建筑结构砌体

建筑结构砌体第1页/共141页砌体

——是把块体（包括粘土砖、空心砖、砌块、石材等）和砂浆通过砌筑而成的结构材料。砌体结构

——系指将由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构体系。第一章绪论第2页/共141页1、砖结构：如古塔、长城、砖穹无梁殿…2、石结构：如桥梁、金字塔…3、砖混结构(混合结构)：

竖向承重构件

由砖、石、砌块砌筑

水平承重构件

RC(或PC)屋盖、楼盖。

区分：

木结构：木柱木梁，填充砖墙。砖木结构：砖石墙柱，木楼屋盖。第3页/共141页第4页/共141页第5页/共141页

砌体结构的特点

优点：地方材料、降低造价、耐火性好、耐久性较好；隔热隔声好；对施工技术要求低；缺点：强度低、抗震性能差、施工费时、占用良田、能耗高。砌体材料性能特点：抗压强度远大于抗拉、抗剪强度。第6页/共141页

★保护土地资源

建筑材料产值中，粘土砖占1/3，年产6000多亿块，耗能50%以上，毁田10余万亩，耗7000万吨煤。2003年，160个大中城市禁用粘土砖（±0以下除外）

★人与自然的关系进程：恐惧—利用—破坏—保护

★砌体结构的新进展和发展趋势①块体轻质高强并改善物理性能；②砂浆提高强度和粘结度，改善砌体整体性和抗震性；③发展各种砌块，节省和利用资源，保护农田；④采用配筋砌体（甚至预应力筋），改善抗拉、剪强度；⑤施工方面发展机械化和工业化方法；⑥改善结构布置，避免砌体受拉、弯、剪。第7页/共141页1990年在拉斯维加斯建造的配筋混凝土砌块旅馆Excalibur旅馆第8页/共141页凯利别墅，密西根州

第9页/共141页G.S.E动力有限公司，纽约第10页/共141页

上海18层配筋砌块楼

第11页/共141页镇江恒美嘉园：内墙---190承重混凝土空心砌块外墙---260装饰混凝土承重劈裂保温砌块，第12页/共141页第二章砌体材料及砌体力学性能一、砌体材料块材1.烧结砖(1)烧结普通砖（机制砖、八五砖、九五砖）

原料：粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰

标准砖尺寸：240×115×53mm

强度等级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10

适用范围：房屋上部及地下基础等部位第13页/共141页(2)烧结多孔砖 原料：同烧结砖，但孔洞率不小于25%

尺寸：承重多孔砖目前主要采用

P型：（240×115×90）

M型砖（190×190×90） 优点：节约粘土、减少砂浆用量、提高工效、节省墙体造价；减轻块体自重、增强墙体抗震性能。强度等级：同烧结普通砖

适用范围：房屋上部结构（不宜用于冻胀地区地下部位）第14页/共141页2.非烧结硅酸盐砖（包括蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖） 原料：石灰和砂 尺寸：同烧结普通砖 适用范围：不得用于长期受热200℃以上、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位，MU15和MU15以上的蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑部位，蒸压粉煤灰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一等砖 强度等级：

MU25、MU20、MU15、MU10第15页/共141页4.石材

分类：（按容重）重质岩石、轻质岩石 （按外形规则程度）可分为料石和毛石 强度等级：

MU100、MU80、MU60、MU50~MU20七级3.砌块

原料：普通混凝土、加气混凝土或轻骨料混凝土 主规格尺寸：390×190×190mm

空心率：20%～50%

强度等级：

MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5第16页/共141页第17页/共141页砂浆2.砂浆作用（1）将单个块体粘结为整体，接触面产生粘结力（2）将单个的块体粘结成整体、促使构件应力分布均匀；（3）填实块体之间的缝隙，提高砌体的保温和防水性能，增强墙体抗冻性能1、定义：由一定比例的胶凝材料(石灰、水泥等)和细骨料(砂)和水配制而成的砌筑材料。第18页/共141页砂浆品种塑性掺合料和易保水性强度耐久性耐水性水泥砂浆无差高好好混合砂浆有好较高较好差非水泥砂浆有好低差无3.砂浆分类

