茂名学院砌体结构课件

1、1Masonry Structure砌体结构砌体结构2砌体结构砌体结构Masonry Structure3第一章第一章 绪论绪论巴比伦的巴比伦的 空中花园空中花园 是早期人类的主要建筑结构型式。是早期人类的主要建筑结构型式。留给现代人类无限宝贵遗产。留给现代人类无限宝贵遗产。建筑是凝固的艺术建筑是凝固的艺术中国的中国的 秦砖汉瓦秦砖汉瓦砌体结构砌体结构是用是用 砖砖、石石 或或 砌块砌块， 用用砂浆砂浆等胶结材料砌筑的结构。等胶结材料砌筑的结构。万里长城万里长城 赵州桥赵州桥埃及的埃及的 金字塔金字塔一、砌体结构发展概况一、砌体结构发展概况1、砌体结构发展简史砌体结构发展简史2022-3-54

2、主要为始建于14世纪的明长城，西起嘉峪关，东至辽东虎山，全长8851.8公里，平均高6至7米、宽4至5米。第一章第一章 绪论绪论2022-3-55第一章第一章 绪论绪论n赵州桥(又称安济桥)建于 (605617年)，距今一千三百多年。n全长64.4米，拱顶宽9米，跨径37.02米，拱矢7.23米。n桥整体是一座单孔弧形桥。但由28道拱纵向并列构成的。在大拱的拱肩上各建造了两个小拱，比实肩拱显得空灵秀丽，使石桥的造型分外美观。n特点：桥身为单，跨度大，而弧形平缓，既节约石料，又便于行人和四辆行走；敞肩拱的运用，不仅增加了排水面积，减少了水流阻力，而且又节省石料，减轻了桥身重量增加了桥的稳定性；采

3、用纵向并列砌筑法，每道拱券可独立站稳，自成一体，既便于施工，节约木材，又便于单独修补；n桥台基址没有特殊设置，采用天然地基，等等。安济桥不仅科学技术水平很高，而且造型艺术也很优美。它的弧形平拱和敞肩小拱，巨身空灵，雄伟而秀逸，稳重且轻盈。 赵州桥2022-3-56第一章第一章 绪论绪论埃及共发现金字塔96座，最大的是开罗郊区吉萨的三座金字塔。大金字塔是第四王朝第二个国王胡夫的陵墓，建于公元前2690年左右。原高146.5米，因年久风化，顶端剥落10米，现高136.5米；底座每边长230多米，三角面斜度52度，塔底面积5.29万平方米；塔身由230万块石头砌成，每块石头平均重2.5吨，有的重达几

4、十吨；经过粗略估算，修建大金字塔需要575万吨石头。埃及埃及金字塔金字塔2022-3-57第一章第一章 绪论绪论巴比伦空中花园巴比伦空中花园公元前年时由尼布加尼撒二世国王所建，代表了工程学上的惊人表现，层层叠叠的花园中栽种了各式各样的树、灌木、以及藤蔓。2022-3-581、优、优 点：点： 耐久性好； 耐火性好； 就地取材； 施工技术要求低； 造价低廉。2、缺点、缺点 强度低，砂浆与砖石之间的粘接力较弱； 自重大；砌筑工作量大，劳动强度高。 粘土用量大，不利于持续发展。 二、砌体结构的优、缺点二、砌体结构的优、缺点第一章第一章 绪论绪论三、砌体与混凝土、钢材比较三、砌体与混凝土、钢材比较砖砌

5、体砖砌体（MU10、M5）混凝土混凝土（C20）钢材钢材（3号钢）常用材料压强重量比压强重量比MPa/(KN/m3)1.58/191/1210/241/2.4215/78.51/0.37抗拉抗拉强度/抗压抗压强度0.14/1.581/111.1/101/9215/215=1/12022-3-5砌体结构92022-3-510砌体结构砌体结构Masonry Structure第二章第二章 砌体及其基本材料力学性能砌体及其基本材料力学性能2.12.1 砌体的材料及种类砌体的材料及种类 1 1、块体材料、块体材料砖砖 普通砖：240mm*115mm*53mm实心 空心砖：全国无统一规格 分级：按极限抗

6、压强度为5级，以“MU+极限强度”表示砌块砌块 按材料分：粉煤灰、煤渣混凝土和混凝土等 按内部结构分：有实心的，也有空心的 按尺寸分：小型900mm 分级：按照极限抗压强度分5级，以“MU+极限强度”石材石材 按照加工的程度：分细料石、粗料石和毛料石。 分级：按极限抗压强度，分7级，以“MU+极限强度” 2022-3-512第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能烧结普通砖规格尺寸：烧结普通砖规格尺寸： 240mm115mm53mm 为什么？为什么？ 强度等级：强度等级：MU30、MU25、MU20、MU15、 MU10 MU-Masonry Unity 数字：块体强

7、度，单位数字：块体强度，单位Mpa 2022-3-5132 2、块体的强度等级、块体的强度等级： 烧结普通砖、烧结多孔砖：烧结普通砖、烧结多孔砖： MU30、MU25、MU20、MU15、MU10；蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖： MU25、MU20、MU15、MU10；块体的强度等级块体的强度等级： MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5；石材的强度等级石材的强度等级： MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20块体（M Masonry U Unit）的缩写；第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能2022-3

8、-514第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能(1)耐久性；耐久性；砂浆的基本要求砂浆的基本要求：作用作用3 3、砂浆、砂浆（3）保水性）保水性（2）可塑性；）可塑性；由砂、矿物胶结材料与水按合理配比经搅拌而制成由砂、矿物胶结材料与水按合理配比经搅拌而制成使块体连成整体；抹平块体表面；填补块体间缝隙使块体连成整体；抹平块体表面；填补块体间缝隙2022-3-515第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能砂浆试块：砂浆试块：70.7mm的立方体的立方体M-Mortar, 数字强度值：数字强度值：Mpa砂浆的强度等级：砂浆的强度等级：M15、M1

