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建筑结构设计原理 博士教授 第10章砌体的力学性能 10 1砌体结构材料10 2砌体结构的类型10 3砌体的受压性能10 4砌体的其他受力性能10 5砌体强度取值 10 1砌体结构材料 10 1 1块体的种类及强度等级 砖 烧结砖 烧结普通砖 烧结多孔砖 非烧结砖 蒸压灰砂砖 蒸压粉煤灰砖 五块砖抗压强度平均值 并考虑抗折强度 确定强度等级 MU25 MU20 MU15 MU10 MU30 MU25 MU20 MU15 MU10 砌块类型混凝土砌块轻骨料混凝土砌块加气混凝土砌块强度等级三个砌块毛截面抗压强度平均值确定强度等级强度等级 五级MU20MU15MU10MU7 5MU5 空心率25 50 石材类型料石 六面体高 宽 200mm 长度 4细料石 叠砌面凹入深度 10mm半细料石 叠砌面凹入深度 15mm粗料石 叠砌面凹入深度 20mm毛料石 叠砌面凹入深度 25mm毛石 形状不规则 中部厚度 200mm强度等级 标准试块70mm 70mm 70mm 三个试块抗压强度平均值定等级 MU60 MU50 MU40 MU30 MU20 MU100 MU80 经过加工形状规则 10 1 2砂浆的种类及强度等级 砂浆的种类水泥砂浆 纯水泥砂浆强度高 耐久性好流动性 保水性差用于防潮层以下 或强度要求较高的砌体混合砂浆 水泥石灰砂浆一定的强度和耐久性流动性 保水性好工程上常用的砂浆 非水泥砂浆石灰砂浆黏土砂浆砌块专用砂浆水泥 水 砂 掺合料 外加剂专门砌筑混凝土砌块砂浆的强度等级确定依据试样70 7mm 70 7mm 70 7mm 养护28d六个试样抗压强度的平均值 目前较少采用 砂浆的强度等级普通砂浆 M15 M10 M7 5 M5 M2 5砌块专用沙浆 Mb15 Mb10Mb7 5 Mb5砂浆的性能 流动性 重3N 顶角30 锥体沉入深度表示 可塑性 用于砖砌体 70 100mm 用于砌块砌体 50 70mm 用于石砌体 30 50mm 保水性 分层度表示 静止30min 砂浆上下层沉入量之差作为分层度 10 20mm 尚未结硬时取M0或Mb0 10 2砌体的类型 10 2 1无筋砌体 砖砌体应用类型砖墙砖柱砌筑方法实心砌体空斗砌体 砖砌体 砌块砌体 石砌体 顺砖 丁砖 梅花丁砌法 砌块砌体类型混凝土小型空心砌块砌体轻骨料混凝土小型空心砌块砌体加气混凝土砌块砌体应用承重墙维护墙 加气混凝土砌块 石砌体类型料石砌体毛石砌体毛石混凝土砌体应用房屋墙 柱房屋基础挡土墙护坡 拱桥 水坝 10 2 2配筋砌体 横向配筋砖砌体水平灰缝内配置钢筋方格钢筋网连弯钢筋网钢筋作用约束砌体的横向变形提高砌体抗压强度 纵向配筋砌体纵向钢筋竖向灰缝内孔洞内应用空心砖内设置纵向钢筋 纵向配筋砖砌体砌块内设置纵向 横向钢筋 配筋砌块剪力墙组合砌体砌体 钢筋混凝土面层砌体 钢筋砂浆面层 10 3砌体的受压性能 砖砌体受压破坏特点第I阶段 弹 塑 性阶段 个别砖初始裂缝第II阶段 裂缝形成小段 不增载自发展第III阶段 小段裂缝贯通 分割成若干小柱 失稳破坏 10 3 1砖砌体轴心受压试验 块材受力砌体在压力作用下 块材处于复杂应力状态工作砂浆与块材并非完全接触砂浆和块材泊松比不相等竖向灰缝不能填实 不能保证整体性 有应力集中现象发生受压 受弯 受剪 受拉砌体抗压强度低于块材抗压强度 影响砌体抗压强度的主要因素块体强度和尺寸砂浆强度和性能砂浆的性能 纯水泥砂浆较差流动性 保水性纯水泥砂浆砌筑的砌体 