砌体结构第2章.

第2章砌体及其设计方法本章研究内容：块材的种类及其力学性质；砂浆的种类及其力学性质；砌体的种类及其力学性质；2.1块材及强度等级砖石砌块实心砖空心砖料石毛石细料石半细料石粗料石毛料石烧结普通砖非烧结硅酸盐砖小型砌块中型砌块大型砌块（按大小分）（按材料分）混凝土空心砌块加气混凝土砌块硅酸盐砌块块材(1)烧结普通砖原料：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1实心砖２４０１１５１１５１０２４０１１５１１５１０２４０１１５１１５１０１１５１１５１０１７８５３１８０１１５１０１２５３５３９１１５灰缝的厚度为８～１２ｍｍ２４墙１８墙理论上，1m3砖砌体大约需用砖512块。可溶性的盐在砖表面的盐析现象，一般呈白色粉末、絮团或絮片状，又称为起霜、盐析或盐霜。烧成过程中生石灰留在砖内，生石灰在砖内吸收外界的水分，消化并产生体积膨胀，称为石灰爆裂。(2)烧结多孔砖原料同烧结砖但孔洞率15~35%；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）。原料同烧结砖但孔洞率不小于35%的烧结空心砖。围护结构(3)烧结空心砖烧结多孔砖主要用于砌筑承重墙体(6层以下)烧结空心砖主要用于砌筑非承重的墙体非烧结硅酸盐砖硅酸盐砖是用硅酸盐材料压制成形并经蒸压釜，在蒸汽压力下凝固而成的。定义分类蒸压灰砂砖蒸压粉煤灰砖重力密度为:14~18kN/m3注意：不适用于高温环境下的砌体结构(1)蒸压灰砂砖原料：石灰和砂尺寸同烧结普通砖适用范围：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，蒸压灰砂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。蒸压灰砂砖作为楼房建筑的材料，约在2001年起大量采用.(2)蒸压粉煤灰砖原料：粉煤灰和石灰加适量石膏及集料尺寸同烧结普通砖适用范围同蒸压灰砂砖（2砌块分类：按材料分类：混凝土空心砌块、加气混凝土砌块及硅酸盐空心砌块按尺寸大小分类：小型砌块高度180~390mm尺寸：390mm×190mm×190mm中型砌块高度390~900mm大型砌块高度大于900mm空心率：25%～50%适用范围：工业与民用建筑的围护结构强度等级：混凝土小型空心砌块：MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5轻集料混凝土小型空心砌块：MU10、MU7.5和MU5非承重砌块：MU3.5可用于多层建筑的内墙和外墙。砌筑普通混凝土小型空心砌块气体，不需对小砌块浇水湿润，如遇天气干燥炎热时，应提前浇水湿润。将粘土砖与加气混凝土砌块分别在水中浸泡2min，分别敲开，观察断面中水渗入程度。案例分析石石材一般采用重质天然石，如花岗岩、砂岩、石灰岩等，具有强度高、抗冻性好、耐久性好，可作为承重墙体、基础、挡墙等。（3）石材石材导热系数大，在寒冷及炎热地区不宜作建筑物外墙。石料石毛石细料石：半细料石：粗料石：毛料石：通过细加工，外形规则。叠砌面凹入深度不大于10mm。截面的宽度、高度不小于200mm，且不小于长度的1/4。规格尺寸同细料石，叠砌面凹入深度不大于15mm。规格尺寸同上，叠砌面凹入深度不大于20mm。外形大致方正，一般不需加工或稍加工修正，高度不小于200mm，叠砌面凹入深度不大于25mm的石材。形状不规则、中部厚度不小于200mm的块石。