9、0、M7.5、M5、M2.5边长为70.7毫米的立方体试块在150C- 250C的室内自然条件下养护24小时，拆模后再在同样的条件下养护28天，加压所测得的抗压强度极限值；2022-3-516第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能注意注意二者的区别、各自的有缺点和适用范围二者的区别、各自的有缺点和适用范围 砂浆砂浆种类：种类： （2）混合混合砂浆砂浆（1）水泥水泥砂浆；砂浆；2022-3-517基土的潮湿程度粘土砖混凝土砌块石材混合砂浆水泥砂浆严寒地区一般地区稍潮湿的很潮湿的含饱和水MU10MU15MU20MU10MU10MU15MU5MU7.5MU7.5MU20M

10、U20MU20M5 M5M5M7.54、砖石和砂浆的选择、砖石和砂浆的选择强度的要求；强度的要求；耐久性的要求耐久性的要求：耐久性不足时，经冻融循环后会引起砖石剥落和强度降低；地面以下或防潮层以下的砂浆的最低强度要求：砖石和砂浆最低强度等级要求砖石和砂浆最低强度等级要求2022-3-518第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能5、 砌体的种类砌体的种类砖砌体砖砌体：实心砌体， 或空心砌体， 有一顺一顶一顺一顶或 三顺一顶三顺一顶 砌筑法。一顺一顶一顺一顶三顺一顶三顺一顶2022-3-519第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能配筋砌体配筋

11、砌体: 在砌体内配置适量的钢筋，形成配筋砌体， 如在水平灰缝中配置网状钢筋，形成网状配筋砌体； 在砌体外或预留槽内配置纵向筋形成组合砌体。砌块砌体：砌块砌体：砌块排列要有规律性，减少通缝。石砌体石砌体： 料石、毛石和毛石混凝土砌体。2022-3-520第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能2.22.2 砌体的受压性能砌体的受压性能一、砌体的受压破坏特征一、砌体的受压破坏特征1 1、受压全过程、受压全过程： 第一阶段：自受力到单块砖内出现竖向裂缝； 第二阶段：单块砖内裂缝发展，连接并穿过若干皮砖 第三阶段：裂缝贯通，把砌体分成若干1/2砖立柱，失稳 注意：破坏过程及应

12、力特点2 2、应力特点、应力特点： 不仅存在压应力， 而且有弯曲应力和剪切应力， 以及横向拉压应力 2022-3-5213、破坏三个阶段、破坏三个阶段： 50-70%-单砖出现裂缝； 80-90%-个别裂缝连成几皮砖通缝； 90%以上砌体裂成相互不连接的小立柱，最终被压碎或上失稳定而破坏；2022-3-522第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能二、受压破坏特征复杂的二、受压破坏特征复杂的原因分析原因分析水平灰缝厚度和密实度不均匀水平灰缝厚度和密实度不均匀 砖表面力分布不均匀且上下不对应横向变形时相互约束横向变形时相互约束 受压时横向膨胀，砖和砂浆 横向变形系数不同

13、，相互约束。弹性地基梁作用弹性地基梁作用 砂浆层受压将产生压缩变形， 砖就象在弹性地基上的梁， 其内部将产生弯曲应力和剪应力竖向灰缝处的应力集中竖向灰缝处的应力集中2022-3-523为什么有时砌体的强度高于砂浆的强度？1、砂浆表面不平整砂浆表面不平整：块体不仅受压而且受弯和剪；2、竖向受压时，产生横向变形竖向受压时，产生横向变形：砂浆的变形比砖大，由于粘接力的存在，砂浆横向受压，砌块横向受拉。砂浆强度提高（套箍作用）；3、砌体的灰缝不可能充满砌体的灰缝不可能充满：截面面积有所减少；在垂直裂缝截面上的砖内产生横向拉应力和剪应力的应力集中，引起砌体结构的降低。2022-3-5砌体结构24第二章第

14、二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能三、影响砌体抗压强度的因素三、影响砌体抗压强度的因素n块体与砂浆的强度等级块体与砂浆的强度等级n块体的尺寸与形状块体的尺寸与形状n砂浆的流动性、保水性及弹性模量砂浆的流动性、保水性及弹性模量n砌筑质量与灰缝的厚度砌筑质量与灰缝的厚度2022-3-525第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能四、砌体四、砌体抗压强度抗压强度计算计算各类砌体轴心抗压强度各类砌体轴心抗压强度平均值平均值取决于：取决于：（1）块体块体的抗压强度平均的抗压强度平均值值 f1（2）砂浆砂浆的抗压强度平均值的抗压强度平均值 f2 2211)

15、07. 01 (fffm2022-3-526第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能一、轴心受拉性能一、轴心受拉性能 2.3 砌体的受拉、受弯、受剪性能砌体的受拉、受弯、受剪性能法向粘结力切向粘结力1 1、粘结分类、粘结分类2022-3-527第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能2、轴心抗拉强度、轴心抗拉强度主要取决于：块体与砂浆连接面的粘结强度主要取决于：块体与砂浆连接面的粘结强度 通缝截面：通缝截面：强度低且离散性大，不能设计为轴心受拉构件； 沿齿缝截面：沿齿缝截面：与砂浆的强度等级有关； 沿块体截面：沿块体截面：不考虑竖向灰缝，与块

