砌体的抗压强度.ppt

第一阶段 荷载由零逐渐增加 砌体承受压力 随压力增大至第一条裂缝出现 有时是第一批裂缝 特点 1 仅单块砖内产生细小裂缝 2 如不增加压力 该裂缝亦不发展 砌体处于弹性受力阶段 3 此时压力为破坏压力的50 70 裂缝 第二阶段 随压力增加 裂缝增多 单块砖内裂缝不断发展 并沿竖向通过若干皮砖 逐渐形成贯通多层转的裂缝 特点 1 砌体进入弹塑性受力阶段 压力不增加 裂缝也会增强 增宽 砌体压缩变形增长快 2 此时压力约为破坏压力的80 90 第三阶段 压力继续增加至砌体完全破坏 特点 1 裂缝急剧加长 加宽 个别砖被压碎 或形成小柱体失稳破坏 2 此时压力为破坏压力 实验取材 砖强度 砂浆强度 实验结果 砌体抗压强度 6 79 1 砌体受压破坏特征 1 普通砖砌体 砖砌体受压状态分析 竖向灰缝处存在应力集中 砌体中的砖处于复合受力状态 砌体中的砖受有附加水平拉应力 砌体结构 2 3砌体的抗压强度 1 由于砂浆层的非均匀性以及砖表面的不规整 使得砖与砂浆并非全面接触 而是支承在凹凸不平的砂浆层上 因此 砖在中心受压的砌体中实际上是处于受弯 受剪和局部承压的复杂受力状态 砌体结构 2 3砌体的抗压强度 2 由于砖和砂浆横向变形的差异 一般砖的横向变形较一般砂浆为小 砖和砂浆间的粘结力和摩擦力 使二者不能自由变形 因此砖受到横向拉力 而砂浆受到横向压力 砂浆处于三向受力 抗压强度提高 砖内出现的附加拉应力 加快砖内裂缝的出现 故用低强度砌筑的砌体内裂缝出现较早 砌体结构 2 3砌体的抗压强度 3 弹性地基梁的作用 砖内受弯剪应力的值不仅与灰缝的厚度和密实性不均匀有关 而且还与砂浆的弹性性质有关 每块砖可看作在弹性地基上的梁 其下面的砌体即为弹性 地基 砖的上面承受由上部砌体传来的力 这一地基的弹性模量越小 砖的弯曲变形越大 因而在砖内发生的弯剪应力越大 砌体结构 2 3砌体的抗压强度 4 竖向灰缝处砂浆不可能填实 不能保证砌体的整体性 因而在竖向灰缝处发生应力集中现象 综上所述 中心受压砌体中的砖处于局部受压 受弯 受剪 横向受拉的复杂应力状态下 由于砖的抗弯 抗拉强度很低 故砖砌体受压后砖块将出现因弯拉应力而产生的竖向裂缝 这种裂缝随着荷载增加而上下贯通 直至将整个砌体分割成若干半砖小柱 小柱失稳导致整个砌体的破坏 可见砌体的破坏不是由于砖受压耗尽了其抗压强度 而是由于形成半砖小柱 侧向凸出 破坏了砌体的整体工作 2 多孔砖砌体 烧结多孔砖砌体的轴心受压试验表明 砌体内产生第一批裂缝时的压力较上述普通砖砌体产生第一批裂缝时的压力高 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 如图1 4所示 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 3 混凝土小型砌块砌体 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块的高度内贯通 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 图1 5 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 侧面 上产生裂缝 裂缝 大多位于砌块孔洞中部 也有的发生在孔边 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 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 毛石砌体 毛石砌体受压时 由于毛石和灰缝形状不规则 砌体的匀质性较差 砌体的复杂应力状态更为不利 因而产生第一批裂缝时的压力与破坏压力的比值 相对于普通砖砌体的比值更小 约为0 3 且毛石砌体内产生的裂缝不如普通砖砌体那样分布有规律 二 影响砌体抗压强度的因素1 内因 f1 f2 fm f1一定时 f2太高 不好 砂浆选择 砂浆强度并不是越高越好 降低砂浆强度等级 让干燥收缩裂缝出现在灰缝 易于修补和防渗漏 1 f1 f2 砖和砂浆的强度 砖的选择 考虑砖的抗弯强度 2 块型块型 外观尺寸 长l 宽b 高h 孔洞率 壁厚ts 肋厚tw等 h fm b l fm fm 3 砂浆的变形及和易性 砂浆的变形 横向变形 fm 轻质砂浆变形率大 强度降低15 和易性 铺砌饱满 均匀 密实 fm GB50003规定 对水泥砂浆砖 