《规范砌体结构》PPT课件VIP

砌体结构,主讲：韩燕Tel砌块,砖、石,用砂浆粘结,砌体,砌体结构,（砖石结构）,混合结构,第一章绪论,第二章砌体材料及其力学性能,第三章砌体结构的强度计算指标,第四章无筋砌体构件的承载力计算,第七章混合结构房屋其他结构构件设计,第五章混合结构房屋的墙、柱设计,砌体结构的特点优点：主要材料来源方便，易于就地取材良好的耐火性，保温、隔热、隔声化学稳定性、大气稳定性施工时不需要特别的技术设备造价低抗压强度远大于抗拉、抗剪强度缺点：强度低，需采用较大截面尺寸，尺寸大自重大抗拉、抗弯、抗剪强度低，抗震性能差手工砌筑，劳动量大，生产效率低粘土砖浪费大量农田示例：古：今：,第一章绪论,国外砌体结构发展现状前苏联是世界上最早建立砌体结构理论和设计方法的国家我国砌体结构的最新发展制定了相应的砌体结构设计规范，给出了在设计中采用以概率论为基础的极限状态设计方法，并以分项系数的设计表达式进行计算。砌体结构的发展方向积极开发节能环保型的新型建材发展高强砌体材料继续加强配筋砌体和预应力砌体的研究加强砌体结构理论的研究,第一章绪论,第二章砌体材料及其力学性能,2-1块体,烧结砖的物理特征,蒸压砖与混凝土砖的物理特征,砌块的物理特征,加气混凝土砌块加气混凝土、泡沫混凝土围护结构,石材的物理特征,块材的强度等级,2-2砂浆和灌孔混凝土,水泥砂浆：水泥砂水（强度高，耐久；和易性、保水性差）,混合砂浆：掺有熟化石灰膏的水泥砂浆（和易、保水性好；地上）,材料组成：胶结料、细集料、掺合料、外加剂、水,作用：粘结，衬垫，应力传递；隔气，保温,指标：强度等级；稠度（和易性、流动性），分层度（保水性）,种类：水泥砂浆、混合水泥砂浆，石灰砂浆；专用砂浆,专用砂浆：专门用于砌筑非烧结块材的砂浆,石灰砂浆：石灰+砂（柔性；临时性砌体用）,砂浆,专用砂浆,混凝土小型空心砌块和混凝土砖专用灌孔混凝土,砂浆强度等级,对于蒸压砖：Ms15、Ms10、Ms7.5、Ms5.0,对于混凝土砖、砌块：Mb20、Mb15、Mb10、Mb7.5、Mb5,轻集料混凝土砌块专用：Mb10、Mb7.5、Mb5,对于石砌体：M7.5、M5、M2.5,对于烧结砖：M15、M10、M7.5、M5、M2.5,对于施工阶段新砌砌体（砂浆尚未硬化时）：强度为零,以70.7mm70.7mm70.7mm的立方体标准试块,块材和砂浆的选择,“因地制宜，就地取材”，尽量选择当地性能良好的块材和砂浆材料,根据设计计算选择强度等级适宜的块材和砂浆，以满足承载力的要求,保证砌体的耐久性,地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿房间的墙，所用材料的最低强度等级尚应符合表1的要求,耐久性：保证砌体在长期使用过程中具有足够的承载力和正常使用性能,表1地面以下或潮湿层以下的砌体，潮湿房间的墙，所用材料的最低强度等级,潮湿程度,稍潮湿的,很潮湿的,含水饱和的,烧结普通砖,混凝土砌块,石材,水泥砂浆,MU15,MU20,MU20,MU20,MU20,MU25,MU7.5,MU10,MU15,MU30,MU30,MU40,M5,M7.5,M10,混凝土普通砖蒸压普通砖,2-3砌体的分类和应用,配筋混凝土空心砌块砌体,烧结普通砖烧结多孔砖混凝土砖混凝土多孔砖非烧结硅酸盐砖,混凝土小型空心砌块轻骨料混凝土小型空心砌块,料石砌体，毛石砌体毛石混凝土砌体,网状配筋砖砌体,配筋砌体横向配筋砌体,配筋砌体组合砖砌体,外包式组合砖砌体,内嵌式组合砖砌体,配筋砌体配筋混凝土空心砌块砌体,24砌体的受压性能,引言砌体的受压工作性能与单一匀质材料有明显区别，由于砂浆铺砌不均匀等因素，块体的抗压强度不能充分发挥，使砌体的抗压强度一般低于单个块体的抗压强度。