16、体的强度等级有关 。23,fkfmt31,212. 0ffmt2022-3-528二、弯曲抗拉强度二、弯曲抗拉强度 通缝截面破坏和沿齿缝截面破坏: 块体截面破坏：24,fkfmtm31,318. 0ffmtm第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能2022-3-529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。挡土墙压力引起的竖向受弯挡土墙压力引起的竖向受弯扶壁式挡土墙侧向受弯扶壁式挡土墙侧向受弯砌体的弯曲抗拉破坏砌体的弯曲抗拉破坏2022-3-530三、抗剪强度三、抗剪强度影响

17、抗剪强度的主要因素：影响抗剪强度的主要因素：（1）块体和砂浆的强度（2）垂直压应力（3）砌筑质量（4）试验方法第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能25,fkfmvm2022-3-531砌体常见的受剪工作是沿通缝截面或沿阶梯形截面。砌体受剪砌体受剪2022-3-5322.4 砌体的变形和其他性能砌体的变形和其他性能1、弹性模量、弹性模量第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能割线弹性模量割线弹性模量 E初始弹性模量初始弹性模量 E0应力应变关系曲线应力应变关系曲线应力与应变的比值应力与应变的比值2022-3-533在实际工程中，按 时的变形

18、模量为砌体的弹性模量。mf4 . 0砌体种类砌体种类砂浆强度等级砂浆强度等级M10M7.5M5M2.5烧结普通砖、烧结多孔砖砌体1600f1600f1600f1390f蒸压粉砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体1060f1060f1060f960f混凝土砌块砌体1700f1600f1500f-粗料石、毛料石、毛石砌体7300f5650f4000f2250f细料石、半细料石砌体2200017000120006750 f是砌体抗压强度设计值。砌体的弹性模量砌体的弹性模量2022-3-5342、剪切模量剪切模量EGm4 . 0第二章第二章 砌体及其基本材料的力学性能砌体及其基本材料的力学性能4、摩擦系数、摩擦系数

19、3、线膨胀系数和收缩率、线膨胀系数和收缩率砖砌体的线膨胀系数为0.5e-5;混凝土的线膨胀系数为1.0e-5; 2022-3-535砌体结构砌体结构Masonry Structure2022-3-536一、结构的功能要求一、结构的功能要求1、安全性、安全性 Safety 在正常设计、施工、正常使用情况下，结构能承受可能出在正常设计、施工、正常使用情况下，结构能承受可能出现的各种荷载、变形而不发生破坏；现的各种荷载、变形而不发生破坏； 在偶然事件发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，在偶然事件发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏。不应发生倒塌或连续破坏。3.1 3.1

20、 极限状态设计方法极限状态设计方法2022-3-5372、适用性、适用性 Serviceability 结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。结构的可靠性结构的可靠性 reliability 可靠性可靠性安全性安全性、适用性适用性和和耐久性耐久性的总称的总称3.1 3.1 极限状态设计方法极限状态设计方法3、 耐久性耐久性 Durability 结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。2022-3-538二、极限状态二、极限状态 Limit State结构能够满足功能要求而良好地工作，则称

21、结构是结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠可靠”的或的或“有效有效”的。的。承载能力承载能力 极限状态极限状态 -Ultimate Limit State正常使用正常使用 极限状态极限状态 -Serviceability Limit State砌体结构正常使用极限状态的要求，一般采用相应的构造措施。砌体结构正常使用极限状态的要求，一般采用相应的构造措施。区分结构区分结构“可靠可靠”与与“失效失效”的临界状态称为的临界状态称为“极限状态极限状态” 反之，则结构为反之，则结构为“不可靠不可靠”或或“失效失效”。2022-3-539结构功能的表达结构功能的表达S R 失效失效F作用作用

22、 Action 使结构产生内力和变形的原因使结构产生内力和变形的原因三、作用、作用效应、抗力三、作用、作用效应、抗力2022-3-540 f(Z)zzPfZ = R - S结构功能函数结构功能函数 Z = R - - S Z=R-S0：处于可靠状：处于可靠状态；态； Z=R-SR) =P(Z 0)ZfZP 可靠指标可靠指标 reliability index2022-3-5420121.21.4()nGkQ kQiciQikkiSSSR fa， ，五、设计表达式五、设计表达式1、多个可变荷载作用、多个可变荷载作用011.351.4()nG kciQikkiSSR fa，2022-3-54301

23、.21.4()GkQkkSSR fa， ，2、一个可变荷载作用、一个可变荷载作用01.351.4()GkcQkkSSR fa， ，3、整体稳定性验算、整体稳定性验算021121.21.40.85nG kQ kQikG kiSSSS2022-3-5441、砌体强度标准值、砌体强度标准值保证率不小于保证率不小于95的强度的强度2、砌体强度设计值、砌体强度设计值材料性能分项系数材料性能分项系数kffff设计可靠度考虑设计可靠度考虑施工质量控制等级施工质量控制等级（A、B、C三级）影三级）影响，响， 施工质量控制等级施工质量控制等级B 级级 取取1.6；C 级则应级则应 取取 1.8。六、砌体抗压强度

24、六、砌体抗压强度设计设计值值2022-3-545普通砖砌体抗压强度普通砖砌体抗压强度设计设计值值 砖强度砖强度等级等级砂浆强度等级砂浆强度等级砂浆砂浆强度强度M15M10M7.5M5M2.50MU30MU25MU20MU15MU103.943.603.222.793.272.982.672.311.892.932.682.392.071.692.592.372.121.831.502.262.061.841.601.301.151.050.940.820.672022-3-546下列情况的各类砌体其砌体强度设计值应下列情况的各类砌体其砌体强度设计值应乘以调整系数乘以调整系数a :施工阶段砂浆尚

