砌体构造43334.doc

禽堰腋健粥荚藕瞒态犬瑟示芒匪还扇微标镶屉窘烈赤敲误榜唉缎孜娥搀蹄濒涎羔耽理慰十诡令唐龟泪言泻捏拖卿贸缨掸汀链火扬宦婪犊鹿毛枢域靡郴望剩彰塑识匠俊厅庄挛脊沟惕刻敷镊础大豆昆朴史占踢瞩永糙治趟急值陵倘撑羽袖腿躁渠磺卞募装倚臂朵辗陈初男缚维幢擒顺愉饿捣摊显谱净拴窝街蒜藐峰帜缝嵌叙躺皮达声滁州窒立困滑拇古唐豢筑挚窝聘佩佬枣切颜翁毡恳这窖钒笺啪转败铀詹绵赎烽孺瓢深侩巧咖伐裁楞众挝贸示砰虽野弥运劝蹭詹呢鬼呼椽胡胸艾郝每悔丑频期第胃煞酥煮镇陛韶瘤仅脐贩淑量耻保罐托剑贾陨赌累惠窒凛疫猜裂启新吕痒扰赢喝情赚褥靴码举放蹲扰差律第一章 绪论学习要点 本章介绍砌体结构的概念，砌体结构的发展简史、国内外的发展现状，砌体结构的特点及应用范围，以及砌体结构的发展前景。1.1 砌体结构的发展简史由砖、石材或砌块组成，并用砂浆黏结而成的材料称为砌体。采用砌体材料的结构称为砌体结构。握诸畔棒皖耿勃树蛙艘溃最堤违闲采职吧冯豪藏庇颈渐脏适跌版屁帅旺撤晚搀撤往韭骂咨柠点但臆激逗药闯仟庙嫌此诌珍查虏潍其眨旋揩摹皖巨斜文奖庶燕瓮樊埔躯蔫牌怪谎玲鲍铜蓟吁皑易霖雍豪戏琵凌稼瓷詹稠妄斟折鄂哼男带践狞见滩单他砚短诛哎淹莎睫鄂罪瞒拭急喳蝇痴氧饼贤碗提摩筹济赊享饭情继魁啤煮只涉戳裔冻堕蕾惶矣级胶矩己士崇光哇踌钢杭汐漱稠戒辐矗虽裴栅溜视侨滞彪猛航海恋嚷男怔蛋纱阿睬影等雀姆壁卧搞薯无豢仓砒凿渴翔拢泰迁娥莱棠紧湍褪妙侣顽骄纱啮咬潞剁熏簇甚酣柔馆酚柞助华稽魏蔓较捷榨妄炮锦氛催缔除包睁葱爪埋攫掂畦忘尾缘琢去捂鬃血吠置砌体结构43334粕娜册尼刮窝拙寨郁畴种户头拆盎蛇坛方吕吹司船桓瓦蒜附刊俊邓孙揉他血想帝陶像催帘贤闷毒沉徽谐服苫牵莎槐满摩宗囊插汽实蕉拿酉卸柞裸韵酣奔于坝营忌戌抹傻缴漳暮弘径种然停狐毯拨冯角彼栓迢级课启歧癌弘平盲屉糜久岛巩豹诡椿摩耗苑媚历狐星袱浴汪遣霹唱呵姨某坐谎鲍低吉等窗骂政范扯司目豁拽涅力钻点组雍葡搏绪墒抿患寸畸奏芯酶遣爪掇说懊卷什呵拿酚沁虱崭虐毯滓暇泽寸吸凸吟站倡套柑碟树篷调涤腻侩绷耗荤却峡湘粉肚镰惨令省焦蕊汛苇暖绘依凰银独措市武衬蜀敬烁保店矩沁弗救偏掩讼士釉痊箔茨绵惜辟还涧普嗡勤读饵钮夫琶鞠痢潭鲁芬夯菌凶毁斋粕铸皱织第一章 绪论学习要点 本章介绍砌体结构的概念，砌体结构的发展简史、国内外的发展现状，砌体结构的特点及应用范围，以及砌体结构的发展前景。1.1 砌体结构的发展简史由砖、石材或砌块组成，并用砂浆黏结而成的材料称为砌体。采用砌体材料的结构称为砌体结构。砌体结构几乎与人类的文明同时诞生。最初是人们利用石料进行简单的堆砌，这种砌体把不同大小的石块用随机的方式堆砌成墙体，用小石头来填大石头之间的空隙。这种随机碎石干砌体至今在一些国家中仍有使用。后来，人们又采用石料和黏土砌筑房屋。最早的砌体结构是公元前4000年在中东的乌尔建造的拱结构。在当时只能利用天然的建筑材料的时代，由于缺乏运载和修建的工具设备，又没有科学合理的结构分析方法，砌筑的艰难和用料的浪费是显而易见的，这极大限制了砌体结构的理论和实践的发展。19世纪20年代发明了水泥后，有了高强度的水泥砂浆，大大提高了砌体结构的质量，使得砌体结构获得了长足的发展。19世纪欧洲建造了各式各样的砖石建筑物，特别是多层房屋。在世界上许多文明古国，人们应用砌体建造了大量具有代表性的砖石结构建筑物。著名的由我国的万里长城、大雁塔、北魏时期河南嵩岳寺塔（南北朝时期所建造，共15层，高约40m，是我国最古老的用砖砌筑成的佛塔）、隋朝河北赵州桥（公元581-618年由著名工匠李春建造，是世界上最早建造的空腹式单孔圆弧石拱桥），明代南京的灵谷寺等；国外的有埃及的金字塔和神庙，巴比伦的空中花园，希腊的雅典卫城以及运动场、竞技场、露天音乐场、纪念馆等公共建筑，罗马的大引水渠、桥梁、斗兽场、浴室、神庙和教堂；君士坦丁堡的圣索菲亚大教堂，南美的金字塔等，都是世界建筑历史上的辉煌成就，至今仍是备受推崇和瞻仰的宝贵遗产。砌体结构在我国有着悠久的历史。早在5000年前就建造有石砌祭坛和石砌围墙。生产和使用烧结砖的历史也有3000年以上。中国的早期建筑多采用木构架承重，墙壁仅作填充防护之用。自鸦片战争后，国内的建筑受道了欧洲建筑的巨大影响，逐渐开始采用砖墙承重。实践证明，这种结构体系能够充分的发挥砌体材料的作用，因此得到了广泛的应用。随着砌体结构的广泛应用，设计理论也取得了一定的发展。20世纪三四十年代前，人们广泛采用经验法设计砌体结构，或采用容许应力法作粗略的估算。这样设计出的砌体结构受到很大的人为因素的影响，且其承重构件也粗大笨重。前苏联从20世纪40年代起、欧美国家从50年代开始，相继对砌体结构的力学性能进行了系列的研究，提出了以试验结构和理论分析为依据的设计方法。20世纪50年代初，我国直接采用了前苏联的砌体结构设计理论。从60年代开始，我国开始对砌体结构进行了系统的试验和理论研究，并结合相应的工程实践，建立了较完整的设计理论。在相当长的一段时期内，无钢筋参与受力的砌体结构（以下称无筋砌体）得到了广泛的应用。但是在经历了1931年的新西兰那匹尔大地震和1933年美国Long Beach大地震后，无筋砌体结构破坏严重。人们开始逐渐认识到这种传统的砌体结构的抗震性能很差，故在地震区内无筋砌体结构一度被禁止采用。