建筑结构与识图第六章_砌体结构

第六章砌体结构砖砌体砌块砌体石砌体结构砌体结构块体砂浆砌筑墙柱6.1砌体结构的基础知识一、块体材料和砂浆1.块体：通常是指砖、砌块和石材(1)砖:烧结普通砖烧结多孔砖{主要原料，经烧结而成相同点不同点强度等级划分５个孔洞率外观尺寸}}适用范围：做承重墙柱蒸压灰砂砖蒸压粉煤灰砖原料经坯料制备压制成型，蒸压养护而成强度等级划分４个外形尺寸与标准砖尺寸相同可用于砌筑外墙但不宜用于承受有高温的砌体，耐久性较差(2)砌块混凝土砌块轻骨料混凝土砌块{５个强度等级适用范围：填充墙或承重墙适用范围：基础、勒脚，及挡土墙不适于作寒冷地区的墙体。(3)石材:毛石和料石2.砂浆：水泥砂浆、混合砂浆、非水泥砂浆（1）水泥砂浆：水泥、砂、水特点：强度高，耐久性好和易性、保水性差适用范围：±0.000以下墙体墙基础。特点：抗压强度高、抗冻性能好但传热性强特点：强度低耐久性差。适用范围：常用于一般墙体中，不宜用于潮湿的地方，易风化。（2）混合砂浆：水泥、砂、水、塑化剂特点：具有一定的强度和耐久性，和易性、保水性好，对保证砌筑质量和砌体强度有利。（3）非水泥砂浆：石灰砂浆石膏砂浆粘土砂浆适用范围：只能用于强度要求不高的简易建筑或临时性建筑中无筋砖砌体实心砖砌体：一顺一丁，梅花丁，三顺一丁（4）砂浆的强度等级：是用龄期为28天，边长为70.7㎜的立方体试块抗压强度来确定的，共5个：M15、M10、M7.5、M5、M2.5。二、砌体的种类{空斗砖砌体：将部分或全部砖立砌成两边薄壁，中间形成空洞的砌体，叫空斗墙。配筋砖砌体水平网状配筋砖砌体，在水平灰缝中隔几皮砖放置一层钢筋网。M作用方向的柱两个侧面上预留竖向凹槽，在其中配制纵向钢筋和浇注混凝土或砂浆而形成的组合配筋砌体。砌块砌体石砌体三、砌体的抗压强度（指计算指标）砌体单块块材砂浆组合砌筑}=强度高强度相对变低块体的抗压强度在砌体中不能充分发挥。←⇒原因：砌体的抗压强度（受力性能）不仅取决于单个块材的性能，砂浆的性能，还原取决于块体在砌体中的受力状态，与砌筑质量有密切关系。结论：※砂浆层的影响每块砖相当于支承在既不均匀又不饱满的垫层上。当N压力作用在砌体上时，砖块不仅受压，还要受弯、剪，即处于N、M、V复合受力状态下。由于砖的抗拉强度较低，当M、V引起的拉力大于砖的抗拉强度后，砖就会受拉开裂。※砌体材料本身横向变形的影响砂浆的弹性模量E＜砖的E砂浆的横向变形系数μ＞砖的μ※竖向灰缝应力集中的影响竖向灰缝的存在造成了砌体的不连续性，块材截面突变引起应力集中，若灰缝又不饱满则不能保证砌体的完整性，∴在竖向灰缝处砌体的抗压强度降低。影响砌体抗压强度的主要因素：（1）块体的强度、尺寸及形状的影响（2）砂浆的影响a、提高砂浆的强度等级，块体和砂浆的横行变形差异就缩小，所以砌体的抗压强度也就提高。b、砂浆的和易性、保水性越好，则铺砌厚度越易均匀，灰缝饱满度越高，块体在砂浆中受力就越均匀，可减少M、V的作用。所以砌体的抗压强度也就相对较高。§单纯靠提高砂浆强度来提高砌体的强度，其效果远不如提高块体的强度等级更为有效（∵砂浆强度等级提高，需要增大水泥用量）。§混合砂浆砌筑的砌体强度大于纯水泥砂砌筑的砌体强度（15%--5%）。注意：（3）砌筑质量的影响：a、施工质量控制等级的概念：即根据施工现场的保证体系、材料强度、砌筑工人的技术等级等综合因素，把砌体施工质量划分为A、B、C三个质量控制等级，见下表。项目施工质量控制等级ABC现场质量管理制度健全；现场设有常驻代表；施工方管理、技术人员齐全，并持证上岗制度基本健全；非施工方质量监督人员间断到现场控制；施工方有在岗管理、技术人员，并持证上岗有制度，非施工方质量监督人员很少到现场控制；施工方有在岗专业技术管理人员砂浆混凝土试块按规定制作,强度满足验收规定，离散性小试块按规定制作，强度满足验收规定，离散性较小试块强度满足验收规定，离散性大砂浆拌合方式机械拌合；配合比计量控制严格机械拌合；配合比计量控制一般机械或人工拌合；配合比计量控制较差砌筑工人中级工以上，高级工不少于20%高、中级工不少于70%初级工以上b、灰缝质量：均匀性、饱满度《规范》规定：水平灰缝的砂浆饱满度不得低于80%，竖向灰缝的饱满度不得低于60%。