1)水泥砂浆；2)混合砂浆；3)非水泥砂浆（石灰、粘土砂浆）4.强度等级 按龄期28天的立方体（边长70.7mm）测得的抗压强度平均值，分为：M15、M10、M7.5、M5、M2.5五级。

施工阶段新砌筑的砌体强度可按砂浆强度为零确定其砌体强度5.要求：强度、和易性、保水性。第19页/共141页砌体材料的选择1、原则：因地制宜，就地取材，充分利用工业废料，并考虑建筑物耐久性要求、工作环境、受荷性质与大小、施工技术水平等。2、对于五层及五层以上房屋的墙，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：砖为MU10，砌块MU7.5，石材MU30，砂浆M5。3、地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿的房间的墙，按规范选择材料。第20页/共141页无筋砌体

仅由块体和砂浆组成的砌体。

1.砖砌体 砌筑方法：一顺一丁、梅花丁和三顺一丁 施工严禁：包心柱和不同强度等级砖块混用

墙体尺寸：240mm（一砖）、370mm（一砖半）、

490mm（二砖）、620mm（二砖半）

1m高砖墙=16皮砖（所谓“皮”是指砖的层度）

二、砌体的种类第21页/共141页第22页/共141页37墙的几个砌法第23页/共141页2.砌块砌体

先排块后施工，施工时砌块底面向上反向砌筑。 墙体尺寸：190、200、240、290mm

砌块砌体为建筑工厂化、机械化、加快建设速度、减轻结构自重开辟新的途径。目前使用最多的是混凝土小型空心砌块砌体。3.石砌体（产石地区适用） 石砌体的类型有料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。第24页/共141页配筋砌体

在砌体中设置了钢筋或钢筋混凝土材料的砌体。

1.配筋砖砌体水平网状配筋砌体混凝土或钢筋砂浆面层组合砖砌体砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙在水平灰缝中配置钢筋网片偏心距超限的砖砌体外侧配置纵向钢筋在房屋墙体中设置间距不大于4m的构造柱提高轴心抗压承载力提高偏心抗压承载力提高砖墙的承载力第25页/共141页2.配筋砌块砌体第26页/共141页砖砌体以受压破坏为主。三、砌体的受压性能砌体抗压强度低于块体材料强度1、砌体受压试验研究

受压破坏分为三阶段：

（以普通粘土砖砌体轴心受压为例）（标准试件240mm×370mm×720mm）

（1）（0.5-0.7）Pu时，单砖出现裂缝；（Pu为砌体的极限荷载）（2）单砖裂缝上下开展和延伸，形成上下贯通多皮砖的连续裂缝；（3）（0.8-0.9）Pu时，砌体被贯通的竖向裂缝分割成若干小柱体，发生失稳破坏或局部压碎。第27页/共141页第28页/共141页思考：某试件采用MU10砖，M5砂浆，实测砌体的抗压强度f=3.30Mpa＜MU10，为什么砖的抗压强度未得到发挥？为什么单砖先出现裂缝？原因：①砖表面不平整；②砂浆不饱满、不密实；③灰缝厚度不均匀。原因：砖与砂浆的横向变形性能不一致，砂浆的泊桑系数υ＞砖（1.5-5.0

倍），因此，砂浆的横向变形＞砖的横向变形，使得砖内产生横向拉应力，促使单砖裂缝出现。2、砌体中单砖的受力状态分析（1）单砖的压、弯、剪复合受力（见图）（2）单砖的受拉（见图）第29页/共141页（3）竖向灰缝处的应力集中原因：竖向灰缝处的砖内产生较大的横向拉应力和切应力的集中，加速单砖开裂。（4）弹性地基梁作用原因：砖与砂浆的变形模量不一致，砂浆的变形模量E＜砖，单砖可视为以砂浆和下部砌体为弹性地基的梁，产生弯剪应力，弯曲产生的拉应力和切应力使单砖首先出现裂缝。

