混凝土砌体结构第三章材料-20090318-E

1 Chapter3Masonrymaterialsandmechanicalperformance Preface3 1masonrymaterials3 2typeofthemasonry3 3mechanicalperformanceofmasonrymaterials3 4elasticmodulus frictioncoefficientandlinearexpansioncoefficientandcontractionrate 2 welcometouse Pleaselearnthiscarefuly 3 Preface Typeofmasonrystructures 1 unreinforcedmasonrystructure brickmasonrystructure 砖砌体 blockmasonrystructure 砌块砌体 stonemasonrystructure 石砌体 4 Preface Compositewallsofbrickmasonrywithreinforcedconcretestructuralcolumns 砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙 reinforcedconcretemasonryshearwall 配筋砌块砌体 2 reinforcedmasonrystructure 砌体中配有钢筋或钢筋混凝土者称为配筋砌体 Steelmesh reinforcedmasonrycolumnsorwalls 水平网状配筋砌体柱或墙 hybridmasonrycolumnsorwallsconstructedofbrickmasonrywithreinforcedconcretetoppingorreinforcedmortartopping 混凝土或钢筋砂浆面层组合砖墙或柱 5 Preface materialsofmasonrystructuresmasonryunit firedbrick stone concretehollowblock 块材 粘土砖 石材 混凝土空心砌块 mortar 普通砂浆 mortarforconcretemasonryblock 砌块砌筑砂浆 steelreinforcementconcrete 普通混凝土 groutforconcretesmallhollowblock 砌块灌孔混凝土 6 3 1masonrymaterials 3 1 1masonryunit3 1 2mortar mortarforconcretemasonryblock3 1 3steelreinforcement concrete groutforconcretesmallhollowblock3 1 4strengthgradeofmasonryunitandmortar 7 砌体结构设计规范 GB50003 2001中可作为承重砌体的块体材料主要有 1 firedbrick 烧结砖 1 firedcommonbrick烧结普通砖Rawmaterials clay shale gaugeorfly ash粘土 煤矸石 页岩或粉煤灰firedclaybrick firedshalebrick firedgaugebrick firedfly ashbrick 3 1 1masonryunit 8 sizeofthecharacteristicbrick 标准砖尺寸 240 115 53mmsizeofthemasonrywalls 墙体尺寸 120 240 370 490 620 mmServiceablerange 适用范围 房屋上部及地下基础等部位 3 1 1masonryunit 9 3 1 1masonryunit 2 firedperforatedbrick烧结多孔砖Rawmaterialsisthesameasfiredcommonbrickandtheholerateisnotlessthan25 原料同烧结砖但孔洞率不小于25 ClassifiedintoModelP 240 115 90 andmodelM 190 190 90 10 3 1 1masonryunit Merit 优点 saveclayandmortar increasetheworkingefficiency Savethecostofthewall alleviatetheweightandenhancetheperformanceoftheearthquake resistant 可节约粘土 减少砂浆用量 提高工效 节省墙体造价 可减轻块体自重 增强墙体抗震性能Serviceablerange upperstructureofbuilding房屋上部结构 notsuitableforundergroundstructureinfrostheavingarea不宜用于冻胀地区地下部位 11 perforatedbrick 多孔砖 Holerateisnotlessthan25 withmoreholesofsmallsizeMainlyactingtosupporttheweightpart 孔洞率等于或大于25 孔的尺寸小而数量多的砖 常用于承重部位 Hollowbrick 空心砖 孔洞率等于或大于40 孔的尺寸大而数量少的砖 常用于非承重部位 3 1 1masonryunit 12 2 Autoclavedsand limebrick蒸压硅酸盐砖 1 蒸压灰砂砖Rawmaterials sandandlimesize