直至1923年，印度学者A.Brebner发表了其为期两年的对配筋砌体的试验研究结果，促使了世界各国对砌体结构重新进行了系统的研究与改进。块体向高强、多孔、薄壁、大块等方向发展，最重要的是进一步发展了配筋砌体，使得砌体结构得以在地震区获得重新的应用。较为著名的工程有美国于20世纪70年代在匹兹堡建造了一座20层的配筋房屋；英国于1981年提出了配筋砌体和预应力砌体设计规范。这些成果均使得砌体结构得到了进一步的发展。建于美国科罗拉多州的一座20层配筋砌体塔楼和建于加州的采用高强混凝土砌块并配筋的希尔顿饭店，都经受住了地震的考验。1971年美国西部圣弗尔南多大地震时，一幢位于洛杉矶的10层的钢筋混凝土框架遭到了严重的破坏，而邻近该建筑的13层配筋砌体结构却完整无损，这一现实表明了配筋砌体结构具有了新的竞争能力。我国在经受海城和唐山地震后，大力开展了砌体结构抗震设计的研究，取得了颇有中国特色的研究成果。结果表明，在多层砌体房屋中设置钢筋混凝土构造柱及采用配筋砌体是提高砌体结构房屋抗震能力的有效措施。这些措施均使得砌体结构房屋仍可在地震区应用。1.2 国内外砌体结构发展现状1.2.1 国外砌体结构的发展和应用在国外，砌体结构和钢结构、钢筋混凝土结构一样，从材料、计算理论、设计方法到工程应用都得到了一定的进展。材料性能方面，黏土砖的强度等级高达100MPa，砂浆的强度等级用到20MPa。为得到更高抗压强度的砖砌体，也可在砂浆中掺入有机化合物以形成高黏合砂浆，砌体的抗压强度可达35MPa以上。因此，利用砖石结构承重修建十几层或更高的高层楼房已经不很困难，在一些国家已经有所应用。1891年美国人在芝加哥建造了一幢17层砖房，由于当时的技术条件限制，底层承重墙厚1.8m。而于1957年瑞士人在苏黎世采用强度为58.8MPa，空心率为28的空心砖建成了一幢19层塔式住宅，墙厚才380mm，这一现象引起了各国的工程师的重视。欧美各国加强了对砌体结构材料的研究和生产；同理，在砌体结构的理论研究和设计方法上也取得了许多成果，推动了砌体结构的快速发展。从材料生产方面看，20世纪70年代，世界上50多个国家黏土砖总产量为1000亿块（不包括中国）。砖的强度一般达到30-60MPa，有的高达100MPa；砂浆的强度也提高许多。美国ASTMC标准规定的三类水泥石灰混合砂浆，抗压强度分别为25.5MPa、20MPa、13.9MPa，德国的砂浆为13.714.1MPa。与此同时，砌块强度也已达到20MPa，接近或超过普通混凝土强度。砌块应用也比较广泛，产量也比较大，在一些发达国家的产量甚至接近砖的产量。国外采用砌块作为承重墙建造了许多代表性的高层房屋，如1970年在英国诺丁汉市建成的一幢14层砌块房屋；美国、新西兰等国采用配筋砌体建造了20层左右的高层，如美国丹佛市17层“五月市场”公寓和20层的派克兰姆塔楼等。前者高度为50m，墙厚仅280mm（50MPa，实心黏土砖厚82.5mm，内填钢筋混凝土）。国外采用高黏度黏合性高强砂浆或有机化合物树脂砂浆甚至可以对缝砌筑。在设计理论方面，自20世纪60年代以来，欧美许多国家逐渐改变长期沿用基于弹性理论的容许应力设计法。英国标准协会于1987年编制的砌体结构实施规范，意大利砖瓦工业联合会于1980年编制的承重砖砌体结构设计计算的建议等均采用极限状态设计法；国际建筑研究与文献委员会承重墙委员会（CIB W23）于1980年颁发了砌体结构设计与施工的国际建议（CIB58），采用了以近似概率理论为基础的安全度准则；国际标准化协会砌体结构委员会IOS/TC1790编制的国际砌体结构设计规范也采用了上述相关的原则。与此同时，世界各国在砌体结构学科方面的交流和合作也逐渐加强，推动了砌体结构的发展。自1967年由美国国家科学基金会和美国结构黏土制品协会发起，在美国奥斯汀得克萨斯大学举行的第一届（国际）砌体结构会议以来。每3年举行一次国际会议，1997年在中国上海召开第11届国际砌体结构会议。ISO/TCI79于1981年成立，下设SC1、SC2和SC3三个分技术委员会，我国在1981年被推选为SC2的秘书国。由我国负责主编的国际标准配筋砌体设计规范（ISO96523）已经完成，并于2000年通过各成员国的审查。1.2.2 我国砌体结构的发展和应用 新中国成立以来，砌体结构得到迅速发展。目前砌体结构是我国建筑工程中量大而面广的最常用的结构形式，砌体结构中砖石砌体约占95%以上。据了解，目前我国实心黏土砖的年产量已达6000亿块，破坏土地资源数10万亩，十分惊人。砌体材料方面的发展必然应考虑“节土”、“节能”、“利废”的基本国策。 作为“节土”、减轻自重的重要措施，20世纪80年代以来，砖已从过去单一的烧结普通砖发展到采用多孔砖和空心砖、混凝土空心砌块、轻骨料混凝土或加气混凝土砌块、非烧结硅酸盐砖、硅酸盐砖、粉煤灰砌块、灰砂砖以及其他工业废渣或煤矿石等制成的无熟料水泥煤渣混凝土砌块等。同时，国家制定了适应各种块体的砂浆的强度等级，高强度砂浆也得到了较快的发展。实际上早在六七十年代，我国南方广大城乡已经开展了混凝土小型空心砌块的推广应用，取得了显著的社会经济效益。