砌体结构第2章

1、第2章 砌体及其设计方法本章研究内容：块材的种类及其力学性质；砂浆的种类及其力学性质；砌体的种类及其力学性质；2.1 2.1 块材及强度等级块材及强度等级砖石砌块实心砖空心砖料石毛石细料石半细料石粗料石毛料石烧结普通砖非烧结硅酸盐砖小型砌块中型砌块大型砌块（按大小分）（按大小分）（按材料分）（按材料分）混凝土空心砌块加气混凝土砌块硅酸盐砌块块材块材(1)烧结普通砖烧结普通砖原料：粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰原料：粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰标准砖尺寸：标准砖尺寸：24011553 mm墙体尺寸：（墙体尺寸：（120）、）、 240、 (370)、490、620 mm适用范围：适用范围： 房屋上部及

2、地下基础等房屋上部及地下基础等1 1 实心砖实心砖 灰缝的厚度为墙墙(2)烧结多孔砖烧结多孔砖 原料同烧结砖但孔洞率原料同烧结砖但孔洞率1535%；承重多孔砖目前主要采用承重多孔砖目前主要采用P型砖（型砖（24011590）和）和M型砖（型砖（19019090）；）；多孔砖优点：可节约粘土、减少砂浆用量、提高工多孔砖优点：可节约粘土、减少砂浆用量、提高工效、节省墙体造价；效、节省墙体造价；可减轻块体自重、增强墙体抗震性能。可减轻块体自重、增强墙体抗震性能。适用范围：适用范围： 房屋上部结构（不宜用于冻胀地区地下房屋上部结构（不宜用于冻胀地区地下部位）。部位）。原料同烧结砖但孔洞率不小于原料同烧

3、结砖但孔洞率不小于35%的的烧结空心砖。烧结空心砖。围护结构围护结构(3)烧结空心砖烧结空心砖烧结烧结多孔多孔砖主要用于砌筑砖主要用于砌筑承重承重墙体墙体(6层以下层以下)烧结烧结空心空心砖主要用于砌筑砖主要用于砌筑非承重非承重的墙体的墙体 非烧结硅酸盐砖非烧结硅酸盐砖硅酸盐砖是用硅酸盐材料压制成形并经蒸压釜，在蒸汽压力下凝固而成的。定义分类蒸压灰砂砖蒸压粉煤灰砖重力密度为:1418kN/m3注意：不适用于高温环境下的砌体结构(1)蒸压灰砂砖蒸压灰砂砖 原料：石灰和砂原料：石灰和砂尺寸同烧结普通砖尺寸同烧结普通砖适用范围：不得用于长期受热适用范围：不得用于长期受热200以上、受急冷急热和有以上

4、、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位，酸性介质侵蚀的建筑部位，MU15和和MU15以上的蒸压灰砂以上的蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑部位，蒸压灰砂砖用于基础或用于砖可用于基础及其他建筑部位，蒸压灰砂砖用于基础或用于受冻融和干湿交替作用的建筑部位必须使用受冻融和干湿交替作用的建筑部位必须使用一等砖一等砖。蒸压灰砂砖作为楼房建筑蒸压灰砂砖作为楼房建筑的材料，约在的材料，约在2001年起大年起大量采用量采用. (2)蒸压粉煤灰砖蒸压粉煤灰砖 原料：粉煤灰和石灰加适量石膏及集料原料：粉煤灰和石灰加适量石膏及集料尺寸同烧结普通砖尺寸同烧结普通砖适用范围同蒸压灰砂砖适用范围同蒸压灰砂砖（2 砌块砌块分类

5、：分类： 按材料分类：混凝土空心砌块、加气混凝土砌块及硅酸盐空心砌块 按尺寸大小分类： 小型 砌块高度180390mm 尺寸： 390mm 190mm 190mm 中型 砌块高度390900mm 大型 砌块高度大于900mm空心率：25%50%适用范围：工业与民用建筑的围护结构强度等级：混凝土小型空心砌块：MU20、MU15、MU10 、MU7.5和 MU5轻集料混凝土小型空心砌块： MU10 、MU7.5和 MU5非承重砌块： MU3.5 石石石材一般采用重质天然石，如花岗岩、砂岩、石材一般采用重质天然石，如花岗岩、砂岩、石灰岩等，具有强度高、抗冻性好、耐久性好，石灰岩等，具有强度高、抗冻性