,从砌体开始受压到单块砖出现裂缝。出现第一条（或第一批）裂缝时的荷载约为破坏荷载的50%70%，此时如果荷载不增加，裂缝也不会继续扩大,随着荷载的继续增加，原有裂缝不断扩展，同时产生新的裂缝，这些裂缝沿竖向形成通过几皮砖的连续裂缝（通缝）。此时即使荷载不再增加，裂缝仍会继续发展，其荷载约为破坏荷载的80%90%,再增加荷载，裂缝迅速开展，其中几条连续的竖向裂缝把砌体分割成一个个单独的半砖小柱，整个砌体明显向外鼓出。最终砌体丧失承载力而破坏,砌体受压试验研究,试块：240mm*370mm*720mm,单砖在砌体中受力状态分析,1、裂缝首先在单块砖中出现,2、砖柱的抗压强度远小于砖的抗压强度,结论,1)单砖处于压、弯、剪复合受力状态2)砌体竖向受压时，要产生横向变形，块体和砂浆相互约束3)砌体的竖向灰缝不可能完全填满，截面积减损、粘结力不能保证，其上砖内产生横向拉应力和剪应力的应力集中，引起砌体强度的降低。,为什么？,砌体的抗压强度块体的抗压强度（MU30，M153.94MPa）,块体受力复杂受压强度不能充分发挥,影响砌体抗压强度的主要因素,1.块体和砂浆的强度2.块体形状、尺寸、平整度3.砂浆的性能4.砌筑质量,块体和砂浆的强度（最主要的因素）,块体强度(以砖为例)：砖强度与砖砌体强度之间有很大的区别砖不平整，砂浆厚度与密实度不均匀，砖与砂浆横向变形能力差异，竖向灰缝上砖内的应力集中，试验上的差异(尺寸效应、砂浆材料)等。砌体强度与砖强度的方根成正比。砖的强度越高，砌体的抗压强度也越高，但在砌体中的利用率越低，一般在15-60之间变化。砂浆强度：当砖强度一定时，砌体强度随砂浆强度而线形增长(不成正比，砌体强度的增长落后砂浆强度的增长很多)。砂浆的强度越高，砖在砌体中的利用率越高。,块体形状、尺寸、平整度,尺寸：高度，长度弯剪应力，强度（）形状与平整度弯剪应力，强度,砂浆的性能,砌筑质量,砌筑质量有助于改善砌块的受力性能：润砖增加粘结力水平灰缝的厚度控制砂浆的横向变形，8-12mm水平灰缝的饱满度水平灰缝的平整度竖向灰缝的饱满度搭砌方式一顺一丁，梅花丁，三顺一丁的砌筑方法质量较好，不得采用包心砌法施工质量控制等级一般多层房屋按B级控制，配筋砌体不允许采用C级,各类砌体的抗压强度平均值,k2砂浆强度影响的修正系数,k1与块体类别有关的参数,fm砌体轴心抗压强度平均值（MPa）,f1、f2分别为块体、砂浆的抗压强度平均值（MPa）,注1k2在表列条件以外时均等于1。2混凝土砌块砌体的轴心抗压强度平均值当f210MPa时，应乘系数1.1-0.01f2，MU20的砌体应乘系数0.95，且满足f1f2，fl20MPa。,公式特点,(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。2)砂浆的强度越高，砖强度的利用率越高,(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=0.835f1；f2=15MPa，fm=1.6f1即f2增加15倍，fm仅增加1.92倍。(3)k1与(4)k2低强度砂浆横向变形大，故修正。,公式特点,25砌体的抗拉、抗弯、抗剪性能,砌体的抗拉性能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。