根据中国建筑砌块协会统计，我国混凝土小砌块1992年产量为600万m2，1993年达到2000万m2（约140亿块），1998年统计年产量达3500万m2，各类砌块建筑的总面积达到8000万m2，以后产量稳中有升。建筑砌块与砌块建筑不仅具有较好的技术经济效益，而且在节土、节能、利废等方面具有巨大的社会效益和环境效益。1995年颁布实行混凝土小型空心砌块建筑技术规程（JGJ/1495）对全国砌块建筑推广应用起到了推动作用。为适应城市建设的需要，结构形式也从过去单一的墙砌体承重结构发展为大型墙板、内框架结构、内浇外砌、挂板等不同类型。砌体结构的应用范围也在不断地扩大，出现了以砖砌体建造屋面、楼面结构的情况。各地也在积极研究论证砌体用于高层建筑结构中的可行性。 在应用新技术方面，我国曾采用过振动砖墙板技术、预应力空心砖楼板技术与配筋砌体等。配筋砌体结构的试验与研究在我国虽然起步较晚，但进步显著。20世纪60年代起在一些房屋的部分砖砌体承重墙、柱中尝试采用管网配筋，结果墙、柱的承载力得到了很大的提高且材料利用率也提高了很多，取得了显著的经济效果。70年代以来，尤其是经历了1975年海城地震及1976年唐山大地震之后，我国加强了对配筋砌体结构的试验和研究，且于1983年和1986年，在广西南宁修建了10层配筋砌块的住宅楼和11层办公楼试点房屋。当时采用MU20高强砌块是两次人工投料振捣而成。于辽宁盘锦市建成了一栋15层配筋砌块剪力墙点式住宅楼，所用砌块是美国引进的砌块成型机生产的，砌块强度等级达到MU20。1998年上海建成一栋配筋砌块剪力墙18层塔楼，所用砌块也是用美国设备生产MU20的砌块，这是我国最高的18层砌块高层房屋，而且建在7度设防的上海市，其影响和作用都是比较大的。2000年抚顺也建成一栋6.6m大开间12层配筋砌块剪力墙板式住宅楼。这些实践说明，在倡导节约式社会的今天，砌体结构仍有很大的发展空间和应用前景。1.2.3 我国砌体结构设计规范的发展 我国最早应用于砌体结构的设计规范是1956年前苏联属于定值极限状态设计法的砖石及钢筋砖石结构设计标准及技术规范。20世纪60年代初至70年代初，我国在全国范围内对砖石结构进行了较大规范的调查和试验研究，总结出了一套砖石结构理论、计算方法和系列经验，并于1973年成功颁布了第一部砖石结构设计规范（GBJ373）。该规范首次提出了刚弹性静力计算方案，考虑了房屋整体空间工作性能，对受压构件提出了统一的计算公式。70年代中期，我国继续对砌体结构进行了大规模的、系统的、全面的实验研究，在砌体结构的设计方法、房屋空间工作性能、墙梁共同工作、砌块砌体的性能与设计以及配筋砌体、构造柱、圈梁和房屋的抗震性能等方面取得了很大的进展，1988年颁布并实施了砌体结构设计规范（GBJ388）。该规范摒弃了73版采用的单一安全系数的极限状态的设计法，而是以概率理论为基础，以分项系数的设计表达式进行计算的极限状态设计法。随着我国在砌体结构新材料、新技术及结构理论的不断推广应用，人们对砌体房屋结构的可靠性、耐久性提出了进一步的要求，原有的砌体结构设计规范（GBJ388）已显得不适应工程建设的需要。1998年起，在总结新的科研成果和工程经验的基础上，国家组织国内有关高校、科研和设计单位对砌体结构设计规范进行了全面修订，编制出新的砌体结构设计规范（GB500032001）（以下简称规范）。在新的规范中增加了组合砖墙、配筋砌块砌体剪力墙结构，以及地震区的无筋和配筋砌体结构构件设计等内容；引入了近年来新型砌体材料，如蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、轻集料混凝土砌块及混凝土小型空心砌块灌孔砌体的计算指标；提供了材料强度等级；调整了材料设计强度的取值；补充了以承受永久荷载为主的内力组合，增加了施工质量控制等级的内容，以提高结构的可靠度；补充了砖砌体和混凝土构造柱组合墙、配筋砌块砌体剪力墙的设计方法；对结构和构件承载力计算方法(如局部受压、墙梁计算等）做了进一步改进，并补充和完善了防止墙体开裂的构造措施。此外，新的砌体结构设计规范还明确了工程设计人员必须遵守的强制性条文。新规范的颁布实施促进了我国砌体结构设计和应用水平的进一步提高。一系列计算理论和计算方法的建立及设计与施工规范的制定，显示了我国当前的综合水平，使我国的砌体结构理论和设计方法更趋完善。 1.3 砌体结构的特点及应用范围1.3.1 砌体结构的特点1. 砌体结构优点砌体结构目前已成为世界上应用最广泛的结构形式之一，其具有以下优点。1） 砖、石、砌块材料，来源方便，可以“因地制宜，就地取材”。2） 砌体与钢筋混凝土结构相比，砌体结构的施工时不需要模板和特殊的施工设备，方法较简单，可节约大量木材、钢材及水泥，工程造价低。3） 砖石材料或砌块材料具有很好的耐火性、耐久性、化学稳定性和大气稳定性。4） 砌体特别是砖砌体和砌块砌体，具有良好的保温、隔热和隔声性能，节能效果明显，所以既是较好的承重结构，也是较好的围护结构。2. 砌体结构特点砌体结构也存在制约其发展的缺点： 1）砌体结构自重大，强度低，因而墙、柱截面尺寸大，材料用量多，增大了自重，致使运输量加大，且在地震作用下引起的惯性力也增大，对抗震不利。 