砌体结构(第一、二章)ppt课件.ppt

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1、砌体结构设计,教 材：砌体结构 唐岱新 高等教育出版社教 师：蔡江勇,门票价：35元,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,目录,第一章 绪论第二章 材料及砌体的基本力学性能第三章 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 过梁、墙梁和悬挑梁结构，材料和形式的分类；构件；材料,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第一章 绪论,1.1砌体结构的发展简史 砌体结构是指用砖、石或砌块为块材，用砂浆砌筑的结构。砌体按照所采用块材的不同，可分为砖砌体、石砌体和砌块砌体三大类。搭砌的整体和钢结构焊接、混凝土的浇注的整体不同 1）应用范围扩

2、大：建筑物、构筑物（烟囱、小型水池、料仓、渡槽、水塔等）和桥梁（石拱桥）。 2）新材料、新技术和新结构的不断研制和使用：承重空心砖、配筋砖砌体结构和约束砖砌体、混凝土砌块（采用混凝土、轻集料混凝土，以及利用各种工业废渣、粉煤灰、煤矸石等制成的）。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第一章绪论,发展简史 (?)由混凝土砌块代替的粘土砖作为承重墙体材料既保留了传统砖结构取材广泛、施工方便、造价低廉的特点，又具有强度高、延性好的钢筋混凝土结构的特性。 它的最大优势在于砌块的生产不毁坏耕地，而且耗能较低，仅为生产粘土砖的一半，符合国家可持续发展的技术政策，是我国墙体材料改革

3、的有效途径之一。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第一章绪论,发展简史3）砌体结构计算理论和计算方法的逐步完善a 建国以前，我国所建造的砌体结构房屋主要是住宅等低层民用建筑，只凭经验设计而不作计算，由房屋的层数来选定墙的厚度。b 1956年原国家建委批准在我国使用前苏联的砖石及钢筋砖石结构设计标准及技术规范。该规范采用属于定值的极限状态设计方法。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第一章绪论,发展简史c 1988年颁布实施了砌体结构设计规范(GBJ388)。该规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，在砌体结构可靠度设计方面已提高到当

4、时的国际水平其中多层砌体结构房屋的空间工作以及在墙梁中墙和梁的共同工作等专题的研究成果在国际上处于领先地位，使我国砌体结构理论和设计方法更趋完善。d砌体结构设计规范(GBJ 50003)。新规范的砌体结构类别和应用范围较原规范(GBJ388)有所扩大。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,砌体结构在我国有着悠久的历史。在约 6000 年前，就已有木构架和木骨泥墙。公元前20 世纪，有土夯实的城墙。公元前 1783 年公元前 1122 年，已逐渐开始采用粘土做成的版筑墙。公元前 1388 年公元前 1122 年，逐步采用晒干的土坯砌筑墙。,公元前 1134 年至公元前

5、771 年已有烧制的瓦。公元前 475 年公元前 221 年已有烧制的大尺寸空心砖。公元 317 年558 年已有实心砖的使用。石料也由最初的装饰浮雕、台基和制作栏杆，到后来用于砌筑建筑物。,简史,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,在国外，大约在 8000 年前已开始采用晒干的土坯。50006000 年前左右经凿琢的天然石材已广泛使用；采用烧制的砖也有约 3000 年的历史。古代砌体结构的成就是辉煌的。享有悠久历史声誉的埃及胡夫金字塔，是现存世界最古老的石结构。,系约公元前 3000 年埃及第三王朝第二个国王乔赛尔为自己所修建的陵墓，是一座用 230 余万块巨石砌垒

6、起来的高 146.6m的伟大建筑。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,中国是砌体大国，在历史上有举世闻名的万里长城，它是两千多万年前用“秦砖汉瓦”建造的世界上最伟大的砌体工程之一； 有在春秋战国时期就已兴修水利，如今仍然起灌溉作用的秦代李冰父子修建的都江堰水利工程所示。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,在 1400 年前由料石修建的现存河北赵县的安济桥，这是世界上最早的单孔敞肩式石拱桥，净跨为 7.02m，宽约 9m，为拱上开洞，既可节约石材，且可减轻洪水期的水压力，它无论在材料使用、结构受力、艺术造型和经济上，都达到了相当高的成就，该