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♣石材MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20♣砌块MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5MU——块材强度等级的符号块体（MasonryUnit）如MU15表示该块材的强度等级为15MPa2、块材的强度等级17(1)耐久性；砂浆的基本要求：作用2.1.2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；填补块体间缝隙分类混合砂浆水泥砂浆由水泥、砂和水拌合而成的无塑性掺和料的纯水泥砂浆有塑性掺和料的水泥砂浆不含水泥的砂浆水泥砂浆混合砂浆非水泥砂浆强度流动性保水性非水泥砂浆1.砂浆种类：19（4）混凝土砌块（砖）专用砌筑砂浆（5）蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖专用砌筑砂浆M15、M10、M7.5、M5、M2.5M—砂浆强度等级的符号Mb—混凝土砌块所用的砌筑砂浆的强度等级符号如：M5表示该砂浆的强度等级为5MPa2.砂浆的强度等级采用类似混凝土的标准试验方法，进行抗压试验得出的以Mpa为单位的强度值划分为以下5级：块体和砂浆的选择原则：1）本着“就地取材，因地制宜”的原则，选取当地性能良好的块材和砂浆。2）为保证承载力，应根据设计计算选取强度等级适宜的块材和砂浆。3）要保证砌体的耐久性。块体和砂浆的选择1）对于一般房屋，如果砌体为承重结构砖：MU20、MU15、MU10石材：MU50、MU40、MU30、MU20砂浆：M10、M7.5、M5砌块：MU7.52）五层及五层以上房屋的外墙、潮湿房间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砂浆：M5砖：MU10石材：MU30块体和砂浆的选择3）地面以下或防潮层以下的砌体，所用材料的最低强度等级应符合下表的规定：在混凝土小型砌块建筑中，为提高房屋的整体性、承载能力和抗震能力，常在砌块孔洞中设置钢筋并浇入灌孔混凝土，使之形成钢筋混凝土柱。在有些混凝土小型砌块砌体中，虽然孔内未设钢筋，但为了增大砌体的横截面面积，或为满足其他功能的要求，也需要灌孔，所灌的混凝土即为灌孔混凝土。2.1.3砌块灌孔混凝土要求：碎石直径不大于10mm，坍落度在200～250mm左右。灌孔混凝土的强度等级用Cb表示。砌体种类砌体配筋砌体无筋砌体2.3砌体的种类无筋砌体：仅由块材和砂浆组成的砌体2.2.1无筋砌体无筋砌体包括砖砌体、砌块砌体和石砌体，应用范围广泛，但抗震性能较差。1、砖砌体（1）实心砌体240mm（1砖）、370mm（1砖半）、490mm（2砖）、620mm（2砖半）、740mm（3砖）等（按1/2砖进位）砖的砌筑方式180mm、300mm、420mm等（按1/4砖进位）把一侧的砖侧砌（2）空心砌体空斗墙2）石砌体石砌体：由石材和砂浆或石材和混凝土砌筑而成的砌体，分为料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。3）砌块砌体混凝土空心砌块砌体配筋砌体：在砌体中设置了钢筋或钢筋混凝土材料的砌体。特点：配筋砌体的抗拉、抗弯、抗剪强度远大于无筋砌体且具有良好的抗震性能2.2.2配筋砌体根据在砖砌体中配筋形式的不同以及设置钢筋混凝土部件的位置和方法不同可分为：网状配筋砖砌体、组合砖砌体和配筋混凝土空心砌块砌体。1）横向配筋砌体砖柱或砖墙中每隔几皮砖在其水平灰缝中设置直径为3mm~4mm的方格网式钢筋网片砌筑而成的砌体结构2）组合砖砌体外包式组合砖砌体3)砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙4）配筋混凝土空心砌块砌体（简称配筋砌块砌体）在混凝土空心砌块砌体的水平灰缝中配置水平钢筋，在孔洞中配置竖向钢筋并用混凝土灌实的一种配筋砌体。2.2.3墙板2.3砌体的受压性能•2.3.1砌体的受压破坏特征砖块强度并不等于砌体强度！