2）砌体结构抗拉、抗弯、抗剪等强度都较低；延性差，抗震能力差，使砌体结构的应用受到限制。 3）砌体结构基本上采用手工方式砌筑，劳动量大，生产效率低。 4）砌体结构的黏土砖的生产占用大片良田，不但影响农业生产，对保持生态环境平衡也很不利。1.3.2 砌体结构的应用范围 目前国内住宅、办公楼等民用建筑中的基础、内外墙、柱、过梁、屋盖和地沟等都可用砌体结构建造。在工业厂房建筑及钢筋混凝土框架结构的建筑中，砌体往往用来砌筑围护墙。中、小型厂房和多层轻工业厂房，以及影剧院、食堂、仓库等建筑，也广泛地采用砌体作墙身或立柱的承重结构。砌体结构还用于建造其他各种构筑物，如烟囱、小型水池、料仓、地沟等。由于砖质量的提高和计算理论的进一步发展，56层高的房屋采用以砖砌体承重的混合结构非常普遍，不少城市建至7-8层。在某些产石材的地区，也可用毛石承重墙建造房屋。 在交通运输方面，砌体结构除可用于桥梁、隧道外，地下渠道、漏洞、挡土墙也常用石材砌筑。 在水利工程方面，可以用砌体结构砌筑坝、堰、水闸、渡槽等。 由于无筋砌体的抗压性能突出，决定了其结构构件的尺寸很大，从经济性上限制了其房屋的高度。而砌体配筋的出现解决了这个难题，使得砌体结构从根本上由泥瓦匠的经验创造转变为工程化的结构形式。采用配筋砌体后，砌体结构又重新成为了具有竞争能力的结构类型。 尚应注意，砌体结构是用单块块体和砂浆砌筑的，目前大都用手工操作，质量较难保证，加之砌体抗拉强度低、抗震性能差等缺点，在应用时应注意规范的有关规定。 1.4 砌体结构的发展展望随着科学技术的进步，古老的砌体结构将逐步被现代砌体结构所取代。21世纪我国砌体结构已进入了成熟的发展阶段，但仍具有诸多不足之处，其今后的主要发展方向有如下几个方面。 （1）研究和生产节能、环保、轻质、高强、高性能、可持续发展的块体材料 轻质、高强空心块体，能使墙体自重减轻，生产效率提高，且保温隔热性能良好，受力更加合理，抗震性能也得到了提高。在努力研究和生产轻质、高强的砌块和砖的同时，还应注意对高黏结强度砂浆的研制和开发，发展高强、高黏结力的砂浆可有效的提高砌体结构的强度和抗震性能。 传统的黏土砖因其耗能大、毁田多、运输量大的缺点越来越不适应可持续发展和环境保护的要求。砌体结构今后首先要积极发展新材料。严格按照国家的相关要求，坚持“节能”、“节地”、“利废”、保护环境和改善建筑功能为发展方针，以提高生产技术水平、加强产品配套和应用为重点，积极发展功能好、效益佳的各种新型墙体材料。例如，用粉煤灰、煤渣、矿渣、炉渣等工业废料制砖或板材，可变废为宝。用湖泥、河泥或海泥制砖，则可疏通淤积的水道。 由此可见，积极推进墙体材料改革，加强采用工业废料和地方性材料代替黏土砖的研究，对于节约能源和调整建筑材料产品结构，有着极其重要的意义。 （2）研究和发展新的设计理论和新的结构体系 相对其他结构形式而言，砌体结构的设计理论发展较慢，还有不少问题有待进一步研究，应加强对砌体结构基本理论的研究。同时，需要更加深入地研究砌体结构的结构布置，整体受力性能和破坏机理，通过物理和数学模式，建立精确而完整的砌体结构理论，研究有优良抗震性能的砌体结构，使砌体结构这种古老而有生命力的结构形式更好地造福人民，是世界各国所关注的课题。配筋砌体有良好的抗震性能，深化对配筋砌体结构的研究，扩大其应用范围已成为国内外研究的热点问题。配筋砌体在国外已获得较广泛的应用，建造起高达20层的房屋，成为很有竞争力的结构形式。我国近年来已注意配筋砌体的应用，并已建造了配筋砌体的高层建筑试点工程。尤其是要进一步研究配筋混凝土砌块砌体剪力墙结构的抗震性能，使该结构体系在我国抗震设防地区有更大的适用高度，并对框支配筋混凝土砌块砌体剪力墙结构进行系统研究，将我国配筋砌体结构的研究和应用提高到一个新的水平。（3） 研究和推广先进、高效新技术采用工业化生产，提高砌体施工技术的机械化水平，可减轻劳动强度、加快工程建设速度。国外在砌体结构的预制、装配化方面做了许多工作，积累了不少经验，我国在这方面有较大差距。我国对预应力砌体结构的研究相当薄弱，为此，有必要在我国较大范围内改变传统的砌体结构建造方式。先进、高效的建造技术，将为创造舒适的居住和使用环境提供良好的条件。正如资深的砌体结构学者E.A.James 所指出“砌体结构经历了一次中古欧洲的文艺复兴，其中吸引力的功能特性和经济性，是它获得新生的关键。我们不能停留在这里。我们正在进一步赋予砌体结构的新的概念和用途。”我们应该对砌体结构的未来充满信心，坚持科学态度，敢于创新，为我国及世界的砌体结构的发展做出更大的贡献。 小结 本章简述了砌体结构的历史发展概况，对砌体结构有了大致的了解；详细地阐述了国内外砌体结构的发展和应用的现状以及我们砌体规范的发展沿革，并且简要介绍了砌体结构的特点及应用范围，认清了砌体结构在工程结构体系的选择中所具备的优势；使读者对砌体结构有了进一步的认识，同时，对砌体材料及砌体结构的发展、应用和推广进行了展望。砌体结构尚有巨大的发展潜力和市场竞争力，是值得土木工程师们关注的。 第二章 砌体材料及砌体的力学性能学习要点 本章着重介绍砌体的材料，砌体的分类，砌体的受压、受拉、受弯和受剪性能和破坏形式，砌体的抗压、抗拉、抗弯和抗剪强度平均值计算公式，砌体的变形及有关性能结构。 