7、桥已被美国土木工程学会选入世界第 12 个土木工程里程碑。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,明代建造的南京灵谷寺无梁殿以砖拱为主体结构，室内空间为一大型砖拱，总长53.5m，总宽 37.35m，纵横两个方向均为砖砌穹拱，无一根梁。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,河北定县开元寺塔(又称瞭敌塔)于公元1055年建成，是当时世界上最高的砌体结构。它高 84.2m，共 11 层，平面为八边形，底部边长 9.8m，采用砖砌双层筒体结构体系。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,20 世纪以前，世界上最高的砌体结构办公

8、用楼房是 1891 年在美国芝加哥建成的莫纳德洛克大楼，它长 62m，宽 21m，高 16层。但由于当时的技术条件限制，其底层承重墙厚 1.8m；瑞士在 50 年代后期用抗压强度达 60MPa、孔洞率为 28%的多孔砖建成 19层和 24 层高的塔式住宅建筑，砖墙仅 380mm 厚。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第一章绪论,1.2 砌体结构的优缺点及其应用范围1.2.1砌体结构的优缺点优点：(1)砌体结构材料来源广泛，易于就地取材。(2)

9、砌体结构有很好的耐火性和较好的耐久性，使用年限长。(3)砌体特别是砖砌体的保温、隔热性能好节能效果明显。(4)采用砌体结构较钢筋混凝土结构可以节约水泥和钢材，并且砌体砌筑时不需要模板及特殊的技术设备，可以节省木材。(5)当采用砌块或大型板材作墙体时，可以减轻结构自重，加快施工进度，进行工业化生产和施工。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第一章绪论,应用范围缺点：( 1)砌体结构自重大（砌体、混凝土、钢结构的材料容重与强度比较）。(2)砌筑砂浆和砖、石、砌块之间的粘结力较弱，因此无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度低，抗震及抗裂性能较差。因此，应研制推广高粘结性砂浆，必要

10、时采用配筋砌体，并加强抗震抗裂的构造措施。(3)砌体结构砌筑工作繁重。砌体基本采用手工方式砌筑，劳动量大，生产效率低。(4)砖砌体结构的粘土砖用量很大，往往占用农田，影响农业生产。据统计，全国每年生产粘土砖上千亿块，毁坏农田近10万亩，使我国人口多、耕地少的矛盾更显突出。因此，必须大力发展砌块、煤矸石砖、粉煤灰砖等粘土砖的替代产品。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第一章绪论,应用范围1.2.2 砌体结构的应用范围农村建筑，如仓库、跨度不大的加工厂房也可用砌体结构建造。在工业与民用建筑中，砌体往往被用来砌筑围护墙和填充墙，工业企业中的烟囱、料斗、管道支架、对渗水性

11、要求不高的水池等特殊构件也可用砌体建造。在交通运输方面，砌体结构可用于桥梁、隧道工程、各种地下渠道、涵洞、挡土墙等也常用石材砌筑。在水利建设方面，可用石材砌筑坝、堰和渡槽等。 砌体主要用于承受压力的构件，房屋的基础、内外墙、柱等都可用砌体结构建造。无筋砌体房屋一般可建57层，配筋砌块剪力墙结构房屋可建8一18层。此外，过梁、屋盖、地沟等构件也可用砌体结构建造。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第一章绪论,思 考 题1什么是砌体结构?砌体按所采用材料的不同可以分为哪几类？2砌体结构有哪些优点和缺点?有哪些应用范围?,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（

12、2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,内容概述： 砌体材料及其强度等级 砌体的种类 砌体的受压性能 砌体的受拉、受弯、受剪性能 砌体的变形和其他性能,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,21 砌体材料及其强度等级块体种类,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,烧结类砖 烧结普通砖砖 烧结多孔砖 非烧结类砖 蒸压灰砂砖 蒸压粉煤灰砖 标准砖块数量：4816=512块m3 小型砌块（h350mm）： 390190190mm砌块 配套专门材料 砌块专用砂浆（Mb表示） 砌块灌孔混凝土（Cb表示） 料石 细料石石材