25、未硬化的新砌砌体的强度和稳定性，可按砂浆强度施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定性，可按砂浆强度为零进行验算。为零进行验算。3）当砌体用）当砌体用水泥砂浆砌筑水泥砂浆砌筑时，对时，对3.3-3.8各表中的数值，各表中的数值，a为为0.9；对对表表3.9中数值，中数值， a为为0.8；对配筋砌体构件，当其中的砌体采用水泥砂对配筋砌体构件，当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数浆砌筑时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数 a。2）对无筋砌体构件其截面面积小于）对无筋砌体构件其截面面积小于0.3m2时，时， a为其截面面积加为其截面面积加0.7；对配筋砌体构件，当其中砌

26、体截面面积小于对配筋砌体构件，当其中砌体截面面积小于0.2m2时，时， a为其截面面为其截面面积加积加0.8。构件截面面积以。构件截面面积以m2计计1）有吊车房屋砌体跨度不小于）有吊车房屋砌体跨度不小于9m的梁下烧结普通砖砌体、跨度不的梁下烧结普通砖砌体、跨度不小于小于7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体、混的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体、混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体，凝土和轻骨料混凝土砌块砌体， a为为0.9 3 3、砌体强度设计值的调整、砌体强度设计值的调整2022-3-5473.2.1 3.2.1 受压短柱受压短柱偏心影响系数分析偏心影响系数分析3.2

27、3.2 受压构件受压构件WeNANWeNAN.21fWAeANu)1 (2AfNuWAe/11极限状态 截面应力当ei2/y(部分截面部分截面受拉受拉)时（b图） 简化：简化：忽略受拉部分的作用，有效截面高度2022-3-549 对于对于T形和十字形截面形和十字形截面 1211( / )e i1211 12( / )e h1211 12( /)Te h3.5Thi 以试验结果为基础的偏心距影响系数计算公式以试验结果为基础的偏心距影响系数计算公式 对于任意截面对于任意截面 对于矩形截面对于矩形截面折算厚度折算厚度2022-3-550分析方法：分析方法：材料力学中的欧拉公式（理想情况理想情况） 2

28、22220112220111211a3.2.2 3.2.2 受压长柱受压长柱202202202)(HiEAHEIAHEIAPCRiCRi结果分析：结果分析：轴心受压轴心受压的的稳定系数：稳定系数： 矩形截面矩形截面的稳定系数：的稳定系数：弹性模弹性模量量 E2022-3-5513.2.3 3.2.3 偏心受压长柱偏心受压长柱eei 纵向弯曲影响的并入纵向弯曲影响的并入20111112(1)12eh 现象：现象：纵向弯曲产生附加应力附加应力， 降低抗压承载力。纵向弯曲影响等效影响等效：增加了一个附加偏心距ei2022-3-5523.2.4 3.2.4 受压构件承载力的计算受压构件承载力的计算fA

29、N一、一、计算公式计算公式式中受压构件承载力的影响系数与3个因素有关：1、高厚比；2、轴向力偏心距e；3、砂浆强度。值可以利用公式计算，也可以查表2022-3-5砌体结构53二、高厚比的确定二、高厚比的确定 对于对于T T形截面形截面 0Hh0THh 对于矩形截面对于矩形截面 2022-3-554三、偏心距限值三、偏心距限值限制的原因限制的原因：偏心距较大，使用阶段会过早出现裂缝，：偏心距较大，使用阶段会过早出现裂缝，也不能尽可能地发挥砌体地强度。也不能尽可能地发挥砌体地强度。限值限值：轴向力偏心距：轴向力偏心距e0.6y，可以采取的措施：，可以采取的措施：2022-3-5553.3.1 3.

30、3.1 局部受压破坏特点局部受压破坏特点3.3 3.3 局部受压局部受压（1 1）纵向裂缝发展纵向裂缝发展引起的破坏；引起的破坏；（2 2）劈裂破坏；）劈裂破坏；（3 3）垫板下砌体局）垫板下砌体局部破坏。部破坏。2022-3-5563.3.2 3.3.2 局部均匀受压局部均匀受压（1 1）套箍作用）套箍作用 作用作用：外围对内部的横向约束作用 应力应力：外部受拉，内部三向受压 效果效果：强度提高（2 2）影响套箍效果的因素）影响套箍效果的因素影响局部抗压强度的计算面积A0与局部受压面积Al之比提高系数的取值： 135.010lAA2022-3-557 影响局部抗压强度的计算面积影响局部抗压强

31、度的计算面积A A0 0 fANll 提高系数的限值：为避免周围部分在拉力作用下产生破坏。提高系数的限值：为避免周围部分在拉力作用下产生破坏。承载力计算公式：承载力计算公式：A0、AL取法见下页图2022-3-5582022-3-5593.3.3 3.3.3 梁端局部受压梁端局部受压tan0kbNalfha100a0amaxNlN01、有效支承长度的概念、有效支承长度的概念有效支承长度有效支承长度a0，一般小于搁置长度a 一般情况取值一般情况取值 简支砼梁的简简支砼梁的简化化2022-3-5602、上部荷载对梁端局部受压的作用、上部荷载对梁端局部受压的作用局部受压承载力计算公式局部受压承载力计

32、算公式卸载拱005.05.10lAA0llNNfA 上部荷载传递特点：上部荷载传递特点：部分通过拱作用传至梁侧，部分通过拱作用传至梁侧，形成拱的作用。形成拱的作用。0 实际效应实际效应NLbaAANLl000梁底应力图形完整系数；局部抗压强度提高系数。2022-3-5613.3.4 3.3.4 梁下设有刚性垫块梁下设有刚性垫块预制刚性垫块刚性垫块设计要点blfANN108.01 计算方法：刚性垫块：自梁边算起的垫块挑出长度不大于垫块厚度分类：预制垫块、现浇垫块和垫梁2022-3-5623.3.5 3.3.5 梁下设有柔性垫梁梁下设有柔性垫梁 计算公式计算公式302EhIEhbbNl Nl h0