6、好、耐久性好，可作为承重墙体、基础、挡墙等。可作为承重墙体、基础、挡墙等。（3 3）石材）石材石材导热系数大，在寒冷及炎热地区不宜作建石材导热系数大，在寒冷及炎热地区不宜作建筑物外墙。筑物外墙。石石料石料石毛石毛石细料石：细料石：半细料石：半细料石：粗料石：粗料石：毛料石：毛料石：通过细加工，外形规则。叠砌面凹入深通过细加工，外形规则。叠砌面凹入深度不大于度不大于1010mmmm。截面的宽度、高度不小。截面的宽度、高度不小于于200mm200mm，且不小于长度的，且不小于长度的1/4 1/4 。规格尺寸同细料石，叠砌面凹入深度不规格尺寸同细料石，叠砌面凹入深度不大于大于1515mmmm。规格尺

7、寸同上，叠砌面凹入深度不大于规格尺寸同上，叠砌面凹入深度不大于2020mmmm。外形大致方正，一般不需加工或稍加工外形大致方正，一般不需加工或稍加工修正，高度不小于修正，高度不小于200mm200mm，叠砌面凹入深，叠砌面凹入深度不大于度不大于2525mmmm的石材。的石材。形状不规则、中部厚度不小于形状不规则、中部厚度不小于200mm200mm的块石。的块石。块体的强度等级块体的强度等级烧结普通砖、烧结多孔砖MU30、MU25、MU20、MU15、MU10蒸压灰砂砖，蒸压粉煤灰砖MU25、MU20、MU15、MU10石材MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20砌

8、块MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5MU 块材强度等级的符号块体（Masonry Unit）如MU15表示该块材的强度等级为15MPa2 2、块材的强度等级、块材的强度等级17(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2.1.22.1.2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；填补块体间缝隙分类分类混合砂浆水泥砂浆由水泥、砂和水拌合而成的无塑性掺和料的纯水泥砂浆 有塑性掺和料的水泥砂浆 不含

9、水泥的砂浆 水泥砂浆混合砂浆非水泥砂浆强强 度度流动性流动性保水性保水性非水泥砂浆1. 砂浆砂浆种类：种类： 19（4）混凝土砌块（砖）专用砌筑砂浆）混凝土砌块（砖）专用砌筑砂浆（5）蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖专用砌筑砂浆）蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖专用砌筑砂浆M15、M10、M7.5、M5、M2.5M 砂浆强度等级的符号Mb 混凝土砌块所用的砌筑砂浆的强度等级符号如：M5表示该砂浆的强度等级为5MPa2. 2. 砂浆的强度等级砂浆的强度等级采用类似混凝土的标准试验方法，进行抗压采用类似混凝土的标准试验方法，进行抗压试验得出的以试验得出的以Mpa为单位的强度值划分为以为单位的强度值

10、划分为以下下5级：级：块体和砂浆的选择原则：块体和砂浆的选择原则：1）本着“就地取材，因地制宜”的原则，选取当地性能良好的块材和砂浆。 2）为保证承载力，应根据设计计算选取强度等级适宜的块材和砂浆。 3）要保证砌体的耐久性。 块体和砂浆的选择块体和砂浆的选择1）对于一般房屋，如果砌体为承重结构 砖：砖： MU20、MU15、MU10石材：石材： MU50、MU40、MU30、MU20砂浆：砂浆： M10、M7.5、M5砌块：砌块：MU7.52）五层及五层以上房屋的外墙、潮湿房间的墙以及受振动或层高大于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级 砂浆：砂浆：M5砖：砖：MU10石材：石材：MU30块体和