多孔砖 砌体 强度降低10 4 试件尺寸与加载方法 砌体基本力学性能试验方法标准GBJ129 90标准试件 240 370 720mm 砖 多孔砖 三皮高 中间带竖缝 砌块 6 龄期 7 试验室砌体强度与实际砌体强度差别 实际砌体墙在后 收到上部结构重量的预压 砂浆密实度提高 强度提高约15 2 外因 1 水平灰缝饱满度 f 上式中当 f 0 73时 f 1 0 砌体工程施工质量验收规范GB50203 2002 f 80 2 砖砌筑时的含水率 w GB50203 2002 普通砖 多孔砖应提前1 2d浇水湿润 含水率宜为10 15 灰砂砖 粉煤灰砖 砌块 灰缝厚度t 3 4 砌筑方法 5 施工质量控制等级 240mm 370mm 370mm 490mm 370mm 370mm 490mm 490mm 370mm 615mm 490mm 615mm 2 3 4砌体轴心抗压强度计算公式 1 砌体轴心抗压强度平均值计算公式 由试验研究发现 砌体的轴压强度平均值 fm 主要取决于块体抗压强度平均值f1 砂浆的抗压平均值f2 则 2 1 式中 K1 与块体类别有关的参数 1 0 K2 砂浆强度影响的修正系数 1 0 表条件以外均取1 0 与块体类别有关的参数 1 0 公式特点统一公式 涵盖各类砌体 与试验值符合较好 反映了各因素的影响 1 主要取决因素f1 fm与f1的方根成正比以砖砌体为例 1 砖强度的利用率随砖强度的提高而降低常用材料范围内 砖强度的利用率在15 60 之间 并随砖强度的提高而降低 砖强度提高4倍 砌体强度只提高2倍 例 2 砂浆的强度越高 砖强度的利用率越高如上两例 2 其次影响因素 f21 低强度砂浆中 砖强度的利用率很低2 砌体强度随砂浆强度而线性增长 但砌体强度的增长落后于砂浆强度的增长很多 如 f2 1MPa fm 0 835 f1 f2 15MPa fm 1 6 f1即f2增加15倍 fm仅增加1 92倍 3 k1与 K1与块体种类和砌筑方法有关 与块体高度有关 两者可综合体现砌体抗压强度的大小 如混凝土砌块砌体 因其为单片顺砌或丁砌 而易形成独立小柱 对抗弯有利 故修正 4 k2低强度砂浆横向变形大 故修正 在圆形水池设计中 由于内部液体的压力在池壁中产生环向水平拉力 而使砌体垂直截面处于轴心受拉状态 2 4砌体轴心抗拉 抗弯抗拉和抗剪强度 1 各类砌体的轴心抗拉强度平均值ftm 设计值ft 砌体受拉破坏形式计算中仅考虑水平灰缝中的粘结力 而不考虑竖向灰缝的粘结力 a 沿块体和竖缝与块体的抗拉强度 切向粘结强度有关 b 沿齿缝切向粘结强度与砌筑方式有关 c 沿通缝不允许出现 法向粘结强度很低 一般不足切向粘结强度的1 2 而且往往不易保证 砌体的切向受力 砌体的法向受力 a 不允许设计沿通缝截面破坏的受拉构件 b 沿齿缝破坏 砌体抗拉承载力取决于破坏截面上水平灰缝的面积 即与砌筑方式有关 不考虑提高 只考虑折减 c 沿块体和竖缝破坏 砌体抗拉承载力取决于块体本身的抗拉能力 故抗拉截面积只有砌体受拉截面积的一半 为方便计算仍取受拉全截面积 但强度以块体抗拉强度的一半计算 d 砌体的抗拉强度 取上述两种强度的较小值 砌体结构 2 4砌体抗拉 抗弯和抗剪强度 轴心抗拉强度平均值 弯曲抗拉强度平均值 2 各类砌体弯曲设计值ft a 沿通缝截面b 沿齿缝截面c 沿块体和竖向灰缝截面取b c 两种弯曲抗拉强度的较小值 说明 在竖向弯曲时 应采用沿通缝的抗拉强度 当在水平方向上弯曲时 可能有两种破坏形式 沿齿缝截面和沿竖向灰缝截面 取两种强度较小的计算 3 各类砌体的抗剪强度设计值fv 砌体结构 2 3砌体的抗压强度 受剪破坏形态 在没有拉杆的拱支座处 会发生沿通缝的受剪破坏 当搭接质量较差时 在砖砌体和毛石砌体中 会发生沿齿缝的破坏 在地震作用下 以及当房屋发生不均匀沉降或屋顶与墙体收缩不一致时 会发生阶梯型缝的破坏 由于竖向灰缝一般不饱满 其作用可以忽略 因此沿通缝和沿阶梯型缝的破坏可以统一归结为沿通缝的抗剪强度 砌体结构 抗剪强度平均值 单排孔混凝土砌块对孔砌筑 灌孔砌体的抗剪强度平均值 对于各类砌体的拉 弯 剪强度平均值采用统一的计算公式 2 5砌体的弹性模量 摩擦系数和线膨胀系数 2 5 1砌体弹性模量和剪切模量砌体受压时应力 应变呈曲线关系 材料明显呈弹塑性 其应力 应变关系可近似按对数规律采用 砌体应力 应变全曲线可分为四个明显不同的阶段 砌体的切线模量计算公式 砌体初始弹性模量为 难以准确测量 0 43fm砌