33、 hb bb ymax fbhNNbl2004 . 22 垫梁下的应力分布 垫梁的折算高度折算高度-为沿墙厚方向分布不均匀系数，1.0-0.52022-3-5633.4 3.4 轴心受拉、受弯、受剪构件轴心受拉、受弯、受剪构件ft 砌体的轴心抗拉强度设计值， 应按规范表采用 ttNf A3.4.1 轴心受拉构件的承载力计算轴心受拉构件的承载力计算Nt 轴心拉力设计值2022-3-5643.4.2 3.4.2 受弯构件受弯构件M 弯矩设计值 ftm 砌体的弯曲抗拉强度设计值，应按表采用 W 截面抵抗矩tmMf W一、受弯构件的抗弯承载力计算一、受弯构件的抗弯承载力计算2022-3-5653.4.

34、2 3.4.2 受弯构件受弯构件V剪力设计值 fV砌体的抗剪强度设计值b 、h截面宽度、高度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 VVf bzIzS二、受弯构件的二、受弯构件的抗剪承载力抗剪承载力计算计算2022-3-5663.4.3 3.4.3 受剪构件受剪构件沿通缝或沿阶梯形截面破坏时受剪构件的承载力应按下列公式计算: 0VVfA001.20.260.0821.350.230.065GGff当时，当时， - 剪压复合受力影响系数；2022-3-5673.4.3 3.4.3 受剪构件受剪构件 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；

35、fV 砌体的抗剪强度设计值，按表采用； 对灌孔的混凝土砌块砌体取fvG 修正系数；0 永久荷载设计值产生的水平截面平均压应力； f 砌体的抗压强度设计值 0/ f 轴压比，且不大于0.8 0VVfA2022-3-5683.5 3.5 配筋砖砌体构件配筋砖砌体构件 3.5.13.5.1 网状配筋砖砌体构件网状配筋砖砌体构件（1 1）受力性能）受力性能 网状配筋砌体网状配筋砌体：将钢筋设置在砖砌体灰缝内 工作原理工作原理：共同工作，砌体受压，钢筋受拉 效果效果：阻止横向变形发展，防止过早失稳 间接提高砌体受压承载能 受力全过程受力全过程：分为三个阶段第一阶段：加载至出现裂缝；第二阶段：裂缝发展，但

36、很难形成连续缝； 第三阶段：砖块开裂严重、压碎，一般不会形成1/2砖立柱。 （2 2）设计计算公式）设计计算公式 SnAfNnnynfyeff100)21 (2693.5 配筋砖砌体构件配筋砖砌体构件3.5.23.5.2 组合砖砌体构件组合砖砌体构件（1）受力性能：钢筋、混凝土或砂浆直接参与受压（2）计算公式轴心受压时： 偏心受压时公式 确定中和轴远轴力侧钢筋的应力: )(syscccomAfAffANsssysccAAfAffAN )(0,ssyssccsNahAfSffSNe0 ,NssNsysNccNeAeAfSffShasasAsAsNeNeN800650sysfbb2022-3-57

37、03.5 配筋砖砌体构件配筋砖砌体构件3.5.33.5.3 砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙由砖砌体和柱组成（1)1)受力性能受力性能共同工作：两者共同承担荷载，存在一定的内力重分布极限状态：砖砌体破坏时构造柱承载力并不能完全发挥。(2)(2)计算公式计算公式两部分迭加，但考虑柱的强度系数计算公式 L1L2l=(L1+L2)/2AnAcb13/141bl)(syccncomAfAffAN2022-3-571砌体结构砌体结构Masonry Structure2022-3-572前面介绍材料、构件本章将介绍房屋的重要部分：墙体2022-3-573横墙横墙承重方案承重方案

38、纵墙纵墙承重方案承重方案内框架内框架承重方案承重方案4.1 承重墙体的布置承重墙体的布置2022-3-5744.2 房屋按空间刚度分类房屋按空间刚度分类房屋的静力计算，根据房屋的空间工作性能分为:刚性刚性方案、刚弹性刚弹性方案和弹性弹性方案三类。2022-3-5752022-3-576 屋面承受荷载R后分成两部分： 一部分R1通过屋面水平梁传给山墙； 另一部分R2通过平面排架直接传给外墙的基础。1、弹性计算方案、弹性计算方案当山墙（横墙）间距很大时，屋面水平梁的水平刚度较小， 值比较大。2、刚弹性计算方案、刚弹性计算方案当山墙（横墙）间距比较小时，屋面的跨度相对短一些，相应的水平刚度相对较大。

39、楼板处的相对位移比弹性方案小一些。v2022-3-5773、刚性构造方案、刚性构造方案 当山墙（横墙）间距更短时，由于屋面水平梁的水平刚度当山墙（横墙）间距更短时，由于屋面水平梁的水平刚度很大，可以认为屋面没有水平位移。很大，可以认为屋面没有水平位移。比较以上三种，刚性方案最好，尽量设计成刚性方案。2022-3-578屋盖类别屋盖类别刚性方案刚性方案刚弹性方案刚弹性方案弹性方案弹性方案1整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或楼盖S3232S722装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和木屋盖或楼板S2020S483冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖S1616S364、混合结构房屋静力

