《混凝土结构与砌体结构》课件模块11

1、混凝土结构与砌体结构模块11 砌体结构 11.3 配筋砌体构件 11.1 砌体结构的基础知识 11.2无筋砌体构件 11.4 砌体的构造要求 （1）熟悉砌体结构的概念及分类。 （2）掌握无筋砌体和配筋砌体构件。 （3）掌握砌体的构造要求。 学习目标模块11 砌体结构 11.1 砌体结构的基础知识 砌体结构的概念及特点11.1.1 砌体（砖混结构）是由块体和砂浆砌筑而成的墙或柱，包括砖砌体、砌块砌体、石砌体和墙板砌体，在一般的工程建筑中，砌体约占整个建筑物自重的1/2，约各占用工量和造价的1/3,是建筑工程的重要材料。砌体结构在我国应用很广泛，这是因为它可以就地取材，具有很好的耐久性及较好的化学

2、稳定性和大气稳定性，有较好的保温隔热性能，可节约木材。砌体结构的缺点是自重大、体积大，砌筑工作繁重。无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度都很低。在遭受地震时破坏较严重，抗震性能很差。此外，砖砌体所用黏土砖用量很大，占用农田土地过多。11.1 砌体结构的基础知识 砌体材料11.1.21）块体（1）砖。1 2 345烧结普通砖。烧结多孔砖。蒸压灰砂普通砖。蒸压粉煤灰普通砖。混凝土砖。11.1 砌体结构的基础知识图11-1 我国主要的空心砖规格（a）KM1型空心砖及其配砖 （b）KP1型空心砖 （c）KP2型空心砖及其配砖11.1 砌体结构的基础知识图11-2 大孔空心砖11.1 砌体结构的基础知识（2）

3、砌块。 砌块是尺寸较大的块体，其外形尺寸可达标准砖的660倍。高度不足380 mm的块体一般称为小型砌块；高度为380900 mm的块体一般称为中型砌块；高度大于900 mm的块体称为大型砌块。混凝土小型空心砌块（见图11-3）是由普通混凝土或轻集料混凝土制成，其主规格尺寸为390 mm190 mm190 mm，空心率不小于25，通常为4550，用于承重的双排孔或多排孔轻集料混凝土砌块，砌体的孔洞率不应大于35。混凝土中型、大型砌块由于自重较大，一般需用机械吊装。混凝土中型空心砌块的几种截面形状如图11-4所示。11.1 砌体结构的基础知识图11-3 混凝土小型空心砌块11.1 砌体结构的基础

4、知识图11-4 混凝土中型空心砌块的截面形状（a）单排方孔 （b）单排圆孔 （c）多排孔11.1 砌体结构的基础知识（3）石材。 砌体中的石材应选用无明显风化的天然石材，其主要来源有重质岩石(花岗石、石灰石、砂岩)和轻质岩石。重质岩石抗压强度高、耐久性好，但导热系数大，加工也较轻质岩石困难，一般用于基础砌体和重要建筑物的贴面，不宜用于采暖地区房屋的外墙。轻质岩石抗压强度低，耐久性差，但易开采和加工，导热系数小。石材按其加工后的外形规则程度，可分为料石和毛石。它们的规格尺寸如表11-1所示。11.1 砌体结构的基础知识表11-1 石材的规格尺寸11.1 砌体结构的基础知识2）砂浆（1）砂浆分类。

5、水泥砂浆。混合砂浆。非水泥砂浆。11.1 砌体结构的基础知识（2）砂浆特性。流动性（或可塑性、和易性）。保水性。11.1 砌体结构的基础知识 砌体的种类11.1.3 1）无筋砌体3.砖砌体。2.1. 砌块砌体。石砌体。11.1 砌体结构的基础知识 实心砖砌体通常采用一顺一丁、梅花丁和三顺一丁等砌法，如图11-5所示。根据实践经验和试验研究，采用五顺一丁的砌法，砌体的抗压强度与一顺一丁的砌法相比几乎没有下降。但应注意，上下两皮丁砖间的顺砖越多，则宽为240 mm的两皮半砖墙之间的联系越弱，很可能形成“两片皮”而使其承载能力急剧下降。图11-5 砖砌体的砌合方法（a）一顺一丁 （b）梅花丁 （c）