11、砂浆的选择块体和砂浆的选择3）地面以下或防潮层以下的砌体，所用材料的最低强度等级应符合下表的规定： 在混凝土小型砌块建筑中，为提高房屋的整体性、承载能力和抗震能力，常在砌块孔洞中设置钢筋并浇入灌孔混凝土，使之形成钢筋混凝土柱。在有些混凝土小型砌块砌体中，虽然孔内未设钢筋，但为了增大砌体的横截面面积，或为满足其他功能的要求，也需要灌孔，所灌的混凝土即为灌孔混凝土。2.1.3 2.1.3 砌块灌孔混凝土砌块灌孔混凝土要求：碎石直径不大于10mm，坍落度在200250mm左右。灌孔混凝土的强度等级用Cb表示。砌体种类砌体种类砌砌 体体配筋砌体配筋砌体无筋砌体无筋砌体2.3 2.3 砌体的种类砌体的种

12、类无筋砌体：仅由块材和砂浆组成的砌体2.2.1 2.2.1 无筋砌体无筋砌体无筋砌体包括砖砌体、砌块砌体和石砌体，应用范围广泛，但抗震性能较差。1 1、砖砌体、砖砌体（1）实心砌体 240mm240mm（1 1砖）、砖）、370mm370mm（1 1砖半）、砖半）、490mm490mm（2 2砖）、砖）、620mm620mm（2 2砖半）、砖半）、740mm740mm（3 3砖）等（按砖）等（按1/21/2砖进位）砖进位）砖的砌筑方式砖的砌筑方式 180mm180mm、300mm300mm、420mm420mm等（按等（按1/41/4砖进位）砖进位）把一侧的砖侧砌把一侧的砖侧砌（2）空心砌体空

13、斗墙空斗墙2 2）石砌体）石砌体石砌体：由石材和砂浆或石材和混凝土砌筑而成的砌体，分为料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。3）砌块砌体混凝土空心砌块砌体配筋砌体：在砌体中设置了钢筋或钢筋混凝土材料的砌体。特点：配筋砌体的抗拉、抗弯、抗剪强度远大于无筋砌体且具有良好的抗震性能2.2.2 2.2.2 配筋砌体配筋砌体根据在砖砌体中配筋形式的不同以及设置钢筋混凝土部件的位置和方法不同可分为：网状配筋砖砌体、组合砖砌体和配筋混凝土空心砌块砌体。1）横向配筋砌体砖柱或砖墙中每隔几皮砖在其水平灰缝中设置直径为3mm4mm的方格网式钢筋网片砌筑而成的砌体结构 2 2）组合砖砌体）组合砖砌体外包式组合砖砌体3

14、) 砖砌体和钢筋混凝土构造砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙柱组合墙4 4）配筋混凝土空心砌块砌体（简称配筋砌块砌体）配筋混凝土空心砌块砌体（简称配筋砌块砌体 ）在混凝土空心砌块砌体的水平灰缝中配置水平钢筋，在孔洞中配置竖向钢筋并用混凝土灌实的一种配筋砌体。 2.2.3 墙板2.3砌体的受压性能砌体的受压性能 2.3.1砌体的受压破坏特征砌体的受压破坏特征砖块强度并不等于砌体强度！砖砌体受压破坏的三阶段特征：贯通几皮砖小砖柱失稳破坏刚性加载板0 （0.50.7）Np（0.50.7）Np （0.80.9）Np（0.80.9）Np Np裂缝未贯通1皮砖砖块强度并不等于砌体强度砖块强度并不等于砌体强度

15、2.3.2、砌体的受压应力状态、砌体的受压应力状态砌体内单块砖的应力状态：砌体内单块砖的应力状态：（1）处压压、弯、剪组合应力；）处压压、弯、剪组合应力；（2）砖和砂浆的交互作用，使得：）砖和砂浆的交互作用，使得：砖受到拉应力砖受到拉应力砖块的抗压强度砖块的抗压强度f1;砂浆三向受压砂浆三向受压砂浆的抗压强度砂浆的抗压强度f2;（3）弹性地基梁作用；）弹性地基梁作用；（4）竖缝处易发生应力集中，使砖块开裂）竖缝处易发生应力集中，使砖块开裂提前，导致砌体承载力下降。提前，导致砌体承载力下降。2.3.3影响砌体抗压强度的因素影响砌体抗压强度的因素：（1）块体、砂浆的强度：强度越高、则砌体强度也越）