结论：在上述复杂应力作用下，因抗拉、剪弯强度较小导致单砖出现裂缝，继而裂缝开展。第30页/共141页3、影响砌体抗压强度的因素（6方面）（1）块体的强度等级（最主要因素）（2）块体的形状与尺寸：块体外形规则平整，厚度大，砌体的抗压强度越高。（3）砂浆的强度等级：砂浆强度等级较低时，其强度提高，砌体的抗压强度随之提高；较高时其影响不明显。（4）砂浆的变形性能：砂浆的变形性能越大，砌体的抗压强度越低。（5）砂浆的流动性和保水性：砂浆的流动性和保水性越好，砌体的抗压强度越高；但流动性过大，砌体的抗压强度反而降低。如采用纯水泥砂浆，砌体强度降低10%～20%。第31页/共141页（6）砌筑质量★灰缝的厚度：灰缝的厚度太厚或太薄都会使f降低，标准

8-12mm，（10/20/30，f=1.0/0.78/0.64）。★砂浆的饱满度：合格≥80%。（从80%降到65%时，f

下降20%）★砖的含水率：砖的含水率太大或太小都会使f降低（如干砖f下降20%，适宜10-15%）★组砌方式：要求内外搭砌，上下错缝，不留通缝。★垂直灰缝饱满度施工质量控制等级（A/B/C），f=1.05/1.0/0.89，取决于现场质量保证体系、材料强度、工人技术水平。第32页/共141页4、砌体的抗压强度设计值f及其调整系数γa

（1）砌体截面面积A＜0.3m2时，γa=0.7+A；（2）采用水泥砂浆砌筑时，γa=0.9；（3）0号砂浆，f≠0，冬季施工、砂浆未凝固第33页/共141页四、砌体的抗拉、抗弯和抗剪性能

1.砂浆和块体的粘结强度（见图）法向粘结强度S：与轴向拉力垂直的灰缝(垂直灰缝)中砂浆与块体的粘结力切向粘结强度T：与轴向拉力平行的灰缝(水平灰缝)中砂浆与块体的粘结力。TTSS第34页/共141页2.砌体的轴心抗拉性能（1）沿齿缝截面破坏：块体MU较高，砂浆M较低时发生（2）沿块体和竖向灰缝截面破坏：块体抗拉强度较低时发生（3）沿水平通缝截面破坏：轴向拉力与水平灰缝垂直时发生121233第35页/共141页3.砌体的弯曲抗拉性能（1）沿齿缝截面的弯曲受拉破坏：拉应力∥水平灰缝（2）沿水平通缝截面的弯曲受拉破坏：拉应力⊥水平灰缝4.砌体的抗剪性能（1）沿水平通缝截面的剪切破坏（2）沿齿缝截面的剪切破坏砌体的轴心抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度设计值ft、ftm、fv

可查表。第36页/共141页五、砌体的弹性模量、线膨胀系数、收缩率和摩擦系数

1.线膨胀系数—当温度变化时，砌体发生热胀冷缩变形，这种变形受到约束时产生温度裂缝。如砖砌体5×10-6/℃，混凝土结构10×10-6/℃，1∶2。

2.收缩率—当砌体含水量降低时，发生干缩变形，这种变形收到约束时，产生干燥收缩裂缝。如砖砌体－0.1mm/m，在砌体中，温度裂缝和干燥收缩裂缝几乎占可遇裂缝的80％以上。第37页/共141页第三章砌体结构的计算方法和计算指标（自学）一、计算方法砌体结构与混凝土结构相同，也采用以概率论为基础的极限状态法二、计算指标砌体的抗压强度标准值：具有95%保证率的抗压强度值，查规范砌体的抗压强度设计值：龄期为28d砌体毛截面强度的设计值