6、三顺一丁11.1 砌体结构的基础知识 用实心砖砌筑空斗墙也是我国的一种传统做法。所谓空斗墙，就是将部分或全部砖立砌于墙的两侧，而在墙的中间形成空斗。目前采用的空斗墙的厚度一般为240 mm，有一眠一斗、一眠多斗和无眠空斗（见图11-6）等形式。图11-6 空斗墙（a）一眠一斗 （b）一眠多斗 （c）无眠空斗11.1 砌体结构的基础知识2）配筋砌体 为了提高砌体承载力和减少构件的截面尺寸，可在灰缝中，或在混凝土或砂浆面层中，或在灌孔混凝土中，配置适量的钢筋，构成配筋砌体，如图11-7所示。图11-7 配筋砌体11.1 砌体结构的基础知识 砌体的力学性能11.1.41）砌体的受压性能 （1）砌体的

7、受压破坏过程与特点。试验研究表明，砌体自加荷到破坏大致经历了三个阶段。第一阶段：当荷载加至破坏荷载的50%70时，首先在砌体内的个别单砖上出现细小竖向裂缝，如图11-8（a）所示。 第二阶段：随着荷载的增加，单砖裂缝增多且不断发展延伸，当加荷至破坏荷载的8090时，原有裂缝扩展并沿竖向灰缝贯通若干皮砖形成竖向条缝，如图11-8（b）所示。 第三阶段：继续加荷，裂缝急剧扩展并形成上下连续的贯通裂缝，将砌体分割成若干个1/2块体的小砖柱，砌体最终被压碎或失稳而破坏，如图11-8（c）所示。11.1 砌体结构的基础知识图11-8 砖砌体轴心受压时的破坏特征11.1 砌体结构的基础知识 （2） 受压砌

8、体的受力特点。试验表明，砌体的抗压强度远小于块体的抗压强度，且砌体中的单砖块体开裂过早，在荷载还不大时已出现竖向裂缝。导致这一现象的原因有以下三点： 由于砖本身的形状不完全规则、灰缝处砂浆厚度铺砌不均匀，使得单砖在砌体内并不是均匀受压，而是处于受弯和受剪状态。 砌体在受压横向变形时，砂浆的横向变形比块体大，导致块体受拉，使块体处于竖向受压、横向受拉的状态。 由于块体间的竖向灰缝不饱满、不密实，故不能保证砌体的整体性，造成块体间的竖向灰缝处存在应力集中的现象，加快了块体的开裂。11.1 砌体结构的基础知识（3）影响砌体抗压强度的主要因素。块材和砂浆强度。砂浆的性能。砌筑质量。块材的形状、尺寸及灰

9、缝厚度。（1）（2）（4）（3）11.1 砌体结构的基础知识2）砌体的受拉、受弯及受剪性能 砌体在建筑结构中主要用作受压构件，但在实践中有时也会遇到受拉、受弯、受剪的情况。 砌体轴心受拉时，可能有两种破坏形式：当块体强度较高，砂浆强度较低时，砌体将沿齿缝破坏，如图11-9所示的 a a 截面；当块体强度较低，而砂浆强度较高时，砌体将沿砌体截面即块材和竖直灰缝发生直缝破坏，如图11-9所示的 b b 截面。图11-9 砌体的轴心受拉破坏11.1 砌体结构的基础知识 砌体弯曲受拉时，可能有三种破坏形式：沿齿缝破坏，如图11-10（a）所示的 a a 截面；沿砌体截面即块材和竖直灰缝发生直缝破坏，如

10、图11-10（a）所示的 b b 截面；沿水平通缝截面破坏，如图11-10（b）所示的 c c 截面。图11-10 砌体的弯曲受拉破坏（a）沿齿缝或直缝破坏 （b）沿水平通缝破坏11.1 砌体结构的基础知识 砌体受剪时，可能有三种破坏形式：沿水平通缝破坏，如图11-11（a）所示；沿齿缝破坏，如图1111（b）所示；沿阶梯缝破坏，如图11-11（c）所示。图11-11 砌体的剪切破坏（a）沿通缝破坏 （b）沿齿缝破坏 （c）沿阶梯缝破坏11.1 砌体结构的基础知识3）砌体的弹性模量、线膨胀系数、收缩率和摩擦系数 （1）砌体的弹性模量。砌体的弹性模量根据砌体受压时的应力应变曲线确定。试验结果表明