规范直接提供了B级砌体强度值，并明确规定：对一般民用房屋宜按B级控制，当施工质量为C级时，砌体强度设计值应予以降低为0.89；当采用A级时可将强度设计值提高5%。施工中应注明施工质量控制等级。c、砌法：“三一”施工法d、砖的含水率提示：Rkff3.砌体的抗压强度平均强度标准强度设计强度实验值fm概率计算值fk概率计算值fRkff一、房屋的结构布置及静力计算方案：1.结构布置承重方案传力体系荷载传递路线纵墙承重横墙承重纵横墙混合承重内框架承重空间灵活、洞口受限、抗侧移能力差空间受限、洞口灵活、抗侧移能力强兼有上述两种承重方案的优点空间灵活、抗侧移能力差6.2砌体房屋的构造要求2.静力计算方案整个房屋受力体系力学模型墙柱的受力状态承载力计算三种静力计算方案刚性方案房屋多层住宅房屋弹性方案房屋单层空旷房屋刚弹性方案房屋多层房屋的顶层空旷大房间三种方案划分的原则楼、屋盖刚度横墙间距1.受压构件承载力分析（1）β≤3（高厚比小于3）的短柱:短粗柱轴心受压和偏心受压的极限承载力：AfNu1（2）β3的细长柱:住宅横墙：层高H=3.0m.墙厚h=0.24mβ=3000/240=12.53。均匀受压破坏小偏心受压破坏大偏心受压破坏受拉(水平通缝)纵向弯曲破坏整体失稳破坏二、砌体房屋设计的基本原理长柱的承载能力需要考虑初偏心、初弯曲及几何尺寸差异等理论中所涉及不到的实际因素的影响。细长受压构件的承载力计算公式：AfNu22.受压构件的承载力计算公式综合以上两种情况，可将砌体结构承载力公式统一起来，规范规定：受压构件的承载力按下式计算：AfN),(0KfRSＮ——作用在构件截面上的轴向力设计值——受压构件承载力影响系数，与构件的高厚比β和纵向力的偏心矩e有关f——砌体抗压强度的设计值，查表可得A——按毛面积计算的砌体截面面积。3.计算中需要注意的几个问题1）高厚比β的计算：0HhH0ThH05.3ThAI/对于矩形截面：对于T形截面：——墙体或砖柱的计算高度查表——不同砌体材料的高厚比修正系数。h——矩形截面轴心力偏心方向的边长，当轴心受压时取截面的小边；hT——“T”截面的折算厚度。2)偏心距:e=M/N，按荷载的设计值进行且e≤0.6y，当e＞0.6y时即不经济，受力也不合理，就不能采用砌体结构了，需要考虑其他用结构。y——截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。3)对矩形截面构件（砖柱）：当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小边长方向按轴心受压验算e=0→局部受压的概念：由于砌体构件（墙、柱）是主要的竖向承重构件，常常与钢筋混凝土大梁、屋架或钢结构屋架共同组成承重体系，支撑面处往往承受较大的压力作用；概念：当较大的轴向力作用在砌体截面的某一部分上时，砌体受力状态称为局部受压。基础常常做大放脚，于是交界面处只有局部面积受压，且压力较大。有时局部受压面可能是整个砌体结构中最薄弱的环节。屋架、大梁端部的砖墙、砖柱顶面上部墙体与基础交界面处墙、柱的高厚比验算材料的最低强度等级墙、柱的最小截面尺寸房屋整体性的构造要求砌块砌体的构造要求防止或减轻墙体开裂的主要措施正常使用极限状态的要求目的刚度要求稳定性要求（1）基本计算公式：1.房屋墙柱高厚比验算高厚比的定义：墙柱的计算高度与墙后（或柱边长）的比值。作为受压构件的墙、柱除满足承载力要求外，还须满足高厚比的要求。高厚比验算是保证房屋施工阶段和使用阶段稳定性与刚度的重要构造措施。三、砌体房屋的构造要求墙柱高厚比过大，虽然强度满足要求，但可能在施工阶段因过度的偏差倾斜以及施工和使用过程中的偶然撞击、振动等因素而导致丧失稳定；同时，过大的高厚比，还可能使墙体发生过大的变形而影响使用。故应满足砌体规范中墙、柱允许高厚比[β]的确定:根据我国长期的工程实践经验，经过大量调查研究得到，同时也进行了理论校核。