砌体结构课件

-老而未衰的结构体系,砌体结构MasonryStructure,砌体结构,由砖砌体、石砌体或砌块砌体建造的结构，称为砌体结构,埃及金字塔（公元前3000年）,罗马大角斗场（公元72-80年）,砌体结构应用实例,中国长城（公元前7世纪）,土耳其君士坦丁堡圣索菲亚大教堂（砖砌大跨结构，公元537年）,巴黎圣母院（1345年）哥特式教堂,砌体结构应用实例,砌体结构对社会发展、历史文化传承发挥了巨大的作用,河北赵州桥（公元595-605年）最早跨度最大石拱桥,河南嵩岳寺塔（公元523年）最古老密檐式砖塔,国家已明令禁止使用红砖不让用红砖不代表不建造砌体结构房屋新型的砌体材料：混凝土砌块、蒸压灰砂砖等新型砌体结构形式：配筋砌体结构抗震性能可满足,讲砌体结构的意义,施楚贤湖南大学教授我国砌体结构理论的创立者之一在砌体抗震等方面做出突出贡献,砌体结构专家介绍,砌体结构专家介绍,唐岱新哈工大教授（一级）黑龙江固特建筑技术开发有限公司技术总顾问发展了配筋砌体结构理论，推广了多高层配筋砌体结构,参考教材,基本理论抗震,基本理论配筋砌体,现代砌体结构的特点,由砖、石或各种砌块用砂浆砌筑而成,优点：（1）就地取材，造价低；（2）良好的耐火性和耐久性；（3）隔热和保温性能好；（4）受环境和施工条件的影响较小；（5）采用配筋砌体可改善延性和抗震性能。缺点：（1）与钢和混凝土相比，砌体强度较低，结构自重大；原因：抗压强度低（MU30+M15C7.5）（2）砌筑施工劳动量大；（3）抗拉和抗剪强度较抗压强度更低，无筋砌体抗震性能较差；（4）粘土砖制造耗用大量粘土，影响农业生产，不利于环保。,0-3现代砌体结构的特点及展望,（2）发展高强、轻质、高性能的砌体材料,（1）使砌体结构适应可持续发展的要求,（3）采用新技术、新的结构体系和新的设计理论,毁损耕地、消耗能源的现状，使“禁粘”成为国家的一项基本国策推广混凝土小型空心砌块充分利用工业废料和地方材料（火山渣、陶粒、浮石、粉煤灰）,采用高强、轻质砌块采用配套专用高强砌筑砂浆,依据破坏机理和受力性能，建立更完整的现代砌体结构理论加强对新型配筋砌体结构体系的研究采用隔振技术减轻地震作用危害,砌体结构的出路：克服缺点创新发展,过渡型：多孔砖、空心砖,墙材大致可划分为淘汰型、过渡型和发展型产品，其划分的原则是依据产品的技术性、政策性、经济性三大要素。,多孔砖又称烧结多孔砖，以黏土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的具有竖向孔洞(25%孔洞率35%，孔尺寸小数量多)。长度为290、240、190mm，宽度为240、190、180、175、140、115mm，高度为90mm。型号有KP1、KP2和KM1三种。,一、近代发展的主要砌体材料,KP1烧结多孔砖24011590mm,KP2烧结多孔砖15011590mm,KM1烧结空心砖（非承重）空洞率40%,发展型：蒸压制品（承重）,蒸压粉煤灰砖: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，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成。,蒸压粉煤灰砖、蒸压灰砂砖,蒸压灰砂砖:以石英砂和石灰为主要原料，可加入颜料和外加剂，经坯料制备、压制成型、经高压蒸汽养护而成。,发展型：混凝土小型空心砌块（承重）,普通混凝土砌块浮石混凝土砌块火山渣混凝土砌块煤矸石混凝土砌块,新型块材的共有特点：母材强度提高，块材开孔,新型砌体块材内的孔洞不管是“人为”主动形成的，还是意外被动造成的，都可视为实体块内的缺陷，它们的存在增加了结构的脆性。,构造柱圈梁抗倒塌体系,对于传统的砖砌体结构，在总结地震震害经验的基础上，提出此抗倒塌体系，有效增加了结构的整体性、延性和抗倒塌能力，成为无筋砌体结构抗震设计的最主要构造措施，其不参与结构计算。,二、现代砌体结构体系,组合墙约束砌体结构,加密构造柱圈梁形成约束砌体，在砌体墙的边缘都设置钢筋混凝土构造柱，提高砌体的抗压能力和结构延性。,底层大开间框剪组合墙4层子结构拟动力试验,芯柱圈梁小砌块多层砌体体系,节能、节土；墙体易于开裂；二次装修危害大。,三、现代砌体结构应用技术发展的重点,工程造价尽可能降低,工程质量更容易保证,工程建设周期尽量短,结构具有更高的抵抗偶然荷载作用的能力具有更好的延性,无筋砌体,配筋砌体,多层房屋,高层房屋,平均能源消耗量节省54%,四、发展前景砌块体系的优势,与传统“秦砖汉瓦”相比:,与现浇等体积混凝土相比:,节水10%15%,节约水泥7%10%,节约石材30%35%,节约砂70%80%,减少废气排放量30%50%,墙肢截面高度与厚度之比，即肢厚比在58之间的配筋砌块砌体剪力墙,五、配筋砌块短肢砌体剪力墙结构体系,建筑标准层平面布置图,五、配筋砌块短肢砌体剪力墙结构体系,结构标准层平面布置图,五、配筋砌块短肢砌体剪力墙结构体系,哈尔滨阿继科技园18层商住楼2001目前国内最高配筋砌体商住楼,上海园南小区18层住宅1997国内第一栋配筋砌体高层,大庆奥林国际120万平米高层住宅20062009配筋砌体结构最大的小区,砌体结构就在你我身边,目录,第1章砌体力学及物理性能第2章砌体结构可靠度设计原理第3章无筋砌体结构构件第4章砌体结构房屋墙体第5章墙梁、挑梁及过梁第6章配筋砌体结构第7章砌体结构房屋抗震,第1章砌体力学及物理性能,块材,烧结普通砖（240*115*53mm)、烧结多孔砖、非烧结硅酸盐砖等强度等级：（MU30）,MU25,MU20,MU15,MU10,混凝土、轻骨料混凝土、粉煤灰小型空心砌块强度等级：MU20,MU15,MU10,MU7.5,MU5.0,天然石材（毛石和料石）建筑物基础或挡土墙强度等级：MU100,MU80,MU60,MU50,MU40,MU30,MU20,1-1块体,一、块体的种类,1.