,b)沿块体和竖缝,c)沿通缝不允许出现,抗弯,a)沿齿缝截面b)沿块体和竖向灰缝截面c)沿通缝,沿阶梯形缝破坏是地震中墙体最常见的破坏形式,a)沿水平灰缝,b)沿齿缝,c)沿阶梯形缝,抗剪,砌体拉、弯、剪平均强度计算公式,26砌体的变形性能,1.短期一次加载下的应力应变曲线2.砌体在长期荷载作用下的变形3.砌体的变形模量4.砌体的切变模量5.砌体的线膨胀系数、收缩率和摩擦因数,短期一次加载下的应力应变曲线,砌体是弹塑性材料，从受压一开始，应力应变就不成直线变化。随着荷载的增加，变形增长逐渐加快。在接近破坏时，荷载很少增加，而应变急剧增长。所以对砌体来说，应力应变是一种曲线变化规律。,短期一次加载下的应力应变曲线的关系式,砌体在长期荷载作用下的变形,瞬时变形变形徐变变形,时间,砌体在长期荷载作用下的变形,影响因素：,与砌体承受的不变应力有关与加载时砌体的龄期有关与砌体种类有关砂浆层的厚度不宜过大,砌体的变形模量,切线弹性模量Et,初始弹性模量E0,割线弹性模量E,Et反应了砌体受荷任意应力状况应力和应变的关系，常用于研究砌体材料的力学性能，在工程设计中不便应用,工程中（除石砌体）取：E=0.8E0作为砌体的弹性模量,E0反应了砌体应力很小时应力和应变的关系，常用于研究砌体材料的力学性能，在工程设计中不便应用,砌体弹性模量（MPa）,砌体的切变模量,G=E/2(1+)式中：泊松系数，一般砖砌体取0.15。则G=E/2(1+)=0.43E规范近似取：G=0.4E,砌体的线膨胀系数、收缩率和摩擦因数,砌体的线膨胀系数温度变化引起砌体膨胀、收缩变形。当这种变形受到约束时，砌体会产生附加内力、附加变形及裂缝。当计算这种附加内力及变形裂缝时，砌体的线膨胀系数是重要的参数。砌体的收缩率砌体吸水膨胀，失水干缩，产生变形。对于烧结块材砌体，干缩变形较小，而非烧结块材砌体，如混凝土砌块、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖等砌体，则会产生较大的干缩变形，其特点是早期发展快，28d大约完成50%，以后逐渐变慢至几年后停止。干缩后的材料在受潮后仍然会发生膨胀，失水后再次发生干缩变形(其收缩率约为第一次的80%)。因干缩变形造成的墙体裂缝有时是相当严重的，不可忽视。砌体的摩擦系数滑移面因法向压力而产生摩擦阻力。摩擦阻力的大小与法向压力及摩擦系数有关。摩擦系数的大小与摩擦面的材料及其干湿状态有关。,承载能力极限状态设计基本原则,设计原则,第三章砌结构的强度计算指标,承载力设计时荷载效应最不利组合,由可变荷载效应控制的组合：,由永久荷载效应控制的组合：,结构构件整体稳定性验算原则,由可变荷载效应控制的组合：,由永久荷载效应控制的组合：,某些系数取值原则,可变荷载分项系数,32砌体的抗压强度设计值,（一）砌体强度标准值fk,fm砌体的强度平均值,f砌体强度的标准差,f砌体强度的变异系数，除石砌体外变异系数取0.17，所以fk=0.72fm,（二）砌体强度设计值f,f：,fk=fm-1.645f=fm(1-1.645f),f=fk/f,砌体结构的材料性能分项系数，一般情况下，宜按施工质量控制等级为B级考虑，取=l.6；当为C级时，取=1.8；当为A级时，取=1.5。