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1、砌体结构,1,第一章、绪论第二章、砌体材料及其力学性能第三章、砌体结构的强度计算指标第四章、无筋砌体构件的承载力计算第五章、混合房屋墙、柱设计第六章、配筋砌体构件的承载力计算第七章、圈梁、过梁、挑梁的计算第八章、砌体结构抗震设计,2,第一章 绪论（Introduction）,1.1砌体结构的特点一概念砌体结构：由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。是砖砌体、砌块砌体和石砌体结构的统称。混合结构：工程结构中主要承重构件由不同的结构材料所构成的结构。目前我国大多数多层住宅等常采用砌体承重墙、混凝土楼（屋）盖的砌体-混凝土的混合结构。,3,二砌体结构的主要优缺点优点：1就地取材，
2、造价低;是砌体结构得以广泛采用的主要原因；2耐久性和耐火性好;砌体材料有较好的化学稳定性、大气稳定性和耐火性能；3保温、隔热、隔音性能好；4施工难度小。不需模板，也无需特殊的技术装备，采用简易措施即可四季施工。新铺砌体即可承受一定的荷载，可连续施工。,4,缺点：1强度低;抗拉、抗剪及抗弯强度很低，远低于抗压强度；2自重大;截面面积、构件体积大；3整体性较差（抗震性差），受力性能的离散性较大；4劳动强度高;基本为手工操作；5采用黏土砖会侵占大量农田。,5,1.2 砌体结构的现状,砌体结构主要用于轴心受压构件或偏心距比较小的偏心受压构件，如住宅等民用房屋以及部分工业房屋中的墙、柱等。此外，在桥梁与
3、隧道工程、坝及渡槽以及水池、烟囱、料仓等特种结构中，有时也砌体结构。因砌体结构强度低、整体性和变形能力较差，不利于结构的抗震，致使砌体结构的应用受到一定的限制。砌体结构也采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，并采用分项系数的设计表达式进行计算。,6,1.3砌体结构的发展方向,轻质高强：既提高砌体的强度，又减轻砌体的重量。目前主要趋向是采用大尺寸、高强度、高孔洞率的块体材料和高强、高粘结性砂浆。约束砌体：当砌体的变形受到约束时，可有效地提高砌体的抗压、抗拉、抗剪强度，增强抗震能力。约束砌体的方法：设置构造柱和圈梁；在多孔砖或空心砌块的孔洞内配置竖向钢筋，必要时在水平缝内配置横向钢筋；,7,对柱
4、或墙体采用配筋砌体；在墙体内设置钢筋砼约束柱，在窗台标高处设置钢筋砼水平面带，形成组合受压构件；对砌体施加预压应力等。墙体改革：重点是发展非烧结材料，利用工业废料，不再侵吞农田，节约能源，以利于可持续发展。工业化：加速实现块体材料生产的工业化、自动化，发展房屋工厂化生产，采用现代化施工技术，以提高砌体结构的质量并减轻手工劳动。,8,第二章 砌体材料及其力学性能,2.1块材一、块体材料的种类 1.烧结粘土砖：经过焙烧的烧结普通砖、烧结多孔砖；按材料不同分类：烧结普通粘土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰砖。普通砖粘土砖：尺寸：240mm115mm53mm；重力密度：1618KN/m 特点：
5、耐久性、保温、隔热性能好；取材方便，生产工艺简便，砌筑方便；农田破坏、能源消耗和环境污染。,9,2.非烧结硅酸盐砖（蒸压砖）：不经过焙烧的蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖以及砼、粉煤灰砌块。蒸压砖：压制成型，蒸压养护而成。尺寸：240mm115mm53mm；重力密度：1418KN/m；适应范围：承重墙体和基础，但不能用在高温环境下的砌体结构。,10,3.烧结多孔砖：承重烧结多孔砖：以粘土、页岩煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成，孔洞率不小于25%，孔洞竖向放置；分为P普通（KP1、KP2）、K空心、M模数特点：自重较小，保温、隔热性能有了进一步的改善。非承重粘土空心砖：孔洞率为40%60%，孔洞水平
6、放置。主要用于框架填充墙和非承重隔墙。,kM1型,kM2型配砖,kP1型,kP2型,KP1型烧结多孔砖尺寸：240X115X90（mm）,11,4混凝土砌块：普通砼小型空心砌块：空心率25%（空心砌块）特点：强度高，自身质量轻、耐久性好、外形尺寸规整；轻骨料混凝土小型空心砌块：浮石、火山渣、陶粒等轻骨料混凝土制成。特点：轻质、高强、保温隔热性能好，特别适用于保温隔热要求较高的围护结构。,用普通砼或轻砼以及硅酸盐材料制作的实心和空心块材。按尺寸大小和质量分为可手工砌筑的小型砌块（高度180mm350mm)和采用机械施工的中型(360mm900)和大型(大于900mm)砌块。,12,粉煤灰小型空心
