砌体结构概念和性质MasonryStructure

1、砌体结构概念和性质Masonry Structure砌体结构的概念采用砌筑方法，用砂浆将单个块体粘结而成的整体称为砌体；由砌体组成的墙、柱等构件作为建筑物或构筑物主要受力构件的结构称为砌体结构。第一章 绪论第一章 绪论砌体的结构类型梁（beam）拱结构（arch）圆拱（round arch）尖拱（peaked arch）平拱（flat arch）穹（dome）柱（column, pier）墙（wall）第一章 绪论过梁第一章 绪论石材梁Stonehenge（巨石阵）, approximately 2000 B. C, England.第一章 绪论石材梁Temple of Olympian Ze

2、us, AD 76-138, Athens, Greece.第一章 绪论砌体拱结构第一章 绪论砌体拱结构圆明园盛时，三园建有石、砖、木结构的各式园林桥梁余座，经过年英、法联军焚毁及后为的破坏，现只存单孔石拱残桥。后面为新建的拱桥。砌体拱结构清华大学近春园石拱桥第一章 绪论砌体拱Arch bridge, 1757-1834, Dunkeld, Scotland第一章 绪论砌体拱结构第一章 绪论石穹The Sultan Ahmet Mosque, 1609-1616, Istanbul, Turkey.第一章 绪论土耳其伊斯坦布尔的索非亚大教堂（公元537年，砖砌球壳和石砌半圆拱）石穹圣索菲亚大教

3、堂：公元532537年间建造在君士坦丁堡（今土耳其伊斯坦布尔）的索菲亚大教堂。该教堂为砖砌穹顶（圆形球壳），直径30余米，穹顶高50余米，穹顶支承在大跨砖拱和用巨石砌筑的巨型柱（截面约710m）上。第一章 绪论石穹St. Pauls Cathedral, 1710, 112 ft in diameter, London.第一章 绪论砌体柱第一章 绪论石柱Temple of Olympian Zeus, Athens. 61 ft 9 in high, 6 ft 4 in diameter.第一章 绪论石柱The Forum, AD 6 and AD 248, Rome, Italy.第一章 绪

4、论砌体墙第一章 绪论承重墙与隔断墙 Panarese W. C., el. Concrete masonry handbook. Portland cement Association 1991.第一章 绪论承重墙与隔断墙Eladio Dieste - Church in Atlantida, Uruguay第一章 绪论装饰性的隔断墙第一章 绪论土坯砖砌体超过5000年历史适于干燥气候砌体结构的发展概况第一章 绪论料石砌体结构Israeli Supreme Court第一章 绪论埃及金字塔，约BC2670年，原高146m，采用块石。世界著名砌体结构第一章 绪论帕特农神庙（Parthenon），

5、雅典，BC447438第一章 绪论比萨斜塔（11741350）：8层，179英尺。第一章 绪论古罗马渡槽：建于公元前19年。第一章 绪论整个水渠未用一丝半点的砂浆，完全凭借古罗马工程师的精湛技艺，将一块块重达6吨的巨石堆叠起来，有的石块突出在外，构成一个个图案，目的是以后修缮时支放脚手架。罗马角斗场（公元7580年）：50000座位，186 155m。第一章 绪论瑞士Landwasser Gorge 桥（1909）：跨度55m，高33m。第一章 绪论我国著名砌体结构中国古代砖石结构的伟大成就。第一章 绪论第一章 绪论在 1400 年前由料石修建的现存河北赵县的安济桥，这是世界上最早的单孔敞肩式

6、石拱桥，净跨为 ，宽约 9m，为拱上开洞，既可节约石材，且可减轻洪水期的水压力，它无论在材料使用、结构受力、艺术造型和经济上，都达到了相当高的成就，该桥已被美国土木工程学会选入世界第 12 个土木工程里程碑。 明代建造的南京灵谷寺无梁殿以砖拱为主体结构，因建殿时不用寸木，不设梁柱，俗称无梁殿。室内空间为一大型砖拱，总长，总宽 ，纵横两个方向均为砖砌穹拱。 第一章 绪论20 世纪以前，世界上最高的砌体结构办公用楼房是 1891 年在美国芝加哥建成的莫纳德洛克大楼，它长 62m，宽 21m，高 16层。但由于当时的技术条件限制，其底层承重墙厚 ；瑞士在 50 年代后期用抗压强度达 60MPa、孔洞