烧结普通砖：粘土、非粘土（页岩、煤矸石、粉煤灰）24011553标准砖684块/立方米,2.烧结多孔砖：粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰等为原料孔洞率25%35%承重孔洞率40%非承重长度、宽度、高度可为290mm，240mm,190mm,180mm，175mm，140mm,115mm，90mm。,常用的几种烧结多孔砖（a）KM1型(b)KM1型配砖（c）KP1型(d)KP2型(e)(f)KP2型配砖,大孔空心砖,3.非烧结硅酸盐砖：蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、炉渣砖、矿渣砖*不用烧结*不能用于的部位温度长期超过200（炉壁、烟囱）急冷、急热有酸性介质侵蚀,4.混凝土小型空心砌块：390190190mm、壁厚30mm、空心率46%50普通混凝土空心砌块；浮石、火山渣、陶粒轻集料混凝土空心砌块已取消中型砌块需机械吊装,5.天然石材：重石材、轻石材;料石、毛石应无明显风化,常用混凝土小型空心砌块,常用混凝土小型空心砌块,二、块体的强度等级,砌墙砖试验方法（GB/T2542-2003）试样10块，切断、水泥净浆叠粘成立方体、经养护后试压破坏。强度用“MU”表示,标准差：,烧结普通砖强度等级（GB51012003），烧结多孔砖强度等级（GB135442011）,变异系数：,1）仅用抗压强度指标评定，向国际看齐；2）取消砖“MU7.5”，使最低等级加以提高，目的：提高耐久性；3）强调变异系数；4）多孔砖是用检测整块砖抗压强度来评定强度等级。,蒸压灰砂砖强度等级（GB119452012）,蒸压粉煤灰砖强度等级（JC2392001）,二、块体的强度等级,单块受压、按毛面积计算。强度等级：MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5,石材强度等级的换算系数,砌块抗压强度等级,试件200mm立方体70mm立方体强度等级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20,石材抗压强度等级,定义：,砂浆：由胶凝材料（水泥、石灰、石膏、粘土）、砂子和水组成。,砂浆作用：（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，提高砌体的保温与隔热、防水、抗冻性能。,对砂浆的性能要求：（1）强度；（2）流动性；（3）保水性。,1-2砂浆,配筋砼砌块砌体,配筋砖结构,无筋砌体结构,配筋方式,砖砌体、砌块砌体和石砌体。一般配筋率0.07%抗震不利，用于少层或多层建筑。,横向配筋砖砌体，组合砖砌体,在砌筑中，上下孔洞对齐，在竖向孔中配置钢筋、在横肋凹槽中配置水平钢筋并浇注灌孔混凝土或在水平灰缝配置水平钢筋。,1-3砌体的分类和应用,预应力砌体结构,在砌体构件或结构的某些部位配置一定的预应力钢筋，通过张拉预应力钢筋使砌体获得预应力。,（a）料石砌体（b）毛石砌体（c）毛石混凝土砌体,砖的砌筑方式,石砌体的几种类型,无筋砌体结构,配筋砖结构,钢筋连接的空腔墙,或90砌块面层,配筋砼砌块砌体,一、砌体受压试验研究,(a)出现单砖裂缝(b)形成贯通竖向裂缝(c)极限状态,1）单块块材先开裂2）砌体的抗压强度总是低于所用块材的抗压强度,1-4砌体的力学性能,1)单砖裂缝(0.50.7)Nu2)贯穿裂缝(0.80.9)Nu（加固征兆）3)破坏分割为小柱、失稳,二、单砖在砌体中的受力状态分析,在均匀压力作用下，砌体内的块材并非均匀受压，处于弯曲、剪切的共同作用。,E砂浆10N/mm2时，应乘系数1.10.01f2，MU20的砌体应乘系数0.95，且满足f1f2，f120N/mm2。,1-5砌体抗拉、抗弯、抗剪性能,受拉构件的三种破坏情况,砌体受拉、受弯、受剪强度取决于砂浆与块体的粘结强度,砌体的粘结强度水平灰缝的粘结强度：切向粘结强度和法向粘结强度竖向灰缝的粘结强度：强度较弱，设计中不予考虑。,一、砌体的抗拉性能轴心受拉沿齿缝截面破坏；沿块体与竖向灰缝截面破坏限制低强度块材的使用，该破坏可避免；沿通缝的破坏法向粘结力不宜保证，实际工程不允许应用。,二、砌体的抗弯性能沿齿缝截面破坏(a)沿块体与竖向灰缝截面破坏(b)，限制低强度块材的使用，该破坏可避免；沿通缝截面破坏(c),三、砌体的抗剪性能沿通缝截面破坏沿齿缝截面或阶梯形截面破坏试验表明：一般情况下，不同形式的受剪破坏，其抗剪强度基本相同。,(a)沿水平灰缝破坏(b)沿齿缝破坏(c)沿阶梯形缝破坏,砌体受剪破坏特征,规范对于各类砌体的拉、弯、剪强度平均值采用统一的计算模式,1-6砌体的变形性能,一、砌体的弹性模量砌体受压时应力-应变呈曲线关系，材料明显呈弹塑性，应力-应变关系可近似按对数规律采用：,工程上实际应用时取=0.43fm时的变形模量作为砌体的弹性模量，这样规定是为了比较符合砌体在使用受力状态下的工作性能。