40、计算方案划分、混合结构房屋静力计算方案划分2022-3-579刚性方案和刚弹性方案中横墙应当满足以下要求刚性方案和刚弹性方案中横墙应当满足以下要求:横墙中开有洞口时,洞口的水平截面面积应不超过横墙截面面积的50%;横墙的厚度一般不小于180mm;单层房屋的横墙长度不小于其高度，多层房屋的横墙长度，不小于其总高度的1/2；当不符合上述要求时，应对横墙的刚度进行验算；最大的水平位移不超过横墙总高度的1/4000。5 5、横墙的要求、横墙的要求2022-3-5804. 3 墙柱的高厚比及墙体的构造措施墙柱的高厚比及墙体的构造措施4.3.1 墙柱的允许高厚比墙柱的允许高厚比 1、高厚比的定义、高厚比的

41、定义 墙柱的高度与厚度之比称为高厚比高厚比。 在进行墙体设计时必须限制其高厚比，保证墙体的稳定性和刚度。2022-3-5812、影响高厚比的主要因素、影响高厚比的主要因素n砂浆的强度等级；n横墙的间距；n构造支撑条件。如刚性方案允许高厚比可以大一些，弹性和刚弹性方案可以小一些；n砌体的截面形式；n构件的重要性和房屋的使用条件。2022-3-5823、高厚比的验算、高厚比的验算 对于矩形截面墙、柱的高厚比应符合下列要求：式中， -墙柱的允许高厚比； -墙柱的计算高度。 - 的修正系数，说明见下页210hH0H122022-3-583 非承重墙非承重墙 的修正系数的修正系数. 当厚度为240mm时

42、， ； 当厚度为 90mm时， ； 当厚度在240mm和90mm之间时，插值。 由门窗洞口的墙由门窗洞口的墙 的修正系数的修正系数： 式中， 为宽度s范围内的门窗洞口的宽度； s为相邻窗间墙或壁柱之间的距离。12 . 115 . 1127 . 04 . 012sbssb2022-3-5844、墙、柱的允许高厚比限值、墙、柱的允许高厚比限值 砂浆强度等级砂浆强度等级墙墙柱柱=M7.52617M52416M2.522152022-3-5855、带壁柱墙和带构造柱墙的高厚比验算、带壁柱墙和带构造柱墙的高厚比验算n当验算带壁柱墙的高厚比时，公式中的 h 应当改为折算厚度 ，确定计算高度时，s应当取相邻

43、横墙的间距；n当构造柱截面宽度不小于墙厚时，h取墙厚，确定计算高度时，s应当取相邻横墙的间距，允许高厚比允许高厚比乘以提高系数提高系数Thc2022-3-586n允许高厚比提高系数允许高厚比提高系数式中， 系数。对于细石料、半细石料砌体， 对于混凝土砌块、粗料石、毛料石及毛石砌体 其它砌体， 为构造柱沿墙长方向的宽度； 构造柱的间距。当 时，取 ，当 时，取clbcc100 . 15 . 1cbl25. 0lbc25. 0lbc05. 0lbc05. 0lbc2022-3-5874.3.2 4.3.2 防止墙体开裂的主要措施防止墙体开裂的主要措施一、墙体开裂的主要原因和部位一、墙体开裂的主要原

44、因和部位 1、墙体开裂的主要原因、墙体开裂的主要原因由于温度变化引起的；由于地基不均匀沉降引起的。2、墙体开裂的主要部位、墙体开裂的主要部位房屋的高度、重量、刚度有较大变化处；地质条件变化处；基础底面或埋深变化处；房屋平面形状复杂的转角处；2022-3-588二、温度变化引起的墙体开裂二、温度变化引起的墙体开裂 1、原因分析及典型裂缝、原因分析及典型裂缝 由于温度变化引起热胀冷缩的变形称为温度变形。 混凝土的线膨胀系数为1.0e-5; 砖墙的线膨胀系数为0.5e-5; 几种比较典型的裂缝几种比较典型的裂缝:n平屋顶下边外墙的水平裂缝和包角裂缝.n内外纵墙和横墙的八字裂缝n房屋错层处的局部垂直裂

45、缝. 如下图所示2022-3-5892022-3-590n房屋错层处的局部垂直裂缝房屋错层处的局部垂直裂缝.2022-3-5砌体结构912、防止温度引起的墙体开裂的措施、防止温度引起的墙体开裂的措施1) 设置温度伸缩缝;2) 在房屋顶层宜设置钢筋混凝土圈梁;3) 优先采用装配整体式有檩体系钢筋混凝土瓦才屋盖、装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或加气混凝土屋盖；4）屋盖结构的上层设置保温层或隔热层；5）当房屋的楼盖或屋盖不在同一标高时，较低的屋盖或楼盖与顶层较高的部分的墙体脱开做成变形缝；2022-3-592三、防止地基不均匀沉降引起墙体开裂的主要措施三、防止地基不均匀沉降引起墙体开裂的主要措施1）设

46、置沉降缝。2）设置钢筋混凝土圈梁或钢筋砖圈梁；3）房屋应力求简单，横墙间距不宜过大；较长的房屋易设置沉降缝；4）合理安排施工程序，易先建较重的单元，后建较轻单元。2022-3-5934.4 4.4 刚性构造方案房屋墙柱计算刚性构造方案房屋墙柱计算 4.4.1 4.4.1 承重纵墙计算承重纵墙计算1、计算简图、计算简图设计时取一段具有代表性的一段进行计算.计算简图如下2022-3-594竖向荷载作用下的计算简图为竖向的连续梁. 由于楼板端部翘起作用，使梁端反力产生偏心，偏心距距墙边为0.4a0, 所以墙体受弯；由于楼板使墙体截面削弱，故可以将该处简化成铰支座，以便于计算；水平荷载作用下简化成连续