thesameasthecommonbrick 适用范围 不得用于长期受热200 以上 受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位 MU15和MU15以上的蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑部位 蒸压粉煤灰砖用于基础或用于受冻融和干湿交替作用的建筑部位必须使用一等砖 3 1 1masonryunit 13 2 Autoclavedflyash limebrick蒸压粉煤灰砖Rawmaterials flyashandlime gypsum aggregate原料 粉煤灰和石灰加适量石膏及集料size thesameasthecommonbrick 适用范围 不得用于长期受热200 以上 受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位 MU15和MU15以上的蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑部位 蒸压粉煤灰砖用于基础或用于受冻融和干湿交替作用的建筑部位必须使用一等砖 3 1 1masonryunit 14 3 Concretesmallhollowblockwithsingle rowedholes 单排孔混凝土小型空心砌块 Rawmaterials commonconcreteandlightaggregateconcretesize 390mmx190mmx190mmHollowrate 25 50 小型砌块 高度180 370mm 中型砌块 高度380 900mm 大型砌块尺寸更大 由于起重设备限制中型和大型砌块已很少应用 3 1 1masonryunit 15 4 stone 3 1 1masonryunit 16 3 1 2mortar 1 effectofmortar 砂浆的作用 1 将单个的块体粘结成整体 促使构件应力分布均匀 2 填实块体之间的缝隙 提高砌体的保温和防水性能 增强墙体抗冻性能2 typeofmortar 砂浆分类 1 cementmortar 水泥砂浆 2 mixedmortar 混合砂浆 3 limemortar非水泥砂浆 石灰 粘土砂浆 4 mortarforconcretesmallhollowblock 砌块专用砂浆Mb 即由水泥 砂 水以及根据需要掺入的掺合料 mixture 和外加剂 additives 等组分 按一定比例 采用机械拌合制成 用于砌筑混凝土小型空心砌块的砂浆 其掺合料主要采用粉煤灰 外加剂包括减水剂 早强剂 促凝剂 缓凝剂 防冻剂 颜料等 17 为改善砂浆的和易性可加入石灰膏 电石膏 粉煤灰及粘土膏等无机材料的掺合料 performanceofmortar 砂浆的性能 Strength 强度 边长7 07cm的立方体试块 养护至28天的强度 flexibility流动性 和易性 可塑性 砂浆稠度 标准锥体沉入深度 moistureretention保水性 砂浆的分层度评判 3 1 2mortar 18 Contrastingtableofperformanceofmortar砂浆性能对照表 19 3 1 3steelreinforcement concreteandgroutforconcretesmallhollowblock 1 steelreinforcement钢筋2 concrete混凝土3 groutforconcretesmallhollowblock砌块灌孔混凝土 灌浆 灌浆方法 高位 低位法 图例 砌块建筑灌注芯柱 孔洞的专用混凝土 即由水泥 集料 水以及根据需要掺入的掺合料和外加剂等组分 按一定比例 采用机械搅拌后 用于浇筑混凝土小型空心砌块砌体芯柱或其他需要填实孔洞部位的混凝土 其掺合料亦主要采用粉煤灰 外加剂包括减水剂 早强剂 促凝剂 缓凝剂 膨胀剂等 它是一种高流动性和低收缩的细石混凝土 是保证砌块建筑整体工作性能 抗震性能 承受局部荷载的重要施工配套材料 20 3 1 4strengthgradeofmasonryunitandmortar块体和砂浆的强度等级 Symbolsofstrengthgrade 强度分级符号 MU strengthgradeofMasonryUnit 块体强度等级 M strengthgradeofMortar 砂浆强度等级 Mb strengthgradeofMortarforconcretemasonryblock 砌筑混凝土小型空心砌块砂浆的强度等级 Cb strengthgradeofgroutforconcretesmallhollowblock 灌孔混凝土的强度等级 21 strengthgradeofmaterials 注 蒸压粉煤灰砖块体和掺有粉煤灰15 以上的混凝土砌块抗压强度应乘以自然碳化系数 无自然碳化系数时 可取人工碳化系数的1 15倍 施工阶段新砌筑的砌体强度可按砂浆强度为零确定其砌体强度 3 1 4strengthgradeofmasonryunitandmortar 22 3 2typeofmasonrystructure 3 2 1preface3 2 2unreinforcedmasonrystructure 无筋砌体 3 2 3reinforcedmasonrystructure 配筋砌体 3 2 4othermasonrystructure 其他砌体形式 23 3 2 1preface 24 3 2 1Preface Typeofmasonrystructures 