，根据块体和砂浆强度等级可直接查表获得砌体的抗压强度设计值。砌体强度设计值的调整系数第38页/共141页

三、砌体结构设计的荷载效应组合荷载效应组合公式见《建筑结构可靠度设计统一标准》

当仅有一个可变荷载时：（1）由永久荷载控制：S=1.35恒+1.0活∵可变荷载分项系数为1.4，组合值系数在一般情况下为

0.7，∴1.4×0.7≈1.0。（2）由可变荷载控制：S=1.2恒+1.4活第39页/共141页

第四章无筋砌体受压构件的承载力计算e=0Nu0σ0=f砌体短柱轴心受压时Nu0=Af无筋砌体适用范围：墙、柱等受压构件一、无筋砌体单向偏心受压构件

1、受压构件截面应力分析（与材料力学基本相同）第40页/共141页材料力学中的偏压短柱

eNuf材料力学计算方法截面应力分布特点?第41页/共141页砌体短柱偏心受压时,截面上应力随偏心变化而不同.e2Nu2Nu3e3e’b)c)σ2Nu1e1a)σ1σ3结论：材料力学计算方法不适用。Nu0<Nu1<Nu2<Nu3；有效受压区面积不同。截面应力分布特点为曲线，且f<σ1<σ2<σ3第42页/共141页砌体长柱偏心受压：NueeiNu=Af砌体长柱轴心受压：砌体短柱偏心受压：~e/i关系曲线第43页/共141页2.影响受压构件承载力的因素（1）偏心矩

e=M/N

(M、N取设计值）

e↑：受拉应力↑出现水平裂缝，受压区面积↓构件刚度↓稳定性↓承载力↓《规范》规定e≤0.6y。

（y为截面重心到受压边缘的距离）第44页/共141页减小偏心距的方法：如梁或屋架端部支承反力的偏心距较大时，可在其端部下的砌体上设置具有中心装置的垫块或缺口垫块。第45页/共141页（2）高厚比

β=H0/h

H0--受压构件的计算高度（查表4-1）

H0与什么因素有关？表中构件高度H如何取值？

h--对矩形截面，取偏心方向的边长(偏心受压时)；取较小边长(轴心受压时)。对T形截面(如壁柱)，h采用折算厚度hT(hT=3.5i)β≤3时，为短柱；β＞3时，为长柱。第46页/共141页受压构件的计算高度H0房屋类别柱带壁柱墙或周边拉结的墙排架方向垂直排架方向s>2H2H≥s>Hs≤H有吊车的单层房屋变截面柱上段弹性方案2.5Hu1.25Hu2.5Hu刚性方案、刚弹性方案2.0Hu1.25Hu2.0Hu变截面柱下段1.0Hl0.8Hl1.0Hl无吊车的单层或多层房屋单跨弹性方案1.5H1.0H1.5H刚弹性方案1.2H1.0H1.2H多跨弹性方案1.25H1.0H1.25H刚弹性方案1.10H1.0H1.10H刚性方案1.0H1.0H1.0H0.4s+0.2H0.6s注：1、表中Hu为变截面柱的上段高度，Hl为变截面柱的下段高度。

2、对于上端为自由端的构件，H0=2H；

3、独立砖柱，无柱间支撑时，柱在垂直排架方向的H0应按表中数值乘以1.25后采用。

4、s---房屋横墙间距。第47页/共141页3.受压构件承载力的计算公式（1）计算公式N≤Nu

Nu=fA

式中：

N——荷载产生的轴向压力设计值

Nu——受压承载力设计值

f——砌体抗压强度设计值（注意强度调整系数γa

）

A——受压构件的截面面积

——高厚比和轴向力偏心矩对受压构件承载力的影响系数（查表4-3）第48页/共141页①对于轴心受压构件：※

的取值：当砂浆强度等级≥M5时，＝0.0015；当砂浆强度等级为M2.5时，＝0.002；当砂浆强度为零时，＝0.009。※计算时，要乘以修正系数：

①烧结普通砖、烧结多孔砖砌体为1.0；②混凝土小型空心砌块砌体1.1；③蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石和半细料石砌体1.2；④粗料石和毛石砌体1.5。第49页/共141页

②对于偏心受压构件：

当β≤3时(不计β影响)，

当β＞3时，

β取值同①（2）设计注意

①公式适用条件：e≤0.6y；②对矩形截面，当偏心方向为长边（h）时，还应对短边

（b）方向按轴心受压验算。

第50页/共141页4.砌体结构设计的荷载效应组合（p.32）

当仅有一个可变荷载时：（1）由永久荷载控制：

S=1.35恒+1.0活∵可变荷载分项系数为1.4，组合值系数在一般情况下为0.7，∴1.4×0.7≈1.0。（2）由可变荷载控制：

S=1.2恒+1.4活第51页/共141页二、双向偏心受压构件1、试验研究

（1）当一方向e/h很大(≥0.4),另一方向e/h很小(＜0.1)时，砌体受力性能与单向偏心受压类似；（2）当两方向e/h达0.2~0.3时，砌体水平裂缝与竖向裂缝几乎同时出现.