,表3-3烧结砖砌体抗压强度设计值（MPa）,混凝土普通砖和多孔砖砌体抗压强度设计值（MPa）,3-4蒸压砖砌体抗压强度设计值（MPa）,单排孔混凝土砌块和轻集料混凝土砌块对孔砌筑砌体抗压强度设计值（MPa）,1、对无筋砌体构件，其截面面积0.3m2时：A+0.7对配筋砌体构件，当其中砌体截面面积0.2m2时：A+0.8,2、当砌体用强度等级小于M5.0的水泥砂浆砌筑时：抗压强度0.9，抗剪强度、轴心抗拉强度、弯曲抗拉强度0.8,3、当施工质量控制等级不为B级时：C级0.89，A级1.05【1.8,1.6,1.5】,4、当验算施工中房屋的构件时：1.1,砌体强度设计值调整系数,5、当验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定性时：M0,33砌体的轴心抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度设计值,34灌孔砌块砌体的抗压强度及抗剪强度设计值,灌孔混凝土砌块砌体抗压强度设计值,灌孔混凝土砌块砌体抗剪强度设计值,灌孔混凝土砌块砌体的弹性模量,第四章无筋砌体构件的承载力计算,墙、柱,矩形,T形,一、概述1、分类,2、截面形式,3、计算类型,全截面受压计算,局部受压计算,N,N,N,4-1无筋砌体受压构件,二、受力分析,随着偏心距的增大构件所能承担的纵向压力明显下降,矩形截面：,T形或其他形状截面：,h相应方向边长,hT代替h,hT折算厚度，,引进偏心影响系数,（一）、受压短柱,纵向弯曲的影响,e=0,矩形截面,轴心受压的纵向弯曲系数,规范中考虑纵向弯曲和偏心距影响的系数：,与砂浆强度等级有关的系数,二、受力分析,（二）、受压长柱,三、受压构件承载力计算公式,A截面面积，对各类砌体均应按毛截面计算,（一）考虑的影响,N轴向力设计值,f砌体抗压强度设计值按砌体结构设计规范采用,矩形截面,T形截面,H0,h,不同砌体材料的高厚比修正系数,受压构件的计算高度，按砌体结构设计规范,矩形截面轴向力偏心方向的边长，当轴心受压时为截面较小边长,高厚比和轴向力偏心距e对受压构件承载力的影响系数,构件高度H确定原则1、一般层：为楼板或其他水平支点间的竖向距离；2、底层：为本层顶部楼板顶面到构件下端支点间的竖向距离。3、下端支点位置：可取在基础顶面；若基础埋置较深且有刚性地坪，可取在室外地面以下500mm处。,（二）对矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小边长方向按轴心受压进行验算，即：,（三）e的限值,y截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离,1、修改构件截面尺寸和形状（如；增加墙垛）,2、设置具有中心装置的垫块或缺口垫块,当轴向力的偏心距超过规定限值（）时，可采取以下措施：,三、受压构件承载力计算公式,四、例题,截面为bh=490mm620mm的砖柱，采用MUl0砖及M5混合砂浆砌筑，施工质量控制等级为B级，柱的计算长度H0=7m；柱顶截面承受轴向压力设计值N=270kN，沿截面长边方向的弯矩设计值M=8.4kNm；柱底截面按轴心受压计算。试验算该砖柱的承载力是否满足要求（砖砌体的重力密度=18kN/m3）?,四、例题,截面尺寸为1000mml90mm的窗间墙，计算高度H0=3.6m，采用MUl0单排孔混凝土小型空心砌块对孔砌筑，M5混合砂浆，承受轴向力设计值N=125kN，偏心距e=30mm，施工质量控制等级为B级，试验算该窗间墙的承载力。若施工质量控制等级降为C级，该窗间墙的承载力是否还能满足要求?,四、例题,如图所示带壁柱砖墙，采用MU10砖、M7.5混合砂浆砌筑，施工质量控制等级为B级，计算高度H0=5m，试计算当轴向力作用于该墙截面重心O点及A点时的承载力。