7、砌块：水泥、粉煤灰，各种轻重骨料、水为主要材料制成。砌块的孔洞沿厚度方向只有一排孔的为单排小型砌块；双排孔小型砌块；多排孔小型砌块。,5天然石材：当自重大于18N/m3的称为重石，如，花岗石、石灰石、砂石等；当自重小于18N/m3的称为轻石，如，凝灰石、贝壳灰岩等；按加工后的外形规则程度分为细料石、半细料石、粗料石和毛料石。形状不规则、中部厚度不小于200mm的块石称为毛石。,加气混凝土砌块长度：600 高度：200、250、300 宽度：200、125、150、200、250、300,13,6、块体材料的强度等级,块体材料的强度等级由标准试验方法得出的块体极限抗压强度的平均值确定。砌体结构设
8、计规范中规定的块体强度等级：烧结普通砖、烧结多孔砖等：MU30、MU25、MU20、MU15和MU10；蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖：MU25、MU20、MU15和MU10；砌块：MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5；石材：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20。,14,2.2 砂浆和灌孔混凝土,砂浆在砌体中的作用：填满块体间的空隙，使块体所受应力均匀分布，并使块体与砂浆接触面产生粘结力和摩擦力，从而将单个块体凝结成整体以承受荷载。要求：足够的强度、较好的可塑性和保水性。组成：由砂、无机胶结料（石灰岩、石膏、水泥、粘土等）按一定比例加水搅拌而成。,一、砂
9、浆,15,水泥砂浆纯水泥砂浆；特点：强度高、耐久性好；和易性和保水性较差；适用：强度要求较大的地上砌体及地下砌体。混合砂浆（如水泥石灰砂浆、水泥石膏砂浆）特点：和易性和保水性较好；适用：砌筑地面以上墙、柱砌体。非水泥砂浆不含水泥的砂浆（石灰砂浆、石膏砂浆、粘土砂浆等）；特点：强度低、耐久性差；适用：砌筑承受荷载不大的砌体或临时性建筑物、构筑物的砌体。,1、砂浆的种类,16,强度等级：边长为70.7 mm的立方体试块在203环境下，水泥砂浆在湿度为90%以上，水泥石灰砂浆在60%80%条件下养护28天龄期的标准立方体试块的抗压强度平均值划分。等级分为：M15、M10、M7.5、M5和M2.5。当
10、采用砼小型空心砌块时，应根据国家建材行业标准砼小型空心砌块砌筑和灌孔砼（JC860/861-2000）的规定，采用专用砂浆（Mb）和专用灌孔砼（Cb）。,2、砂浆的强度等级,17,二、砖石和砂浆的选择,因地制宜，就地取材；选择强度等级适宜的块体和砂浆；耐久性的要求：耐久性不足时，经冻融循环后会引起砖石剥落和强度降低；地面以下或防潮层以下的砂浆的最低强度要求：,砖石和砂浆最低强度等级要求,18,多层房屋承重墙中，变化不宜过多，且同一层内不宜采用不同等级的块体及砂浆。砌块结构特别是配筋砌块砌体剪力墙结构：采用具有高粘结性、工作性能好和强度较高的专用砂浆及高流态、低收缩和高强度的专用灌孔砼。五层及五
11、层以上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：砖MU10；砌块MU7.5；石材MU30；砂浆M5。当安全等级为一级或设计使用年限大于50年时提高一级。蒸压砖的使用受长期温度、冷热变化、酸性介质、建筑部位、冻融及干湿交替作用的影响。冻胀地区，地面以下或防潮层以下的砌体，不宜采用多孔砖。若采用，需c20混凝土灌实。,19,2.3砌体的分类和应用,一.无筋砌体：仅有块材和砂浆组成的砌体,无筋砌体房屋抗震性能和抗不均匀沉降能力较差。1.砖砌体结构：实砌体（建筑中的柱、墙、基础、涵洞等）砌体通常采用一顺一丁、梅花丁、三顺一丁砌筑方式（120mm,240mm,370mm,490mm
12、,620mm墙厚）和空斗砌体（节能效果明显）,20,用砖侧砌或平、侧交替砌筑成的空心墙体;具有用料省、自重轻和隔热、隔声性能好等优点;适用于13层民用建筑的承重墙或框架建筑的填充墙;空斗墙在中国是一种传统墙体，明代以来已大量用来建造民居和寺庙等，长江流域和西南地区应用较广。,21,2.砌块砌体结构:由砌块和砂浆砌筑而成的结构。（民用、工业建筑墙体）,3.石砌体结构：由天然石材和砂浆砌筑而成的结构。料石砌体(墙、柱、基础）、毛石砌体（挡土墙、护坡）和毛石混凝土砌体（基础和挡土墙）,22,二、配筋砌体,有横向配筋砌体、组合砌体和配筋混凝土空心砌块。,1、在砖柱或墙体的水平灰缝内配置钢筋网片，称为横
