第15章砌体结构.ppt

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1、第15章 砌体结构Masonry Structure,了解砌体结构的特点和适用范围；熟悉砌体结构材料及物理力学性能；掌握砌体结构设计原理及构件的设计计算；掌握墙体的设计计算；熟悉圈梁、过梁、挑梁、墙梁的设计；熟悉砌体结构的构造要求。,本章要求（12学时）,第15章 砌体结构,15.1 概述,15.1 砌体结构概述砌体结构墙柱等主要受力构件为砌体混合结构一、分类 砖砌体 无筋砌体 砌块砌体 配筋砌体 石砌体二、砌体结构的主要特点优点：造价低；耐久性、耐火性好；保温隔热隔音性能好；施工难度小，受季节影响小。缺点：强度低，特别是抗拉、抗剪、抗弯强度低；自重大；整体性差，抗震性能差；劳动强度高；粘土砖

2、侵占农田。,按材料,第15章 砌体结构,15.1 概述,三、适用范围适用范围：轴压、小偏压构件。如墙、柱、中小跨的桥、隧道、坝、水池、烟囱、料仓等。设计依据：砌体结构设计规范（GB50003-2001）,第15章 砌体结构,15.2 块体与砂浆的种类和强度,15.2 块体与砂浆的种类和强度等级一、块体的种类砖（1）烧结砖：普通砖、多孔砖（P、M型）标准砖：24011553mm（2）蒸压灰砂砖武汉2001年“禁实”2003年6月30日170个大中城市2005年底省会城市全部“禁实”2.砌块 小型：290(390)190190 中型：800200800(1000，1200)大型,第15章 砌体结构

3、,15.2 块体与砂浆的种类和强度,3.天然石材 重石 料石 轻石 毛石二、块材的强度等级MU表示标准试验方法极限抗压强度平均值（1）烧结普通砖、多孔砖：MU30、25、20、15、10（2）蒸压灰砂砖、粉煤灰砖：MU25、20、15、10（3）砌块：MU20、15、10、7.5、5（4）天然石材：MU100、80、60、50、40、30、20,第15章 砌体结构,15.2 块体与砂浆的种类和强度,三、砂浆（mortar）1.组成：胶凝材料、细骨料、水及掺合料和外加剂。2.作用：粘结块体、使受力均匀、提高密实性3.种类：水泥砂浆、混合砂浆、非水泥砂浆4.强度等级：M表示70.7mm立方试块28

4、天抗压强度平均值。共5级：M15、M10、M7.5、M5、M2.5混凝土小型空心砌块砌筑砂浆和灌孔混凝土规定：采用专用砂浆（Mb）和专用灌孔混凝土（Cb）5.砂浆性能要求：强度、流动性、保水性,第15章 砌体结构,15.2 块体与砂浆的种类和强度,四、块体和砂浆的选择原则：强度、耐久性 1.强度要求：5层及以上房屋的墙，以及受振动或层高大于6m的墙柱，材料最低强度标准。（1）砖MU10（2）砌块MU7.5（3）石材MU30（4）砂浆M52.耐久性要求：地面以下或防潮层以下砌体、潮湿房间墙所用材料最低标准。,第15章 砌体结构,15.2 块体与砂浆的种类和强度,第15章 砌体结构,15.3 砌体

5、结构设计方法,15.3 砌体结构设计方法与砌体强度设计值,一、按近似概率理论的极限状态设计方法结构功能的极限状态承载能力极限状态计算正常使用极限状态构造措施2.承载能力极限状态设计表达式3.整体稳定性验算,第15章 砌体结构,15.3 砌体结构设计方法,15.3 砌体结构设计方法与砌体强度设计值,二、砌体的强度设计值砌体的抗压强度设计值：28天龄期 附表11-492.砌体的轴心抗拉强度、弯曲抗拉强度和抗剪强度设计值与块体强度等级无关，只取决于灰缝的强度（附表11-10）调整系数a（1）有吊车l9m的梁下烧结普通砖砌体，l7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压粉煤灰砖、灰砂砖砌体，砼砌块砌体，0.9（2

6、）无筋砌体截面积0.3m2，0.7 配筋砌体截面积0.2m2，0.8,第15章 砌体结构,15.3 砌体结构设计方法,调整系数a（1）有吊车l9m的梁下烧结普通砖砌体，l7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压粉煤灰砖、灰砂砖砌体，砼砌块砌体，0.9（2）无筋砌体截面积A0.3m2，a=A+0.7 配筋砌体截面积A0.2m2，a=A+0.8（3）水泥砂浆抗压强度设计值0.9；抗拉、抗剪、抗弯0.8（4）施工质量为C级时，0.89（5）验算施工中房屋构件时，1.1，但砂浆强度取0。,第15章 砌体结构,15.3 砌体结构设计方法,三、砌体的受压性能砌体受压受力全过程（1）未裂阶段：50%70%（2）裂缝阶