7、率为 28%的多孔砖建成 19层和 24 层高的塔式住宅建筑，砖墙仅 380mm 厚。第一章 绪论 24-story load bearing reinforced block buildingWinnipeg温尼伯, Canada.National Museum of Roman Art Spain2008，罗马艺术国家博物馆第一章 绪论Bonnefanten Museum Holland博尼芳丹博物馆 荷兰第一章 绪论第一章 绪论上海园南小区18层配筋砌块砌体住宅 哈尔滨市某18层配筋砌块砌体住宅 砌体结构的范畴如：砖砌体石砌体砌块砌体网状配筋砖砌体组合砖砌体配筋砌块砌体第一章 绪论第一章

8、 绪论网状配筋砌体第一章 绪论纵向钢筋箍筋水平拉结钢筋内嵌式组合砖砌体墙外包式组合砖砌体第一章 绪论纵横外墙转角处砖被拉断，该处未设构造柱，也未配置拉结钢筋 第一章 绪论窗间墙体破坏，如果没有构造柱及圈梁，估计垮塌了。由于构造柱及圈梁的作用，尽管震后此建筑也已是危房，但房中的人保命没问题 第一章 绪论1.2 砌体结构的优、缺点 就地取材，成本较低；良好的耐火性、耐久性、化学和大气稳定性；保温、隔热性能较好，节能效果明显；施工简单，且便于连续施工。优点：缺点：强度低，因而其构件截面尺寸较大，自重也大；抗震性能差（承载力、刚度和延性等）；劳动强度和砌筑工作量都很大，且施工质量不易保证（施工质量控制

9、等级）；占用农田。:导热率，瓦特/每米开尔文砖：=0.15W/(m.k)砼：=1.80W/(m.k)钢：=55.0W/(m.k)第一章 绪论(1)人造砖块：经过烧结的普通砖、粘土空心砖、陶土空心砖；以及不经过烧结的硅酸盐砖、矿渣砖、混凝土砌块、土坯等。 第二章 砌体材料及其力学性能一、块体 烧结普通砖全国统一规格：24011553mm，具有这种尺寸的砖称为标准砖；烧结空心砖(多孔砖)分为三种型号：KP1(24011590mm)、KP2(240180115mm)、KM1 (19019090mm)。前两种可以与标准砖混砌；蒸压灰砂砖：以石灰和砂为主要原料；蒸压粉煤灰砖：以粉煤灰和石灰为主要原料。2

10、.1 砌体的材料53240115(a)烧结普通砖24011590115240180(c)型烧结多孔砖(b)型烧结多孔砖19019090常用人造砖块的种类第二章 砌体材料及其力学性能烧结页岩砖第二章 砌体材料及其力学性能粘土多孔砖和粉煤灰多孔砖第二章 砌体材料及其力学性能烧结粘土空心砖第二章 砌体材料及其力学性能(2)砌块：按形式和材料分：实心砌块：以粉煤灰硅酸盐为主，经蒸汽养护而成；空心砌块：包括普通混凝土空心砌块和轻骨料混凝土空心砌块。加气混凝土砌块：用加气混凝土或泡沫混凝土制成，自重较轻。按尺寸大小分：小型砌块：高度180350mm；中型砌块：高度360900mm；大型砌块：高度大于900

11、mm。普通混凝土小型空心砌块： 390mm190mm190mm第二章 砌体材料及其力学性能陶粒混凝土空心砌块第二章 砌体材料及其力学性能加气混凝土砌块第二章 砌体材料及其力学性能当自重大于18N/m3的称为重石，如花岗石、石灰石、砂石等；当自重小于18N/m3的称为轻石，如凝灰石、贝壳灰岩等；优点：强度高，抗冻性、抗水性、抗汽性均较好，通常用于建筑物的基础和挡土墙等；缺点：自重大，热传导系数较高，如用作墙体，往往需要较大的厚度.(3)天然石块：第二章 砌体材料及其力学性能水泥砂浆：硬化快，强度高，但和易性差，保水性差。由于能在潮湿环境下硬化，故适用于水中及潮湿环境中的砖砌体。混合砂浆：如水泥石