47、梁。2022-3-595一般取I-I 、 II-II、 III-III和IV-IV截面为最不利截面：2 、最不利截面的位置及内力计算、最不利截面的位置及内力计算2022-3-596I-I 截面截面，楼盖大梁的底面，该处的弯矩最大； 如果上下墙体的厚度相同，则 纵向力的偏心距为： 设计纵向力：21eNeNMuklkIk014 . 02ahe02euklkIkINNMeulINNN2022-3-597II-II截面截面处，该处的弯矩虽然不是最大，但是截面面积较小。该处的弯矩：该截面的纵向力为纵向力偏心距为截面面积为HhhMMIkIIk213hluNNNkhIkIIkIIMNMe3hbAII1202

48、2-3-598 III-III截面截面 即窗口下边缘处，弯矩为该截面的纵向力为纵向力偏心距为IV-IV截面截面处即下层楼盖大梁底面处 截面承载力计算按轴心受压构件强度公式计算。HhMMIkIIIk12hIIIIINNN2hIIkIIIIIINNMe0IVM1hIIIIVNNN2022-3-5993、外纵墙在风荷载作用下的计算、外纵墙在风荷载作用下的计算在水平风荷载作用下，计算单元可以看作一个竖向的连续梁，跨中和支座处的弯矩可以近似为对于刚性方案外墙，当洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3时，其层高不超过下表要求，屋面自重不小于 ，可以不考虑风荷载的影响。2121qHM 2kN/m8 . 0

49、刚性方案刚性方案2022-3-5100基本风压值层高(m)总高（m）0.44.0280.54.0240.64.0180.73.5182022-3-5101 4.4.2 4.4.2 承重横墙计算承重横墙计算n刚性构造方案房屋由于横墙间距不大，在水平荷载作用下，纵墙传给横墙的水平力对横墙的承载力计算影响很小，因此，横墙只需计算 垂直荷载作用下的承载力。1 计算简图计算简图刚性方案的计算简图取1米宽的墙体作为计算单元。楼板削弱了墙体，将连接处视为铰支座。2022-3-5102 2 最不利截面位置及内力计算最不利截面位置及内力计算由于是轴心受压，可以取IIIIII处为最不利截面，该截面处的轴向力为3

50、截面承载力计算截面承载力计算n按轴心受压构件计算；n横墙上设有洞口时，取洞口中心线之间的墙体作为计算单元；n由楼面大梁作用于横墙时，应取大梁间距作为计算单元；n局部受压验算。glluNNNNN右左2022-3-5砌体结构1034.5 4.5 其它结构构件设计其它结构构件设计4.5.1 过梁过梁 承受门窗洞口上部墙体的重量和楼盖传来的荷载的梁, 称为过梁过梁。 一般包括砖砌过梁砖砌过梁和钢筋混凝土过梁钢筋混凝土过梁.（见下图）1、过梁跨度的规定、过梁跨度的规定: 钢筋砖过梁不超过1.5米; 砖砌平拱不超过1.2米; 对有较大振动荷载或可能产生不均匀沉降的房屋, 应采用钢筋混凝土过梁.2022-3

51、-5砌体结构1042022-3-5105n2、过梁的荷载、过梁的荷载n梁板荷载梁板荷载: 对于砖和小型砌块砌体, 当梁板下墙体的高度 时（ 为过量的净跨），应计入梁板传来的荷载。当梁板下的墙体高度 时，不考虑梁板荷载。n墙体荷载墙体荷载： 对砖砌体，当过梁上的墙体高度 时，应按墙体的均布自重采用；当墙体的高度 时， 应按高度为 墙体的均布自重采用； 对混凝土砌块砌体，当过梁上的墙体高度 时，应按墙体的均布自重采用；当墙体的高度 时，应按高度为 墙体的均布自重采用.nwlh nlnwlh 3/nwlh 3/nwlh 2/nwlh 2/nwlh 2/nl3/nl2022-3-51063、过梁的设计

52、、过梁的设计钢筋砖过梁：过梁跨中截面抗弯承载力计算如下钢筋混凝土过梁： 按钢筋混凝土受弯构件计算。ysfAhM085. 02022-3-51074.5.2 4.5.2 圈梁圈梁圈梁是沿建筑物外墙四周及纵横墙内墙设置的连续封闭混凝土梁。1、圈梁的作用、圈梁的作用增强房屋的整体性和墙体的稳定性，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响。2022-3-51082、混合结构房屋设置圈梁的规定、混合结构房屋设置圈梁的规定（1）对于车间、仓库、食堂等空旷的单层房屋： 砖砌体房屋：檐口标高为5-8米时，应在檐口标高处设置圈梁一道，檐口标高大于8米时，应增加设置数量； 砌块及料石砌体房屋：檐

53、口标高为4-5米时，应在檐口标高处设置圈梁一道，檐口标高大于5米时，应增加设置数量；2022-3-5109（2）宿舍、办公楼等多层砌体民用房屋，且曾数为3-4层时，应在檐口标高处设置圈梁一道。当层数超过4层时，应在所有纵横墙上隔层设置；（3）多层砌体工业厂房，应每层设置现浇钢筋混凝土圈梁；（4）设置墙梁的多层砌体房屋应在托梁、墙梁顶面和檐口标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁，其他楼层处在所有纵横墙上每层设置。2022-3-51103、圈梁的构造要求、圈梁的构造要求（1）圈梁宜连续的设置在同一水平面上，并形成封闭状；当圈梁被门窗洞口截断时，应在洞口上不增设相同截面的附加 圈梁。附加圈梁与圈梁 的搭接长

