砌体的力学性能

1、13.4 砌体的力学性能砌体的力学性能第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能一、砌体的受压性能一、砌体的受压性能砌体轴心受压试验研究砌体轴心受压试验研究第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能1.1.无筋砖砌体受压破坏三个阶段无筋砖砌体受压破坏三个阶段从砌体开始受压到单块砖出现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。出现第一条（或第一批）裂缝时的荷载约为破坏荷载的裂缝时的荷载约为破坏荷载的50%50%70%70%，此时如果荷载不增，此时如果荷载不增加，裂缝也不会继续扩大加，裂缝也不会继续扩大，处处于于裂缝稳定阶段裂缝稳定阶段随着荷载的继续增加，原有裂缝不断扩展，随着荷

2、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（条缝）。此时即使荷过几皮砖的连续裂缝（条缝）。此时即使荷载不再增加，裂缝仍会继续发展，载不再增加，裂缝仍会继续发展，处于处于不稳不稳定裂缝阶段定裂缝阶段。其荷载约为破坏荷载的。其荷载约为破坏荷载的80%80%90%90%再增加荷载，裂缝再增加荷载，裂缝迅速开展，其中几迅速开展，其中几条连续的竖向裂缝条连续的竖向裂缝把砌体分割成一个把砌体分割成一个个单独的个单独的半砖小柱半砖小柱，整个砌体明显整个砌体明显向外向外鼓出鼓出。最终砌体丧。最终砌体丧失承载力而破坏失承载力而破

3、坏。第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能 试验结果表明：砖砌体的抗压强度总是低于组成其砖的试验结果表明：砖砌体的抗压强度总是低于组成其砖的抗压强度。其原因是砖在砌体受压时处于压、弯、剪、拉的抗压强度。其原因是砖在砌体受压时处于压、弯、剪、拉的复杂应力状态。复杂应力状态。2.2.砖在受压砌体内的应力状态砖在受压砌体内的应力状态（1）由于砂浆层的）由于砂浆层的非均匀性非均匀性以及砖表面的以及砖表面的不规整不规整，使得砖与，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，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砖在中心受压的砌体中实际

4、上是处于受弯、受剪和局部承压受弯、受剪和局部承压的复杂受力状态。的复杂受力状态。第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能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 1）块体的物理力学性能（强度和块体的物理力学性能（强度和外形尺寸外形尺寸） 块材的块材的强度强度等级越等级越高高，其抗弯、抗剪及抗拉能力就越强，其抗弯、抗剪及抗拉能力就越强，则则砌体的砌体的抗压强度抗压强度越高越高。砖强度增加。砖强度增加1倍，砌体的抗压强度增倍，砌体的抗压强度增加约加约60%。 块体块体外形规则外形规则、表面、表面平

5、整平整，灰缝就容易铺砌得均匀密实，灰缝就容易铺砌得均匀密实块体受复杂应力的影响较小块体受复杂应力的影响较小，砌体抗压，砌体抗压强度越大强度越大。 块体的块体的截面高度大截面高度大，其抗弯、剪、拉的能力就强，砌体，其抗弯、剪、拉的能力就强，砌体的的抗压强度也较大抗压强度也较大。第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能（2 2）砂浆的物理力学性能（强度、和易性、保水性）砂浆的物理力学性能（强度、和易性、保水性） 砂浆强度砂浆强度等级不高等级不高的情况下，提高砂浆强度等级，砌体的情况下，提高砂浆强度等级，砌体抗压强度有抗压强度有明显提高明显提高，但砂浆，但砂浆强度等级过高强度等级过高时，对砌体的抗

6、时，对砌体的抗压强度的提高并压强度的提高并不明显不明显。砂浆与砌块等级相互匹配，比较合砂浆与砌块等级相互匹配，比较合理理。宜采用提高块体强度等级的方法来提高砌体的抗压强度。宜采用提高块体强度等级的方法来提高砌体的抗压强度。 砂浆砂浆变形越大变形越大，砌体的，砌体的抗压强度越低抗压强度越低； 砂浆的砂浆的和易性、保水性越好和易性、保水性越好，灰缝，灰缝越越饱满、均匀和密实，饱满、均匀和密实，砌体的砌体的抗压强度越高抗压强度越高，但过大的流动性是砂浆变形过大，砌，但过大的流动性是砂浆变形过大，砌体的强度反而降低。体的强度反而降低。和易性和易性：和易性是指新拌水泥混凝土易于各工序施工操作：和易性是指

