《工程结构》PPT课件 (2).ppt

9 砌体和砌体构件,9-1 砌体材料和砌体力学性能 9-2 无筋砌体构件的承载力计算 本章重点： 1、熟练掌握砌体材料及砌体的力学性能； 2、熟练掌握无筋砌体构件的承载力计算；,9-1 砌体材料和砌体力学性能,一、砌体材料:GB50003-2001砌体结构设计规范 砌体材料：块体和砂浆 (一)块体 1烧结砖：烧结普通砖、烧结多孔砖 2蒸压砖：蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖 砌块：混凝土小型空心砌块 石材：石材包括毛石及毛料石，此外还有 细料石、半细料石和粗料石,(二)砂浆 砂浆是由胶凝材料(如水泥、石灰等)和细骨料(砂)加水搅拌而成的混合材料。 砂浆有水泥砂浆、混合砂浆和非水泥秒浆三种类型。,二、砌体的力学性能,砌体的受力性能不仅取决于块体和砂浆的性能，还取决于块体在砌体中的受力状态，并且和砌筑质量密切相关。 (一)砌体的受压性能 砌体受压破坏的三个受力阶段 (1)单砖内出现裂缝,第一批裂缝在单砖内出现，此时的荷载值为破坏荷载的50%70%，其大小与砂浆强度有关。,(2)裂缝通过若干皮砖，形成连续裂缝 随着荷载增加，单块砖内的个别裂缝发展成通过若干皮砖的连续裂缝，同时有新的裂缝发展。当荷载为破坏荷载的80%90%时，连续裂缝的发展将进一步导致贯通裂缝，它也标志着第二受力阶段的结束。,(3)形成贯通裂缝，砌体完全破坏,继续增加荷载时，裂缝发展形成贯穿整个砌体的贯通裂缝砌体被分割为几个1/2砖的小柱体，砌体明显向外鼓出，柱体受力极不均匀，最后由于柱体丧失稳定而导致砌体破坏，个别砖也可能被压碎。,2影响砌体抗压强度的主要因素,(1)块体和砂浆的强度：块体和砂浆的强度越高，砌体的抗压强度越高； (2)块体尺寸和几何形状：块体的高度大时，其受弯受剪能力高，因而砌体的抗压强度高；块体表面越平整，受力越均匀，砌体的抗压强度也越高； (3)砂浆性能的影响：铺砌时砂浆的和易性好、流动性大容易形成厚度均匀和密实的灰缝，减少块体的弯曲应力和剪应力，因而可以提高砌体的抗压强度；砂浆的弹性模量越低(即变形率越大时)， 块体受到的横向拉应力越大，使砌体的强度降低。,(4)砌筑质量的影响,水平灰缝的饱满度越好时，砌体杭压强度越高，通常要求水平灰缝的饱满度不小于80。水平灰缝薄而均匀时，砌体的抗压强度较高砖砌体的水平灰缝厚度一般为1012mm。对于砖砌体，砖的含水率较大时易于保证砌筑质量，干砖砌筑和用含水饱和的砖砌筑都会降低砖与砂浆的粘结强度，从而降低砌体的抗压强度。,(二)砌体的强度等级及抗压强度设计值,1、材料强度等级 按照块体的立方体抗压强度标准值的大小(烧结普通砖还包括抗折强度)，烧结砖的强度等级：MU30、MU25、MU20、MU15和MU10共5个等级；蒸压砖：MU25、MU20、MU15和MU10共4个等级；砌块：MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5等5个等级；石材：MUl00、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20等7个等级。 砂浆的强度等级：M15、M10、M7.5、M5和M2.5等5个等级。确定砂浆强度等级时，应采用同类块体为砂浆强度试块的底模，砂浆试块为边长70.7mm的立方体。,2砌体抗压强度设计值,当施工质量控制等级为B级时，根据块体和砂浆的强度等级，且龄期为28d的以毛截面计算的各类砌体抗压强度设计值。 表9-1为烧结砖的抗压强度设计值 (其余略)。,(三)砌体强度设计值的调整,考虑不同因素对砌体强度的影响，在设计时对下列情况的各种砌体，其强度设计值应乘以调整系数a： (1)有吊车房屋砌体、跨度不小于9m(对烧结普通砖)或7.5m(其他砖砌体及砌块砌体)的梁下砌体，a 为0.9； (2)无筋砌体构件截面面积A小于0.3m2时，a =A+0.7(A的单位为m2)； (3)当采用水泥砂浆砌筑时，砌体抗压强度设计值f应乘以调整系数0.9；对ft、ftm、fv为0.8；,(4)当验算施工中房屋的构件时， a取为1.1；施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体，可按砂浆强度为零确定其砌体强度. (5)当施工质量控制等级为C级时， a为0.89。,(四)砌体的其他性能,1、砌体的干缩变形 砌体在浸水时体积膨胀、失水时体积收缩。收缩变形较膨胀变形大很多，尤以硅酸盐砖、轻混凝土砌块更显著，工程中应对干缩变形予以重视。 2、砌体的受热性能 砂浆在受热作用时，当温度不超过400 时，强度不降低；但当温度达600时，其强度降低约10。