砖砌体受压破坏的三阶段特征：Ⅱ贯通几皮砖Ⅲ小砖柱失稳破坏刚性加载板0（0.5~0.7）Np（0.5~0.7）Np（0.8~0.9）Np（0.8~0.9）NpNpⅠ裂缝未贯通1皮砖砖块强度并不等于砌体强度•2.3.2、砌体的受压应力状态砌体内单块砖的应力状态：（1）处压压、弯、剪组合应力；（2）砖和砂浆的交互作用，使得：砖受到拉应力→砖块的抗压强度f1↓;砂浆三向受压→砂浆的抗压强度f2↑;（3）弹性地基梁作用；（4）竖缝处易发生应力集中，使砖块开裂提前，导致砌体承载力下降。2.3.3影响砌体抗压强度的因素：（1）块体、砂浆的强度：强度越高、则砌体强度也越高；（2）块体的尺寸与形状块体——高度大，砌体强度高；长度大，砌体强度低；表面平整，砌体强度高；弹性模量——弹性模量大，砌体强度高；（3）砂浆质量•砂浆性质---变形越大，砌体强度越低；•砂浆的流动性---流动性差，砌体强度降低；（4）砌筑质量与灰缝的厚度错缝搭接；砂浆均匀、灰缝饱满；水平灰缝饱满程度不得低于80%，灰缝厚度以10~12mm为宜。2.3.4砌体抗压强度计算公式《规范》提出统一表达公式：221107.01kffkfm•式式中ƒm——砌体轴心抗压强度平均值（Mpa）；ƒ1——块体抗压强度平均值（Mpa）；ƒ2——砂浆抗压强度平均值（Mpa）；k1、——与块体类别及砌体类别有关的参数，见表2.4；k2——砂浆强度影响的修正系数，见表2.4；（2.1）2.4砌体的受拉、受弯、受剪性能2.4.1砌体的轴心受拉性能•式式中ƒt,m——砌体轴心抗拉强度平均值（Mpa）；ƒ2——砂浆的抗压强度平均值（Mpa）；k3——与块体类别有关的参数，见表2.3；破坏形态–沿齿缝破坏；Ⅰ—Ⅰ–（沿砌体（块体）截面破坏Ⅱ—Ⅱ）《规范》规定砌体沿齿缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值计算公式为：23m,tfkf(2.2)2.4.2砌体的受弯性能破坏形态–沿齿缝破坏；–沿通缝破坏；–（沿砌体与竖向缝破坏）。《规范》规定砌体沿齿缝与沿通缝截面受弯破坏时的弯曲抗拉强度平均值计算公式为•式式中ƒtm，m——砌体弯曲抗拉强度平均值（Mpa）；ƒ2——砂浆的抗压强度平均值（Mpa）；k4——与块体类别有关的参数，见表2.6；24mtm,fkf(2.3)2.4.3砌体的受剪性能（1）砌体的受剪破坏与抗剪强度三种受剪破坏形式剪摩破坏——y/τ较小时；主拉应力破坏（剪压破坏）——y/τ较大时；斜压破坏——y/τ更大时。《规范》规定砌体的抗剪强度平均值计算公式为•式式中ƒv，m——砌体抗剪强度平均值（Mpa）；ƒ2——砂浆的抗压强度平均值（Mpa）；k5——与块体类别有关的参数，见表2.7；25mv,fkf(2.4)yyyττ（2）影响砌体抗剪强度的主要因素①块体与砂浆强度②垂直压应力③砌筑质量④试验方法2.5砌体的的变形和其他性能2.5.1砌体的弹性模量研究弹性模量的目的在于掌握应力应变关系。tgE定义式：=E·•-曲线：砌体属于弹塑性材料，应力-应变关系呈曲线。试验表明，--关系符合对数曲线，计算表达式为•式式中ƒm——砌体抗压强度平均值；ξ——砌体变形的弹性特征系数，主要与砂浆的强度等级有关mf1ln1(2.5)mmfdfd111mmffdd1对（2.5）式求导：•变形模量的三种表达方式：•切线模量-----曲线任意点应力增量与应变增量之比；•初始弹性模量-----曲线原点的切线模量；•割线模量-----曲线上原点至任意一点所做的连线的正切值；当取任意点为：=0.4fm时，mmffddtgE1mmftgEf000，从上式得：令砌体抗压强度平均值；mmmmmmfffffftgE8.0783.04.01ln14.0´/fmmffddtgE1(2.6)(2.7)(2.8)2.5.2砌体的剪变模量2.5.3砌体的干缩变形和线膨胀系数2.5.4摩擦系数)1(2EG式中ν——材料的泊松系数，一般为0.1~0.2，因此，E)45.0~41.0()1(2EG《规范》近似取G=0.4E（2.9）2.6以概率理论为