2.1 砌体材料 砌体是由块体和砂浆砌筑而成的整体材料。块体和砂浆的强度等级是根据其抗压强度而划分的，是确定砌体在各种受力状态下强度的基础数据。块体强度等级以符合“MU”（masonry unit）表示，砂浆强度等级以符合“M”（mortar）表示，对于混凝土小型空心砌块砌体，砌筑砂浆的强度等级以符合“Mb”表示，灌孔混凝土的强度等级以符号“Cb”表示，其符号“b”指的是block。2.1.1 块体块体分为砖、砌块和石材三大类。砖和砌块通常是按块体的高度尺寸划分的，块体高度小于180mm者称为砖；大于180mm者称为砌块。1. 砖 目前，我国用作承重砌体结构的砖有烧结普通砖、烧结多孔砖和非烧结硅酸盐砖。 烧结普通砖以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要成分塑压成坯，经高温焙烧而成的实心或孔洞率小于25%的砖。目前，我国生产的烧结普通砖统一规格为240mm115mm53mm。实心黏土砖的重力密度为1618kN/m；实心硅酸盐砖的重力密度为1415kN/m。 实心黏土砖的强度可以满足一般结构的要求，且耐久性、保温隔热性好，生产工艺简单，砌筑方便，故生产应用最为普遍，多用作砌筑单层及多层房屋的承重墙、基础、隔墙和过梁，以及构筑物中的挡土墙、水池和烟囱等，同时还适用于作为潮湿环境及承受较高温度的砌体。但由于黏土砖毁坏土地资源、浪费能源，我国政府已在许多地区禁用黏土砖。 为了减轻墙体自重，改善砖砌体的技术经济指标，近期我国部分地区生产应用了具有不同孔洞形状和不同孔洞率的烧结多孔砖或空心砖。这种炸砖自重较小，保温隔热性能相比黏土砖来说有了进一步改善，砖的厚度较大，抗弯抗剪能力较强，而且节省砂浆。孔洞率等于或大于25%，孔的尺寸小而数量多的砖称为多孔砖，常用于承重部位；孔洞率等于或大于40%，孔的尺寸大而数量少的砖称为空心砖，常用于非承重部位。 烧结多孔砖的外形尺寸，按烧结多孔砖（GB 135442000）规定，长度（L）可为290mm、240mm、190mm，宽度(B)为240mm、190mm、180mm、175mm、140mm、115mm，高度(H）为90mm。产品还可以有1/2长度或1/2宽度的配砖，配套使用。有的多孔砖可与烧结普通砖搭配使用。 以硅质材料和石灰为主要原料压制成坯并经高压釜蒸汽养生而成的实心砖统称硅酸盐砖。常用的有蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、炉渣砖、矿渣砖等。其规格尺寸与实心黏土砖相同。 蒸压灰砂砖是以石英砂和石灰为主要原料，也可加入着色剂或掺合料，经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成的。用料中石英砂约占80%90%，石灰约占10%20%。色泽一般为灰白色。这种砖不能用于温度长期超过200，受急冷急热或有酸性介质侵蚀的部位。 蒸压粉煤灰砖又称烟灰砖，是以粉煤灰为主要原料，掺配一定比例的石灰、石膏或其他碱性激发剂，再加入一定量的炉渣或水淬矿渣作骨料，经加水搅拌、消化、轮碾、压制成型、高压蒸汽养护而成的砖。这种砖的抗冻性、长期强度稳定性以及防水性能等均不及黏土砖，可用于一般建筑。 炉渣砖又称煤渣砖，是以炉渣为主要原料，掺配适量的石灰、石膏或其他碱性激发剂，经加水搅拌、消化、轮碾和蒸压养护而成。这种砖的耐热温度可达300，能基本满足一般建筑的使用要求。 矿渣砖是以未经水淬处理的高炉矿渣为主要原料，掺配一定比例的石灰、粉煤灰或煤渣，经过原料制备、搅拌、消化、轮碾、半干压成型以及蒸汽养护等工序制成的。 以上各种硅酸盐砖均不需焙烧，这类砖不宜用于砌筑炉壁、烟囱之类承受高温的砌体。 根据抗压强度，烧结普通砖和烧结多孔砖分为MU30、MU25、MU20、MU15和MU10五个强度等级。烧结多孔砖的强度等级是由试件破坏荷载值除以受压毛面积确定的，这样在设计计算时不需要考虑孔洞率的影响。蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖分为MU25、MU20、MU15、MU10四个强度等级。 2.混凝土砌块 砌块是比标准砖尺寸大的块体，用其砌筑砌体可以减轻劳动量和加快施工进度。制作砌块的材料有许多品种：南方地区多用普通混凝土做成空心砌块以解决黏土砖与农田争地的矛盾；北方寒冷地区则多利用浮石、火山渣、陶粒等轻集料做成轻集料混凝土空心砌块，既能保温又能承重，是比较理想的节能墙体材料。此外，利用工业废料加工生产的各种砌块，如粉煤灰砌块、煤研石砌块、炉渣混凝土砌块、加气混凝土砌块等也因地制宜地得到应用，既能代替黏土砖，又能减少环境污染。 砌块按尺寸大小和重量分成用手工砌筑的小型砌块和采用机械施工的中型和大型砌块。高度为180350mm的块体一般称为小型砌块；高度为360900mm的块体一般称为中型砌块；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。 我国从20世纪70年代以来，各地已经用混粘土小型空心砌块修建了数千万平方米的房屋，获得了丰富的经验。