13、 半细料石 粗料石 毛料石 毛石,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,蒸压灰砂砖,空心砖,蒸压粉煤灰砖,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,空心砖,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,空心加气混凝土砌块,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,21 砌体材料及其强度等级 211 砖 我国目前用于砌体结构的砖主要有烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰

14、砂砖、蒸压粉煤灰砖等四种。 烧结普通砖是由粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰为主要原料，经过焙烧而成的实心或空洞率不大于15且外形尺寸符合规定的砖。 烧结多孔砖是以粘土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成、空洞率不小于15，孔的尺寸小而数量多，主要用于承重部位的砖，简称多孔砖。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,21 砌体材料及其强度等级砖 蒸压灰砂砖是以石灰和砂为主要原料，经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成的实心砖，简称灰砂砖。 蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰、石灰为主要原料，掺加适量石膏和集料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成的实心砖简称粉

15、煤灰砖。灰砂砖与粉煤灰砖的规格尺寸与烧结普通砖相同。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,21 砌体材料及其强度等级 212 砌块 砌块一般指混凝土空心砌块、加气混凝土砌块及硅酸盐实心砌块。此外还有用粘土、煤矸石等为原料，经焙烧而制成的烧结空心砌块。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,21 砌体材料及其强度等级 砌块 采用较大尺寸的砌块代替小块砖砌筑砌体，可减轻劳动量并可加快施工进度，是墙体材料改革的一个重要方向。 砌块按尺寸大小可分为小型、中型和大型三种，我国通常把砌块高度为

16、180一350mm的称为小型砌块，高度为360一900mm的称为中型砌块，高度大于900mm的称为大型砌块。 加气混凝土砌块用加气混凝土和泡沫混凝土制成，其重力密度一般为46kNm3，由于自重轻，并可按使用要求制成各种尺寸，还可在工地进行锯切，因此广泛应用于工业与民用建筑的围护结构。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,21 砌体材料及其强度等级 213 石材天然石材根据其外形和加工程度可分为料石与毛石两种，料石又分为细料石、半细料石、粗料石和毛料石。天然建筑石材在所有块体材料中应用历史最为悠久，并具有强度高、抗冻与抗气性能好等优点，故

17、在有开采和加工条件及能力的地区，可用于砌筑条形基础、承重墙及重要房屋的贴面装饰材料，但用于砌筑炎热及寒冷地区的墙体时，因其保温性能差需要较大的墙厚而显得不经济。辐射,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,21 砌体材料及其强度等级 块材的强度等级是块材强度的技术指标，它是按抗压强度分级，并采用“标号”表征，以便统一称谓 。 是根据标准试验方法所得到的以MPa值表示的块材极限抗压强度 按规定的评定方法确定的强度值。具体见砌墙砖试验方法GBT25422003)多孔砖强度等级的划分除考虑抗压强度外，尚应考虑其抗折荷重值 (GBl354492)。

18、 块体的强度等级以符号“MU”（Masonry Unit砌块）,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,21 砌体材料及其强度等级 214 砂浆 砂浆是由胶结料、细集料、掺和料加水搅拌而成的混合材料，在砌体中起粘结、衬垫和传递应力的作用。 砂浆的强度等级用边长为70.7mm的立方体试块进行抗压试验，每组为6块，按其破坏强度的平均值而确定。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,21 砌体材料及其强度等级 214 砂浆 砂浆按成分可分为无塑性掺料的(纯)水泥砂浆、有塑性掺料的混合砂浆以及

19、不含水泥的石灰砂浆、粘土砂浆和石膏砂浆等非水泥砂浆。 砂浆的作用是将砌体中的块体连成一个整体，并因抹平块体表面而促使应力的分布较为均匀。同时砂浆填满块体间的缝隙，减少了砌体的透气性，提高砌体的保温性能与抗冻性能。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,和易性：是指砂浆拌合物能保持其组成成分均匀，不发生分层离析、泌水等现象，适于运输、铺砌等施工作业，并能获得质量均匀、密实的砂浆的性能。从与混凝土相同的故事说起、煮粥 和易性是一项综合技术性能，包括流动性、粘聚性和保水性三个方面。 1.流动性：指砂浆拌合物在自重或机械振捣力的作用下，能产生流动