12、灰砂浆、水泥粘土砂浆。其特点为强度较高，和易性、保水性好，节省水泥。适用于一般地上砌体结构。柔性砂浆（非水泥砂浆）：如石灰砂浆、石膏砂浆、粘土砂浆等。其特点为和易性好，但硬化慢、强度低、抗水性差。仅适用于气候干燥地区的低层建筑和临建。砌块专用砂浆：高强度、高粘结性能，良好的工作性能。专门用于砌筑混凝土砌块的砌筑砂浆。二、砂浆 (1)砂浆的作用粘结块体，使单个块体形成受力整体；找平块体间的接触面，促使应力分布较为均匀；充填块体间的缝隙，减少砌体的透风性，提高砌体的隔热性能和抗冻性。(2)砂浆按其组成材料不同分类工程上对砂浆的要求：强度、和易性、保水性、耐久性思考：同样水泥标号的纯水泥砂浆和混合砂

13、浆砌筑的砌体，哪个强度更高一些？第二章 砌体材料及其力学性能烧结普通砖、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；砌块的强度等级：MU20、MU15、MU10、MU5；石材的强度等级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。MU为块体（Masonry Unit）的缩写，其后的数字表示抗压强度值，单位为MPa(即N/mm2)2.1.2 块体的强度等级 块体的强度等级，是根据其抗压强度（烧结普通砖还有抗折强度的要求）标准值的大小划分的。 第二章 砌体材料及其力学性能2.1.2 砂浆

14、的强度等级 边长为毫米的立方体试块在15- 25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；砂浆的强度等级：M15、M10、M5、M2.5; Ms15、Ms10、Ms5; (蒸压灰砂和蒸压粉煤灰砖专用砌筑砂浆) Mb20、Mb15、Mb10、Mb5 (砌块专用砌筑砂浆)M为Mortar的缩写，其后的数字表示抗压强度值，单位为MPa(即N/mm2)第二章 砌体材料及其力学性能2.1.3 块体和砂浆强度等级的选用 一、对块体的要求 强度；耐久性（主要是抗冻性）：耐久性不足时，经冻融循环后会引起砖石剥落和强度降低；保温和隔热性能。二、对砂浆的要求 强度

15、；和易性；保水性；耐久性。第二章 砌体材料及其力学性能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MU10MU15MU20MU10MU10MU15MU5MU7.5MU7.5MU20MU20MU20M5M5M5M7.5潮湿环境下的材料最低强度等级第二章 砌体材料及其力学性能2.2 砌体的种类 砖砌体石砌体砌块砌体网状配筋砖砌体组合砖砌体配筋砌块砌体无筋砌体配筋砌体砖砌体 在房屋建筑中，砖砌体常用作一般单层和多层工业与民用建筑的内外墙、柱、基础等承重结构以及多高层建筑的围护墙与隔墙等自承重结构等。 实心墙体厚度常为 240mm(一砖)、370mm(一砖

16、半)、490mm(二砖)、620mm(二砖半)、740mm(三砖)等。第二章 砌体材料及其力学性能砌筑要求：横平竖直灰缝饱满避免竖向通缝烧结多孔砖砌体第二章 砌体材料及其力学性能砌块砌体砌筑要求：排列规律整齐对孔错缝搭砌避免竖向通缝第二章 砌体材料及其力学性能第二章 砌体材料及其力学性能 料石砌体：用作民用房屋的承重墙、柱和基础，还可以用于建 造石拱桥、石坝和涵洞。 毛石砌体和毛石混凝土砌体：在基础工程中应用较多，也常用于建造挡土墙、路堤和护坡等。 石砌体第二章 砌体材料及其力学性能配筋砌体第二章 砌体材料及其力学性能 网状配筋砖砌体； 组合砖砌体； 砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙； 配筋砌块

17、砌体。 第二章 砌体材料及其力学性能受压构件：受弯构件：受拉构件：受剪构件：二、砌体构件 如墙、柱、基础等。如圆形水池池壁如墙、挡土墙、砖砌平拱过梁等。如砖砌平拱过梁、砖砌弧拱支座截面、墙（考虑抗震时） 。第二章 砌体材料及其力学性能2.3 砌体的受压性能2.3.1 砌体受压的受力阶段 试验研究表明，砌体轴心受压从加载直到破坏，按照裂缝的出现、发展和最终破坏，大致经历三个阶段。 第二章 砌体材料及其力学性能2.3.1 砌体受压的受力阶段 轴心受压砖砌体的受压阶段第一阶段：破坏荷载的50-70%单砖出现裂缝；第二阶段：破坏荷载的80-90%形成连续裂缝；此时即使不增加荷载，砌体的裂缝及变形也将随