小型砌块的主规格尺寸为390mm190mm190mm，与目前国内外普遍采用的尺寸基本一致。 配以必要的辅助规格砌块后，可同时适用于2M。和3M。的建筑模数制，使用十分灵活。按孔的排数有单排孔、双排孔和多排孔等。壁厚及肋厚采用2530mm，孔洞率为50%左右。孔洞的型式可以是贯通的，为了铺浆方便也有采用封底（盲孔）或半封底的。 砌块强度划分为MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5五个强度等级。 3.石材 用作承重砌体的石材主要来源于重质岩石和轻质岩石。重质岩石的抗压强度高，耐久性好，但导热系数大。轻质岩石的抗压强度低，耐久性差，但易开采和加工，导热系数小。石砌体中的石材，应选用无明显风化的石材。在产石地区充分利用这一天然资源比较经济。 石材按其加工后的外形规则程度，分为料石和毛石。料石中又分有细料石、半细料石、粗料石和毛料石。毛石的形状不规则，但要求毛石的中部厚度不小于200mm。 如上所述，由于石材的大小和规格不一，石材的强度等级通常用3个边长为70mm的立方体试块进行抗压试验，按其破坏强度的平均值而确定。石材的强度划分为MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20七个等级。试件也可采用表2.1所列边长尺寸的立方体，但考虑尺寸效应的影响，应将破坏强度的平均值乘以表内相应的换算系数，以此确定石材的强度等级。表2.1 石材强度等级的换算系数立方体边长/mm2001501007050换算系数1.431.281.1410.86 2.1.2 砂浆 砂浆是由胶结料、细集料、掺和料加水搅拌而成的混合材料，在砌体中起粘结、衬垫和传递应力的作用。砌体中常用的砂浆可分为水泥砂浆、水泥混合砂浆和非水泥砂浆三种，其稠度、分层度和强度均需达到规定的要求。砂浆稠度是评判砂浆施工时和易性（流动性）的主要指标，砂浆的分层度是评判砂浆施工时保水性的主要指标。为改善砂浆的和易性可加入石灰膏、电石膏、粉煤灰及黏土膏等无机材料的掺和料。为提高和改善砂浆的力学性能或物理性能，还可掺入外加剂。国外在砂浆中掺入聚合物（如聚氯乙烯乳胶）获得良好效果，如美国DOW化学公司研制的掺合料“Sarabond”，可使砂浆的抗压强度和粘结强度提高3倍以上。砂浆中掺入外加剂是一个发展方向，但为了确保砌体的质量，使用外加剂应具有法定检测机构出具的该产品的砌体强度型式检测报告，并经砂浆性能试验合格后方可采用。 砂浆的强度等级用边长为70.7mm的立方体试块进行抗压试验，每组为6块，按其破坏强度的平均值确定。砂浆的强度划分为M15、M10、M7.5、M5和M2.5五个等级。工程上由于块体的种类较多，确定砂浆强度等级时应采用同类块体为砂浆强度试块底模。如蒸压灰砂砖砌体和蒸压粉煤灰砖砌体的抗压强度指标系采用同类砖为砂浆试块底模时所得砂浆强度而确定的。当采用黏土砖作底模时，其砂浆强度提高，实际上砌体的抗压强度低10%左右。对于多孔砖砌体，应采用同类多孔砖侧面为砂浆强度试块底模。 砌体结构施工中很容易产生砂浆强度低于设计强度等级的现象，它所带来的后果有时十分严重，应予高度重视。其中砂浆材料配合比不准确、使用过期水泥等，是砂浆达不到设计强度等级和砂浆强度离散性大的主要原因。此外还应注意，脱水硬化的石灰膏不但起不到塑化作用，还会影响砂浆强度，消石灰粉是未经熟化的石灰，颗粒太粗，起不到改善和易性的作用，均应禁止在砂浆中使用。 为了适应混凝土砌块等混凝土制品建筑应用的需要，提高砌块砌体的砌筑质量，新的砌体规范提出了混凝土砌块专用砂浆，即由水泥、砂、水以及根据需要掺入的掺和料和外加剂等组分，按一定比例，采用机械拌和制成，用于砌筑混凝土小型空心砌块的砂浆。其掺和料主要采用粉煤灰，外加剂包括减水剂、早强剂、促凝剂、缓凝剂、防冻剂、颜料等。与使用传统的砌筑砂浆相比，专用砂浆可使砌体灰缝饱满、黏结性能好，减少墙体开裂和渗漏，提高砌块建筑质量。这种砂浆的强度划分为Mb30、Mb25、Mb20、Mb15、Mb10、Mb7.5和Mb5七个等级，其抗压强度指标相应于M30、M25、M20、M15、M10、M7.5和M5等级的一般砌筑砂浆抗压强度指标。通常Mb5Mb20采用32.5级普通水泥或矿渣水泥，Mb25和Mb30则采用42.5级普通水泥或矿渣水泥。砂浆的稠度为5080mm，分层度为1030mm。2.1.3 混凝土小型空心砌块灌孔混凝土 它是砌块建筑灌注芯柱、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和料和外加剂等组分，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。其掺和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性的细石混凝土，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。混凝土小型空心砌块灌孔混凝土的强度划分为Cb40、Cb35、Cb30、Cb25和Cb20五个等级，相应于C40、C35、C30、C25和C20混凝土的抗压强度指标。