砌体的弹性模量受砂浆影响大,二、砌体的剪切变形模量,砌体的泊松比：砖砌体取=0.15；砌块砌体=0.3剪变模量：G=0.4E,与砂浆强度和块材品种有关的系数,砌体的弹性模量（N/mm2）,三、砌体的线膨胀系数和收缩率,温度变化引起砌体的热胀冷缩，当这种变形受到约束时，砌体会产生附加内力和附加变形及裂缝。当需要计算这种附加内力和变形裂缝时，线膨胀系数是重要的参数。砌体中含水率降低时，会产生较大的干缩变形，当这种变形受到约束时，砌体会产生干燥收缩裂缝。,第2章砌体结构的强度计算指标,砌体结构设计规范(GB500032001)采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用可靠指标度量结构的可靠度，用分项系数设计表达式进行设计。对一般的砌体结构属于脆性破坏，当其安全等级为二级时，允许可靠度指标=3.7。,砌体结构针对砌体结构自重较大的特点，增加了以自重为主的荷载效应组合计算公式:,2-1砌体结构的可靠度,荷载效应组合模式,由可变荷载控制的组合：可变荷载主要是楼面（屋面）活荷一项；由永久荷载控制的组合：组合系数为0.7，则1.4*0.7=0.98，可简化为1.0。,注意：规范中规定各类砌体强度设计值在一些情况下需要乘以调整系数,砌体强度设计值调整系数,2-2砌体抗压强度设计值,砌体抗压强度平均值与设计值的关系：,取砌体抗压强度变异系数为0.17（毛石除外）,砌体材料的分项系数1.6（施工质量为B级时）,为便于设计，根据块体和砂浆强度等级可直接查表获得砌体的抗压强度设计值。,对各类砌体拉、弯、剪强度的变异系数为0.2（毛石砌体为0.26)。,2-3砌体的轴心抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度设计值,灌孔砌块砌体的抗压强度,灌孔砌块砌体的抗剪强度,灌孔砌块砌体的弹性模量,灌孔混凝土Cb，具有较大的流动性，坍落度在200250mm砌筑砂浆Mb,2-4灌孔砌块砌体的抗压强度和抗剪强度设计值,3-1受压构件承载力计算,一、偏心受压短柱(3),矩形截面,第3章无筋砌体受压构件承载力计算,砌体偏心受压构件的1与e/i关系曲线,高厚比3，构件的纵向弯曲对承载力影响很小，可忽略。,砌体短柱受压时应力的变化,二、偏心受压长柱,当构件的高厚比3时，纵向弯曲的影响已不可忽视，需考虑其对承载力的影响；,采用了附加偏心距法，即增加由纵向弯曲产生的附加偏心距ei,由边界条件确定附加偏心矩ei，即,为轴心受压构件的纵向弯曲系数,为与砂浆强度等级有关的系数：当砂浆强度等级M5时，=0.0015；为M2.5时，=0.002；当砂浆强度为零时，=0.009。构件的高厚比，,为轴心受压构件的纵向弯曲系数,矩形截面,随着试件高厚比的增大，轴心受压砌体构件的纵向弯曲现象显著，同时块材与砂浆等因素也对纵向弯曲程度产生影响。,受压构件的高厚比：构件的计算高度H0与截面在偏心方向的截面高度h的比值,受压构件的计算高度H0,高厚比和偏心矩e对受压构件承载力的影响系数；,计算相当麻烦，因此也可直接查附表,为了反映不同砌体类型受压性能的差异，计算影响系数时，应先对构件高厚比乘以修正系数,y截面重心到轴力所在偏心方向截面边缘的距离,偏心受压构件的偏心距过大，构件的承载力下降明显;偏心距过大可能使截面受拉边出现较大的水平裂缝。,矩形截面T形截面,3-2砌体局部受压计算,砌体结构常与钢筋混凝土结构、钢结构组成混合结构，会出现大梁、屋架等的支反力作用在砌体墙、柱截面中的局部面积上局压。局部面积上的压力加大，可能成为整个结构中的薄弱环节。,局压特点：压应力不断扩散；直接受压的局部范围内，砌体抗压强度比均匀受压时有所提高,局部受压平面位置,应力分布,一、砌体局部面积上均匀受压,Nl局部受压面积上的轴向力设计值；砌体局部抗压强度提高系数；,A0影响砌体局部抗压强度的计算面积；Al砌体局部受压面积；,只要存在未直接受荷的面积就有力的扩散现象，也就能在不同程度上提高直接受荷部分的砌体强度套箍作用；为避免发生脆性的劈裂破坏，应限制局部抗压强度提高系数的最大值。,对于未灌实的混凝土小型空心砌块砌体=1.0,影响局部抗压强度的计算面积和强度提高系数限值,局压面积,计算面积,二、梁端有效支承长度,作用在梁端砌体上的轴向力包括：梁端支承压力Nl和上部轴向力N0,梁端有效支承长度,Nl作用点距墙内表面0.4a0,上部荷载对局压影响,三、梁端砌体局部受压,当有上部荷载时（例如多层砖房楼盖梁支承处），梁端底面处不但有梁上传来局压荷载产生的局压应力，而且还有上部墙体传来的竖向压应力。但试验表明，砌体局压破坏时这两种应力并不是简单的叠加。当梁上荷载增加时、由于梁端底部砌体局部变形增大，砌体内部产生应力重分布，使梁端顶面附近砌体由于上部荷载产生的应力逐渐减小，墙体逐渐以内拱作用传递荷载。,上部墙体传来的荷载，一部分压于梁尾端形成一定的约束，另一部分通过墙体的悬臂作用卸掉了。,悬臂卸荷,上部荷载的折减系数，当A0/Al3时，取=0N0局部受压面积内的上部轴向力设计值；Nl梁端荷载设计值产生的支座压力；s0上部荷载设计值产生的平均压应力；h梁端底面受压应力图形的完整性系数，一般可取h=0.7；对于过梁和墙梁可取h=l.0。