《砼结构与砌体结构设计》演示稿-第5章第二讲.

《混凝土结构与砌体结构设计》第5章砌体结构第二讲中南大学土木工程学院建筑工程系中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体由块体和砂浆砌筑而成，如砖墙、柱。按承受作用可分为：承重墙砌体和非(自)承重墙砌体；按砌筑方法可分为：实心墙砌体和空斗墙砌体(已限制使用)；按砌体材料可分为：砖石砌体和砌块砌体；无筋砌体和配筋砌体。5.2.3砌体中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体由块体和砂浆砌筑而成，如砖墙、柱。按承受作用可分为：承重墙砌体和非(自)承重墙砌体；按砌筑方法可分为：实心墙砌体和空斗墙砌体(已限制使用)；按砌体材料可分为：砖石砌体和砌块砌体；无筋砌体和配筋砌体。5.2.3砌体中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体(1)砌体种类①砖砌体多用于内、外墙柱及基础等承重结构，以及围护墙、隔墙、填充墙等非承重结构；承重墙一般采用实心墙体，并应错缝搭接，以避免通缝。砖墙厚度及砖柱边长应符合砖的模数，如：120(半砖)、180(3/4砖)、240(1砖)、370(1砖半)、490(2砖)等。中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体实心砖墙的常用砌法：一顺一顶(丁)一顺一顶三顺一顶梅花丁梅花丁三顺一顶(丁)①砖砌体中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体有料石砌体、毛石砌体及毛石混凝土砌体之分；料石和毛石砌体可建造≤5层房屋墙体，但隔热性能较差；毛石混凝土砌体广泛应用于基础、挡土墙、护坡等工程。②石砌体雅典巴特农神庙(石砌)石砌护坡中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体③砌块砌体包括砼空心砌块砌体、轻集料砼砌块砌体等；砌块墙体一般由单排砌块砌筑，墙体厚度即为砌块宽度。粉煤灰砌块砌体空心砼砌块砌体中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体④配筋砖砌体(a)网状配筋砖砌体方格钢筋网连弯钢筋网状配筋砖砌体又称为横向配筋砖砌体，是在砖砌体的水平灰缝中每隔3~5皮砖配置钢筋网片，并和砌体共同受力，并约束砌体在竖向压力作用下的横向受拉变形，从而提高其承载能力。主要用于轴心受压或偏心距较小的受压墙、柱。中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体(b)砖砌体和钢筋砼(或钢筋砂浆)面层组合砖砌体由砖砌体、砼或砂浆面层以及竖向受力筋、水平分布筋、穿墙拉结筋、箍筋等钢筋组成。材料要求：砖砌体：砖宜≥MU10，砂浆≥M7.5；面层砼：宜采用C20，厚度≥45mm；面层砂浆：≥M7.5，水泥砂浆，厚度为30~45mm。主要用于偏心距较大的受压墙、柱(尤其当e0.6y时)。砖砌体和钢筋砼(或钢筋砂浆)面层组合砖砌体中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体(c)砖砌体(砌块)和钢筋砼构造柱组合墙砌体砖砌体(砌块)和钢筋砼构造柱组合墙砌体在墙体的转角、交接处并沿墙长每隔一定的距离(一般为2~4m)设置钢筋砼构造柱而形成的组合墙砌体。构造柱除直接分担作用于墙体上的压力外，还与圈梁形成“弱框架”，约束砌体的横向变形，从而提高墙体的承载能力和抗震延性。可用于一般多层房屋的承重墙。中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计在墙体的转角、交接处并沿墙长每隔一定的距离(一般为2~4m)设置钢筋砼构造柱而形成的组合墙砌体。构造柱除直接分担作用于墙体上的压力外，还与圈梁形成“弱框架”，约束砌体的横向变形，从而提高墙体的承载能力和抗震延性。可用于一般多层房屋的承重墙。5.2.3砌体(c)砖砌体(砌块)和钢筋砼构造柱组合墙砌体砌体-构造柱组合墙的施工方法与框架填充墙不同。先砌墙再浇构造柱先浇框架梁柱再砌填充墙中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体⑤配筋砌块砌体在砼砌块内配置水平和竖向的钢筋，使砌体成为与钢筋砼类似的配筋构件，提高其抗弯、抗剪、抗拉性能和抗震性能。可替代高层建筑内的承重抗震钢筋砼剪力墙，在中高层砌体结构房屋中得到越来越广泛的应用。配筋砌块砌体芯柱垂直钢筋缺口水平钢筋水平钢筋放在砌块凹槽内横肋上有缺口的砌块灌孔混凝土竖向钢筋水平钢筋圈梁块过梁块抗弯钢筋中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体(2)无筋砌体的破坏特征(a)(b)(c)①阶段：从开始加载至第一条裂缝出现。单砖内产生细小裂缝，若不增加压力，该裂缝亦不会发展，砌体处于弹性受力阶段。此时，N=(0.5-0.7)Nu；②阶段：随着压力增加，单砖内裂缝竖向通过若干皮砖，砌体进入弹塑性阶段，即使压力不再增加，裂缝也会增长加宽，砌体已濒临破坏。此时N=(0.8-0.9)Nu。③阶段：压力增加至砌体完全破坏。裂缝急剧加长增宽，砌体分割成若干独立小柱，小柱失稳(个别砖被压碎)，导致整体破坏。中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体块体：压(包括局压)、弯、剪、拉复合应力状态砂浆：三向受压应力状态单向压力作用下，块体和砂浆的实际受力状态：问题：引起块体和砂浆上述受力状态的原因？