而砂浆受冷却作用时，其强度则明显降低。,9-2 无筋砌体构件的承载力计算,1、砌体结构构件分类： 按受力分：受压、受扭、受弯和受剪构件； 按有无配筋分：无筋砌体构件、配筋砌体构件。 2、砌体结构构件的设计方法：极限状态设计法； 3、设计内容： 承载力极限状态：截面校核； 正常使用极限状态的验算：构造措施保证。 本节主要内容：无筋砌体受压构件承载力和局部受压承载力的验算（校核）。,一、受压构件的承载力验算,由于高厚比和轴向力的偏心距对受压构件承载力的影响，造成构件的受压承载力下降，规范规定受压构件的承载力按下式计算：,N轴向力设计值；f砌体抗压强度设计值；A按毛面积计算的砌体截面面积。对带壁柱墙的计算截面翼缘宽度bf，多层房屋取窗间墙宽度(有门窗洞口时)或每侧翼墙宽度取壁柱高度的1/3(无门窗洞口时)；单层房屋取壁柱宽加2/3墙高，但不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距离。,高厚比 和轴向力的偏心距e对受压构件承载力的影响系数；,1、高厚比 对矩形截面 对T形截面,不同砌体材料的高厚比修正系数，其中烧结砖取1.0，砌块取1.1，蒸压砖取1.2，毛石取1.5； h矩形截面轴向力偏心方向的边长，当轴心受压时为截面较小边长； hTT形截面折算厚度，近似取hT=3.5i，i为截面回转半径；,H0受压构件的计算高度，根据房屋类别和支承条件等按表9-5取用。,2、偏心距e,3、公式的适用范围,y截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离(图9-2),4、对矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小边长方向按轴心受压进行验算。,二、局部受压承载力验算,1、局部受压：轴向压力仅作用在砌体的部分截面上 2、局部受压类型： 局部均匀受压：轴向压力在该截面上产生的压应力均匀分布； 局部非均匀受压：压应力非均匀分布。,3、局部受压的破坏类型 (1)因纵向裂缝的发展而破坏; (2)劈裂破坏; (3)砌体局部压坏,1、局部抗压强度提高系数,试验表明：在局部压力作用下，按局部受压面积Al计算的砌体抗压强度高于砌体全截面受压时的强度。 原因：(1) “套箍强化”作用：未直接承受压力的外围砌体对直接受压的内部砌体具有约束作用，使直接受压的内部砌体处于三向受压状态；(2) “力的扩散”作用：由于砌体搭缝砌筑，局部压力向未直接受压的砌体扩散，从而使单位面积上的应力很快变小，使局部受压强度得到提高。,(一) 局部均匀受压承载力验算,局部抗压强度提高系数,当砌体的抗压强度为f 时，局部抗压强度可取为 f， 称为砌体局部抗压强度提高系数。,Al 局部受压面积； A0 影响砌体局部抗压强度的计算面积，按“厚度延长”的原则取用。,A0 的确定,2、 局部均匀受压时的承载力,作用在局部受压面积Al上的轴向力设计值Nl：,(二)局部非均匀受压承载力验算,上部荷载对局部抗压的影响： 当0较小、Nl 较大时，如何？ 当0较大时，如何？ 内拱作用,1、梁直接支承在砌体上,梁端有效支承长度a0,当梁直接支承在砌体上时，若梁的支承长度为a，则由于梁的变形和支承处砌体的压缩变形，梁端有上翘的趋势，因而梁的有效支承长度a0 并不等于实际支承长度a(a0a)；并且砌体所受到的局部压力也是非均匀分布的。,hc梁的截面高度, mm f砌体抗压强度设计值,当a0a时，取a0=a,梁直接支撑在砌体上局部受压承载力验算,上部荷载的折减系数，当A0/Al3时，取 0； 0上部平均压应力设计值；, 梁端底面压应力图形的完整系数，一般取0.7，对于过梁和墙梁取1.0； N0局部受压面积内上部轴向力设计值； 砌体局部抗压强度提高系数，计算同前。,2、 梁端下设有刚性垫块,刚性垫块：预制垫块的高度tb180mm、垫块挑出的长度(自梁边算起)不大于垫块高度。,梁端设有刚性垫块时，梁端有效支承长度a0按下式确定,1刚性垫块的影响系数，按表9-6采用。,受压承载力计算公式（验算）：,N0垫块面积Ab内上部轴向力设计值，N0 =0 Ab ； Ab垫块面积，Ab =abbb；ab为垫块伸入墙内的长度， bb 为垫块的宽度； 垫块上N0及Nl合力的影响系数，查表9-2表9-4确定(取3时的值)； Nl作用位置取为0.4a0处； 1垫块外砌体面积的有利影响系数， 1取为0.8，但不小于1.0； 按式(9-6)计算，其中的Al用Ab代替,在壁柱内设置刚性垫块时(图3-11)其计算面积仅取壁柱范围内的面积，而不计算翼缘部分。同时壁柱上垫块伸入翼墙内的长度不应小于