Al梁端支承处局部受压面积；A0影响砌体局部抗压强度的计算面积；a0梁端有效支承长度(mm)，a0a,a梁端实际支承长度(mm)；hc、b梁的截面高度和截面宽度(mm)；f砌体抗压强度设计值(N/mm2),由于砌体的内拱卸荷作用，A0/Al3.0时，可以不考虑上部荷载的作用,刚性垫块的作用：增大砌体的局压面积垫块种类：预制、现浇；刚性垫块的构造要求：高度tb不宜小于180mm挑出梁边的长度不宜大于垫块高度tb带壁柱墙垫块伸入翼墙内的长度不应小于120mm；,四、刚性垫块时的砌体局部受压,ab垫块伸入墙内的长度bb垫块的宽度a0刚性垫块上表面梁端有效长度1刚性垫块影响系数；,剖面,平面,梁高,梁宽,梁端有效支承长度：,壁柱,N0垫块面积Ab内上部轴向力设计值，N0=0Ab；Nl垫块上压力设计值；垫块上N0及Nl合力的影响系数，应取3.0时值；1垫块外砌体面积的有利影响系数，1应取为0.8，但不小于1.0。为砌体局部抗压强度提高系数，以Ab替代Al计算；Ab垫块面积；A0计算面积，在带壁柱墙的壁柱上设置刚性垫块时，计算面积A0应取壁柱面积，不应计入墙体翼缘面积；,忽略砌体内拱卸荷作用的有利影响。考虑了荷载偏心距对砌体承载力的影响；,刚性垫块下的砌体局部受压验算公式：,梁与梁垫整浇,垫梁作用：扩散梁端的集中力垫梁下的压应力分布形态：分布长度S=h0范围内(h0为垫梁的折算高度),柔性垫梁下的压应力分布形态可近似视为三角形分布。,五、柔性垫梁下体局部受压,圈梁,圈梁,砌体墙,式中，N0垫梁上部轴向力设计值2当荷载在墙厚上均匀分布时2取1.0，不均匀时2取0.8；bb垫梁在墙厚方向的宽度(mm)；0上部荷载设计值产生的平均压应力；h0垫梁折算高度(mm)Eb、Ib分别为垫梁的弹性模量和截面惯性矩；hb垫梁高度(mm)；E砌体弹性模量；h墙厚(mm),应考虑Nl在墙厚上不均匀分布的压应力影响，为此，引入垫梁底面压应力分布系数2,局压应力三维分布,3-3砌体受拉、受弯、受剪承载力计算,一、轴心受拉构件,二、受弯构件,1、受弯构件的承载力抗弯承载力计算：,2、受弯构件的抗剪剪承载力计算：,式中：ft砌体的轴心抗拉强度设计值，按附表17-7采用ftm砌体的弯曲抗拉强度设计值，应按附表17-7中的较小值采用。W截面抵抗矩fv砌体的抗剪强度设计值，应按附表17-7采用；b截面宽度；Z内力臂，当截面为矩形时取Z等于2h/3；I截面惯性矩；S截面面积矩；h截面高度。,三、受剪构件,纯剪情况很少，一般处于有竖向荷载作用下的剪压复合受力状态；剪摩理论：认为砌体复合受力的抗剪强度是砌体的粘结强度与法向压力产生的摩阻力之和，即,式中：A构件水平截面面积。当有孔洞时，取砌体净截面面积；fv砌体的抗剪强度设计值，对灌孔的混凝土砌块砌体取fvg；修正系数，当G=1.2时，对砖砌体取0.60，对混凝土砌块砌体取0.64；当G=1.35时，对砖砌体取0.64，对混凝土砌块砌体取0.66；0永久荷载标准值产生的水平截面平均压应力；剪压复合受力影响系数。,横墙承重方案纵墙承重方案纵横墙混合承重方案内框架承重方案底部框架上部混合结构的承重方案,“混合结构”房屋定义：墙体、柱等竖向结构构件采用砌体材料，而楼盖、屋盖等水平结构构件采用钢筋混凝土或木材，这种房屋称为混合结构。,4-2混合结构房屋的结构布置,第4章混合结构房屋的墙、柱设计,4-1概述,1、横墙承重体系,竖向荷载传力路线：屋（楼）面荷载横墙基础地基横墙承重体系特点：横墙为承重墙，间距较小（34.5m），结构整体性好，空间刚度大，有利于抵抗水平作用和调整地基的不均匀沉降。纵墙作为围护、立面处理比较灵活，且可保证横墙的侧向稳定。楼板的材料用量较少，但墙体的用料较多；因横樯间距小，适用于宿舍、住宅、旅馆等居住建筑等。,竖向荷载传力路线：屋（楼）面荷载屋（楼）面粱纵墙基础地基纵墙承重体系特点：纵墙为承重墙，横墙数量相对较少，承重墙间距一般较大，房屋的空间刚度比横墙承重体系小；纵墙上门窗洞口的大小和位置受到限制；房屋的划分比较灵活；墙体的材料用量较少；适用于教学楼、图书馆、食堂、俱乐部、中小型工业厂房等单层和多层空旷房屋。,2、纵墙承重体系,竖向荷载传力路线：,纵横墙承重体系特点：兼有横墙和纵横墙承重体系的特点，房屋平面布置比较灵活，空间刚度较好。适用于住宅、教学楼、办公楼及医院等建筑。,3、纵横墙承重体系,竖向荷载传力路线：,内框架承重体系特点：1.室内空间较大，梁的跨度并不相应增大；2.由于横墙少，房屋的空间刚度和整体性较差；3.由于钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性能不同，结构易产生不均匀竖向变形。,4、多排柱内框架承重体系,钢筋混凝土柱,5、底层框架承重体系,竖向荷载传力路线：屋（楼）面荷载上层墙体墙梁框架柱基础地基墙梁：由托梁和其上部一定计算高度范围内的墙体所组成的组合结构称为墙梁底层框架承重体系特点：底层使用空间较大；由于底层墙体较少，沿房屋高度方向，结构空间刚度将发生变化；适用于上部住宅，底层商店或车库类房屋。,无山墙结构：屋盖结构比拟为横梁；计算单元墙比拟为排架柱；基础看作柱的固定端，屋盖结构和墙的连接视为铰接；无山墙结构的计算单元受力状态为平面排架。,砌体结构为复杂的空间结构体系，为分析其墙柱的内力，需确定合理简便的计算方案。