11、，当砌体应力较小时，砌体处于弹性阶段；当砌体应力较大时，其应变增长速度逐渐大于其应力增长速度，砌体进入弹塑性阶段。砌体的弹性模量与其强度设计值的换算关系如表11-2所示。11.1 砌体结构的基础知识表11-2 砌体的弹性模量与其强度设计值的换算关系11.1 砌体结构的基础知识 （2）砌体的线膨胀系数、收缩率和摩擦系数。砌体在浸水时体积膨胀，在失水时体积收缩。收缩变形较膨胀变形大得多，因此工程中对砌体的收缩变形应予以重视。砌体的线膨胀系数和收缩率如表11-3所示。11.1 砌体结构的基础知识表11-3 砌体的线膨胀系数和收缩率11.2 无筋砌体构件 无筋受压砌体构件承载力11.2.1 无筋砌体受

12、压构件承载力应按式（11-1）计算。 N fA （11-1） （1）无筋砌体矩形截面单向偏心受压构件承载力影响系数除可通过查表得到，还可按下列公式计算求出（见图11-12）：当 3时。 （11-2）当 3时 。（11-3）11.2 无筋砌体构件 （11-4） 其中，构件的高厚比 应按下列规定采用： a.对矩形截面。 （11-5） b.对T形截面。（11-6）11.2 无筋砌体构件图11-12 无筋砌体矩形截面单向偏心受压示意图11.2 无筋砌体构件表11-4 高厚比修正系数11.2 无筋砌体构件 （2） 无筋砌体矩形截面双向偏心受压时的承载力影响系数按下列公式计算（见图11-13）： （11-

13、7） （11-8）（11-9）11.2 无筋砌体构件图11-13 无筋砌体矩形截面双向偏心受压示意图11.2 无筋砌体构件 局部受压砌体构件11.2.2 1）受压特点 （1）局部均匀受压可分为中心局部受压见图11-14（a）、边缘局部受压见图1114（b）、中部局部受压见图11-14（c）、端部局部受压见图11-14（d）、角部局部受压见图11-14（e）。11.2 无筋砌体构件图11-14 局部均匀受压（a）中心局部受压 （b）边缘局部受压 （c）中部局部受压 （d）端部局部受压 （e）角部局部受压11.2 无筋砌体构件 （2）局部不均匀受压状态主要是由梁端传来的压力偏心作用于墙上，如图11

14、-15所示。图11-15 局部不均匀受压 11.2 无筋砌体构件2）局部受压计算 （1）局部均匀受压承载力应按式（11-10）计算。 Nl = fAl （11-10） 由式（11-10）可以看出，当砌体的抗压强度为 f 时，则砌体的局部抗压强度可取为f ，此 值大于1，称为局部抗压强度提高系数。根据试验研究（见图11-16），当砌体局部受压面积为Al ，影响局部抗压强度的计算面积为 A 0时，对于中心局部受压，可取 ；对于一般墙体边缘、中部、端部和角部的局部受压，可取 。11.2 无筋砌体构件 为了简化计算，不论局部均匀受压或局部不均匀受压均取用上述结果中的较小值，即按式（11-11）确定局部

15、抗压强度提高系数。 （11-11）11.2 无筋砌体构件图11-16 局部受压11.2 无筋砌体构件 A0=（a+c+h）h；在图11-17所示的情况下，根据式（11-11）计算所得的值应不大于2.5。图11-16 局部受压11.2 无筋砌体构件 A0=（b+2h）h；在图11-18所示的情况下，根据式（11-11）计算所得的 值应不大于2.0。图11-17 中心受压11.2 无筋砌体构件 A0=（a+h）h+（b+h1-h）h1；在图11-19所示的情况下，根据式（11-11）计算所得的 值应不大于1.5。图11-19 角部受压11.2 无筋砌体构件 A0=（a+h）h；在图11-20所示的

16、情况下，根据式（11-11）计算所得的 值应不大于1.25。图11-20 端部受压11.2 无筋砌体构件 （2）梁端支承处砌体局部受压承载力应按式（11-12）计算。11.2 无筋砌体构件 （3）刚性垫块下砌体的局部受压承载力应按下列公式计算： 当梁端设有刚性垫块时，梁端有效支承长度 ,系数1 的值如表11-5所示。垫块上 Nl 作用点的位置可取0.4 a0处。11.2 无筋砌体构件表11-5 系数1值 11.2 无筋砌体构件 （4）梁下设有长度大于h0的垫梁下砌体局部受压承载力应按式（11-20）计算。 11.2 无筋砌体构件 轴心受拉砌体构件11.2.3 由于砌体的抗拉性能很差，所以在实际