7、新拌水泥混凝土易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇灌、捣实等）并能获得质量均匀、成型密（搅拌、运输、浇灌、捣实等）并能获得质量均匀、成型密实的性能，其含义包含实的性能，其含义包含流动性、粘聚性及保水性流动性、粘聚性及保水性。也称混凝。也称混凝土的工作性。土的工作性。第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能（3 3）砌筑质量砌筑质量 工程实践和试验研究表明：工程实践和试验研究表明：施工技术水平施工技术水平、水平灰缝的饱满度及厚度水平灰缝的饱满度及厚度、砖的含水率砖的含水率都对砌体强度有较大的影响。都对砌体强度有较大的影响。 1）施工技术水平施工技术水平 砌体砌体结构结构工程施工质量验收规范工程施

8、工质量验收规范（GB50203-2011）根据根据质量管理质量管理、砂浆强度、混凝土强度、砌筑工人技术等综合水平将施工技术水平划分为砂浆强度、混凝土强度、砌筑工人技术等综合水平将施工技术水平划分为A、B、C三个等级。三个等级。A级施工质量，砌体强度设计值提高级施工质量，砌体强度设计值提高约约7%，B级施工质量，砌体强度设计值按级施工质量，砌体强度设计值按砌体规范直接取用砌体规范直接取用， C级施工质量，砌体强度设计值级施工质量，砌体强度设计值降低约降低约11%。配筋砌体不允许采用配筋砌体不允许采用。 2）灰缝的）灰缝的饱满度及饱满度及厚度厚度 水平灰缝的砂浆饱满度水平灰缝的砂浆饱满度不得小于不

9、得小于80%，砖砌体灰缝厚度一般应控制在，砖砌体灰缝厚度一般应控制在812mm 3）砖的含水率）砖的含水率 干燥的块体会降低干燥的块体会降低20%左右砌体强度，施工规范规定砖提前左右砌体强度，施工规范规定砖提前12d浇水湿润，浇水湿润，相对含水率，相对含水率，普通砖、多孔砖普通砖、多孔砖为为60%70%，蒸压灰砂砖、蒸压，蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖粉煤灰砖为为40%50%。 4）块体的搭接方式）块体的搭接方式 块体搭接方式影响砌体的整体性，施工规范规定烧结普通砖和蒸块体搭接方式影响砌体的整体性，施工规范规定烧结普通砖和蒸压砖砌体应上下错缝，内外搭砌。压砖砌体应上下错缝，内外搭砌。第十三章 砌体结

10、构13.4 砌体的力学性能4.4.砌体的抗压强度砌体的抗压强度压强度的影响系数。砂浆强度不同对砌体抗等因素的影响系数状、尺寸、砌筑方法不同类型砌体的块材形砂浆抗压强度平均值，块体抗压强度平均值，；均值，砌体轴心抗压强度的平21212211,;)07. 01 (kkMPafMPafMPafkffkfmm1）砌体抗压强度平均值）砌体抗压强度平均值砌体规范给出各类砌体的轴心抗压强度平均值计算公式为：砌体规范给出各类砌体的轴心抗压强度平均值计算公式为：第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能 砌体规范规定：在验算施工阶段砂浆尚未硬化的砌体规范规定：在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

11、，可取新砌砌体的强度和稳定性时，可取砂浆强度为零砂浆强度为零。第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能2）砌体抗压强度标准值）砌体抗压强度标准值fm 砌体的强度平均值砌体的强度平均值f砌体强度的标准差砌体强度的标准差fk= fm-1.645f3）砌体抗压强度设计值）砌体抗压强度设计值f= fk/ff f 砌体结构的材料性能分项系数，一般情况下，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宜按施工质量控制等级为B B级考虑，级考虑，取为取为l.6l.6；当当为为C C级时级时，取，取为为1.81.8；当为；当为A A级时，取为级时，取为1.51.5。第十三章 砌体结构13.4