,无山墙,4-3混合结构房屋按空间刚度的分类,将楼（屋）盖视作支承在山（横）墙上的大梁。根据横墙和楼（屋）盖对计算单元约束程度，将砌体结构静力计算方案分为刚性、刚弹性和弹性计算方案。,有山墙,+,山墙的侧移楼（屋）盖大梁的最大水平位移,表4-2房屋静力计算方案的确定,房屋的静力计算方案,为保证横墙具有足够抗侧刚度，刚性和刚弹性方案的房屋横墙应同时符合下列条件：横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的50%；横墙的厚度不宜小于180mm；单层房层的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度不宜小于横墙总高度的一半。当横墙不能同时符合上述要求时，应对横墙的刚度进行验算。要求横墙保证墙顶最大水平位移,平面传力：水平荷载外纵墙基础地基空间传力：水平荷载外纵墙基础地基屋盖山墙（横墙）山墙或横墙基础地基,一、竖向荷载作用下承重纵墙的计算,外墙计算单元及计算简图,墙体在每层高度范围内为两端铰支的竖向构件,墙体被削弱，偏于安全铰接,轴力比弯矩大的多铰接处理,44砌体房屋墙、柱设计算,Nl本层楼盖传来的永久荷载及可变荷载；Nl至墙内皮的距离等于0.4a0Nu以上各层楼板、屋盖传来的永久荷载（包括自重）及可变荷载，Nu作用于上层墙截面的重心；,最不利截面位置：楼盖大梁底面-；窗口上端-；窗台-；下层楼盖大梁底面-截面面积偏于安全均以窗间墙计算。,截面承载力计算：求出最不利截面的竖向力N和竖向力偏心距e之后就可按受压构件承载力公式计算,剖面图,刚性方案多层房屋的外墙同时符合下列要求时，可不考虑水平风荷载的影响，仅按竖向荷载计算：洞口水平截面积不超过全截面面积的2/3；层高和总高不超过下表规定；屋面自重不小于0.8kN/m2。,二、刚性方案多层房屋外墙在水平荷载作用下的计算,风荷载作用下产生的弯矩应与竖向荷载作用下的弯矩进行组合，风荷载取正风压（压力）还是取负风压（吸力），应以组合后弯矩的代数和增大为原则来决定。,三、竖向荷载作用下承重横墙的计算,取宽度为1m的横墙作为计算单元；每层横墙视为两端铰支的竖向构件；刚性方案中各层横墙可按轴心受压构件计算（因轴力大，偏心弯矩小）。,山（横）墙计算单元及计算简图,一、墙柱的允许高厚比,高厚比验算目的：保证墙柱构件在施工阶段和使用期间稳定性；（防止施工偏差、施工阶段和使用期间的偶然撞击和振动使墙柱丧失稳定）为墙、柱承载力计算确定计算参数；,4-5砌体房屋的构造措施,高厚比：指构件的计算高度H0与在偏心方向的截面高度h的比值：,式中：b墙柱的允许高厚比，按表取值；1自承重墙允许高厚比的修正系数；当墙厚h=240mm时，1=1.2；h=90mm时，1=1.5；240mmh90mm，1=1.21.5的插值。2有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数；bs宽度S范围内的门窗洞口宽度；S相邻窗间墙或壁柱间的距离。,影响墙、柱允许高厚比b的因素：砂浆强度；影响砌体弹性模量砌体截面形式；影响惯性矩横墙间距；支承条件；由计算方案决定房屋构件重要性。,墙、柱允许高厚比b,墙、柱高厚比的验算公式：,式中：系数。对细料石、半细料石砌体，=0；对混凝土砌块、粗料石、毛料石及毛石砌体，=1.0；其它砌体，=1.5；bc构造柱沿墙长方向的宽度；l构造柱的间距。,设置构造柱墙的高厚比验算：,为考虑设置构造柱后的有利作用，可将墙的允许高厚比乘以提高系数c,当bc/l0.25时，取bc/l0.25；当bc/l0.05时，取bc/l=0,考虑构造柱有利作用的高厚比验算不适用于施工阶段验算施工阶段是先砌墙后浇柱。,设有钢筋混凝土圈梁的带构造柱墙（或带壁柱），当b/s1/30时（b为圈梁宽度，s为构造柱间距或壁柱间距），圈梁可以作为墙的不动铰支点（因为圈梁水平方向刚度较大，能够限制壁柱间或构造柱间墙体的侧向变形），以降低墙体高度。,二、防止和减轻墙体开裂的主要措施,砌体抗拉强度低，抗裂性能差，易产生裂缝。墙体开裂原因：荷载作用、收缩与温度变形、基础的不均匀沉降混凝土线膨胀系数为1.0105/；砖砌体0.5105/；,收缩与温度变形引起的典型裂缝：,防止由于收缩和温度变形引起墙体开裂采取下列措施：,（1）设置温度伸缩缝；将过长的房屋用温度缝分隔成几个独立的单元，使每个单元因收缩和温度变化而产生的拉应力小于抗拉强度（2）顶层宜设置圈梁；（3）有效保温层、隔热层；（4）保温隔热层、刚性面层、砂浆找平层应设置分隔缝；（5）顶屋及女儿墙砂浆强度等级不低于M5；（6）房屋顶层端部墙体内适当增设构造柱；（7）非烧结硅酸盐砖、砌块严格控制出厂时间，避免现场雨淋；（8）屋面板设置水平滑动层；,原则：降低温度与干缩的大小及其对砌体的影响（防、放）；增强墙体抵抗能力（抗）。,砌体房屋温度伸缩缝的间距（m）,注：（1）对烧结普通砖、多孔砖、配筋砌块砌体，取表中数值；对石砌体、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖和混凝土砌块房屋取表中数值乘以0.8。（2）层高大于5米的混合结构单层房屋，温度伸缩缝间距可按表中数值乘以1.3后采用，但当墙体采用蒸压灰砂砖或混凝土砌块砌筑时，不得大于75米。（3）严寒地区不采暖房屋及构筑物和温差较大且变化频繁地区，墙体的温度伸缩缝间距应按表中数值予以适当减小后取用。