,四、例题,【解】(2)轴向力作用于截面重心O点时的承载力,=H0/hT=1.05000/420=11.90,查表=0.823,查规范得1.69MPa,则承载力为：N=fA=0.8231.690.3106=417.3kN,(3)轴向力作用于A点时的承载力,e=169-100=69mmf,二、局部均匀受压承载力计算,NL局部受压面积上荷载设计值产生的轴向力,NLfAL,三、梁端支承处砌体局部受压,（一）梁端有效支承长度a0,hc梁的截面高度(mm),f砌体抗压强度设计值（N/mm2）,a,实际支承长度,三、梁端支承处砌体局部受压,(二)上部荷载对局部抗压的影响,内拱卸荷,结论：在一定范围内，上部荷载对局部抗压有提高作用，但超过一定范围后，这种有利影响降低。即：当A0/AL3时，不考虑上部荷载影响。,三、梁端支承处砌体局部受压,(三)梁端支承处砌体的局部受压承载力计算,N0+NLAL,上部荷载折减系数，=1.5-0.5A0/AL，当A0/AL3时，取=0；,N0由上部荷载设计值产生的轴向力，N00AL；,NL梁端荷载设计值产生的支承压力；,梁端底面应力图形的完整系数，一般可取0.7，对于过梁和墙梁可取1.0。,0上部平均压应力设计值；,若不满足，怎么办？,四、梁下设有刚性垫块,N0+NL1Ab,N0垫块面积Ab内上部轴向力设计值；N0=0Ab,垫块上N0及NL合力的影响系数，应采用规范D.0.1条取值：,1垫块外砌体面积的有利影响系数，1=0.81,Ab垫块面积；Ab=abbb,bb垫块的宽度,垫块,tb垫块的高度,ab垫块伸人墙内的长度,垫块上Nl合力点位置可取0.4a0处,1刚性垫块a0计算公式的系数,刚性垫块上表面梁端有效支承长度a0计算公式：,1、(bb-b)/2tb，tb180mmaba0+tb,2、在带壁柱墙的壁柱内设刚性垫块时，其计算面积应取壁柱范围内的面积，而不应计算翼缘部分，同时壁柱上垫块伸人翼墙内的长度不应小于120mm；,3、当现浇垫块与梁端整体浇注时，垫块可在梁高范围内设置,五、刚性垫块的构造要求：,六、例题,一钢筋混凝土柱截面尺寸为250mm250mm，支承在厚为370mm的砖墙上，作用位置如图所示，砖墙用MU10烧结普通砖和M5水泥砂浆砌筑，柱传到墙上的荷载设计值为120KN。试验算柱下砌体的局部受压承载力。,【解】局部受压面积25025062500mm2,局部受压影响面积（2502370）370366300mm2,砌体局部抗压强度提高系数,砌体局部受压承载力为,1.771.562500,=165937N=165.9kN120kN。,砌体局部受压承载力满足要求。,查表得MU10烧结普通砖和M5水泥砂浆砌筑的砌体的抗压强度设计值为1.5MPa,六、例题,如右图所示的钢筋混凝土梁，截面尺寸bh=250mm500mm，支承长度a=240mm，支座反力设计值Nl=70kN，窗间墙截面尺寸1200mm240mm，采用MUl0砖、M5混合砂浆砌筑,梁底截面处的上部荷载设计值150kN，试验算梁底部砌体的局部受压承载力。,钢筋混凝土梁,六、例题,在上例中若Nl90kN，其他条件不变，设置刚性垫块，试验算局部受压承载力。