1 unreinforcedmasonrystructure brickmasonrystructure 砖砌体 blockmasonrystructure 砌块砌体 stonemasonrystructure 石砌体 25 3 2 1Preface compositewallsofbrickmasonrywithreinforcedconcretestructuralcolumns 砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙 reinforcedconcretemasonryshearwall 配筋砌块砌体 2 reinforcedmasonrystructure 砌体中配有钢筋或钢筋混凝土者称为配筋砌体 steelmesh reinforcedmasonrycolumnsorwalls 水平网状配筋砌体柱或墙 hybridmasonrycolumnsorwallsconstructedofbrickmasonrywithreinforcedconcretetoppingorreinforcedmortartopping 混凝土或钢筋砂浆面层组合砖墙或柱 26 3 2 1Preface 3 othermasonrystructure cavitywallfilledwithinsulation 夹心墙砌体 prestressedmasonrystructure 预应力砌体 27 3 2 1preface objectiveoflaying 砌筑目的 使块体均匀受力保证砌体的整体性 使竖缝填满达到保温效果requirementoflaying 砌筑要求 块体排列应横平竖直 上下错缝 内外相互搭接 28 3 2 2unreinforcedmasonrystructure 1 Brickmasonrystructure砖砌体Methodoflaying 一顺一丁梅花丁三顺一丁 Gravitydensity commonbrick18 19kN m3Fordifferentholeratethedensityisbetween13 16 5kN m3 Constructionrequirement施工严禁包心柱和不同强度等级砖块混用 图例 Sizeofwall 240mm 一砖 370mm 一砖半 490mm 二砖 620mm 二砖半 29 2 blockmasonrystructure 砌块砌体 混凝土小型砌块 中型砌块 粉煤灰中型砌块 砌筑应选用配套砌块先排块后施工 墙体尺寸 厚度 190 200 240mm承重墙或围护墙 3 stonemasonrystructure石砌体因地制宜 在产石地区适用 基础或挡土墙 3 2 2unreinforcedmasonrystructure 30 3 2 3reinforcedmasonrystructure 1 Reinfrocedbrickmasonrystructure配筋砖砌体 31 3 2 3reinforcedmasonrystructure 32 2 3配筋砌体 2 Reinfrocedblockmasonrystructure配筋砌块砌体 33 3 2 4othermasonrystructure 1 prestressedmasonrystructure 预应力砌体 提高抗裂性或满足变形要求 2 cavitywallfilledwithinsulation 夹心墙砌体 墙体内预留空腔内填充保温和隔热材料3 空斗墙砌体 34 3 3mechanicalperformanceofmasonrymaterials 3 3 1compressivestrengthofmasonrymaterials砌体的受压性能3 3 2axialtensilestrength flexuraltensilestrengthandshearstrength砌体的抗拉 抗弯和抗剪性能3 3 3correctionfactorofdesignvalueofstrength 35 3 3 1Compressiveperformanceofmasonrymaterials Compressivefailurecourseofbrickmasonry Sizeofcharacteristicspecimens 标准试件尺寸 370mm 490mm 970mmSizeofgeneralspecimens 常用尺寸 240mm 370mm 720mm threestages stage1 2 3 36 3 3 1Compressiveperformanceofmasonrymaterials Compressivefailurecourseofbrickmasonry 砖砌体的受压破坏过程 relationshipofcompressivestressandstrain Strainofbrick 0 0 001 0 0015 u 0 0011 0 0023Strainofmortar 0 0 0014 0 0021 u 0 003 37 2 Analysisofcompressivestateofbrickmasonry砖砌体受压状态分析 1 Compoundstress砌体中的砖处于复合受力状态 图1 2 Additionalhorizontaltension砌体中的砖受有附加水平拉应力 图2 Fig 1 Fig 2 3 3 1Compressiveperformanceofmasonrymaterials 38 3 Stressconcentrate竖向灰缝处存在应力集中 