（4）墙体的伸缩缝应与其他结构的变形缝相重合。（5）当有实践经验和可靠根据时，可不按本表的规定。,防止由于地基的不均匀沉降引起墙体开裂的主要措施,（1）设置沉降缝；（2）设置圈梁，增加墙体的稳定性和整体刚度；（3）体形应力求简单，横墙间距不宜过大；不宜采用对不均匀沉降较敏感的内框架结构。（4）合理安排施工程序，宜先建较重单元，后建较轻单元。,基础不均匀沉降引起的裂缝：,沉降缝和温度缝不同：前者自基础断开，后者是地面以上结构断开，沉降缝也可兼温度缝。温度缝的宽度一般不小于30mm，沉降缝的宽度一般大于50mm。,圈梁以设置在基础顶面和檐口部位对抵抗不均匀沉降的作用最为有效。,第5章配筋砌体构件的承载力计算,n高厚比、轴向力的偏心距、配筋率对网状配筋砖砌体受压构件承载力的影响系数；A截面面积；fn网状配筋砖砌体的抗压强度设计值；,5-1网状配筋砖砌体,on网状配筋砌体构件的稳定系数；e纵向力的偏心距；fy钢筋的抗拉强度设计值fy320MPa；钢筋网体积配箍率；Sn同一方向钢筋网的间距。,可直接查表求得；不用修正。,网状配筋,网状配筋砖砌体的限制条件及构造,网状配筋砖砌体中的体积配筋率应在0.1%1%之间；采用钢筋网时，d采用34mm；连弯钢筋网d不大于8mm；钢筋网中的钢筋间距不应大于120mm，也不应小于30mm；钢筋网的间距，不应大于5皮砖，也不应大于400mm；应设置于水平灰缝中，且保证钢筋上下至少有2mm厚的砂浆层；砂浆强度等级不应低于M7.5。,当时不宜采用网状配筋,试验表明：偏压构件中随着荷载的偏心距增大，钢筋网的加强作用逐渐减弱；过于细长的受压构件中也会由于纵向弯曲产生附加偏心，使构件截面处在较大偏心的受力状态，钢筋网的作用减弱。,5-2组合砖砌体构件,在砖砌体内配置纵向钢筋或设置部分钢筋混凝土或钢筋砂浆以共同工作都是组合砖砌体。它不但能显著提高砌体的抗弯能力和延性，而且也能提高其抗压能力，具有和钢筋混凝土相近的性能。轴向力偏心距超过无筋砌体偏压构件的限值时宜采用组合砖砌体。对于砖墙与组合砌体一同砌筑的T形截面构件，为简化计算可按矩形截面组合砌体计算。,组合砖柱截面,组合砖柱截面,组合砖砌体轴心受压构件的承载力：,5-3砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙,构造柱设置目的主要是为了加强墙体的整体性，增加墙体抗侧延性，和一定程度上利用其抵抗侧向地震力的能力。砖混结构墙体设计中，有时会遇到砖墙竖向承载力不足又不愿意为此增大墙体厚度，往往在墙体中设钢筋混凝土柱予以加强，柱的厚度与墙厚一样，也可以被视为构造柱。构造柱在墙体中的位置，可以设在墙面的两端，也可以在墙体中部，或且两者兼而有之；构造柱不但自身可以承受一定荷载，而且与圈梁组成了“构造框架”对墙体有一定约束作用，此外，混凝土构造柱提高了墙体的受压稳定性。,国内砌块建筑应用实例的图片,哈尔滨阿继科技园18层住宅,上海18层砌块塔楼,5-4配筋砌块砌体构件,配筋砌块砌体剪力墙结构：,配筋并注芯后的混凝土砌块墙体具有与钢筋混凝土剪力墙相似的受力性能，可看成“装配整体式”混凝土剪力墙结构。是融砌体和混凝土性能于一体的新型结构体系，强度高、抗震性能好可建造中高层。,配筋砌块墙体构造,芯柱中设置竖向钢筋水平凹槽中设置水平钢筋,配置水平及竖向钢筋，灌孔率50，用于中、高层结构。,1、节土、生产能耗低：砌块以混凝土为原料，不破坏土地、不需要烧结。2、自重轻：孔洞率46，墙厚190mm，利于地基处理。3、增加使用面积：比砖墙（240mm，370mm，490mm）薄，增加使用面积35。4、施工快、节省砂浆：1块砌块体积相当于9.6实心砖。5、能适应现代建筑的基本要求：能克服砖砌体的缺点满足节能保温、抗震、防裂等要求；6、节约钢筋：这是因为混凝土砌块是在工厂预先生产的，并有规定的停放期，砌块上墙时，其收缩量已完成40，因此不需要像现浇混凝土剪力墙那样为防止产生收缩裂缝而设置双排构造钢筋,配筋砌块剪力墙建筑的特点,水平钢筋,竖向钢筋,墙体排块图,砌块墙体竖向钢筋锚固,搭接及插筋,采用本结构与钢筋混凝土结构相比，可降低工程造价10-18%，节省钢材30-50%，施工期可缩短1/3，墙体不用模板。砌块建筑应用外墙保温技术，可以达到国家建筑节能50%的要求，可以增加建筑使用面积5%以上。砌块建筑墙体薄了，重量轻了，对地基的荷载降低了，既减少了工程成本。,竣工配筋砌块剪力墙项目经济效益,轴压受压构件,配筋砌块砌体剪力墙结构正截面受压承载力，其计算方法与钢筋混凝土剪力墙相似，亦分为轴压构件、大偏心和小偏心受压构件。,N轴向力设计值；fg灌孔砌体的抗压强度设计值；fy钢筋的抗压强度设计值；As全部竖向钢筋的截面面积；构件的高厚比，为构件的计算高度H0/h。,轴心受压构件的稳定系数,无水平钢筋时，此项为0,配筋砌块剪力墙正截面承载力计算,偏心受压构件,大偏压计算简图,大偏压的基本假定：1截面符合平截面假定；2远离中和轴的受拉、受压钢筋都达到屈服；3不考虑受压区分布筋作用；4砌体受压区应力图形为矩形；5受拉区分布钢筋考虑在（h01.5x）范围内达屈服，这是根据试验时的情况，并参考钢筋混凝土剪力墙的取法而确定的。,小偏压计算简图,小偏压的基本假定：1.截面符合平截面假定；2.受压钢筋已达到屈服；3.不考虑受拉分布筋作用；4.