13、向配筋砌体。2、在竖向灰缝内或预留的竖槽内配置纵向钢筋，并浇筑混凝土，形成组合砌体，也称为纵向配筋砌体，适用于承受偏心压力较大的墙和柱。,23,24,外包式组合砖砌体：墙或柱外侧配置一定厚度的钢筋混凝土面层或钢筋砂面层，提高砖砌体的强度。,内嵌式组合砖砌体：先砌墙，后浇混凝土构造柱。砌体与墙体按构造砌成马牙槎，保证共同工作。,25,3、配筋混凝土空心砌块砌体：上下孔对齐，竖向孔内配钢筋、浇混凝土，在横肋凹槽内配水平钢筋并浇混凝土或水平灰缝配置水平钢筋。特点：自重轻，地震作用小，抗震性能好，造价比钢筋混凝土低。使用前景广泛。,26,三、预应力砌体,预应力砌体在砌体构件或结构的某些部位配置一定的预
14、应力钢筋，通过张拉预应力钢筋获得预应力；施工方法：先张法（标准的中、小构件）、后张法（现场施工，主要用于墙柱的预应力施加。特点：抗裂性能得到改善，结构的整体性增强，提高了砌体的抗倒塌能力和抗震性能。,27,一、无筋砖砌体受压破坏三阶段：（240370720mm的标准试件）,第一阶段：加载单块砖内出现细小裂缝N1=50%70%Nu第二阶段：细小裂缝穿过几皮砖的连续裂缝N2=80%90%Nu第三阶段：若干皮砖的连续裂缝贯通整个构件的纵向裂缝，形成半砖小柱，失稳破坏。N3=Nu,2.4砌体的受压性能,28,二、受压砌体应力状态的分析,块体处于压、弯、剪的复杂应力状态：块体表面不平整，砂浆铺砌厚度和密
15、实性不均匀，使单个块体不均匀受压，而处于压、弯、剪复合状态。由于块体的抗弯、剪强度远低于抗压强度，因而较早出现单个块体裂缝。块体抗压能力不能充分发挥，所以砌体的抗压强度总低于块体。块体与砂浆的交互作用使砖承受水平拉应力：两者弹性模量和横向变形系数不一致，横向变形时，块体处于竖向受压、横向受拉状态，从而降低了抗压强度。在块体间的竖向灰缝处存在应力集中：竖向灰缝不可能填满，使得砂浆与块体的粘结力不足砌体的整体性削弱，造成块体间的竖向灰缝存在剪应力和横向拉应力集中，导致块体受力更不利。,29,1、块体的物理力学性能（抗压强度和块材规格）,2、砂浆的物理力学性能（强度、变形性能和易性、保水性）,块材的
16、抗压强度高，砌体的抗压强度越大；块体厚度大，外形规则平整（砌体中的拉弯剪应力较小），砌体抗压强度越大。,砂浆强度等级不高的情况下，提高砂浆强度等级，砌体抗压强度有明显提高，但砂浆强度等级过高时，对砌体的抗压强度的提高并不明显。砂浆与砌块等级相互匹配，比较合理；砂浆变形越大，砌体的抗压强度越低；砂浆的和易性、保水性越好，是灰缝饱满、均匀和密实，砌体的抗压强度越高，但过大的流动性是砂浆变形过大，砌体的强度反而降低。,三、影响砌体抗压强度的主要因素,30,3、砌筑质量,1）水平灰缝的均匀和饱满程度砌体工程施工质量验收规范GB50203-2002规定，水平灰缝的砂浆饱满度不得小于80%，并根据质保体系
17、、砂浆强度、混凝土强度、砌筑工人技术等综合水平将施工技术水平划分为A、B、C三个等级。A级施工质量，砌体强度设计值提高5%，B级施工质量，砌体强度设计值按表采用，C级施工质量，砌体强度设计值应降低。2）灰缝的厚度砖砌体灰缝厚度一般应控制在812mm3）砖的含水率干燥的块体会降低20%左右砌体强度，施工规范规定砖提前12d浇水湿润，普通砖、多孔砖含水率10%15%，蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖含水率8%12%。4）块体的搭接方式块体搭接方式影响砌体的整体性，施工规范规定烧结普通砖和蒸压砖砌体应上下错缝，内外搭砌。,31,四、各类砌体的抗压强度的平均值,32,砌体的抗压性能要比抗拉、抗弯和抗剪好的多。
18、但工程中也会遇到受拉、受剪情况。砌体受拉、受弯和受剪破坏可能发生三种破坏：沿齿缝（灰缝）的破坏，沿砖石和竖向灰缝的破坏，沿通缝（灰缝）的破坏。砌体抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度主要取决于灰缝的强度；粘接力分为：法向粘接力和切向粘接力两种。,2.5 砌体的抗拉、抗弯、抗剪,33,一、砌体结构的抗拉性能,抗拉强度取决于：灰缝与块材间的粘结强度，破坏在界面上发生,1.砌体在轴心受拉作用的破坏形式：（属于脆性破坏）,砂浆的切向粘结强度低于砖的抗拉强度,砂浆的切向粘结强度大于于砖的抗拉强度,砌体的抗拉强度由法向粘结强度控制,34,2.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,35,二、砌