16、块体、砂浆的强度：强度越高、则砌体强度也越高；高；（2）块体的尺寸与形状）块体的尺寸与形状 块体块体高度大，砌体强度高；长度大，砌体强度低；表面平整，高度大，砌体强度高；长度大，砌体强度低；表面平整， 砌体强度高；砌体强度高； 弹性模量弹性模量弹性模量大，砌体强度高；弹性模量大，砌体强度高；（3）砂浆质量）砂浆质量砂浆性质砂浆性质-变形越大，砌体强度越低；变形越大，砌体强度越低；砂浆的流动性砂浆的流动性-流动性差，砌体强度降低流动性差，砌体强度降低；（4）砌筑质量与灰缝的厚度）砌筑质量与灰缝的厚度 错缝搭接；砂浆均匀、灰缝饱满；错缝搭接；砂浆均匀、灰缝饱满； 水平灰缝饱满程度不得低于水平灰缝饱

17、满程度不得低于80%，灰缝厚度以，灰缝厚度以1012mm为宜。为宜。2.3.4砌体抗压强度计算公式砌体抗压强度计算公式规范提出统一表达公式：221107.01kffkfm式式中式中 m砌体轴心抗压强度平均值（砌体轴心抗压强度平均值（Mpa） ； 1 块体抗压强度平均值（块体抗压强度平均值（Mpa）；）； 2 砂浆抗压强度平均值（砂浆抗压强度平均值（Mpa）；）； k1、 与块体类别及砌体类别有关的参数，见表与块体类别及砌体类别有关的参数，见表2.4； k2 砂浆强度影响的修正系数，见表砂浆强度影响的修正系数，见表2.4；（2.1）2.4 砌体的受拉、受弯、受剪性能砌体的受拉、受弯、受剪性能2.

18、4.1砌体的轴心受拉性能砌体的轴心受拉性能式式中式中 t,m砌体轴心抗拉强度平均值（砌体轴心抗拉强度平均值（Mpa） ； 2 砂浆的抗压强度平均值（砂浆的抗压强度平均值（Mpa）；）； k3与块体类别有关的参数，见表与块体类别有关的参数，见表2.3； 破坏形态破坏形态沿齿缝破坏；沿齿缝破坏；（沿砌体（块体）截面破坏（沿砌体（块体）截面破坏） 规范规范规定砌体沿齿缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值计规定砌体沿齿缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值计算公式为：算公式为： 23m, tfkf(2.2)2.4.2砌体的受弯性能破坏形态沿齿缝破坏；沿通缝破坏；（沿砌体与竖向缝破坏）。规范规定砌体沿齿缝与沿通缝截面

19、受弯破坏时的弯曲抗拉强度平均值计算公式为式式中 tm，m砌体弯曲抗拉强度平均值（Mpa） ； 2 砂浆的抗压强度平均值（Mpa）； k4与块体类别有关的参数，见表2.6；24mtm,fkf(2.3)2.4.3砌体的受剪性能砌体的受剪性能（1）砌体的受剪破坏与抗剪强度三种受剪破坏形式剪摩破坏y/较小时； 主拉应力破坏（剪压破坏）y/较大时；斜压破坏y/更大时。规范规定砌体的抗剪强度平均值计算公式为式式中 v，m砌体抗剪强度平均值（Mpa） ； 2 砂浆的抗压强度平均值（Mpa）； k5与块体类别有关的参数，见表2.7；25mv,fkf(2.4)yyy（2）影响砌体抗剪强度的主要因素块体与砂浆强度

20、垂直压应力砌筑质量试验方法2.5 砌体的的变形和其他性能砌体的的变形和其他性能2.5.1砌体的弹性模量砌体的弹性模量研究弹性模量的目的在于掌握应力应变关系。tgE定义式： = E-曲线：砌体属于弹塑性材料，应力-应变关系呈曲线。试验表明，-关系符合对数曲线，计算表达式为式式中 m砌体抗压强度平均值； 砌体变形的弹性特征系数， 主要与砂浆的强度等级有关mf1ln1(2.5)mmfdfd111mmffdd1对（对（2.5）式求导：）式求导： 变形模量的三种表达方式： 切线模量-曲线任意点应力增量与应变增量之比； 初始弹性模量-曲线原点的切线模量； 割线模量-曲线上原点至任意一点所做的连线的正切值；