12、 砌体的力学性能4）单排孔混凝土砌块对孔砌筑，并在砌块的竖向孔洞内用灌孔）单排孔混凝土砌块对孔砌筑，并在砌块的竖向孔洞内用灌孔混凝土灌实时，其抗压强度平均值计算式为：混凝土灌实时，其抗压强度平均值计算式为：。和截面孔洞面积的比值截面灌孔混凝土面积；混凝土砌块的孔洞率和砌体毛面积的比值；砌体中灌孔混凝土面积强度平均值；灌孔混凝土的轴心抗压平均值；未灌孔砌体的抗压强度mcummcummgfffff,63. 0灌孔混凝土强度等级不应低于Cb20，也不应低于1.5倍的块体强度等级。第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能单排孔混凝土砌块对孔砌筑时，灌孔砌体的抗压强度设计值计算单排孔混凝土砌块对孔砌筑

13、时，灌孔砌体的抗压强度设计值计算式为：式为：。小于，不应和截面孔洞面积的比值截面灌孔混凝土面积；混凝土砌块的孔洞率和砌体毛面积的比值；砌体中灌孔混凝土面积强度设计值；灌孔混凝土的轴心抗压设计值；未灌孔砌体的抗压强度倍；抗压强度设计值的砌体计值，不应大于为灌孔灌孔砌体的抗压强度设%3326 . 0cgcgffffff第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能二、砌体的受拉、受弯及受剪性能二、砌体的受拉、受弯及受剪性能 砌体的抗拉、抗弯和抗剪强度都远较其抗压强度低，砌体砌体的抗拉、抗弯和抗剪强度都远较其抗压强度低，砌体的拉、弯、剪强度主要取决于的拉、弯、剪强度主要取决于灰缝与块体的粘结强度灰缝与块

14、体的粘结强度，亦即，亦即砂砂浆的强度浆的强度。 第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能竖向灰缝砂浆较难填满，砂浆硬化时收缩，故不考虑粘结强度；竖向灰缝砂浆较难填满，砂浆硬化时收缩，故不考虑粘结强度；计算中计算中仅考虑水平灰缝的粘结强度仅考虑水平灰缝的粘结强度。根据力的作用方向，粘结强度（与砂浆强度有关）分两类：根据力的作用方向，粘结强度（与砂浆强度有关）分两类：法向粘结强度法向粘结强度S：力垂直于灰缝面。：力垂直于灰缝面。切向粘结强度切向粘结强度T：力平行于灰缝。：力平行于灰缝。TTSS第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能1.1.砌体轴心受拉砌体轴心受拉砌体轴心受拉破坏形态包括以下三

15、种：砌体轴心受拉破坏形态包括以下三种：（1 1）沿齿缝截面破坏：块体）沿齿缝截面破坏：块体MUMU较高，砂浆较高，砂浆M M较低时发生较低时发生（2 2）沿水平通缝截面破坏：轴向拉力与水平灰缝垂直时发生（不允许采）沿水平通缝截面破坏：轴向拉力与水平灰缝垂直时发生（不允许采用）用）（3 3）沿块体和竖向灰缝截面破坏：块体抗拉强度较低时发生）沿块体和竖向灰缝截面破坏：块体抗拉强度较低时发生砂浆的切向粘结强度低砂浆的切向粘结强度低于砖的抗拉强度于砖的抗拉强度砂浆的切向粘结强度大于砂浆的切向粘结强度大于于砖的抗拉强度于砖的抗拉强度砌体的抗拉强度由法砌体的抗拉强度由法向粘结强度控制向粘结强度控制第十三章

16、 砌体结构13.4 砌体的力学性能砌体沿齿缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值砌体沿齿缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值计算式为计算式为MPafMPafkfkfmtmt砂浆抗压强度平均值，值，砌体轴心抗拉强度平均见下表系数与砌体种类有关的影响2,323,31,212. 0ffmt砌体沿块体和竖向灰缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值砌体沿块体和竖向灰缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值计算式为计算式为f1 块体块体的的抗压抗压强度平均值强度平均值第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能2.2.砌体弯曲受拉砌体弯曲受拉砌体弯曲受拉破坏形态包括以下三种：砌体弯曲受拉破坏形态包