19、体结构的抗弯性能,1.砌体受弯破坏形态：,块体强度较高产生,块体强度较低,36,2.砌体弯曲抗拉强度平均值（沿齿缝或通缝破坏时）,砌体弯曲抗拉强度平均值,37,三、砌体结构的抗剪性能,1.砌体受剪破坏形态：,通常压力与剪力共同存在，工程中纯剪的情况几乎不存在。,地震中墙体最常见的破坏形式,38,2.砌体抗剪强度平均值,砌体抗剪强度平均值,39,一、短期一次加荷的应力-应变曲线MU10粘土砖和M5砂浆砌筑的砌体测得的应力-应变曲线；荷载较小，应力与应变近似呈直线关系，砌体处于弹性工作状态；随着荷载的增加应变增长速度大于应力增长速度，砌体呈现明显的塑性变形。,2.6 砌体的变形性能,根据国内外资料
20、,砌体的应力和应变关系曲线为:,40,二、砌体在长期荷载下的应变砌体的徐变砌体在不变荷载作用下，随着时间的增长变形增大。影响砌体徐变的主要因素：1.徐变的大小与砌体所承受的不变应力大小有关；2.徐变的大小与加荷时砌体的龄期有关；加荷龄期过小，会引起较大的徐变。3.徐变的大小与砌体种类有关；硅酸盐砌块砌体的徐变大于烧制粘土砖砌体的徐变。4.在砌体徐变中，砂浆的徐变大于块体的徐变，砂浆层的厚度不宜过大。,41,1、砌体的切线模量曲线上任一点切线的斜率。（研究砌体材料的力学性能，工程设计中不便应用）,三、砌体的变形模量,2.初始弹性模量原点切线的斜率（应用同上）。,3.砌体的割线模量曲线上一点与原点
21、所割线斜率。,42,砌体的弹性模量,f是砌体抗压强度设计值。,单排孔且对孔砌筑的混凝土砌体灌孔砌体的弹性模量：,43,砌体的切变模量一般采用材料力学公式,四、砌体的切变模量,44,五、砌体的线膨胀系数、收缩率和摩擦因数,2、砌体的收缩率温度裂缝和砌体的干缩引起的裂缝几乎占可遇裂缝的80%以上。干缩造成建筑物，构筑物墙体的裂缝有时相当严重，不可忽视危害。,1.砌体的线膨胀系数温度的变化引起砌体的热胀冷缩变形。当变形受到约束时砌体会产生附加内力、附加变形和裂缝。,砌体的线膨胀系数和收缩率（28d的砌体收缩率）,45,3.砌体的摩擦因数当砌体结构或构件沿某种材料发生滑移时，由于法向压力的存在，在滑移
22、面将产生摩擦阻力；摩擦阻力的大小与法相压力及摩擦因数有关；摩擦因数的大小与摩擦面的材料及摩擦面的干湿状态有关。,砌体的摩擦因数,46,第三章 砌体结构的设计方法,结构功能的极限状态：一般情况下常可由相应的构造措施保证，因而不必像砼结构那样按正常使用极限状态进行验算。,承载能力极限状态设计表达式：直接给出了明确的永久荷载和可变荷载分项系数。,3.1、按近似概率理论的极限状态设计方法,47,说明：,当仅有一个可变荷载则按下列最不利组合进行计算,其他几项可靠因素的调整：1.住宅的活荷载由1.5KN/m调整为2kN/m；2.风荷载由30年一遇改为50年一遇；3.取消了较低的材料强度等级，砖的最低强度等
23、级MU10；砌块MU5；砂浆 M2.5；,48,砌体抗压强度标准值:砌体受压强度的变异系数，除毛石砌体外各类砌体 的抗压强度，取=0.17。砌体抗压强度设计值为:砌体结构的材料性能分项系数，一般情况下，易按施工控制等级为B级考虑，取为1.6；当为C级时，取1.8,3.2、砌体强度设计值,49,1、施工质量控制等级 确定砌体强度设计值时，采用砌体工程施工质量验收规范中规定的B级为依据。当采用A级或C级时，砌体强度设计值相应地予以提高或降低。施工质量控制等级为B级时要求：现场质量管理；砂浆、砼强度；砂浆拌合方式；砌筑工人。对一般多层房屋宜按B级控制；对配筋砌体剪力墙高层建筑，设计时宜选用B级的砌体
24、强度指标，而在施工时宜采用A级的施工质量控制等级，以提高这种砌体结构体系的安全储备。2、砌体强度设计值的确定 强度平均值强度标准值强度设计值。3、砌体抗压强度设计值 使用33-38表时，应重视相应的附注。附注中明确了适用的砌块类别，对会降低砌体抗压强度的错孔砌筑、厚度方向双排组砌、T形截面、独立柱等情况，规定了折减系数。,50,4.各类砌体的强度设计值在下列情况下应乘以调整系数,有吊车房屋、跨度9米的梁下砖砌体、跨度7.5米的梁下多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体和混凝土小型空心砌块砌体，;对无筋配筋砌体,其截面面积A0.3m2时，。构件截面面积以m2计。砌体用水泥砂浆砌筑时，抗压强度；抗拉
25、、弯及剪；对配筋砌体，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数，或当砌体的截面面积小于0.2m时，此时。当施工质量控制等级为C级时，a=0.89（配筋砌体不允许采用C级）。当验算施工中房屋的构件时，a=1.1；由于砂浆尚未硬化，砂浆强度可取为零。,51,根据沿齿缝或通缝的破坏特征、砌体种类及砂浆强度等级在表39中查取的数值，需按附注要求作出适当的调整。,3.3、砌体轴心抗拉强度、弯曲抗拉强度和抗剪强度设计值,52,一、灌孔砌块砌体的抗压强度:空心砌块的竖向孔洞中灌以混凝土即芯柱，则灌孔后砌块砌体的抗压强度必然高于空心砌体。灌芯砌块砌体抗压强度平均值为：,3.4、灌孔砌体砌块的抗压强度和抗剪强度设计值,