7、段：（3）破坏阶段：80%90%，2.砌体受压时块体的受力机理（1）块体处于压、弯、剪的复杂受力状态（2）砂浆使块体在横向受拉（3）竖向灰缝中存在应力集中,第15章 砌体结构,15.3 砌体结构设计方法,3.影响砌体抗压强度的主要因素（1）块体的种类、强度等级和形状（2）砂浆性能（3）灰缝厚度（4）砌筑质量4.砌体抗压强度平均值fm四、砌体的轴心抗拉、抗剪、抗弯性能砌体的轴心抗拉性能（1）轴拉破坏形态（2）砂浆与块体间的粘结强度2.砌体的弯曲抗拉强度3.砌体的抗剪强度五、弹性模量、线膨胀系数、收缩率和摩擦系数,第15章 砌体结构,15.4 砌体结构构件的承载力 一、无筋砌体构件的受压承载力受压

8、承载力计算公式受压构件：砼长细比 砌体高厚比 规范规定：砌体e0.6y高厚比和偏心距e对受压构件承载力的影响系数,构件长度对受压承载力的影响,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,一、无筋砌体构件的受压承载力利用高厚比查或计算时 对矩形截面 对T形截面高厚比修正系数,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,2.受压承载力影响系数（1）短柱：3 对矩形截面 对T形截面（2）长柱：3，与偏心距和高厚比均相关 对矩形：对T形：,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,二、无筋砌体局部受压承载力计算砌体局部均匀受压该处砌体处于三向受压应力状态局压强度高于抗压强度计

9、算面积A0与最大值,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,2.梁端局部受压非均压局压面积与梁端支承长度有关（1）梁端有效支承长度a0的计算对于均布荷载且跨度小于6m的简支梁（2）梁端支承处砌体局部受压承载力计算3.梁端下设刚性垫块的砌体局压,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,梁下设长垫梁时的砌体局部受压例15-4.注意：,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,三、砌体轴心受拉、受弯、受剪承载力计算轴心受拉构件受弯构件（1）受弯承载力（2）受剪承载力3.受剪构件,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,四、配筋砌体构件种类：网状配筋砌体

10、组合砖砌体网状配筋砌体受压构件（1）网状配筋砌体受压构件受力特点及其适用范围构造要求：方格网、连弯钢筋网2种做法，体积配筋率0.1%1%；钢筋直筋宜34mm30-120mm，5皮砖(400mm)内；砂浆强度不低于M7.5，灰缝厚度应保证。工作原理：水平灰缝内设置钢筋网 阻止砌体在受压时的横向变形，防止了过早失稳而破坏，间接地提高了砌体的受压承载力。适用范围：高厚比16的轴压和偏压构件，矩形截面要求 e/h0.17,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,（2）承载力复核,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,2.组合砖砌体构件两类：组合砌体构件钢筋面层 组合墙砌体+构

11、造柱适用范围：e0.6y，承载力不足而截面尺寸受限计算方法：叠加（1）组合砌体构件1）轴压承载力2）偏压承载力,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,3）构造要求：面层砼宜采用C20，面层水泥砂浆不宜低于M10，砌筑砂浆至少M7.5；受力筋保护层墙内15，柱内25，露天或潮湿环境25、35；砂浆面层厚3045，大于45宜用砼；竖向受力筋宜采用HPB235或HRB335，直径不应小于8mm，配筋率受压侧0.1%（0.2%），受拉侧不应小于0.1%箍筋直径不小于4及d/5，并不宜大于6mm。间距120mm20d及500mm；,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,（2）

12、组合墙1）公式：2）构造要求：砌筑砂浆至少M5，构造柱砼不宜低于C20；受力筋保护层墙内15，柱内25，露天或潮湿环境25、35；构造柱截面尺寸不宜小于240240，不小于墙厚，钢筋412，边柱、角柱414，箍筋6200/100；应在纵横墙交接处、墙端和较大洞口边设构造柱，间距不宜大于4m。各层上下对齐。圈梁设在基顶及构造柱楼层，240高，412，6200；砖砌体与构造柱连接为马牙槎，拉结筋26600；先砌墙后浇构造柱。,15.4 砌体结构构件的承载力,第15章 砌体结构,15.5 混合结构房屋的砌体结构设计一、承重墙的结构布置横墙承重方案纵墙承重方案纵横墙承重方案内框架承重方案,15.5 混