17、工程中很少采用砌体作为轴心受拉构件。只有由砌体构成的圆形水池或筒状料仓，在液体或松散物料的侧压力作用下，砌体壁内才会出现拉力。 轴心受拉构件承载力应按式（11-23）计算。 Nt ft A （11-23）11.2 无筋砌体构件 受弯砌体构件11.2.4（1）受弯构件承载力计算公式为 M ftmW （11-24） （2）受弯构件的受剪承载力计算公式为 V f vbz z =I/ S （11-25） 11.3 配筋砌体构件 网状配筋砖砌体11.3.1 现代砌体结构采用钢筋来加强，不但可以提高砌体的承载力，而且可以改善其脆性性能。 在砌体的水平灰缝中配置钢筋网的砌体称为网状配筋砌体或横向配筋砌体。

18、当所用的钢筋直径（35 mm）较细时，可采用方格形钢筋网，如图11-21（a）所示。而当所用的钢筋直径大于5 mm时，应采用连弯钢筋网，两片连弯钢筋网交错置于两相邻灰缝内，其作用相当于一片方格钢筋网，如图11-21（b）所示。 11.3 配筋砌体构件图11-21 网状钢筋砖砌体 11.3 配筋砌体构件 水平网状配筋砖砌体受压构件的使用范围应符合下列规定： 若偏心距超过截面核心范围（矩形截面 e / h 0.17或 e / h 16），则不宜采用网状配筋砖砌体构件。 矩形截面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。 当网状配筋砖砌体

19、下端与无筋砌体交接时，还应验算无筋砌体的局部受压承载力。 11.3 配筋砌体构件 （1）网状配筋砖砌体的抗压强度计算公式为 （2）网状配筋砖砌体构件的影响系数 n。考虑高厚比 和初始偏心距e对承载力的影响，网状配筋砖砌体构件的影响系数的计算公式为（11-27） 式中，稳定系数按式（11-28）计算。（11-28） 11.3 配筋砌体构件 采用网状配筋砌体时，除前述的一些规定外，还应满足一下几点构造要求： 网状配筋砖砌体中的体积配筋率，不应小于0.1%，并不应大于1%。 采用方格钢筋网时，钢筋的直径宜采用34mm；当采用连弯钢筋网时，钢筋的直径不应大于8mm；网的钢筋方向应互相垂直，沿砌体高度交

20、错布置，Sn取同一方向网的间距。 钢筋网中钢筋的间距不应大于120mm，并不应小于30mm。 钢筋网的间距，不应大于5皮砖，并不应大于400mm。 网状配筋砖砌体所用砂浆不应低于M7.5；钢筋网应设置在砌体的水平灰缝中，灰缝厚度应保证钢筋上、下至少各有2mm厚的砂浆层。 11.3 配筋砌体构件 组合砖砌体构件11.3.2 当荷载偏心距较大（超过核心范围），无筋砖砌体承载力不足而截面尺寸又受到限制时，或当偏心距超过上文规定的限制时，宜采用砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组成的组合砖砌体构件，如图11-22所示。图11-22 组合砖砌体构件11.2 无筋砌体构件 （1）面层混凝土强度等级宜采用

21、C20，面层水泥砂浆强度等级不宜低于M10，砌筑砂浆强度等级不宜低于M7.5。 （2）竖向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于表11-6中规定的数值。竖向受力钢筋距砖砌体表面的距离不应小于5 mm。表11-6 竖向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度 单位：mm 11.3 配筋砌体构件 （3） 砂浆面层的厚度可采用3045 mm。当面层厚度大于45 mm时，其面层宜采用混凝土。 （4）竖向受力钢筋宜采用HPB300级钢筋，也可采用HRB335级钢筋。受压钢筋一侧的配筋率，对砂浆面层，不宜小于0.1，对混凝土面层，不宜小于0.2。受拉钢筋的配筋率不应小于0.1。竖向受力钢筋的直径不应小于8 mm，钢筋的

22、净间距不应小于30 mm。 （5） 箍筋的直径不宜小于4 mm且不宜小于0.2倍的受压钢筋的直径，并不宜大于6 mm。箍筋的间距不应大于20倍受压钢筋的直径且不应大于500 mm，并不应小于120 mm。 11.3 配筋砌体构件 （6）当组合砖砌体构件一侧的竖向受力钢筋多于4根时，应设置附加箍筋或拉结钢筋。 （7）对于截面长短边相差较大的构件如墙体等，应采用穿通墙体的拉结钢筋作为箍筋，同时设置水平分布钢筋。水平分布钢筋的竖向间距及拉结钢筋的水平间距均不应大于500 mm，如图11-23所示。图11-23 混凝土或砂浆面层组合墙的钢筋布置 11.3 配筋砌体构件 配筋砌块砌体11.3.31）配筋