26、53,灌芯砌块砌体抗压强度设计值：,砌块采用MU10MU20,混凝土C10C20的范围，少量的高强混凝土灌芯砌体，其抗压强度达不到上述公式的计算值。因此采用上述公式应受到限制：,54,1、灌孔砌块砌体的抗剪强度平均值:,二、灌孔砌块砌体的抗剪强度,2、灌芯砌块砌体抗剪强度设计值：01规范按下式采用,三、灌孔砌块砌体的弹性模量E,单排孔且对孔砌筑的混凝土砌块砌体的弹性模量计算：,55,第四章 无筋砌体构件的承载力计算,4.1 无筋砌体受压构件当压力作用于构件截面的重心时为轴心受压构件；不作用于重心时为偏心受压构件。偏心距M、N为截面上所受的设计弯矩和轴力；e0.6y，y为截面中心到轴向力所在偏心
27、方向截面边缘的距离。,56,1、受压短柱（3）（不考虑纵向弯曲对承载力的影响）,偏心距的计算值不应超过0.6y（随着偏心距的增加，构件所能承担纵向压力明显降低），当超过时，应采取减小轴向力偏心距的措施。,偏心受压构件与轴心受压构件承载力的比值，称偏心影响系数,砌体抗压强度设计值,57,N为轴向力设计值；A为截面面积，按毛截面计算；对于矩形截面：对于T形或其他形状，可用折算厚度.,58,2、受压长柱（3）（考虑纵向弯曲对承载力的影响）,纵向弯曲产生的附加偏心距,高厚比和轴向力偏心距e对受压构件承载力的影响系数,59,最终系数的计算公式,与砂浆强度等级有关的系数：当砂浆强度等级M5时，等于0.00
28、15；当砂浆强度等级为M2.5时，等于0.002；当砂浆强度等级为0时，等于0.009。,60,构件高厚比的计算公式对于矩形截面：；对于T形截面：。,的取值：采用烧结普通砖、烧结多孔砖、灌孔混凝土砌块时，取值1.0；采用混凝土及轻骨料混凝土砌块时，取值1.1；采用蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石、半细料石时，取1.2采用粗料石、毛石时，取值1.5。,61,注意：e0.6y，y为截面中心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。,设计值计算,62,表4-1受压构件的计算高度H0,表注：1.表中Hu为变截面柱的上段高度；Hl为变截面柱的下段高度；2.对于上端为自由端的构件，H02H；3.独立砖柱，当无柱
29、间支撑时，柱在垂直排架方向的H0应按表中数值乘以1.25后采用；,63,例题,某单层房屋层高为4.5m，砖柱截面为490mm370mm，采用M5.0混合砂浆砌筑，房屋的静力计算方案为刚性方案。试验算此砖柱的高厚比。,【解】查表得,（500为单层砖柱从室内地坪到基础顶面的距离）,高厚比满足要求,64,某单层单跨无吊车的仓库，柱间距离为4m，中间开宽为1.8m的窗，车间长40m，屋架下弦标高为5m，壁柱为370mm490mm，墙厚为240mm，房屋的静力计算方案为刚弹性方案，试验算带壁柱墙的高厚比。,【解】带壁柱墙采用窗间墙截面,1求几何特征,65,66,2确定计算高度,500mm为壁柱下端嵌固处
30、至室内地坪的距离,3整片墙高厚比验算,M5混合砂浆时，查表得,开有门窗洞口的修正系数:,自承重墙允许高厚比修正系数:,整片墙高厚比满足要求,67,4壁柱间墙体局部高厚比验算,壁柱间墙体局部高厚比满足要求,68,例题4-1,截面尺寸为370*490mm的砖柱，砖的强度等级为MU10，混合砂浆的强度等级为M2.5，柱高为3.2m，两端为不动铰支座。柱顶承受设计轴心压力N=117kN(已考虑荷载分项系数，不包括柱自重)，试验算柱的承载力。解先计算柱底压力设计值，砖的标准容重为19kN/m3，则N=117+=117+1.2*0.37*0.49*19*3.2=130kN 查表4-3,69,柱截面面积为A
31、=0.37*0.49=0.18m20.3m2故=0.7+0.18=0.88查表可得砌体轴心受压抗压强度为则,安全,70,4.2 局部受压,一、砌体局部受压的基本性能局部受压是砌体结构中常见的一种受力状态，其特点是在砌体的局部面积受有较大的荷载。如：砖柱支承在基础上；梁支承在墙柱上。砌体局部受压分为：局部均匀受压：作用在局部受压面积上的应力均匀分布。局部不均匀受压：作用在局部受压面积上的应力非均匀分布。,71,砌体局部受压破坏有三种形态：1.因纵向裂缝发展引起的破坏；在局部压力作用下，第一批裂缝大多发生在距垫板1-2皮砖以下的砌体中，随着N，裂缝数量增加，其中部分裂缝逐渐向上或向下延伸并在破坏时