（3）当两方向e/h达0.3~0.4时，砌体水平裂缝比竖向裂缝出现早.

（4）砌体接近破坏时，截面四边的实测应变值接近线性分布。第52页/共141页2、承载力计算第53页/共141页三.例题分析

例1某轴心受压柱，b×h=370×490mm，采用MU10粘土砖和M7.5混合砂浆砌筑，柱顶作用标准值G0k=108kN，Q0k=40kN，H0=H=3500mm，试验算其受压承载力。解：(1)基本参数

f=1.69N/mm2（查表3-3）

A=0.37×0.49=0.1813m2＜0.3m2，

γa=0.7+A=0.7+0.1813=0.8813(2)影响系数

β=H0/h=1.0×3500/370=9.46（砂浆强度＞M5，α=0.0015）G0k=108kNQ0k=40kN3500第54页/共141页

(3)承载力验算取柱底为控制截面（∵柱底轴力比柱顶轴力大）柱自重标准值：G1k=0.37×0.49×3.5×19=12.06kN

（砖砌体自重密度为19kN/m3）①按恒荷载控制：N1=1.35×（108+12.06）+1.0×40=202.1kN②按活荷载控制：N2=1.2×（108+12.06）+1.4×40=200.1kN∴N=(N1，N2)max=N1=202.1kNNu=(γa

f)A

=0.882×(0.8813×1.69)×0.1813×106

=238.2kN＞N=202.1kN（安全）第55页/共141页例2

在例题1中柱顶长边方向作用设计值为M=11.15kN•m的弯矩，按恒载控制的组合计算，其它条件不变，试验算其受压承载力。解:(1)基本参数同上

(2)影响系数柱顶轴力设计值：

N=1.35×108+1.0×40=185.8kN

e=M/N=11.15/185.8=0.060m

β=H0/h

＝1.0×3500/490＝7.14

e/h=60/490=0.122G1k=108kNQk=40kNM=11.15kN.m3500第56页/共141页

改进措施：提高砂浆强度等级M7.5为M10；或加大截面尺寸为b×h=490×490mm；或采取降低偏心矩的措施。(3)

柱顶承载力验算①长边方向承载力验算（偏心受压）

N=185.8kN,M=11.15kN.m

则Nu=(γaf

）A

=0.672×(0.8813×1.69)×0.1813×106=181.5kN＜N=185.8kN

（不安全）②短边方向(轴心受压)承载力验算——（略）

(4)柱底承载力验算(轴心受压)：同例题1。第57页/共141页作业：

1.某柱，b×h=370×490mm，采用MU10

砖和M7.5混合砂浆砌筑，柱顶作用轴向力标准值如右图所示，试按活荷载控制验算其受压承载力。（H0=1.0H，用公式计算。）2.某轴心受压柱，柱顶作用轴向力设计值

195kN，柱高5.1m，H0=1.0H，采用MU10砖和M5混合砂浆砌筑，砖砌体自重密度为19kN/m3，试确定柱截面尺寸(按恒荷载控制)，要求安全、经济并符合常规砖墙厚度尺寸。

G1k=100kNQk=50kNG2k=20kN3300200第58页/共141页一、基本概念

1、局部受压的形式局部受压分类：①局部均匀受压

②局部不均匀受压①②③

局部受压的受力状态按部位和应力状态可分为：

①中心局部受压：如砖柱支承于基础上（见图①）②中部局部受压：如梁支承于墙体上（见图②）③端部局部受压：如梁支承于墙体上（见图③）第五章砌体局部受压计算第59页/共141页2、砌体局压破坏形态