18、时间而继续发展，最后可使砌体完全破坏。第三阶段：破坏荷载的90%以上形成贯通裂缝，砌体完全破坏。砌体裂成相互不连接的小立柱，最终被压碎或丧失稳定而破坏。结论：试验表明，试件破坏时除个别砖被压碎外，大多数砖没被压碎，即砌体的抗压强度低于单块砖的抗压强度。第二章 砌体材料及其力学性能2.3.1 砌体受压时的应力状态分析 砖表面砂浆的不均匀性（1）块体并非均匀受压块体不仅受压而且受弯和剪；砖与砂浆的共同工作（2）由于砖和砂浆受压后的横向变形不同，砖还处于受拉状态，砂浆处于三向受压状态砂浆强度提高（套箍作用）为什么有时砌体的强度高于砂浆的强度？第二章 砌体材料及其力学性能（3）竖向灰缝应力集中： 砌体

19、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。第二章 砌体材料及其力学性能（1） 块体和砂浆的强度: 一般情况下，砌体强度随块体和砂浆强度的提高而提高，当然，对块体应有相应抗弯强度的要求；（2）块体尺寸和几何形状：采用外形规则平整、厚度大的块体，砌体的抗压强度较高； （3）砂浆的性能：砂浆的强度高、可塑性（流动性）适当，弹性模量大时，砌体的抗压强度较高；（4）砌筑质量水平灰缝的饱满度越高，砌体的抗压强度越高；水平灰缝厚度薄而均匀（812mm）时，有助于砌体抗压强度的提高；快速砌筑法有利于提高砌体抗压强度（可使砂浆在硬化前承受较大

20、压力，增加水平灰缝的密实性）；通常的砌法（如一顺一丁、三顺一丁、梅花丁等）都能保证砌体的抗压强度；控制砖的含水率8%10%（砌筑前一般应提前浇水润砖）。2.3.2 影响砌体抗压强度的主要因素 教材P17第二章 砌体材料及其力学性能2.3.3 砌体的抗压强度砌体抗压强度的标准差. 砌体结构的材料性能分项系数，一般情况下，宜按施工控制等级为B级考虑，取为；当为C级时，取；当为A级时，取砌体受压强度平均值。第二章 砌体材料及其力学性能1）砌体的抗压强度标准值和设计值2）砌体的抗拉强度标准值和抗剪强度标准值注意：、进行施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定性验算时，按各表中“砂浆强度为零”的强度取

21、值。2、各类砌体强度设计值均对应于砌筑砂浆为混合砂浆、施工质量控制等级为B级。见教材2425页表第二章 砌体材料及其力学性能见教材1821页表砌体的强度设计值砌体施工质量控制等级第二章 砌体材料及其力学性能各类砌体的强度设计值在下列情况下应乘以调整系数 (强制性条文)：3）砌体强度设计值的调整(GB50003-2011) 对无筋配筋砌体,其截面面积小于2时， 为其截面面积加。对配筋砌体构件，当其中砌体截面面积小于2时， 为其截面面积加。构件截面面积以m2计。当砌体用强度等级小于M5的水泥砂浆砌筑时，对规范第条各表中的数值, 为；第条表中的数值， 为0.8;当施工质量控制等级为C级时， 为0.89;当施工质量控制等级为A级时， 为；当验算施工中的房屋时, 为。第二章 砌体材料及其力学性能2.4 砌体的受拉、受弯和受剪性能2.4.1 砌体的轴心受拉 如圆形水池的池壁 (a)沿块体破坏 （b）沿齿缝破坏（c）沿水平通缝破坏设计中不允许采用第二章 砌体材料及其力学性能2.4.2 砌体的弯曲受拉 如挡土墙扶臂式挡土墙侧向受弯挡土墙压力引起竖向受弯沿通缝的破坏沿齿缝或沿块体截面的破坏第二章 砌体材料及其力学性能2.4.3 砌体的受剪 如砖过梁或砖拱沿阶梯形截面的破坏沿通缝的破坏沿块体的破坏砌体常见的受剪