•混凝土小型空心砌块砌体•轻骨料混凝土小型空心砌块砌体•加气混凝土砌块砌体应用•承重墙•维护墙加气混凝土砌块《建筑结构设计原理》2019/8/913石砌体类型•料石砌体•毛石砌体•毛石混凝土砌体应用•房屋墙、柱•房屋基础•挡土墙•护坡、拱桥、水坝《建筑结构设计原理》2019/8/91410.2.2配筋砌体横向配筋砖砌体水平灰缝内配置钢筋•方格钢筋网•连弯钢筋网钢筋作用•约束砌体的横向变形•提高砌体抗压强度《建筑结构设计原理》2019/8/915纵向配筋砌体纵向钢筋•竖向灰缝内•孔洞内应用•空心砖内设置纵向钢筋=纵向配筋砖砌体•砌块内设置纵向、横向钢筋=配筋砌块剪力墙组合砌体砌体+钢筋混凝土面层砌体+钢筋砂浆面层《建筑结构设计原理》2019/8/91610.3砌体的受压性能砖砌体受压破坏特点第I阶段：弹(塑)性阶段，个别砖初始裂缝第II阶段：裂缝形成小段，不增载自发展第III阶段：小段裂缝贯通，分割成若干小柱，失稳破坏10.3.1砖砌体轴心受压试验《建筑结构设计原理》2019/8/917块材受力砌体在压力作用下，块材处于复杂应力状态工作•砂浆与块材并非完全接触•砂浆和块材泊松比不相等•竖向灰缝不能填实，不能保证整体性，有应力集中现象发生受压，受弯+受剪+受拉砌体抗压强度低于块材抗压强度《建筑结构设计原理》2019/8/918影响砌体抗压强度的主要因素块体强度和尺寸砂浆强度和性能•砂浆的性能：纯水泥砂浆较差流动性，保水性•纯水泥砂浆砌筑的砌体，强度打折砌筑质量•灰缝厚度：8~12mm•砂浆饱满程度：水平灰缝不低于80%竖向灰缝不低于60%质量等级分A、B、C三级《建筑结构设计原理》2019/8/91910.3.2砌体的抗压强度2211m)07.01(kffkf试验数据回归，统计公式各系数k1、k2和见表10-3对于砖砌体)07.01(78.025.01mfff若砂浆强度等级取M06.0)07.01(78.025.01mfff《建筑结构设计原理》2019/8/92010.3.3砌体的变形性能应力-应变关系压缩变形的组成•块体变形（较小）•砂浆变形•砂浆和块体之间空隙压密非线性关系mm1ln4601ff《建筑结构设计原理》2019/8/921砌体的模量弹性模量•取=0.43fm时的割线模量•砖砌体、砌块砌体：E=352fm1.5•石砌体：E=576+677f2见附表24剪变模量•理论上G=E/[2(1+)]•按弹性模量的0.4倍采用G=0.4E弹性模量也可采用切线模量《建筑结构设计原理》2019/8/92210.4砌体的其他受力性能砌体轴心受拉破坏特征沿齿缝截面破坏沿竖向灰缝和块体截面破坏沿水平通缝截面破坏10.4.1砌体的轴心受拉性能设计时应避免这种受力方式《建筑结构设计原理》2019/8/923砌体轴心抗拉强度平均值破坏类型与强度的关系•沿齿缝破坏的抗拉强度主要与块材和砂浆的黏结强度有关•沿竖向灰缝和块体截面破坏的抗拉强度仅与块体强度有关抗拉强度平均值23mt,fkf沿齿缝31mt,212.0ff沿块体烧结砖k3=0.141蒸压砖k3=0.09混凝土砌块k3=0.069毛石k3=0.075《建筑结构设计原理》2019/8/92410.4.2砌体的弯曲受拉性能24mtm,fkf沿齿缝、通缝31mt,318.0ff沿块体k4见表10-4弯曲受拉破坏特征类似于轴心受拉弯曲抗拉强度平均值《建筑结构设计原理》2019/8/92510.4.3砌体的受剪性能纯剪破坏形式沿通缝破坏沿阶梯形截面破坏抗剪强度平均值竖向灰缝砂浆往往不饱满，抗剪力低取两种破坏形式的抗剪强度相等25mv,fkfk5见表10-4《建筑结构设计原理》2019/8/92610.5砌体的强度指标取值10.5.1砌体强度标准值按95%保证率，砌体强度标准值应为砌体强度平均值-1.645标准差砌体强度标准值=砌体强度平均值(1-1.645变异系数)变异系数非毛石砌体：抗压0.17，抗拉、弯、剪0.2毛石砌体：抗压0.24，抗拉、弯、剪0.26《建筑结构设计原理》2019/8/92710.5.2砌体强度设计值一般砌体强度设计值砌体强度标准值除以材料分项系数为砌体的强度设计值f取材料分项系数f=1.6砌体强度设计值•计算公式：f=fk/f•计算结果修约到0.01MPa附表17~附表23《建筑结构设计原理》2019/8/928灌孔砌体强度设计值抗压强度设计值fgcg6.0fff灌孔混凝土轴心抗压强度设计值灌孔面积和砌体毛面积的比值灌孔率，灌孔面积和孔洞面积的比值砌块孔洞率抗剪强度设计值fvg55.0gvg2.0ff《建筑结构设计原理》2019/8/929例题10.1计算MU15砖与M5混合砂浆砌筑的砌体的抗压强度设计值。解)07.01(78.025.01mfff)507.01(1578.05.007.4)645.11(fmkff)17.0645.11(07.493.2fkff6.193.283.1MPa《建筑结构设计原理》2019/8/930设计值调整设计值=调整系数a表值调整系数下列情况，调整系数a=0.9•有吊车房屋砌体；•跨度不小于9m的梁下烧结普通砖砌体；•跨度不小于7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砌体；•混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体。10.5.3砌体强度设计值调整《建筑结构设计原理》2019/8/931面积较小时时配筋砌体时无筋砌体22m2.0,8.0m3.0,7.0AAAAa用水泥沙浆砌筑时•抗压：a=0.9•轴心抗拉、弯曲抗拉、抗剪：a=0.8对配筋砌体构件，当其中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《建筑结构设计原理》2019/8/932当施工质量控制等级为C级时：a=0.89当验算施工中房屋的构件时：a=1.1同时满足多项条件时，系数应连乘施工阶段砂浆尚未硬化的新砌体的强度和稳定性，可按砂浆强度为0进行验算。《建筑结构设计原理》2019/8/933例题10.2砌体的抗压强度主要取决于：A.块体和砂浆的强度等级B.砂浆的强度等级C.灰缝的厚度D.砂浆中水泥的用量例题10.3验算设置在跨度为9m的多层房屋中，截面为370mm1000mm的采用MU10和M5水泥砂浆砌筑的梁下砖构件承载力时，砌体抗压强度调整系数a应取：A.0.9B.0.8C.0.72D.0.81《建筑结构设计原理》2019/8/934例题10.4砂浆强度为0，指的是（）。A.气温为0C时的砂浆强度B.刚砌筑完时的砂浆强度C.求变形时的砂浆强度D.冻结法施工砌体融化后砂浆的强度例题10.5当用水泥砂浆砌筑时，各类砌体的强度设计值均要乘以调整系数a，这是因为水泥砂浆：A.强度设计值较高B.密实性较好C.保水性与和易性差D.耐久性较差