32、连成一条主要裂缝。这是较为基本的破坏形态。2.劈裂破坏；在局部压力作用下产生的纵向裂缝少而集中，且初裂荷载与破坏荷载很接近，当砌体内一旦产生纵向裂缝，便犹如刀劈那样很快破坏。砌体面积大而局部受压面积很小时，可能产生这种破坏。3.因砌体强度低时产生局部压碎破坏。在工程中当墙梁的墙高与跨度之比较大，砌体强度较低时，有可能产生梁支承附近砌体被压碎的现象。,72,二、砌体截面局部均匀受压,局部受压承载力计算公式如下：式中，局部受压面积上荷载设计值产生的轴向力 局部受压面积；局部抗压强度提高系数；影响局部抗压强度的计算面积。,在局部压力作用下，局部受压的砌体在产生纵向变形的同时还产生横向变形，而周围未直
33、接承受压力的部分象套箍一样阻止其横向变形，因此与垫板接触的砌体处于双向或三向受压状态，其局部抗压强度大于一般情况的抗压强度，这就是“套箍强化”。只要砌体内存在未直接承受压力的面积，就有“应力扩散”现象，也可以在一定程度上提高局部抗压强度。,73,74,75,三、梁端支承处砌体的局部受压（局部非均匀受压）,1.上部荷载对局部抗压强度的影响,作用在梁端砌体上的轴向力，除梁端支承压力 外，还有由于上部荷载产生的轴向力。当梁上荷载增加时与梁端底部接触的砌体产生较大的变形，此时如上部荷载产生的平均压力 较小时，梁端顶面与砌体接触面将减小，甚至与砌体脱开。的存在和扩散对梁端下部砌体有横向约束作用，对砌体的
34、局部受压是有利。但随着的增加，上部砌体的压缩变形增大，梁端顶部与砌体的接触面增大，内拱作用逐渐减小，的影响减小，当，不考虑上部荷载的影响。,缝隙,76,梁端底面没有离开砌体的长度称为有效支承度 并不等于a，它取决于局部受压荷载、梁的刚度、砌体的刚度。若令 梁端底面压应力图形完整系数；边缘最大局压应力。,2.梁端有效支承长度,77,按弹性地基梁理论有：为垫层系数；为墙体边缘最大变形；代入上式得：即：梁的截面高度。的作用点距墙的内表面可取0.4,对于均布荷载作用的钢筋混凝土简支梁，其跨度小于6m时，可以进一步简化：,78,3.梁端支承处砌体局部受压承载力计算,79,局部受压面积内上部轴压力设计值（
35、N）；梁端支承压力设计值（N）；上部平均压应力设计值（N/mm2）；梁端底面压应力图形完整系数，可取0.7，对于过梁和墙梁可取1.0；梁端有效支承长度（mm），当a0大于a 时，应取a0等于a；梁端实际支承长度；梁的截面宽度；梁的截面高度；砌体的抗压强度设计值。,80,四、垫块下砌体的局部受压,1）梁下设置刚性垫块（当垫块的高度180mm,且垫块挑出梁边的长度不大于垫块的高度时，称为刚性垫块）,垫块面积Ab上由上部荷载设计值产生的轴压力，,构造要求垫块深入墙体的长度120mm,81,垫块上N0和Nl的轴向力影响系数，不考虑纵向弯曲影响，查表42取 的 值。垫块外砌体面积的有利影响系数，为砌体局
36、部抗压强度提 高系数，以Ab代替Al；垫块面积（mm2）；垫块伸入墙内的长度（mm）；垫块的块度（mm）。,垫块上表面梁端有效支承长度,注意：当垫块与梁整体现浇时，梁端支承处砌体的局部受压仍按上式计算。,刚性垫块系数值,82,1.窗间墙为2401200，采用灰砌砖MU10,M5混合砂浆,混凝土截面250600mm梁，梁端支承力设计值为80KN,上部荷载传来50KN，试验算局部受压承载力。,83,五、梁下设有垫梁的局部受压承载力计算（柔性垫梁砌体局部受压）,梁下设有长度大于 垫梁下的局部受压承载力计算:,84,垫梁上部轴向力设计值（KN）；垫梁在厚度方向的宽度（mm）；当荷载沿厚度方向均匀分布时
37、 取1.0，不均 匀分布时 取0.8;垫梁折算高度;分别为垫梁的混凝土弹性模量和截面惯性矩;,砌体的弹性模量；,墙厚（mm）,垫梁的高度(mm)；,85,1.窗间墙为2401200，采用灰砌砖MU10，M5混合砂浆，混凝土梁截面尺寸250600,梁端支承力设计值为80KN，上部荷载传来50KN，试验算局部受压承载力。,86,2.试验算外墙上梁端砌体局部受压承载力。已知梁截面尺寸bh=200400mm,梁支承长度a=240mm，荷载设计值产生的支座反力80KN，墙体上部荷载为260KN，窗间墙截面1200370mm,梁端底部设置刚性垫块240500180mm，采用MU10砖、M2.5混合砂浆砌筑
38、。,87,88,3.窗间墙1600370mm,MU10灰砂砖和M5混合砂浆，承受200500mm梁，Nl=110KN,支承长度a=240mm,上部传来250KN，垫梁240240mm，1600mm长C20混凝土，Ec=25510N/mm,验算局部受压承载力。,89,.3砌体轴心受拉、受弯、受剪承载力计算,1、轴心受拉构件,2、受弯构件,受弯承载力,受剪承载力,3、受剪构件,90,V截面剪力设计值；A水平截面面积。当有孔洞时，取砌体净截面面积；砌体抗剪强度设计值。修正系数。当 时，砖砌体取0.60，混凝土砌块砌体取0.64；当 时，砖砌体取0.64，混凝土砌块砌体取 0.66；剪压复合受力影响系