20、并均匀密实地充满砌筑面的性能。反应拌合物的稀稠程度：（1）拌合物太稠，砂浆难以拌合，易造成内部孔隙； （2）拌合物过稀，会分层离析，影响砂浆的均匀性。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,2、粘聚性：指砂浆拌合物内部组分间具有一定的粘聚力，在运输和浇筑过程中不致发生离析分层现象，而使砼能保持整体均匀的性能。 3、保水性：指砂浆拌合物具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现象。 三个方面互相关联，又互相矛盾。 如：流动性很大时，往往粘聚性和保水性差，反之亦然。粘聚性好，一般保水性较好。 因此，所谓的拌合物和易性良好，

21、就是使这三方面的性能，在某种具体条件下得到统一，达到均为良好的状况。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,水 泥 砂 浆：强度高，和易性差 受力大、潮湿环境混 合 砂 浆：强度较高，和易性好 广泛应用（干燥）石 灰 砂 浆：强度低、耐久性差砌块专用砂浆：高粘结、高强度 混凝土砌块,21 砌体材料及其强度等级 砂浆,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,21 砌体材料及其强度等级 砂浆 总体而言，对砌体所用砂浆的基本要求为： (1)在强度及抵抗风雨侵蚀方面，砂浆应符合砌体强度及建筑物

22、耐久性要求； (2)砂浆的可塑性，应保证砂浆在砌筑时能很容易且较均匀地铺开，以提高砌体强度和施工劳动效率 (3)砂浆应具有足够的保水性。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,22 砌体的种类砌体是由不同尺寸和形状的砖石或块体用砂浆砌筑而成的整体。按照砌体的作用、砌法及材料的不同，砌体可分为砖砌体、砌块砌体及石砌体；承重砌体与非承重砌体；实心砌体与空斗砌体；无筋砌体与配筋砌体等。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,22 砌体的种类221 砖砌体实砌标准墙的厚度为240mm(一砖)

23、、370mm(一砖半)、490mm(二砖)、620mm(二砖半)、740mm(三砖)等。有时为节省材料，墙厚可不按半砖而按14砖进位，因此有些砖需侧砌而构成180mm、300mm、420mnl的墙厚。试验表明，这种墙的强度是完全符合要求的,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,22 砌体的种类 砖砌体在南方及广大农村地区，为节省材料，曾采用空斗墙(如一眠一斗、一眠多斗、无眠空斗)。这种墙能减轻结构自重，可节省砖30左右，节省砂浆50左右，还可提高隔热保温性能，但空斗墙的施工十分不便，浪费人工，影响施工进度，而且抗剪、抗风抗震性能较差，同时

24、外层砖、砂浆的腐蚀对空斗墙的受力性能影响极大，因此新修订的砌体结构设计规范取消了原规范(GBJ388)空斗墙的相关内容。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,22 砌体的种类 222 砌块砌体采用砌块砌体，特别是采用混凝土小型砌块砌体，是墙体改革的一项重要措施。采用砌块砌体可减轻劳动强度，减少高空作业，有利于提高劳动生产率，并具有较好的经济技术效果。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,22 砌体的种类 223 石砌体 石砌体是由天然石材和砂浆(或混凝土)砌筑而成可分为料石砌体、

25、毛石砌体和毛石混凝土砌体等。毛石混凝土砌体是在模板内交替铺置混凝土层及形状不规则的毛石构成。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,22 砌体的种类 224 配筋砌体 为提高砌体强度、减少其截面尺寸、增加砌体结构(或构件)的整体性，可采用配筋砌体。配筋砌体可分为配筋砖砌体和配筋砌块砌体。 配筋砖砌体又可分为网状配筋砖砌体、组合砖砌体、砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙， 配筋砌块砌体又可分为约束配筋砌块砌体和均匀配筋砌块砌体。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,22 砌体的种类 22