图3 compressivestrengthofthemasonryislowerthanthatoftheunit 砌体抗压强度低于块体材料强度 Comparisonofthecompressivestrengthandelasticmodulusofthebrick masonrymaterialandmortar 砖 砌体 砂浆三者的抗压强度和弹性模量的比较 Brick masonrymaterialmasonrymaterialandmortarisuncertain砌体可能大于 可能小于砂浆 Fig 3 3 3 1Compressiveperformanceofmasonrymaterials 39 3 mainfactorsthataffectthecompressivestrengthofthemasonrymaterials 影响砌体抗压强度的主要因素 1 mechanicalperformanceofmasonryunit suchascompressivestrength flexuralstrengthandspecification 块体的物理力学性能 抗压 抗弯强度和块材规格 2 mechanicalperformanceofmortar suchasstrength flexibilityandmoistureretention 砂浆的物理力学性能 强度 和易性 保水性 3 layingqualityandconstructionspeed砌筑质量和施工速度 灰缝 含水率 速度 4 otherfactors其他因素 methodoftest curedcondition试验方法 养护条件 一般地 符合 砌体工程施工及验收规范 GB50203 98要求砌筑的砌体抗压强度都能达到 砌体结构设计规范 GB50005 2001要求 3 3 1Compressiveperformanceofmasonrymaterials 40 4 compressivestrengthofmasonrymaterials 砖砌体的抗压强度取值 CalculationformulaofMeanvalueofcompressivestrengthofthebrickmasonry 砌体抗压强度平均值的计算公式 Meanvalueofcompressivestrengthofthebrickmasonryisobtainedbyaxialcompressiontestofthecharacteristicspecimens 370mm 490mm 970mm 砖砌体的抗压强度是由标准试件经过轴心抗压试验得到的 3 3 1Compressiveperformanceofmasonrymaterials 41 Calculationparametersofmeanvalueofaxialcompressivestrengthformasonrymaterials 3 3 1Compressiveperformanceofmasonrymaterials Notice k2 1exceptiontheconditionsinthetablemeanvalueofaxialcompressivestrengthforconcreteblock whenf2 10MPa thestrengthshouldbemultipliedby1 1 0 01f2 forMu20block strengthshouldbemultipliedby0 95andmeantimef1 f2 f1 20MPa 42 Designvalueofcompressivestrengthofmasonrymaterials 砖砌体的抗压强度设计值f where f partialsafetycoefficientControlgradeofconstructionqualityisgradeB f 1 6 gradeC f 1 8 Relationshipofmeanvalueandcharacteristicvalueofcompressivestrengthofmasonrymaterials 砌体强度的标准值与平均值的关系式 3 3 1Compressiveperformanceofmasonrymaterials 43 Designvaluesofthecompressivestrengthwithage28dWhencontrolgradeofconstructionqualityisgradeB 3 3 1Compressiveperformanceofmasonrymaterials 44 3 3 1Compressiveperformanceofmasonrymaterials 45 Thedesignvalueofthecompressivestrengthofconcreteblockswithgrout single rowedholesarelaidwithnon staggeredholes 灌孔砌块砌体抗压强度设计值 fg f 0 6 fc fg thedesignvalueofthecompressivestrengthofamasonryunitwithgroutfg 2ffc thedesignvalueoftheaxialcompressivestrengthofgroutforconcretesmallhollowblock 混凝土的轴心抗压强度设计值 f thedesignvalueofthecompressivestrengthofamasonryunitwithoutgrout 