54、度不应小于其 中到中垂直间距的2倍， 且不得小于1米。2022-3-5111（2）纵横墙交接处的圈梁应有可靠的连接。刚弹性和弹性方案房屋，圈梁应与屋架、大梁等构件可靠连接；（3）钢筋混凝土圈梁的宽度宜于墙厚相同，当墙厚 mm时，其宽度不宜小于2h/3。 圈梁高度不应小于120mm。纵向钢筋不应少于410，绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑，箍筋间距不应大于300mm.240h2022-3-5112（4）圈梁兼作过量时，过量部分的钢筋应按计算用量另行增配；（5）圈梁在房屋的转角处转角处或纵横墙交接处纵横墙交接处应配置斜向加强筋。2022-3-51134.5.3 墙梁墙梁 由托梁和其上部的计算高度范

55、围内的墙体所组成的组合结构称为墙梁墙梁。 墙梁包括简支墙梁、连续墙梁和框支墙梁。也可以分为承重墙梁和自承重墙梁。2022-3-5砌体结构114挑梁是埋置在砌体结构中悬挑的钢筋混凝土梁。1、挑梁的受力特征和破坏形态、挑梁的受力特征和破坏形态 砌体和挑梁的工作可以分为以下几个阶段：（1）弹性工作阶段 在外荷载达到倾覆破坏荷载的20%-30%，水平裂缝出现，在此之前为弹性阶段。4 .5.4 挑梁挑梁2022-3-5115（2）梁尾斜裂缝出现阶段 随着荷载的增加，挑梁上面水平裂缝也随之响起体内部发展，同时受压区长度逐渐减小，压应力值逐渐增大。一般梁尾出现斜裂缝时的荷载约为破坏荷载的80%左右。试验表明

56、，在挑梁后部角以上的砌体和梁上砌体可以共同抵抗外倾覆荷载。（3）破坏阶段 一种是发生倾覆破坏； 另一种是两下的砌体发生受压破坏。2022-3-5116 2、挑梁的倾覆破坏、挑梁的倾覆破坏砌体中钢筋混凝土挑梁的抗倾覆可以按下式计算：式中， 为挑梁的抗倾覆力矩； 为挑梁的荷载设计值对计算倾覆点产生的倾覆力矩倾覆力矩。ovrMM rMovM2022-3-5117 挑梁的计算倾覆点至墙边缘的距离：（1）当 时： 也可以近似取 且不大于（2）当 时， 式中， 挑梁埋入砌体的长度（mm）; 计算倾覆点至外墙边缘的距离（mm）; 挑梁的截面高度（mm）.挑梁的抗倾覆力矩计算可以按下式计算：式中， 为挑梁的抗

57、倾覆荷载，为挑梁尾部上不45度扩散角范围内内的砌体与楼面恒荷载标准值之和。bhl2 . 2143025. 1bhx bhx3 . 00113. 0lbhl2 . 211013. 0lx 1l0 xbh)(8 .002xlGMrrrG2022-3-51182022-3-51193、挑梁下砌体局压承载力验算、挑梁下砌体局压承载力验算规范规定挑梁下砌体局压计算公式：式中， 挑梁下的支撑压力，可以取 R为挑梁由荷载设计值产生的支座竖向反力； 为梁端底面压应力图形的完整系数，取 为砌体局部抗压强度提高系数，挑梁为 丁字形墙体时，取为1.5；为一字形墙体 时，取为1.25 为挑梁下局部受压面积，fANll

58、lNRNl27 . 0blbhA2 . 1lA2022-3-5120砌体结构砌体结构Masonry Structure2022-3-51215.1 5.1 砌体结构震害砌体结构震害一、概述一、概述 19231923年日本关东大地震，东京约有砖石结构房屋年日本关东大地震，东京约有砖石结构房屋70007000栋，几乎全部遭到不同程度的破坏。栋，几乎全部遭到不同程度的破坏。 19481948年原苏联阿什哈巴德地震，砖石结构房屋的年原苏联阿什哈巴德地震，砖石结构房屋的破坏和倒塌率达到破坏和倒塌率达到70%-80%70%-80%。 19761976年唐山地震，对烈度为年唐山地震，对烈度为1010度、度、

59、1111度区的度区的123123栋栋2-82-8层砖混结构房屋调查，倒塌率为层砖混结构房屋调查，倒塌率为63.2%63.2%，严重，严重破坏为破坏为23.6%23.6%，尚能修复使用的，尚能修复使用的4.2%4.2%，实际破坏率，实际破坏率达达95.8%95.8%。2022-3-5122二、抗震性能差的原因二、抗震性能差的原因1 1、刚度大、自重大，地震作用也大；、刚度大、自重大，地震作用也大；2 2、砌体材料质脆、砌体材料质脆, ,抗剪、抗拉、抗弯强度低抗剪、抗拉、抗弯强度低, ,地震作用下极地震作用下极易出现裂缝易出现裂缝; ; 3 3、受施工质量的影响较大、受施工质量的影响较大; ; 如

60、砂浆不饱满如砂浆不饱满, ,易出现裂缝易出现裂缝, ,减弱抗震性能。减弱抗震性能。 2022-3-5123 若能针对砌体结构的弱点进行合理设计，采用适当的构若能针对砌体结构的弱点进行合理设计，采用适当的构造措施，确保施工质量，砌体结构的抗震性能是能够得到改造措施，确保施工质量，砌体结构的抗震性能是能够得到改善的。善的。 从震害调查可见：经抗震设防可减轻砌体结构的震从震害调查可见：经抗震设防可减轻砌体结构的震害，减少严重破坏和倒塌率。害，减少严重破坏和倒塌率。0.00.09.819.570.7倒塌倒塌严重破坏严重破坏中等破坏中等破坏轻微破坏轻微破坏基本完好基本完好0.023.529.435.31