强度打折砌筑质量灰缝厚度 8 12mm砂浆饱满程度 水平灰缝不低于80 竖向灰缝不低于60 质量等级分A B C三级 10 3 2砌体的抗压强度 试验数据回归 统计公式 各系数k1 k2和 见表10 3 对于砖砌体 若砂浆强度等级取M0 10 3 3砌体的变形性能 应力 应变关系压缩变形的组成块体变形 较小 砂浆变形砂浆和块体之间空隙压密非线性关系 砌体的模量弹性模量取 0 43fm时的割线模量砖砌体 砌块砌体 E 352fm1 5石砌体 E 576 677f2见附表24剪变模量理论上G E 2 1 按弹性模量的0 4倍采用G 0 4E 弹性模量也可采用切线模量 10 4砌体的其他受力性能 砌体轴心受拉破坏特征沿齿缝截面破坏沿竖向灰缝和块体截面破坏沿水平通缝截面破坏 10 4 1砌体的轴心受拉性能 设计时应避免这种受力方式 砌体轴心抗拉强度平均值破坏类型与强度的关系沿齿缝破坏的抗拉强度主要与块材和砂浆的黏结强度有关沿竖向灰缝和块体截面破坏的抗拉强度仅与块体强度有关抗拉强度平均值 沿齿缝 沿块体 烧结砖k3 0 141 蒸压砖k3 0 09 混凝土砌块k3 0 069 毛石k3 0 075 10 4 2砌体的弯曲受拉性能 沿齿缝 通缝 沿块体 k4见表10 4 弯曲受拉破坏特征类似于轴心受拉 弯曲抗拉强度平均值 10 4 3砌体的受剪性能 纯剪破坏形式沿通缝破坏沿阶梯形截面破坏抗剪强度平均值竖向灰缝砂浆往往不饱满 抗剪力低取两种破坏形式的抗剪强度相等 k5见表10 4 10 5砌体的强度指标取值 10 5 1砌体强度标准值 按95 保证率 砌体强度标准值应为砌体强度平均值 1 645标准差 砌体强度标准值 砌体强度平均值 1 1 645变异系数 变异系数 非毛石砌体 抗压0 17 抗拉 弯 剪0 2 毛石砌体 抗压0 24 抗拉 弯 剪0 26 10 5 2砌体强度设计值 一般砌体强度设计值砌体强度标准值除以材料分项系数为砌体的强度设计值f取材料分项系数 f 1 6砌体强度设计值计算公式 f fk f计算结果修约到0 01MPa 附表17 附表23 灌孔砌体强度设计值抗压强度设计值fg 灌孔混凝土轴心抗压强度设计值 灌孔面积和砌体毛面积的比值 灌孔率 灌孔面积和孔洞面积的比值 砌块孔洞率 抗剪强度设计值fvg 例题10 1计算MU15砖与M5混合砂浆砌筑的砌体的抗压强度设计值 解 MPa 设计值调整设计值 调整系数 a 表值调整系数下列情况 调整系数 a 0 9有吊车房屋砌体 跨度不小于9m的梁下烧结普通砖砌体 跨度不小于7 5m的梁下烧结多孔砖 蒸压灰砂砖 蒸压粉煤灰砌体 混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体 10 5 3砌体强度设计值调整 面积较小时 用水泥沙浆砌筑时抗压 a 0 9轴心抗拉 弯曲抗拉 抗剪 a 0 8 对配筋砌体构件 当其中砌体采用水泥砂浆砌筑时 仅对砌体的强度设计值乘以调整系数 当施工质量控制等级为C级时 a 0 89当验算施工中房屋的构件时 a 1 1 同时满足多项条件时 系数应连乘 施工阶段砂浆尚未硬化的新砌体的强度和稳定性 可按砂浆强度为0进行验算 例题10 2砌体的抗压强度主要取决于 A 块体和砂浆的强度等级B 砂浆的强度等级C 灰缝的厚度D 砂浆中水泥的用量 例题10 3验算设置在跨度为9m的多层房屋中 截面为370mm 1000mm的采用MU10和M5水泥砂浆砌筑的梁下砖构件承载力时 砌体抗压强度调整系数 a应取 A 0 9B 0 8C 0 72D 0 81 例题10