26、4 配筋砌体 网状配筋砌体又称横向配筋砌体，是砖柱或砖墙中每隔几皮砖在其水平灰缝中设置直径为34mm的方格网式钢筋网片，或直径68mm的连弯式钢筋网片(图320)。在砌体受压时，网状配筋可约束砌体的横向变形，从而提高砌体的抗压强度。组合砖砌体是由砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组成的构件可以承受较大的偏心轴压力(图322、图323)；砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙是在砖砌体中每隔一定距离设置钢筋混凝土构造柱，并在各层楼盖处设置钢筋混凝土圈梁(约束梁)，使砖砌体墙与钢筋混凝土构造柱和圈梁组成一个整体结构共同受力(图325)。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,图1

27、0-2组合砖砌体 （a）（b）（c）组合砖砌体构件截面；（d）混凝土或砂浆面层组合墙,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,22 砌体的种类 配筋砌体 约束配筋砌块砌体是仅在砌块砌体的转角、接头部位及较大洞口的边缘设置竖向钢筋，并在这些部位设置一定数量的钢筋网片，主要用于中、低层建筑；均匀配筋砌块砌体是在砌块墙体上下贯通的竖向孔洞中插入竖向钢筋，并用灌孔混凝土灌实，使竖向和水平钢筋与砌体形成一个共同工作的整体，故又称配筋砌块剪力墙，可用于大开间建筑和中高层建筑(图328)。,砌

28、体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,22 砌体的种类 225 墙板 目前我国的预制大型墙板有矿渣混凝土墙板、空心混凝土墙板、振动砖墙板及采用滑模工艺生产的整体混凝土墙板等。墙板的高度一般相当于房间的高度，宽度可相当于房屋的一个或半个开间(或进深)。采用大型墙板的突出优点是大大降低劳动强度，加快施工进度，是一种有发展前途的墙体体系，但也增加了对施工吊装设备的要求。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能2

29、31 砌体的受压破坏特征 试验研究表明砌体轴心受压从加载到破坏大致经历三个阶段，如图23所示。（370240720mm） 第一阶段：从砌体受压开始，当压力增大至50一70的破坏荷载时，在砌体内某些单块砖在拉、弯、剪复合作用下出现第一批裂缝。在此阶段裂缝较小，未能穿过砂浆层如果不再增加压力，单块砖内的裂缝也不继续发展。如图23a所示。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能 砌体的受压破坏特征 第二阶段：随着荷载的增加，当压力增大至80一90的破坏荷载时，单块

30、砖内的裂缝将不断发展，并沿着竖向灰缝通过若干皮砖，在砌体内逐渐连接成一段段较连续的裂缝。若此时荷载不再增加，裂缝仍会继续发展，砌体己临近破坏，在工程实践中应视为构件处于危险状态。如图23b所示。 第三阶段：随着荷载的继续增加，则砌体中的裂缝迅速延伸、宽度增大并连成通缝，连续的竖向贯通裂缝把砌体分割成12砖左右的小柱体(个别砖可能压碎)而失稳破坏(如图23c所示)。以砌体破坏时的压力除以砌体截面面积所得的应力值称为砌体的极限抗压强度。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能232 砌体的受压应力状态 轴心抗压强度是砌体最

31、基本最重要的力学指标。 砌体轴心抗压试验表明，其破坏大体经历单砖先裂、裂缝贯穿若干皮砖、形成独立小柱体等三个特征阶段。 明确砌体受压的破坏过程及单块砖受压时的应力状态，可从机理上理解影响砌体抗压强度的主要因素。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能砌体的受压应力状态 (1)在压力作用下，砌体内单块砖的应力状态有以下特点，由于砖本身的形状不完全规则平整、灰缝的厚度和密实性不均匀，使得单块砖在砌体内并不是均匀受压，而是处于受弯和受剪状态(图2.3)。由于砖的脆性，抵抗受弯和受剪的能力较差，砌体内第一批裂缝的出现是由单块砖

32、的受弯受剪引起的。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能砌体的受压应力状态,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能砌体的受压应力状态 (2)砌体横向变形时砖和砂浆存在交互作用。由于砖与砂浆的弹性模量及横向变形系数各不同(砖的横向变形较中等强度等级以下的砂浆小)，在砌体受压时砖的横向变形也因砂浆的横向变形较大而增大。并由此在砖内产生拉应力，所以单块砖在砌体中处于压、弯、剪及拉的复合应力状态，其抗压强度降低。相反砂浆的横向变形由于砖的约束而减小，