2.5M5M7.5M172616241522柱墙砂浆强度等级砌体墙柱的允许高厚表（2）墙、柱高厚比验算墙柱高厚比应按下式验算：210].[hH式中[β]—墙、柱的允许高厚比，按表采用。H0—墙、柱的计算高度，应按表采用；μ1—自承重墙允许高厚比的修正系数，按规定采用μ2—承重墙允许高厚比的修正系数，按规定采用影响墙柱稳定的主要因素是：砂浆强度等级；横墙间距；静力计算方案；砌体截面形式；构建的重要性。h—墙厚或矩形柱与相对应的边长式中[β]—墙、柱的允许高厚比，按表采用。H0—墙、柱的计算高度，应按表采用；μ1—自承重墙允许高厚比的修正系数，按规定采用μ2—承重墙允许高厚比的修正系数，按规定采用为了保证砌体房屋的耐久性和整体性，砌体结构和结构构件在设计使用年限内(通常按50年考虑)和正常维护下，必须满足砌体结构正常使用极限状态的要求，一般可由相应的构造措施来保证。&.砌体材料强度等级与房屋耐久性有关。五层和五层以上房屋的墙，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：砖采用Mu10；砌块采用Mu7.5；石材采用Mu30；砂浆采用M5。材料的最低强度等级&.对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋，墙、柱所用材料的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，应符合规范要求。墙、柱的截面尺寸过小，不仅稳定性差而且局部缺陷影响承载力。对于承重的独立砖柱，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振动荷载时，墙、柱不宜采用毛石砌体。墙、柱的最小截面尺寸预制钢筋混凝土板的支承长度，在墙上不宜小于100mm，在钢筋混凝土圈梁上不宜小于80mm；预制钢筋混凝土梁在墙上的支承长度，不宜小于240mm。&.跨度大于6m的屋架和跨度大于下列数值的梁：砖砌体为4.8m；砌块和料石砌体为4.2m；毛石砌体为3.9m，应在支承处设置混凝土和钢筋混凝土垫块；当墙中设有圈梁时，垫块与圈梁宜浇成整体。&.当梁跨度大于或等于下列数值时：240m厚砖墙为6m；180mm厚砖墙为4.8m；砌块、料石墙为4.8m，其支承处宜加设壁柱或采取其他加强措施。房屋整体性的构造要求&.预制钢筋混凝土板的支承长度，在墙上不宜小于100mm；在钢筋混凝土圈梁上不宜小于80mm；当利用板端伸出钢筋拉结和混凝土灌缝时，其支承长度可为40mm，但板端缝宽不小于80mm，灌缝混凝土不宜低于Cb20。&.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：砖砌体为9m、砌块和料石砌体为7.2m，其端部应采用锚固件与墙、柱上的垫块锚固。&.填充墙、隔墙应采取措施与周边构件可靠连接。如在钢筋混凝土骨架中预埋拉结钢筋，砌砖时将拉结筋嵌入墙体的水平缝内。&.山墙处的壁柱宜砌至山墙顶部，屋面构件应与山墙有可靠拉结。&.五层及五层以下房屋的墙，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MU10；砌体MU7.5；石材MU30；砂浆M5。&.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的要求。砌块砌体的构造要求&.跨度大于6m的屋架和跨度大于下列数值的梁：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，支承面下应设置混凝土或钢筋混凝土垫块，墙中设有圈梁时，垫块与圈梁宜浇成整体。#．支承在墙、柱上的吊车梁、屋架及跨度l≥9m（支承在砖砌体），或l≥7.2m(支承在砌块和料石砌体上)的预制梁的端部，应采用锚固件与墙、柱上的垫块锚固。#．骨架房屋的填充墙及维护墙，宜用钢筋与骨架连接。一般是在钢筋混凝土骨架中预埋拉结筋，砌砖时嵌入墙体的水平灰缝内。#．山墙处的壁柱宜砌至山墙顶部。风压较大的地区，檩条与山墙锚固，屋