,六、例题,刚性垫块上表面梁端有效支承长度：,1Ab=0.7321.051.50144000=166kNNN0+Nl=165kN,Nl合力点至墙边的位置为0.4a0=0.4108.3=43.3mm,Nl对垫块重心的偏心距为el120-43.3=76.7mm,垫块承重的上部荷载为N00Ab=0.5214400075kN,作用在垫块上的轴向力NN0+Nl75+90165kN,轴向力对垫块重心的偏心距,e=Nlel/(N0+Nl)=9076.7/(75+90)=41.8mm,e/ab=41.8/240=0.174,查表(3),=0.732,满足要求,某带壁柱窗间墙，采用蒸压灰砂砖MU10、水泥混合砂浆M7.5砌筑，施工质量控制等级B级。墙截面尺寸如图所示。墙上支承截面尺寸为200mm650mm的钢筋混凝土梁，梁端搁置长度为370mm，梁端支承压力设计值为90kN，上部轴向力设计值为105kN，验算梁端支承处砌体局部受压承载力。,如右图所示的钢筋混凝土梁，截面尺寸bh=200mm550mm，支承长度a=240mm，支座反力设计值Nl=505kN，窗间墙截面尺寸1200mm240mm，采用MUl0砖、M2.5混合砂浆砌筑,施工质量控制等级B级。梁底截面处的上部荷载设计值160kN，试验算梁底部砌体的局部受压承载力。,4-3砌体受拉、受弯及受剪承载力计算,一、轴心受拉构件（例：圆形水池、筒仓）,圆形水池,W截面抵抗距,ft砌体的轴心抗拉强度设计值,Nt轴心拉力设计值,二、受弯构件（例：过梁、挡土墙）,1、受弯承载力,2、受剪承载力,M弯矩设计值,ftm砌体的弯曲抗拉强度设计值,VfVbZ,V剪力设计值,fv砌体的抗剪强度设计值,b、h截面的宽度和高度,Z内力臂，Z=I/S，当截面为矩形时，取Z=2h/3,I、S截面的惯性矩和面积矩,受弯构件,MftmW,NtftA,三、受剪构件,在无拉杆拱的支座截面处，由于拱的水平推力，将使支座沿水平灰缝受剪。在受剪构件中，除水平剪力外，往往还作用有垂直压力。因此，砌体沿水平灰缝的抗剪承载力，取决于沿砌体灰缝截面破坏时的抗剪承载力和作用在截面上的垂直压力所产生摩擦力的总和。试验研究表明，当构件水平截面上作用有压应力时，砌体抗剪承载力有明显地提高，计算时应考虑剪压的复合作用。,V(V+0)A,V截面剪力设计值,A水平截面面积，当有孔洞时，取净截面面积,fv砌体的抗剪强度设计值，对灌孔的混凝土砌块砌体取fvG,0永久荷载设计值产生的水平截面平均压应力,剪压复合受力影响系数,修正系数,沿通缝或阶梯截面破坏时受剪构件的承载力:,当时，砖砌体、多孔砖砌体取0.60，混凝土砌块砌体取0.64；当时，砖砌体、多孔砖取0.64，混凝土砌块砌体取0.66；,当时，当时，,当G=1.2及G=1.35时值,一矩形浅水池，壁高H=1.4m，壁厚490mm，采用MUl0砖、M10混合砂浆砌筑，施工质量控制等级为B级，不考虑池壁自重产生的不很大的垂直应力，试验算池壁的受弯承载力。,四、例题,满足要求,【解】查表得,ftm=0.17MPa,取lm宽池壁计算,W=bh2/6=10004902/6=4107mm3,池壁承受三角形分布的水压力，按上端自由、下端嵌固的悬臂构件计算,M=H3/6=101.43/6=4.57kNm/m,ftmW=0.174107=6.8106Nmm=6.8kNmM=4.57kNm,池壁底部承受的弯矩为(取水的重力密度=10kN/m3)：,某拱式砖过梁，如图所示，已知拱式过梁在拱座处的水平推力标准值V=15kN,(其中可变荷载产生的推力12kN),作用在1-1截面上由恒载标准值引起的纵向力Nk=20kN;过梁宽度为370mm,窗间墙厚度为490mm,墙体用MU10烧结粘土砖、M5混合砂浆砌筑。试验算拱座截面11的受剪承载力。,解:受剪截面面积A=370490181