39、数，与的乘积可查表5.5.1；永久荷载设计值产生的水平截面平均压应力；砌体的抗压强度设计值；轴压比，且不大于0.8。,91,圆形水池采用MU15粘土砖，M10水泥砂浆，B级，环向拉力73KN/m,求池壁厚。,矩形水池高1.5m,0.5m高厚度620mm,上部高度1m的厚度490慢慢，采用MU10砖，M7.5水泥砂浆，验算下端池壁的承载力。,92,6.1 配筋砌体承载力计算,一、网状配筋砖砌体,采取措施阻止砌体横向变形的发展，可大大提高构件承担轴心荷载的能力。,连弯钢筋网,方格钢筋网,1、钢筋网的形式,93,网状配筋砖砌体的破坏特征，在本质上不同于无筋砖砌体。配置横向钢筋提高了砌体的初裂荷载在灰
40、缝中的钢筋提高了单砖的抗弯、抗剪能力。避免了被竖向裂缝分割的小柱失稳破坏钢筋的拉结作用。在偏心荷载作用下，截面中压应力分布很不均匀，在压应力较小的区域钢筋作用难以发挥；对于高厚比较大的构件，整个构件失稳破坏的因素越来越大，此时横向钢筋的作用难以施展。砌体规范规定，网状配筋砌体只适用于高厚比不大于16的轴心受压构件和偏心荷载作用在截面核心范围内的偏心受压构件，对于矩形截面，要求e/h0.17。,2、网状配筋受力特点,94,3、网状配筋砖砌体受压构件承载力表达式,网状配筋砖砌体矩形截面单向偏心受压构件承载力的影响系数可按下式计算：,95,网状配筋砖砌体中的体积配筋率，不应小于0.1%，并不应大于1
41、%。采用钢筋网时,钢筋的直径宜采用34mm；当采用连弯钢筋网时，钢筋的直径不应大于8mm。钢筋网中网格间距离应不大于120mm，并不应小于30mm。钢筋网的竖向间距不应大于5皮砖，并不应大于400mm。为了避免钢筋的锈蚀和提高钢筋与砖砌体的粘结力，所用砂浆强度等级应不低于M7.5。钢筋网应设置在砌估的水平灰缝中，灰缝厚度应保证钢筋上下至少各有2mm厚的砂浆层。,4、网状配筋砖砌体受压构件构造要求,96,6.2、组合砖砌体构件,组合砖砌体,组合墙,97,一、组合砌体构件承载力计算,轴心受压构件的承载力,偏心受压构件的承载力,受压区高度按下式确定,98,二、组合砖砌体的构造要求,面层砼强度等级宜采
42、用C20；面层水泥砂浆强度等级不宜低于M10，砌筑砂浆强度等级不低于M7.5；竖向受力钢筋保护层厚度及距砖砌体表面的距离；砂浆面层厚度，一般采用3045mm。大于45mm宜采用砼；竖向受力钢筋等级及配筋率；箍筋的直径及间距；当组合砖砌体构件一侧的受力钢筋多于4根时，应设置附加箍筋或拉结钢筋；,对于截面长短边相差较大的构件，应采用穿通墙体的拉结钢筋作为箍筋，同时设置水平分布钢筋；组合砖砌体构件的顶部及底部，以及牛腿部位，必须设置钢筋砼垫块，受力钢筋伸入垫块的长度必须满足锚固要求。,99,6.3、组合墙,砂浆强度等级不应低于M5，构造柱的砼强度等级不宜低于C20。柱内竖向受力钢筋保护层厚度。构造柱
43、的截面尺寸不宜小于240mm240mm，其厚度不应小于墙厚，边柱、角柱的截面宽度宜适当加大。竖向受力钢筋直径不宜大于16mm。箍筋在一般部位宜采用6200。组合砖墙砌体结构房屋，应在纵横墙交接处、墙端部和较大洞口的洞边设置构造柱，其间距不宜大于4m。基础顶面及有组合墙的楼层处，设置现浇钢筋砼圈梁，其截面高度不宜小于240mm。砖砌体与构造柱的连接处应砌成马牙槎，并应沿墙高每隔500mm设26拉结钢筋，且每边深入墙内不宜小于600mm。组合砖墙的施工程序应为先砌墙后浇砼构造柱。,100,砌体房屋的结构布置横墙沿房屋平面较短方向布置的墙；纵墙沿房屋较长方向布置的墙,横墙承重方案特点：外纵墙立面处理
44、较方便；房屋的空间刚度大，整体性很好；楼板跨度小，比较经济合理。缺点：房间布置受到限制；北方地区外纵墙强度利用不充分，砌体材料用量相对较多。,第五章 混合结构房屋墙体设计,5.1混合结构房屋的结构布置,101,纵墙承重方案,特点：房间的空间可以较大，用利于使用上的灵活隔断；在纵墙上开门、开窗的大小和位置受到一定的限制；楼盖的材料用量较多，墙体材料用量较少。适用于使用上要求有较大空间的房屋或隔断墙位置可以变化的房间。,纵横墙混合承重方案,特点：结构受力较为均匀能避免局部墙体承载过大；楼板（屋面板）可依据使用功能灵活布置，能较好地满足使用要求；结构的整体性能较好。适宜于建筑使用功能较为多样的房屋，