13、合结构房屋砌体结构设计,第15章 砌体结构,承重墙的结构布置原则：（1）尽可能采用横墙承重方案；（2）布置力求简单、规则，纵墙宜拉通，隔一定距离设一道横墙，将内外纵墙拉结，以增强房屋空间刚度；（3）墙上门窗等洞口应上下对齐；（4）注意与楼（屋）盖结构布置相配合，尽量避免墙体承受偏心距过大的竖向偏心荷载。二、静力计算方案水平荷载下混合结构房屋的受力机理房屋静力计算方案（1）刚性方案（2）弹性方案（3）刚弹性方案,15.5 混合结构房屋砌体结构设计,第15章 砌体结构,房屋静力计算方案三、墙、柱高厚比验算1.墙、柱高厚比验算,15.5 混合结构房屋砌体结构设计,第15章 砌体结构,三、墙、柱高厚比

14、验算带壁柱或构造柱高厚比验算（1）整片墙的高厚比验算 设有构造柱的墙：（2）壁柱或构造柱间墙的高厚比验算,15.5 混合结构房屋砌体结构设计,第15章 砌体结构,15.6 墙体的设计计算一、刚性方案房屋的墙体设计计算承重纵墙计算（1）计算简图竖向荷载作用每层两端铰支的竖向构件水平荷载作用不考虑或竖向连续梁受均布荷载（2）控制截面的位置及内力计算计算楼层墙上端大梁底-，窗口上端-，窗台-，墙下端（下层楼盖大梁底稍上截面）-（3）截面承载力计算按最不利荷载组合，确定N和e，按受压构件承载力计算,15.6 墙体的设计计算,第15章 砌体结构,2.承重横墙计算只需计算竖向荷载作用下的承载力（轴心受压构

15、件）（1）计算简图取1m宽的墙体作为计算单元，两端铰支H的取法：底层楼板顶至基顶或-0.3-0.5处 其它层层高 顶层为坡屋面取层高+山高/2（2）控制截面位置及内力计算控制截面：轴力最大的下端截面（3）截面承载力计算横墙上有门窗洞口时：取洞口中心线之间墙体为计算单元楼面大梁支承于横墙时：取大梁间距为计算单元，且局压验算,15.6 墙体的设计计算,第15章 砌体结构,二、弹性、刚弹性方案房屋的墙体设计计算（自学）弹性方案房屋墙体的内力计算屋架或大梁与墙（柱）铰接，不考虑空间作用单层弹性方案房屋同排架结构（不考虑空间作用）2.刚弹性方案房屋墙体的内力计算屋架或大梁与墙（柱）铰接，并考虑空间作用（

16、空间性能影响系数表15-12）三、墙体设计计算例题1.荷载计算高厚比验算外纵墙承载力验算局压验算,15.6 墙体的设计计算,第15章 砌体结构,15.7 圈梁、过梁、挑梁和墙梁的设计一、圈梁设计设置部位：（1）砖砌体房屋檐口5-8m，应在檐口标高处设一道，8m以上增设；（2）砌块及料石砌体房屋，檐口4-5m，应在檐口标高处设一道，5m以上增设；（3）宿舍、办公楼等多层砌体民用建筑，3-4层应在檐口标高处设一道，4层以上时在所有纵横墙上各层设；（4）多层砌体工业房屋，应每层设置现浇圈梁；（5）设置墙梁的多层砌体房屋，在托梁、墙梁顶面和檐口标高处设置现浇圈梁，其他楼层处应在所有纵横墙上每层设置。,

17、15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,第15章 砌体结构,二、过梁过梁构造要求（1）砖砌过梁截面计算高度范围内砂浆强度不宜低于M5；（2）砖砌平拱过梁用竖砖砌筑部分高度不应低于240mm；（3）钢筋砖过梁底面砂浆层的钢筋直径不小于5mm，间距不宜大于120mm，伸入支座内不宜小于240mm，底面砂浆厚度不宜小于30mm；（4）钢筋砼过梁端部支承长度不宜小于240mm。2.过梁上的荷载两种情况：墙体荷载 墙体荷载+梁板荷载受力特点：过梁上砌体与过梁共同工作 梁板距过梁下缘较小时荷载传到过梁，否则直接传给支承过梁的墙。,15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,第15章 砌体结构,（1）梁板荷载（2）墙体荷载

18、3.过梁的承载力计算计算简图：按跨度为ln的简支梁计算强度计算公式：（1）砖砌平拱过梁,15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,第15章 砌体结构,（1）砖砌平拱过梁（2）钢筋砖过梁 梁端下砌体局压验算：a=a0=1.0 不考虑上层载荷的影响,15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,第15章 砌体结构,三、挑梁1.挑梁的构造要求（1）纵筋至少1/2钢筋面积伸入梁尾端，且不少于212，其余钢筋深入支座不应小于2l1/3；（2）挑梁埋入砌体的长度l1与挑出长度l之比宜大于1.2；挑梁上无砌体时宜大于22.挑梁的受力特点破坏形态：（1）倾覆破坏：埋入端较短且砌体强度足够，尾部外墙体斜裂缝（2）局压破坏：埋入段长