33、因而砂浆处于三向受压状态，抗压强度提高。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能砌体的受压应力状态由于砖与砂浆的这种交互作用，使得砌体的抗压强度比相应砖的强度要低得多，而对于用较低强度等级砂浆砌筑的砌体抗压强度有时较砂浆本身的强度高很多，甚至刚砌筑好的砌体(砂浆强度为零)也能承受一定荷载。砖和砂浆的交互作用在砖内产生了附加拉应力，从而加快了砖内裂缝的出现，因此在用较低强度等级砂浆砌筑的砌体内，砖内裂缝出现较早。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受

34、压性能砌体的受压应力状态 (3)弹性地基梁作用。单块砖受弯受剪的应力值不仅与灰缝的厚度及密实性不均匀有关，而且还与砂浆的弹性性质有关。由于砂浆的较低弹模，每块砖可视为作用在弹性地基上的梁，其下面的砌体即可视为“弹性地基”。砖上面承受由上部砌体传来的力。这块砖下面引起的反压力又反过来形成自下而上的荷载，使它又成为倒置的弹性地基梁，上面的砌体则又成为它的弹性地基。这一“地基”的弹性模量越小，砖的变形越大，在砖内产生的弯剪应力也越高。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能砌体的受压应力状态 (4)坚向灰缝上的应力集中。砌体

35、的竖向灰缝未能很好地填满，同时坚向灰缝内的砂浆和砖的粘结力也不能保证砌体的整体性。因此，在竖向灰缝上的砖内将产生拉应力和剪应力的应力集中，从而加快砖的开裂，引起砌体强度的降低。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能233 影响砌体抗压强度的因素 通过对砖砌体在轴心受压时的受力分析及试验结果表明，影响砌休抗压强度的主要因素有 (1)块体与砂浆的强度等级 块体与砂浆的强度等级是确定砌体强度最主要的因素。单个块体的抗弯、抗拉强度在某种程度上决定了砌体的抗压强度。一般来说，强度等级高的块体的抗弯、抗拉强度也较高，因而相应砌体

36、的抗压强度也高，但并不与块体强度等级的提高成正比例；而砂桨的强度等级越高，砂浆的横向变形越小，砌体的抗压强度也有所提高。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能影响砌体抗压强度的因素 (2)块体的尺寸与形状 块体的尺寸、几何形状及表面的平整程度对砌体的抗压强度也有较大的影响。高度大的块体，其抗弯、抗剪及抗拉能力增大；块体长度较大时，块体在砌体中引起的弯、剪应力也较大。因此砌体强度随块体厚度的增大而加大，随块体长度的增大而降低；而块体的形状越规则，表面越平整，则块体的受弯、受剪作用越小，可推迟单块块材内竖向裂缝的出现，因

37、而提高砌体的抗压强度。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能影响砌体抗压强度的因素 (3)砂浆的流动性、保水性及弹性模量的影响砂浆的流动性大与保水性好时，容易铺成厚度和密实性较均匀的灰缝，因而可减少单块砖内的弯剪应力而提高砌体强度。纯水泥砂浆的流动性较差，所以同一强度等级的混合砂浆砌筑的砌体强度要比相应纯水泥砂浆砌体高。砂浆弹性模量的大小对砌体强度亦具有决定性的作用，当砖强度不变时，砂浆的弹件模量决定其变形率，而砖与砂浆的相对变形大小影响单块砖的弯剪应力及横向变形的大小，因此砂浆的弹性模量越大，相应砌体的抗压强度越高

38、。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能影响砌体抗压强度的因素 (4)砌筑质量与灰缝的厚度 砂浆铺砌饱满、均匀，可改善块体在砌体中的受力性能，使之较均匀地受压而提高砌体抗压强度；反之，则降低砌体强度。因此砌体施工及验收规范规定，砌体水平灰缝的砂浆饱满程度不得低于80，砖柱和宽度小于1m的窗间墙竖向灰缝的砂浆饱满程度不得低于60。同时砖在砌筑前要提前浇水湿润，以增加砖和砂浆的粘结性能。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能影响砌体抗压强度的因