空心砌块砌体抗压强度设计值 ratiooftheareaofgroutforconcretesmallhollowblocktothegrossareaofamasonryunitinblockmasonry 截面面积和砌体截面面积的比值 ThestrengthgradeofgroutforconcretesmallhollowblockmasonryshallnotbelessthanCb20 andalsonotbelessthan2timesofthestrengthgradeofthemasonryunit 灌孔混凝土不低于Cb20 不宜低于两倍的块体强度等级 3 3 1Compressiveperformanceofmasonrymaterials 46 1 Bondstrengthofmasonryunit 砌体的粘结强度 normalbondstrength 法向粘结强度 tangentialbondstrength 切向粘结强度 3 3 2Axialtensilestrength flexuraltensilestrengthandshearstrength 砌体的抗拉 抗弯和抗剪性能 47 2 Failuremodeofmasonryunitssubjectedtoaxialtension 砌体的轴心受拉破坏形态 Crackingalongtoothjoints沿齿缝截面破坏 Crackingalongverticaljoints沿块体与竖向灰缝截面破坏 Crackingalonghorizontaljoints 沿通缝截面破坏不允许出现此种受拉模式 计算中仅考虑水平灰缝的粘结强度 仅考虑沿齿缝截面破坏的情况 3 3 2Axialtensilestrength flexuraltensilestrengthandshearstrength 砌体的抗拉 抗弯和抗剪性能 48 3 flexuraltensilestrength 砌体的抗弯 Failuremodeofmasonryunitsubjectedtomoment砌体的弯曲受拉破坏形态 图例 Crackingalongtoothjoints 沿齿缝截面破坏 Crackingalongverticaljoints 沿块体与竖向灰缝截面破坏 Crackingalongthroughjoints 沿通缝截面破坏 考虑沿齿缝截面 沿通缝截面破坏的情况 3 3 2Axialtensilestrength flexuraltensilestrengthandshearstrength 49 4 砌体纯剪破坏形态 Crackingalongthroughjoints沿通缝截面破坏 Crackingalongsteppedcross sectionofmortarjoints沿阶梯形截面破坏 两种破坏抗剪强度相同 3 3 2Axialtensilestrength flexuraltensilestrengthandshearstrength 50 5 theeffectofnormalcompressivestresstotheshearfailuremodelofmasonryunit 法向压应力对砌体剪切破坏形态的影响 法向应力与剪应力之比不同 1 剪摩破坏 2 剪压破坏 3 斜压破坏 Factorsaffecttheshearstrengthofmasonryunit 影响砌体抗剪强度的因素 1 Thestrengthofmortarandblocks 2 Normalcompressivestress 3 Constructionquality 灰缝饱满度 4 Otherfactors其他因素 shapeofspecimensandmethodofloading试件形式 加载方式 3 3 2Axialtensilestrength flexuraltensilestrengthandshearstrength 51 Meanvalueofaxialtensilestrength Calculationparametersofmeanvalueofaxialtensilestrength flexuraltensilestrengthandshearstrengthformasonrymaterials Meanvalueofflexuraltensilestrength Meanvalueofshearstrength 3 3 2Axialtensilestrength flexuraltensilestrengthandshearstrength 52 3 3 2Axialtensilestrength flexuraltensilestrengthandshearstrength 53 单排孔且对孔砌筑的混凝土砌块 灌孔砌体的抗剪强度设计值 fg 灌孔砌体的抗压强度设计值 注 1 对于用形状规则的块体砌筑的砌体 当搭接长度与块体高度的比值小于1 其轴心抗拉强度设计值ft和弯曲抗拉强度设计值ftm应按表中数值乘以搭接长度与块体高度比值后采用 2 对孔洞率不大于35 的双排孔或多排孔轻骨料混凝土砌块砌体的抗剪强度设计值 可按表中混凝土砌块砌体抗剪强度设计值乘以1 1 3 对蒸压灰砂砖 蒸压粉煤灰砖砌体 当有可靠的试验数据时 表中强度设计值 允许作适当调整 4 对烧结页岩砖 烧结煤矸石砖 烧结粉煤灰砖砌体 当有可靠的试验数据时 表中强度设计值 允许作适当调整 3 3 2Axialtensilestrength flexuraltensilestrengthandshearstrength 54 3 3 3C