23、砌块砌体的组成 配筋砌块砌体采用的是混凝土空心承重砌块作为墙体的承重材料，在带有凹槽的专用配筋砌块内布置水平钢筋，在砌块的孔洞内布置纵向钢筋，形成纵横向的现浇网格，如图11-24所示。图11-24 配筋砌块砌体的组成 11.3 配筋砌体构件2）配筋砌块砌体的受压性能（1）初裂阶段。（2）裂缝发展阶段。（3）破坏阶段。 11.3 配筋砌体构件3）配筋砌块砌体承载力计算1 2 345截面应变保持平面。竖向钢筋与其毗邻的砌体、灌孔混凝土的应变相同。不考虑砌体、灌孔混凝土的抗拉强度。根据材料选择砌体、灌孔混凝土的极限压应变，且不应大于0.003。根据材料选择钢筋的极限拉应变，且不应大于0.01。 11

24、.3 配筋砌体构件 轴心受压配筋砌块砌体剪力墙、柱，当配有箍筋或水平分布钢筋时，其正截面受压承载力应按式（11-29）计算。（11-29） 根据混凝土砌块灌孔砌体的应力-应变关系，可得（11-30） 11.3 配筋砌体构件 按一般情况下fg，m为10MPa推算，上式中项的系数约为0.0008，在砌体结构设计规范（GB 500032011）中偏安全取该系数为0.001。因而混凝土砌块轴心受压构件的稳定系数按下式计算 （11-31） 11.3 配筋砌体构件 4）配筋砌块砌体的构造要求材料强度等级。柱截面。箍筋。竖向钢筋。（1）（2）（4）（3） 11.4 砌体的构造要求 墙、柱高厚比11.4.1

25、砌体结构房屋中，作为受压构件的墙、柱除了应满足承载力要求之外，还必须满足高厚比的要求。墙、柱的高厚比验算是保证砌体房屋施工阶段和使用阶段稳定性与刚度的一项重要构造措施。 砌体墙、柱的允许高厚比 是指墙、柱高厚比的允许限值（见表11-7），它与承载力无关，而是根据实践经验和现阶段的材料质量以及施工技术水平综合研究而确定的。1）高厚比验算的基本概念 11.4 砌体的构造要求表11-7 砌体墙、柱的允许高厚比 值 11.4 砌体的构造要求 在下列情况下，墙、柱的允许高厚比应进行以下的调整： （1）毛石墙、柱的高厚比应按表117中数字降低20。 （2）组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表11-7中数值提

26、高20，但不得大于28。 （3） 验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体高厚比时，允许高厚比对墙取14，对柱取11。 11.4 砌体的构造要求 2）墙、柱高厚比验算方法 墙、柱高厚比应按式（11-32）验算。（11-32） 2为有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数，按下式计算：（11-33） 上述计算高度是指对墙、柱进行承载力计算或验算高厚比所采用的高度，用 H0表示，它是由实际高度 H 并根据房屋类别和构件两端支承条件按表11-8确定。 11.4 砌体的构造要求图11-25 门窗洞口总宽度示意图 11.4 砌体的构造要求 表中的构件高度 H 应按下列规定采用： （1）在房屋的底层，H为楼板顶面到构件

27、下端支点的距离；在下端支点的位置，H可取在基础的顶面；当基础埋置较深且有刚性地坪时，H可取室外地面以下500 mm处。 （2）在房屋的其他层次，H为楼板或其他水平支点间的距离。 （3）对于无壁柱的山墙，H可取层高加山墙尖高的1/2；对于带壁柱的山墙，H可取壁柱处的山墙高度。 11.4 砌体的构造要求表11-8 受压构件的计算高度H0 11.4 砌体的构造要求 过梁11.4.21）过梁的分类与应用（1）砖砌过梁又可分为钢筋砖过梁和砖砌平拱过梁等。（2）钢筋混凝土过梁。 11.4 砌体的构造要求图11-26 砖砌过梁（a）钢筋砖过梁 （b）砖砌平拱过梁 11.4 砌体的构造要求2）过梁上的荷载 （1）梁、板荷载。（2）墙体荷载。 11.4 砌体的构造要求3）过梁的承载力计算3.2.1.过梁支座处水平灰缝因受剪承载力不足而被破坏。过梁支座附近因受剪承载力不足，沿灰缝产生45方向的阶梯形斜裂缝不断扩展而被破坏，如图11-27（b）所示。 过梁跨中截面因受弯承载力不足，沿竖向灰缝处产生竖向裂缝(直缝或齿缝)而被破坏，如图11-27（a）所示。 11.4