砌体受压区应力图形可等效为矩形；5.受拉钢筋或应力较小侧钢筋的未屈服。,配筋砌块剪力墙斜截面承载力计算,剪力墙的截面限制条件,剪力墙在偏心受拉时的受剪承载力,剪力墙在偏心受压时的受剪承载力,一、圈梁作用和布置,地震中，尽管房屋的局部可能有损伤，芯柱（构造柱structuralconcretecolumn）和圈梁可保证房屋整体不散架，不塌落。从而有效地提高了房屋的抗震能力。圈梁不是“梁”，构造柱也不是“柱”，在抗震中它主要起捆绑作用，从本质上讲，都只是个拉杆。主要设置结果：使结构有足够的延性与变形能力，在大震作用下裂而不倒。,增强房屋的整体性和空间刚度；防止地基不均匀沉降而使墙体开裂；减少振动作用对房屋产生的不利影响；与构造柱配合有助于提高砌体结构的抗震性能。,第6章混合结构房屋其他结构构件设计6-1圈梁,1对空旷的单层房屋，如车间、仓库、食堂等，应按下列规定设置圈梁：砖砌体房屋，当檐口标高为58m时，应设置圈梁一道；当檐口标高大于8m时，宜适当增设。砌块及料石砌体房屋，当檐口标高为45m时；应设置圈梁一道；当檐口标高大于5m时，宜适当增设。对有电动桥式吊车或较大振动设备的单层工业房屋，除在檐口或窗顶标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁外，尚宜在吊车梁标高处或其他适当位置增设。2对多层砌体民用房屋，如住宅、宿舍、办公楼等建筑，当房屋层数为34层时，应在檐口标高处设置圈梁一道；当层数超过4层时，应从底层开始在包括顶层在内的所有纵横墙上隔层设置圈梁。3对多层砌体工业房屋，宜每层设置现浇混凝土圈梁，对有较大振动设备的多层房屋，应每层设置现浇圈梁。4对设置墙梁的多层砌体结构房屋，为保证使用安全，应在托梁和墙梁顶面、每层楼面标高和檐口标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁。,根据房屋的层数及使用要求对圈梁的设置位置、道数进行规定；如有抗震设防要求的砌体结构，则圈梁的设置要求更为严格。,二、圈梁的构造要求,圈梁宜连续地设在同水平面上，沿纵横墙方向应形成封闭状。当圈梁被门窗洞口截断时，应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁。附加圈梁与圈梁的搭接长度不应小于其中垂直间距的二倍，且不得小于1m。,钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同。当墙厚h240mm时，其宽度不宜小于2h/3。圈梁高度不应小于120mm。纵向钢筋不宜少于410，绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑。箍筋间距不宜大于300mm。现浇混凝土强度等级不应低于C20。,圈梁兼作过梁时，过梁部分的钢筋应按计算用量另行增配。,圈梁的搭接,纵横墙交接处圈梁连接构造,6-2过梁,一、过梁的类型及其适用范围为承担门窗洞口上部墙体的重量及楼(屋)盖荷载，在门窗上设置的梁。（1）钢筋混凝土过梁（2）砖砌过梁：钢筋砖过梁；砖砌平拱过梁,(c)砖砌平拱过梁,当遇到下列情况时，宜采用钢筋混凝土过梁：过梁跨度超过砖砌过梁限值时；对有较大振动或可能产生不均匀沉降的房屋。楼盖梁（板）支承在过梁的构造高度范围以内，或有较大的集中力作用时为了便于现场施工，也常采用预制钢筋混凝土过梁。,(d)砖砌弧拱过梁,二、过梁上的荷载竖向的分类：墙体的重量；由楼板传来的荷载试验表明：过梁上墙体形成内拱而产生卸荷作用。为了简化计算，仍按简支梁计算，并通过调整荷载的办法来考虑共同工作的有利影响。,规范规定过梁上的荷载按下列规定采用：,1梁、板荷载当梁、板下的墙体高度hwln时（ln为过梁的净跨），应计入梁、板传来的荷载；当梁、板下的墙体高度hwln时，可不考虑梁、板荷载。,2墙体荷载(1)对砖砌体，当过梁上的墙体高度hwln/3时，应按墙体的均布自重计算；当hwln/3时,应按高度为ln/3墙体的均布自重计算；,2墙体荷载(1)对砖砌体，当过梁上的墙体高度hwln/3时，应按墙体的均布自重计算；当hwln/3时,应按高度为ln/3墙体的均布自重计算；(2)对砌块砌体，当过梁上的墙体高度hwln/2时，应按墙体的均布自重计算；当hwln/2时,应按高度为ln/2墙体的均布自重计算。,三、过梁的承载力计算和构造有要求,1砖砌平拱的计算跨中正截面受弯承载力支座斜截面受剪承载力,2钢筋砖过梁的计算跨中正截面受弯承载力（对压力合力点取矩）支座斜截面受剪承载力（不考虑钢筋在支座处的有利作用）,式中：W过梁计算截面的抵抗矩；ftm砌体的弯曲抗拉强度设计值；b截面宽度，即为墙厚；z截面内力臂，一般取计算高度的2/3；fv砌体抗剪强度设计值；h0过梁截面有效高度，一般取h0h-as，as=1520mm；h过梁截面高度，取过梁底面以上的墙体高度，但不大于ln/3；当考虑梁板荷载时，则取梁板底面到过梁底的高度作为计算高度；As、fy钢筋的截面面积与抗拉强度设计值。,四、过梁的构造要求,1、砖砌过梁截面计算高度内砂浆不宜低于M5；2、砖砌平拱过梁用竖砖砌筑部分的高度不应小于240mm；3、钢筋砖过梁底面砂浆层处的钢筋，其直径不应小于5mm，间距不宜大于120mm，钢筋伸入支座砌体内的长度不宜小于240mm，砂浆层的厚度不宜小于30mm。