19、且砌体强度较低时（3）挑梁受弯破坏,15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,第15章 砌体结构,3.抗倾覆验算对于雨篷等悬臂构件：见图15-48（1）一般挑梁，即l12.2h x0=0.3h，且x00.13l1（2）当l12.2hb时，x00.13l1注意：1）墙体无洞口时，l3l1 2）墙体有洞口时，且洞口内边至挑梁埋入段距离大于370mm,15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,第15章 砌体结构,4.局压验算5.挑梁承载力计算 注意：Mmax在接近x0处，Vmax在墙边,15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,第15章 砌体结构,二、墙梁：托梁+砌体组合构件 1.构造要求（1）材料：托梁砼不应低于C30；

20、纵筋宜采用HRB335、HRB400或RRB400；承重墙梁块体强度不应低于MU10，计算高度范围内砂浆不应低于M10。（2）墙体 满足刚性方案要求；墙体厚度砖砌体不小于240mm，砼砌块不小于190mm；墙梁洞口上方应设砼过梁，洞口范围不应有集中力；承重墙梁支座处应设落地翼墙，翼墙厚度满足要求，宽度不小于厚度的3倍。不能设翼墙时，应设置落地且上下贯通的构造柱；墙梁计算高度范围内每天可砌高度不应超过1.5m，否则应加临时支撑。P382,15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,第15章 砌体结构,（3）托梁：b300mm，h/l=1/101/6，ln4h，墙体在梁端有洞口时h/l=1/81/6底部纵筋

21、通长设置,伸入支座锚固长度 laE，且伸过中线5d;钢筋采用机械连接或焊接接头；上部纵筋贯穿中间节点,端节点的弯折锚固水平投影长度0.4laE，垂直投影长度15d。截面受压区高度对一级抗震等级x0.25h0，二、三级抗震x0.35h0；受拉钢筋配筋率2.5%。箍筋8以上，200以下；梁端开洞的，100。通长腰筋不小于214，200以内。2.墙梁的受力特点：托梁+上部砌体=组合深梁 带拉杆的拱,15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,第15章 砌体结构,影响墙梁承载力的因素：砌体高跨比、托梁高跨比、砌体强度f、砼强度fc、托梁配筋率、加载方式、开洞情况等。破坏形态：（1）弯曲破坏：托梁配筋弱，砌体强度

22、高，墙梁高跨比小类似少筋梁（2）剪切破坏：托梁配筋强，砌体强度弱，墙梁高跨比不太大斜拉破坏：hw/l0.5，且砌体砂浆强度低，特别有剪跨比大的集中力时；斜压破坏：hw/l0.5,或集中力剪跨比较小，且砌体强度高；劈裂破坏：集中力较大，砌体强度低；局压破坏：hw/l0.75，托梁配筋强，砌体弱可设翼墙,15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,第15章 砌体结构,3.计算的一般规定保证共同工作，有较强的组合作用（1）规定了尺寸要求：表15-13（2）墙梁计算高度范围内每跨只设一个洞口；洞边至支座中心距0.15l0（边支座）0.07l0（中支座）。洞口宜上下对齐。4.计算简图各计算参数取值：（1）墙体计算

23、高度hw取托梁顶面一层墙体高，且l0；（2）墙梁计算跨度l0=min（3）墙梁跨中截面计算高度H0=hw+0.5hb；（4）翼墙计算宽度bf=2/3窗间墙宽或横墙间距，且每边不大于3.5h（h为墙厚）和1/6l0;（5）框架柱计算高度Hc=Hcn+0.5hb,15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,1.1lnlc,第15章 砌体结构,5.墙梁的计算荷载（1）施工阶段托梁自重+本层楼盖自重+本层楼盖施工荷载墙体自重取1/3l0墙体（2）使用阶段1）托梁自重+本层Q1+F12）本层Q1+F1+上部各层Q26.墙梁的截面承载力计算（1）托梁正截面承载力计算（2）墙体和托梁受剪承载力计算（3）托梁支座上部局

24、压承载力计算（4）施工阶段承载力验算,15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,第15章 砌体结构,15.8 墙柱一般构造要求与防止墙体裂缝的措施1.墙柱一般构造要求（1）承重独立砖柱截面尺寸不应小于240370，毛石墙厚350，毛料石柱较小边400mm；（2）跨度大于6m的屋架和4.8（砖砌体）、4.2m（砌块和料石砌体）跨度的梁，应在支承处设砼垫块；（3）跨度大于，宜加壁柱；（4）支承长度（5）锚固（6）连接（7）山墙拉结（8）错缝搭砌（9）。,15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,第15章 砌体结构,15.8 墙柱一般构造要求与防止墙体裂缝的措施2.防止墙体裂缝的措施,15.7 圈梁、过梁、挑梁、墙梁,