中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体灰缝厚度不一、砂浆不均匀密实饱满，砖表面不平整规则块体块体非均匀受压时，处于受弯和受剪状态砖可视为搁置在砂浆上的弹性地基梁，由于砂浆的弹性模量小于砖的弹性模量，其横向变形大于砖的横向变形块体处于受拉状态，砂浆处于三向受压状态原因分析：中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体原因分析：由于单砖在“压、弯、剪、拉”的复杂应力下首先开裂，破坏时其抗压强度得不到充分发挥因此，砖砌体抗压强度远远小于单砖抗压强度，但一般大于砂浆强度。垂直灰缝往往不能填实块体在垂直灰缝处产生应力集中现象中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体块体的强度、外形及厚度若块体强度高，外形平整，厚度大，则砌体抗压强度高。砂浆的强度、可塑性及弹性模量若砂浆强度高，可塑性适当，弹性模量大，则砌体抗压强度高。砌筑质量灰缝饱满(75~90%)，密实，均匀，厚度合适(10~12mm)，砌筑快速。(3)影响砌体抗压强度的因素中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体(4)各类砌体的抗压强度砌体轴心抗压强度平均值，主要取决于块体的抗压强度平均值f1和砂浆的抗压强度平均值f2：m121210.07affkfk序号砌体种类k1αk21烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖、混凝土普通砖、混凝土多孔砖0.780.5当f21时，k2=0.6+0.4f22混凝土小型砌块、轻集料混凝土砌块0.460.9当f2=0时，k2=0.83毛料石0.790.5当f21时，k2=0.6+0.4f24毛石0.220.5当f22.5时，k2=0.4+0.24f2说明：1.k2在表列条件以外时均等于1；2.砼砌块轴心抗压强度平均值，当f210MPa时，应乘以1.1-0.01f2的系数；MU20的砌体应乘以系数0.95，且满足f1≥f2，f1≤20MPa。k1和a为块体形状、尺寸与砌法的影响系数，k2为低强度砂浆对砌体强度的调整系数中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体(5)砌体的轴心抗拉、弯曲抗拉和抗剪强度①各类砌体轴心抗拉强度（ft）f1高，f2低——沿齿缝截面破坏f1低，f2高——沿竖缝与块体截面破坏容积较小的圆形水池或筒仓，在液体或松散物料的侧压力作用下，池壁只承受环向的轴拉力，为轴心受拉构件。中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体①各类砌体轴心抗拉强度（ft）3tm2ffk，砌体沿齿缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值：砌体轴心抗拉强度平均值计算参数序号砌体种类k31烧结普通砖、烧结多孔砖混凝土普通砖、混凝土多孔砖0.1412蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖0.093混凝土砌块0.0694毛料石0.075《规范》通过提高块体的最低强度等级(如砖≥MU10)来防止沿竖缝与块体截面的破坏。中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体在土压力作用下，挡土墙壁犹如以支墩为支座的水平受弯构件，破坏形态和轴心受拉砌体类似(沿齿缝或沿竖缝与块体截面破坏)。受弯矩作用较大的地下室等偏压墙体，砌体将在最大弯矩截面的水平灰缝发生沿通缝的弯曲受拉破坏。②各类砌体弯曲抗拉强度（ftm）中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体②各类砌体弯曲抗拉强度（ftm）4tmm2ffk，砌体沿齿缝与沿通缝截面受弯破坏的弯曲抗拉强度平均值：砌体弯曲抗拉强度平均值计算参数序号砌体种类k4沿齿缝沿通缝1烧结普通砖、烧结多孔砖混凝土普通砖、混凝土多孔砖0.2500.1252蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖0.1800.0903混凝土砌块0.0810.0564毛料石0.113—中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体③各类砌体的抗剪强度（fv）影响砌体抗剪强度的主要因素：砂浆-块体的粘结强度垂直压应力及其摩擦系数如门窗砖过梁、拱过梁支座及墙体挑檐等，可能出现沿阶梯形截面、或通缝截面、或竖缝与块体截面的受剪破坏。中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.3砌体③各类砌体的抗剪强度（fv）当砌体同时作用剪力和垂直压力σy时，应考虑σy对抗剪强度的有利影响，《规范》规定砌体抗剪强度设计值：5vm2ffk，砌体的抗剪强度平均值：砌体抗剪强度平均值计算参数序号砌体种类k51烧结普通砖、烧结多孔砖混凝土普通砖、混凝土多孔砖0.1252蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖0.093混凝土砌块0.0694毛料石0.188vyf中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.4砌体弹性模量、剪变模量砌体轴心受压时的变形包括：砖的变形——次要变形砂浆的变形——f2高为次要变形，f2低为主要变形砂浆与砖之间空隙的压缩变形——主要变形砌体为弹塑性材料，其应力-应变关系呈非线性特征，并主要与砂浆有关。根据国内外资料，砌体应力-应变关系可用对数形式来表示：5.2.4砌体弹性模量、剪变模量mln1fnn中南大学DesignofConcrete&MasonryStructures混凝土结构与砌体结构设计5.2.4砌体弹性模量、剪变模量工程中，取应力－应变