17、括以下三种：（1 1）砌体沿通缝截面破坏砌体沿通缝截面破坏（2 2）砌体沿齿缝截面破坏）砌体沿齿缝截面破坏（3 3）砌体沿块体和竖向灰缝截面破坏。）砌体沿块体和竖向灰缝截面破坏。第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能 砌体沿齿缝截面破坏砌体沿齿缝截面破坏和沿通缝破坏的弯曲抗拉强度平均和沿通缝破坏的弯曲抗拉强度平均值的计算式为：值的计算式为：MPafkfkfmtmmtm值，砌体弯曲抗拉强度平均系数见下表与砌体种类有关的影响,424,第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能3.3.砌体受剪砌体受剪 受纯剪时，砌体可能发生沿通缝、齿缝或沿阶梯形截受纯剪时，砌体可能发生沿通缝、齿缝或沿阶梯形截面

18、的剪切破坏。面的剪切破坏。沿齿缝剪切沿齿缝剪切 沿通缝剪切沿通缝剪切沿阶梯形缝剪切沿阶梯形缝剪切 砌体通缝抗剪强度主要取决于砖和砂浆的切向粘结强度。砌体通缝抗剪强度主要取决于砖和砂浆的切向粘结强度。 砌体沿阶梯形缝受剪破坏是地震中房屋墙体的常遇震害。砌体沿阶梯形缝受剪破坏是地震中房屋墙体的常遇震害。 齿缝受剪破坏一般仅发生在错缝较差的砖砌体及毛石砌体中。齿缝受剪破坏一般仅发生在错缝较差的砖砌体及毛石砌体中。第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能 砌体沿齿缝截面破坏砌体沿齿缝截面破坏和沿通缝破坏的抗剪强度平均值的和沿通缝破坏的抗剪强度平均值的计算式为：计算式为：MPafkfkfvmvm砌体抗

19、剪强度平均值，系数见下表与砌体种类有关的影响525 单排孔混凝土砌块对孔砌筑时，灌孔砌体的抗剪强度设计值fvg计算式为：55. 02 . 0gvgfffg灌孔砌体的抗压强度设计值。第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能三、砌体强度设计值调整系数三、砌体强度设计值调整系数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9m9m的梁下烧结普通砖砌体、跨度不小于的梁下烧结普通砖砌体、跨度不小于7.5m7.5m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

20、轻的梁下烧结多孔砖、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，骨料混凝土砌块砌体，a= 0.90.9；2.对无筋砌体构件，其截面面积对无筋砌体构件，其截面面积A0.3m0.3m2 2时，时，a= A+0.70.7。对配筋砌体构件，。对配筋砌体构件，当其中砌体截面面积当其中砌体截面面积A 0.2m0.2m2 2时，时，a= A+0.80.8 。构件截面面积。构件截面面积A以以m m2 2计。计。3.当砌体用水泥砂浆砌筑时，对当砌体用水泥砂浆砌筑时，对表表13-7表表13-13中的数值中的数值a= 0.90.9；对；对表表13-14中数值，中数值，a= 0.80.8；对配筋砌体构

21、件，当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑；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时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数a。4.当验算施工中房屋的构件时，当验算施工中房屋的构件时，a=1.11.1。 各类砌体的强度设计值，符合下列情况时，应乘以调整系数各类砌体的强度设计值，符合下列情况时，应乘以调整系数a第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能四、砌体的变形系数四、砌体的变形系数 1.砌体的应力应变关系砌体的应力应变关系 在轴心压力作用下，随着压力的增在轴心压力作用下，随着压力的增大变形增加，但变形增加的速度较压力大变形增加，但变形增加的速度较压力增加快得多；当接近极限压力时，变形增加快得多；当接近极限压力时，变形迅速增大；之后，压力逐渐减小，而变迅速增大；之后，压力逐渐减小，而变形却急剧增加。砌体为形却急剧增加。砌体为弹塑性材料弹塑性材料。 2.砌体的弹性模量砌体的弹性模量砌体受压应力与应变关系曲线砌体受压弹性模量表示 取取A=0.43fm时过时过A点的割线正切作点的割线正切作为砌体受压弹性模量为砌体受压弹性模量E。AtanAAE第十三章 砌体结构13.4 砌体的力学性能单排孔且对孔砌筑的混凝土砌体灌孔砌体的弹