45、如综合楼。,102,内框架承重方案,特点：以柱代替内承重墙在使用上可取得较大空间；横墙少，房屋的空间刚度较差；柱和墙的材料不同，基础沉降不易一致；对于抗震设防地区，宜采用多排柱的内框架结构体系。一般用于食堂、旅馆、商店等。,方案的选择应根据各方面具体条件综合考虑，有时还应进行多方案的比较分析。此外，在一个比较复杂的混合结构中依据建筑功能区的不同，还可以考虑同时采用不同的结构布置方案。,103,5.2 混合结构房屋按空间刚度的分类,1、砌体房屋的静力计算方案,一幢房屋在荷载作用下是一个空间工作的体系。房屋的空间刚度就是指各组成构件参加共同工作的程度。,1）无山墙单跨房屋的受力状态及计算简图：外纵
46、墙承重，钢筋砼平屋顶由预制板和大梁组成。,104,2）有山墙单跨房屋在水平力作用下的变形情况 砌体结构房屋的静力计算方案与楼、屋盖在自身平面内的弯曲程度，即与v值的大小直接相关，分为三种静力计算方案：弹性方案；刚弹性方案；刚性方案。,105,弹性方案：山（横）墙间距大，楼、屋盖的水平截面抗弯刚度不，则水平位移v大，房屋中部附近各计算单元的计算简图可按平面铰接排架进行计算。,刚弹性方案：山（横）墙间距不太大，楼、屋盖的水平截面抗弯刚度不太小，则水平位移v不大，山墙对约束房屋中部计算单元的水平位移有一些帮助。,刚性方案：山（横）墙间距很小，楼、屋盖的水平截面抗弯刚度比较大，+v0，可认为屋面受风荷
47、载后没有水平位移。屋面结构可看成外纵墙的不动铰支座。,106,比较以上三种房屋，刚性方案最好，一般应尽量设计成刚性方案。规范规定混合结构房屋静力计算方案划分如下：对装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或楼盖，当屋面板未与屋架或大梁焊接时，按表中第二类考虑，楼板采用混凝土空心楼板时，则可按表中第一类考虑。对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，则按弹性方案考虑。,107,2、刚性和刚弹性方案房屋的横墙,横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的50%；横墙的厚度，一般不小于180mm；单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度，不宜小于H/2（H为横墙总高度）。当横墙不能同时符合上述要
48、求时，应对横墙的刚度进行验算。当门窗洞口的水平截面面积不超过横墙截面积的75%时，可按一集中力作用于悬臂横墙顶点的计算简图，求出顶点弯曲变形与剪切变形之和，该值即为最大水平位移值，若不超过H/4000时，仍可视为刚性和刚弹性方案房屋的横墙。,在刚性和刚弹性方案房屋中，横墙是保证房屋具备足够的抗侧能力的重要构件，砌体规范规定，这些横墙必须同时满足下列要求：,108,5.4混合结构房屋的构造措施5.4.1 墙、柱的允许高厚比,109,表注：表中Hu为变截面柱的上段高度；Hl为变截面柱的下段高度；对于上端为自由端的构件，H02H；独立砖柱，当无柱间支撑时，柱在垂直排架方向的H0应按表中数值乘以1.2
49、5后采用；s-房屋横墙间距；自承重墙的计算高度应根据周边支承或拉接条件确定。,110,5.4混合结构房屋的构造措施5.4.1 墙、柱的允许高厚比,墙、柱高厚比验算是保证砌体结构在施工和使用阶段稳定性和房屋空间刚度的重要构造措施。,墙、柱高厚比计算高度H0与墙厚或柱截面边长h的比值。,墙、柱的允许高厚比限值,注：毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低20%；组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表中数值提高20%，但不得大于28;验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比时，允许高厚比对墙取14，对柱取11。,111,一、影响允许高厚比的因素,1.砂浆强度等级；2.横墙的间距；3.砌体的类型及截面形式；4
50、.支撑条件和承重情况，如刚性方案允许高厚比可以大一 些，弹性和刚弹性方案可以小一些；5.构件重要性和房屋使用情况。这些因素在计算中通过修正允许高厚比或对计算高度进行修正来体现,112,二、矩形截面墙、柱的高厚比的计算,113,当洞口高度小于等于墙高的1/5时，可取=1.0。值小于0.7时，取0.7。,式中，为宽度s范围内的门窗洞口的宽度；s为相邻窗间墙或壁柱之间的距离。,当与墙连接的相邻两横墙间的距离s12时，墙的高度可不受上式的限制；,114,三、带壁柱的高厚比验算,在确定带壁柱墙截面的回转半径时，墙截面的翼缘宽度 对多层房屋，当有门窗洞口时，可取窗间墙宽度；当无门窗洞口时，每侧翼缘的宽度可