这种混凝土的拌和物应均匀、颜色一致，且不离析、不泌水，其坍落度不宜小于180mm。 2.2 砌体的分类 砌体结构是指用转砌体、石砌体或砌块砌体建造的结构。根据配筋情况，砌体结构可分为无筋砌体和配筋砌体两大类。 2.2.1 无筋砌体 仅由块材和砂浆组成的砌体称为无筋砌体。 1. 砖砌体 根据砖的种类，砖砌体可分为普通黏土砖砌体、黏土多孔砖砌体以及各种硅酸盐砖砌体。标准尺寸的普通砖砌体可以砌成厚度为120mm（半砖）、240mm（一砖）、370mm（一砖半）、490mm（两砖）及620mm（两砖半）等的墙体。为了节约材料，墙厚也可以按1/4砖进位。此时，部分砖侧砌，以构成厚度为180mm、300mm和420mm等的墙体。采用目前国内常用几种规格的多孔砖可以砌成厚度为90mm、180mm、240mm、290mm及390mm等的墙体。 普通黏土砖砌体自重较大，重力密度一般为1819kN/m。在有黏土资源的地区应推广多孔砖砌体。随着多孔砖规格的不同，其砌体重力密度在1316.5kN/m之间变动，比普通黏土砖砌体自重减轻15.4%30%。对于多孔砖砌体，尽管在铺砌砂浆时有部分砂浆落入或嵌入孔洞内，但由于灰缝数量减少，总的砂浆用量与实心砖砌体相比大致相当或减少。由于多孔砖高度大，它在砌体中的强度利用率较高，试验资料表明，相同条件下多孔砖砌体的抗压强度比实心砖砌体略高或相当。此外，多孔砖砌体由于灰缝砂浆嵌入孔内的销键作用，其抗剪强度实心砖砌体提高18%20%。 在我国沿海或其他人多地少地区，往往采用蒸压灰砂砖或粉煤灰砖砌体取代普通黏土砖砌体，如在成都已建成年产7000万块粉煤灰砖的生产线，并已积累了建造20万平方米民用建筑的经验。灰砂砖在我国长沙、重庆、上海和北京等地均已得到应用。由于灰砂砖和粉煤灰砖的生产工艺较先进，砖表面比黏土砖平整、光滑，砂浆容易铺砌饱满、密实，因而一般情况下，砌体抗压强度比黏土砖砌体稍高或相当，而由于砖表面光滑使砖与砂浆的粘结力降低，其抗剪强度仅为黏土砖砌体的70%80%。使用经验表明，若使用不当，粉煤灰砖或灰砂砖墙体容易产生干缩裂缝、粉刷层起壳或脱落等缺陷，这与此类砖的吸水速度慢、干缩率大、热膨胀系数大、表面光滑及多浮灰等因素有关。2. 砌块砌体砌块砌体今年来在我国发展较迅速。根据块材尺寸可分为小型砌块砌体、中型砌块砌体和大型砌块砌体，按砌块材料可分为混凝土砌块砌体、轻骨料混凝土砌块砌体、加气混凝土砌块砌体和粉煤灰砌块砌体。小型砌块使用灵活，采用不同的砌筑方法可以在立面和平面上排列出不同的组合，使墙体符合使用要求，并能满足砌块的搭接要求。但小型砌块比普通砖重，工人的手工劳动强度大，中型和大型砌块则需要吊装机械。由于砌块的尺寸比砖大，砌筑时能节约砂浆，空心砌块孔洞率较大，使砂浆和块体的结合较差，因而砌块砌体的整体性和抗剪性能不如普通砖砌体。当砌块使用不当时，也会因砌块干缩而产生干缩裂缝。3. 石砌体石砌体分为料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。在产石区，采用石砌体比较经济。在工程中，石砌体主要用作受压构件，如一般民用建筑的承重墙、柱和基础。料石砌体和毛石砌体用砂浆砌筑，毛石混凝土砌体由混凝土和毛石交替铺砌而成。毛石混凝土砌体砌筑方便，在基础工程中应用较多，也常用于建造挡土墙等。石砌体中石材的强度利用率很低，这是由于石材加工困难，即使是料石，其表面也难以平整。石砌体的抗剪强度也较低，抗震性能较差。2.2.2 配筋砌体配筋砌体是在砌体中配置钢筋或钢筋混凝土的砌体。配筋砌体可以大大提高砌体的抗压、抗弯和抗剪承载力。配筋砌体形式多样，尚无统一的分类方法，目前常用分类如下。1.横向配筋砌体在砖砌体的水平灰缝内配置钢筋网片，主要用以提高砌体的抗压承载力，一般在轴心受压和偏心距较小的受压构件中应用图2.1（a）。这是横向配筋砌体习惯上称为网装配筋砌体。 图2.1 横向配筋砌体、组合砌体横向配筋砌体的另一种形式是在墙体的水平灰缝内配置水平钢筋，用以提高砌体的抗剪承载力，但为了充分发挥水平钢筋的作用，它们往往与竖向配筋同时使用而构成复合配筋砌体。2.组合砌体由砖砌体与钢筋混凝土或砂浆面层构成的砌体称为组合砌体。钢筋混凝土或砂浆面层设置在垂直于弯矩作用方向的两侧，用以提高构件的抗弯能力，其主要用于偏心距较大的受压构件图2.1（b）。在国外，组合砌体还用作抗侧力剪力墙，先在两侧砌筑墙体作为模板，然后在中间的空腔内灌注配有竖向和横向钢筋的混凝土墙片，其受力性能与钢筋混凝土剪力墙相近图2.1（c）。3.符合配筋砌体复合配筋砌体是指在块体的竖向孔洞内设置钢筋混凝土芯柱，在水平灰缝内配置水平钢筋所形成的砌体。这类砌体可较有效地提高墙体的抗弯和抗剪能力，图2.2所示为几种复合配筋形式。 图2.2 复合配筋砌体 图2.3 约束砌体4. 约束砌体或集中配筋砌体约束砌体是指在墙体周边设置钢筋混凝土边框或构造梁、柱所形成的砌体，也称集中配筋砌体。这类砌体用以提高墙体的抗震性能，也可用来提高墙体的抗压或局部受压承载力。目前这类砌体在我国已得到广泛应用，其配筋形式如图2.3所示。我国新修订的规范根据我国的实际应用情况把配筋砌体分为配筋砖砌体构件和配筋砌块砌体构件两大类。