4、钢筋混凝土过梁端部的支承长度，不宜小于240mm。,3钢筋混凝土过梁的计算按钢筋混凝土受弯构件进行跨中正截面受弯和支座斜截面受剪承载力计算。,工作机理：带拉杆的拱梁拱联合机构,墙梁的应力分布,墙梁的组合作用,墙梁：由托梁和其上部一定计算高度范围内的墙体所组成的组合结构称为墙梁。,6-3墙梁,墙梁破坏形式,(a)弯曲破坏(b)斜拉破坏(c)劈裂破坏(d),(e)斜压破坏(f)局压破坏,墙梁的一般规定,墙梁的适用条件,hw墙体计算高度；hb托梁截面高度；l0i墙梁第i跨的计算跨度；bh洞宽；hh洞高，对窗洞取洞顶至托梁顶面距离。,框支墙梁的计算简图,洞边至支座中心距ai边支座不小于0.15l0i中支座不小于0.07l0i,托梁计算内容,1托梁跨中截面按偏拉构件计算,2托梁支座截面应按受弯构件计算,对简支墙梁：对连续墙梁和框支墙梁：,3托梁受剪承载力计算,这些系数由有限元分析结果经回归并简化得到。,挑梁：嵌固在砌体中的钢筋混凝土悬臂梁。,设计计算内容：挑梁的抗倾覆验算挑梁下砌体局压的承载力验算,6-4挑梁,挑梁的三个受力阶段和破坏(a)弹性阶段(b)带裂缝工作阶段(c)倾覆破坏(d)局压破坏,挑梁的设计,（一）挑梁的抗倾覆验算砌体墙中钢筋混凝土挑梁的抗倾覆应按下列公式计算：,式中M0v挑梁的荷载设计值对计算倾覆点产生的倾覆力矩。计算倾覆点至墙外边缘的距离x0按下列公式计算：当l12.2hb时x0=0.3hb且不大于0.13l1；当l1l1(c)洞口在l1之内(d)洞在l1之外,雨篷的抗倾覆荷载,雨篷的抗倾覆计算仍按上述公式进行。但其中抗倾覆荷载Gr的取值范围见下图所示的阴影部分。,（二）挑梁下砌体的局部受压验算挑梁下砌体的局部受压承载力按下式验算:,式中：Nl挑梁下的支承压力。根据试验结果，由倾覆荷载和抗倾覆荷载产生的挑梁下砌体的支承压力与倾覆荷载的平均值为2.184。01规范规定Nl=2R，R为挑梁的倾覆荷载设计值；梁端底面压应力图形完整系数，可取0.7。砌体局部抗压强度提高系数，对图a可取1.25；图b可取1.5。Al挑梁下砌体局部受压面积，可取=1.2bhb，b为挑梁的截面宽度，hb为挑梁的截面高度。,（三）挑梁的承载力计算挑梁应按钢筋混凝土受弯构件进行正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力计算。计算正截面受弯承载力时最大弯矩设计值取为：,计算斜截面受剪承载力时，最大剪力设计值取为：Vmax=V0式中：V0挑梁的荷载设计值在挑梁墙外边缘处截面产生的剪力。,（四）挑梁的构造,1纵向受力钢筋至少应有1/2的钢筋面积伸入梁尾端，且不少于212。其余钢筋伸入支座的长度不应小于2l1/3。2挑梁埋入砌体的长度l1与挑出长度之比宜大于1.2；当挑梁上无砌体时，l1与挑出长度之比宜大于2。,第7章砌体结构抗震设计,7-1砌体结构的震害分析与概念设计,人们通过对砌体结构房屋抗震原理及抗震性能的研究，总结出许多关于房屋抗震的正确思想和思维方法，用这种正确思想和思维方法指导设计称为概念设计。概念设计主要包括以下方面：,（一）建筑物的平面、立面及结构布置建筑物的平面、立面宜规则、对称，防止局部有过大的突出或凹进。,表1房屋抗震横墙最大间距（m）,注：1.多层砌体房屋的顶层，最大横墙间距可适当放宽；2.表中木楼、屋盖的规定，不适用于小砌块砌体房屋。,（二）多层砌体房屋总高度及层数的限值历次地震表明，在一般地基条件下，砌体结构房屋层数越多，高度越高，震害越严重。抗震规范对各类砌体房屋的层数和高度规定了限值，见下表。,表2砌体房屋的层数和高度限值(m),（三）多层砌体房屋高宽比限值当房屋的高宽比过大时，地震作用下会因过大的整体弯曲导致墙体出现水平裂缝或发生严重破坏。因此，抗震规范规定了在不同地震设防烈度下的高宽比限值，见下表。,表3多层砌体房屋高宽比限值,设计中当局部尺寸不足时可采取局部加强措施弥补；出入口处的女儿墙应有锚固；多层多排柱内框架房屋的纵向窗间墙宽度，不应小于1.5m。,1.烧结普通粘土砖和烧结多孔粘土砖的强度等级不应低于MU10，其砌筑砂浆强度等级不应低于M5；2.混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5，其砌筑砂浆强度等级不应低于Mb7.5；3.钢筋混凝土框支梁、框支柱的混凝土强度等级不应低于C30；构造柱、芯柱、圈梁及其它各类混凝土构件强度等级不应低于C20；4.钢筋混凝土构件中纵向受力钢筋宜选用HRB400和HRB335级热轧钢筋，箍筋宜选用HRB335、HRB400和HPB235级热轧钢筋。,（五）砌体结构材料的最低强度等级,（六）砌体结构的施工要求,砌体结构施工质量的检查和验收，应符合现行有关国家标准要求。,（六）承载力抗震调整系数RE,砌体材料是一种弹塑性材料，与其它大量的弹塑性材料一样，在短促快速的动力作用下其强度高于静力作用下的强度。地震作用是一种短促的动力作用，同时又是一种偶然作用，地震作用组合的砌体结构构件与非地震组合构件的安全度应有所区别。另外，对不同材料、不同受力性能的构件抗震安全度加以区别是比较合理的。11规范定的各种砌体构件的承载力抗震调整系数见表4。,表4承载力抗震调整系数,7-2多层砌体房屋抗震构造措施,一、钢筋混凝土圈梁的设置,二、钢筋混凝土构造柱及芯柱的设置,表5砖房现浇钢筋混凝土圈梁设置要求,构造柱，是指