21、当取任意点为：=0.4fm时，mmffddtgE1mmftgEf000，从上式得：令砌体抗压强度平均值；mmmmmmfffffftgE8 . 0783. 04 . 01ln14 . 0/fmmffddtgE1(2.6)(2.7)(2.8)2.5.2砌体的剪变模量砌体的剪变模量2.5.3砌体的干缩变形和线膨胀系数2.5.4摩擦系数)1 (2EG式中 材料的泊松系数，一般为0.10.2， 因此，E)45. 041. 0()1 (2EG规范近似取 G=0.4E（2.9）2.6 以概率理论为基础的极限状态设以概率理论为基础的极限状态设计方法计方法2.6.1极限状态设计方法的基本概念极限状态设计方法的基

22、本概念（1）结构的功能要求（2）结构的极限状态（3）结构上的作用、作用效应和结构的抗力（4）结构的可靠度与可靠指标（5）设计表达式当仅有一个可变荷载时，应按下列公式中最不利组合进行计算当可变荷载多于一个时，应按下列公式中最不利组合进行计算, fRSS4 . 12S. 1kQikcin2iQiQ1kLGk0, fRS4 . 135S. 1kQikn1iciLGk0, fRS4 . 12S. 1kQkLGk0, fRS4 . 135S. 1kQkcLGk0(2-11)(2-12)(2-13)(2-14)当砌体结构作为一个刚体，需验算整体稳定性时，应按下列公式进行验算式中 SG1k起有利作用的永久荷

23、载内力 标准值； SG2k起不利作用的永久荷载内力标准值；k1n2iQikQ1kLG2k0S8 . 0)SS4 . 12S. 1 (G(2-15)G1kk1n1iQikLG2k0S8 . 0)S4 . 135S. 1 (G(2-16)2.6.2砌体的强度标准值和设计值砌体的强度标准值和设计值（1）砌体的强度标准值）砌体的强度标准值 砌体强度的标准值k按下式计算k= m1.645 f = m (1 1.645f) (2-17)式中 m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。砌体类别烧结普通砖混凝土小型砌快轻骨料多排孔混凝土小型空心砌块受力类型轴心受压偏心受压抗剪轴心受压抗

24、剪轴心受压变异系数0.1740.1740.240.140.240.17表 砌体强度的变异系数（2）砌体的强度设计值）砌体的强度设计值砌体的强度设计值是砌体结构构件按承载能力极限状态设计时所采用的砌体强度代表值，为砌体强度的标准值k除以材料性能分项系数f，按下式计算f砌体结构的材料性能分项系数； f=1.6，按施工质量控制等级为B级考虑； f=1.8，按施工质量控制等级为C级考虑。表2-72-13为b级强度设计值；当为C级时，应乘以调整系数a=1.6/1.8=0.89；当为A级时，砌体强度设计值提高5%。 考虑到一些不利的因素，P2526情况的各类砌体，其砌体强度设计值应乘以调整系数a。fkff

25、(2-18)表2.7 烧结普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值（MPa）砖强度等级砂浆强度等级砂浆强度M15M10M7.5M5M2.50MU303.943.272.932.592.261.15MU253.602.982.682.372.061.05MU203.222.672.392.121.840.94MU152.792.312.071.831.600.82MU101.891.691.501.300.67 注：当烧结多孔砖的孔洞率大于30%时，表中数值应乘以0.9。表2.8 混凝土普通砖和混凝土多孔砖砌体的抗压强度设计值（MPa）砖强度等级砂浆强度等级砂浆强度Mb20Mb15Mb10Mb7.5Mb50MU304.613.943.272.932.591.15MU254.213.602.982.682.371.05MU203.773.222.672.392.120.94MU152.792.312.071.830.82表2.9 蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体的抗压强度设计值（MPa）砖强度等级砂浆强度等级砂浆强度M15M10M7.5M50MU253.602.982.682.371.05MU203.222.672.392.120.94MU1