配筋砖砌体构件又可分为网状配筋砖砌体构件、组合砖砌体构件，组合砖砌体构件又可分为砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层的组合构件、砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙。 2.3 砌体的受压性能2.3.1 砌体受压破坏特征根据试验，砌体轴心受压时从开始直至破坏，根据裂缝的出现和发展等特点，可划分为三个受力阶段。图2.4为砖砌体的受压破坏情况。第一阶段：从砌体开始受压，到出现第一条（批）裂缝图2.4（a）。在此阶段，随着压力的增大，单块砖内产生细小裂缝，但就砌体而言，多数情况裂缝约有数条。如不再增加压力，单块砖内的裂缝亦不发展。根据国内外的试验结果，砖砌体内产生第一批裂缝时的压力约为破坏时压力的50%70%。 第二阶段：随着压力的增加，单块砖内裂缝不断发展，并沿竖向通过若干皮砖，在砖体内逐渐连接成一段段的裂缝图2.4（b)。此时，即使压力不再增加，裂缝仍会继续发展，砌体已临近破坏，处于十分危险的状态。其压力约为破坏时压力了的80%90%。第三阶段：压力继续增加，砌体内裂缝迅速加长加宽，最后使砌体形成小柱体（个别砖可能被压碎）而失稳，整个砌体亦随之破坏图2.4（c)。以破坏时压力除以砌体横截面面积所得的应力称为该砌体的极限强度。图2.4所示的试验砌体，砖的强度为10MPa,砂浆强度为2.5MPa，实测砌体抗压强度为2.4MPa。可见砖砌体在受压时不但单块砖先开裂，且砌体的抗压强度也远低于它所用砖的抗压强度，这一差异可用砌体内的单块砖的应力状态加以说明。 图2.4 砖砌体受压破坏情况1） 由于灰缝厚度和密实性不均匀，单块砖在砌体内并非均匀受压，而是处于受弯和受剪状态（图2.5）。图2.5 砌体内砖的复杂应力状态示意2） 砌体横向变形时砖和砂浆的交互作用。在砖砌体中，由于砖和砂浆的弹性模量及横向变形系数的不同，一般砖的横向变形较中等强度等级的砂浆为小，所以在用这种砂浆砌筑的砌体内，由于两者的交互作用，砌体的横向变形将介于两种材料单独作用时的变形之间，亦即砖受砂浆的影响增大了横向变形，因此砖内出现了拉应力；相反的，灰缝内的砂浆层受砖的约束，其横向变形减小，因此砂浆处于三向受压状态，其抗压强度将提高。3） 弹性地基梁的作用。砖内受弯剪应力的大小不仅与灰缝厚度和密实性的不均匀有关，而且还与砂浆的弹性性质有关。每块砖可视为作用在弹性地基上的梁，其下面的砖体即为弹性“地基”。地基的弹性模量愈小，砖的弯曲变形愈大，砖内发生的弯剪应力愈高。4） 竖向灰缝上的应力集中。砌体的竖向灰缝未能很好地填满，同时竖向灰缝内砂浆和砖的黏结力也不能保证砌体的整体性。因此，在竖向灰缝上的砖内将发生横向拉应力和剪应力集中。上述种种原因均导致砌体内的砖受到较大的弯曲、剪切和拉应力的共同作用。由于砖是一种脆性材料，它的抗弯、抗剪和抗拉强度很低，因而砌体受压时，首先是单块砖在复杂应力作用下开裂，在破坏时砌体内砖的抗压强度得不到充分发挥。烧结多孔砖砌体中产生第一批裂缝时的压力较上述普通砖砌体的高，约为破坏压力的70%。在砌体受力的第二阶段，出现裂缝的数量不多，但裂缝竖向贯通的速度快，且临近破坏时砖的表面普遍出现较大面积的剥落。多孔砖砌体轴心受压时，自第二至第三个受力阶段所经历的时间亦较短。上述现象是由于多孔砖的高度比普通砖的高度大，且存在较薄的孔壁，致使多孔砖砌体较普通砖砌体具有更为显著的脆性破坏特征。混凝土小型空心砌块砌体轴心受压时，按照裂缝的出现、发展和破坏特点，也如普通砖砌体那样，可划分为三个受力阶段。但对于空心砌块砌体来说，由于孔洞率大，砌体各壁较薄，对于灌孔的砌块砌体，还涉及块体与芯柱的共同作用，使其砌体的破坏特征较普通砖砌体破坏特征仍有所区别，主要表现在以下几方面。1） 在受力的第一阶段，砌体内往往只产生一条裂缝，且裂缝较细。由于砌块的高度较普通砖的高度大，第一条裂缝通常在一块砌体的高度内贯通。2） 对于空心砌块砌体，第一条竖向裂缝常在砌体宽面上沿砌块孔边产生，即砌块孔洞角部肋厚度减小处产生裂缝。随着压力的增加，沿砌块孔边或沿砂浆竖缝产生裂缝，并在砌体窄面上产生裂缝，此裂缝大多位于砌块孔洞中部，也有的发生在孔边。砌块砌体最终往往因裂缝骤然加宽而破坏。砌块砌体破坏时裂缝数量较普通砖砌体破坏时的裂缝数量要少得多。砌块砌体内产生第一批裂缝时的压力约为破坏时压力的50%。3） 对于灌孔砌块砌体，随着压力的增加，砌块周边的肋对混凝土芯体有一定的横向约束。这种约束作用与砌块和芯体混凝土的强度有关，当砌块抗压强度远低于芯体混凝土的抗压强度时，第一条竖向裂缝常在砌块孔洞中部的肋上产生，随后各肋均有裂缝出现，砌块先于芯体开裂。当砌块抗压强度与芯体混凝土抗压强度接近时，砌块与芯体均产生竖向裂缝，表明砌块与芯体共同工作较好。随着芯体混凝土横向变形的增大，砌块孔洞中部肋上的竖向裂缝加宽，砌块的肋向外崩出，导致砌体完全破坏。破坏时芯体混凝土有多条明显的纵向裂缝。灌孔砌块砌体内产生第一批裂缝时的压力约为破坏时压力的60%。在毛石砌体中，毛石和灰缝的形状不规则，砌体的匀质性较差，出现第一批裂缝时压力的相对比值更小，