39、素 (4)砌筑质量与灰缝的厚度 砂浆厚度对砌体抗压强度也有影响。灰缝厚，容易铺砌均匀、对改善单块砖的受力性能有利，但砂浆横向变形的不利影响也相应增大。实践证明灰缝厚度以10一12mm为宜。 另外，在保证质量的前提下，快速砌筑能使砌体在砂浆硬化前即受压，可增加水平灰浆的密实性而提高砌体的抗压强度。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,23 砌体的受压性能234 砌体抗压强度计算公式式中 砌体轴心抗压强度平均值(MPa)； 分别为块体、砂浆的抗压强度平均值(MPa) 与块体类别及砌体类别有关的参数，见表24 与块体类别及砌体类别有关的参数（

40、与块体高度有关），见表25； 砂浆强度影响的修正参数（与块体类别和砌筑方法有关），见表24。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,块材强度等级： 根据标准试验方法得到的，以Mpa表示的，块材极限抗压强度平均值。对于实心砖因厚度较小为防过早断裂，还需考虑其抗折强度。（Masonry Unit ）, MU30、MU25、MU20、 MU15 、MU10。砂浆强度等级 是以边长为7.07 cm的立方体试块，按标准条件（在（203）温度和相对湿度为6080的条件下或相对湿度为90以上的条件下）养护至28 d的抗压强度值确定。砌筑砂浆按抗压强度划

41、分为 （Mortar ）M20、M15、M10、M7.5、M5.0、M2.5等六个强度等级。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,24 砌体的受拉、受弯、受剪性能 在实际工程中，砌体主要承受压力，但有时也用来承受轴心拉力、弯矩和剪力。与砌体的抗压强度相比砌体的轴心抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度很低。241 砌体的轴心受拉性能 圆形水池的池壁为砌体结构中常遇到的轴心受拉构件，在静水压力作用下池壁承受环向轴心拉力,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料

42、及砌体的基本力学性能,24 砌体的受拉、受弯、受剪性能241 砌体的轴心受拉性能,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,242 砌体的受弯性能 砌体结构中常遇到的受弯及大偏心受压构件有带壁柱的挡土墙、地下室墙体等。 按其受力破坏特征可分为沿齿缝截面受弯破坏、沿块体与竖向灰缝截面受弯破坏以及沿水平通缝截面受弯破坏三种。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,242 砌体的受弯性能,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,24 砌体的

43、受拉、受弯、受剪性能243 砌体的受剪性能 实际工程中，砌体截面上往往同时作用剪应力和垂直压应力，因此其受力性能和破坏特征与其所受的垂直压应力相关。在竖向压应力的作用下受剪构件可能发生以下三种受剪破坏：当较小时，砌体沿水平通缝方向受剪且在摩擦力作用下产生滑移，称为剪摩破坏；当较大时，砌体沿阶梯形灰缝截面受剪破坏，称为主拉应力破坏(亦称剪压破坏)；当更大时，砌体沿块体与灰缝截面受剪破坏，称为斜压破坏。,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,25 砌体的变形和其他性能251 砌体的弹性模量252 砌体的剪变模量253 砌体的干缩变形和线膨胀系

44、数254 摩擦系数,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,思 考 题1砌体结构中块体与砂浆的作用是什么?对砌体所用块体与砂浆的基本要求有哪些?2砌体的种类有哪些?何谓配筋砌体，配筋砌体有何优点及用途，3轴心受压砌体的破坏特征有哪些?4砌体在铀心压力作用下单块砖及砂浆可能处于怎样的应力状态，它对砌体的抗压强度有何影响?,砌体结构设计 武汉理工大学 土木工程与建筑学院（ 2010）,第二章材料及砌体的基本力学性能,思 考 题5为什么砌体抗压强度远小于块体的抗压强度而又大于当砂浆强度等级较低时的砂浆抗压强度?6影响砌体抗压强度的因素有哪些，7轴心受拉、弯曲受拉及剪切破坏的砌体构件有哪些破坏形态?其破坏形态主要取决于哪些因素?影响砌体抗剪强度的主要因素是什么，8砌体的受压弹性模量有几种表达方式?砌体规范又是如何确定的?它与哪些因素有关?,