①竖向裂缝发展破坏（先裂后坏）②劈裂破坏（一裂即坏）：A大，Al较小时发生③局部压碎（未裂先坏）：块材强度很低时

①由计算防止；②③由构造措施防止。

①②③局部受压的处理措施

①提高砌体局部受压处强度；

②采用刚性垫块：增大砌体的局部受压面积

③采用柔性垫梁：扩散梁端的集中力

第60页/共141页第61页/共141页3、砌体局部抗压强度γf

f为砌体抗压强度设计值

γ为砌体局部抗压强度提高系数

式中：A0——影响砌体局部抗压强度的计算面积

Al——局部受压面积

为了避免A

0/A

l大于某一限值时会出现危险的劈裂破坏，对γ值应规定上限.第62页/共141页A0hac≤hbhA0=(a+c+h)hγ≤2.5Ala)hahA0AlA0=(a+h)hγ≤1.25d)AlA0h1bhah1c)A0=(a+h)h+(b+h1-h)h1γ≤1.5hA0=(2h+b)hγ≤2.0hhbA0Alb)h第63页/共141页三、梁端支承处砌体局部受压承载力计算

1、梁端有效支承长度a0（见图）

（a0＞a时，取a0＝a

）式中：hc——梁的截面高度（mm）

f——砌体抗压强度设计值（N/mm2）故:局部受压面积Al＝a0b

梁端支承压力Nl的作用点到墙内边距离取为0.4a0。二.、砌体截面局部均匀受压承载力计算

Nl≤Nu＝γfAl

式中：Nl——局部受压面积上轴向力设计值

Nu——砌体局部受压承载力a0hcaσlθ第64页/共141页2、内拱卸荷作用第65页/共141页3、梁端支承处砌体局部受压承载力计算公式

式中：

N0——局部受压面积(Al)上由墙体上部荷载产生的轴向力设计值，N0＝σ0Al，

σ0为上部荷载在局部受压面上产生的平均压应力设计值，Al＝a0b

；

Nl——局部受压面积上由梁上荷载q产生的梁端支承压力设计值

---上部荷载的折减系数，（当A0/Al≥3时，＝0）

——梁端底面压应力图形的完整系数，的取值如下：对于简支梁底面非均匀受压，＝0.7；对于过梁、墙梁，＝1.0（均匀局压）σ0σ’0NlNlN0σlσ0第66页/共141页四、垫块下砌体局部受压承载力计算

垫块种类：预制、现浇；刚性、柔性**刚性垫块：梁支座处设置混凝土垫块（预制式、现浇式）

刚性垫块的构造要求：

①高度tb不宜小于180mm

②挑出梁边的长度不宜大于垫块高度tb

③带壁柱墙设置的刚性垫块伸入翼墙内的长度不应小于

120mm，局压计算面积只计算壁柱范围的面积；**柔性垫块：钢筋混凝土圈梁

l≥6m的屋架，l≥4.8m的梁均应设垫块。第67页/共141页bpbb≤tb≤tb≥120hp11刚性垫块钢筋砼梁翼墙壁柱1-10.4

a0tbNlN0ab刚性垫块钢筋砼梁壁柱翼墙第68页/共141页

预制刚性垫块下砌体局部受压承载力计算公式式中：N0—垫块面积(Ab)上由墙体上部荷载产生的轴向力设计值，

N0＝σ0Ab，

σ0为上部荷载在局部受压面上产生的平均压应力设计值，

Ab＝abbb；

Nl—梁端支承压力设计值；

—垫块上N0与Nl的合力对垫块形心的偏心距影响系数，按β≤3查受压构件系数表4-2～表4-4，其中e/h按e/ab

计算(ab为垫块伸入墙内的长度)；

γ1—垫块外砌体面积对局压强度的提高系数，

γ1=0.8γ(γ1≥1.0)

第69页/共141页

Ab——刚性垫块的面积，Ab＝abbb

要求:

ab≤a0

＋tba0——刚性垫块上表面梁端有效支承长度，

——为刚性垫块影响系数（按查表4-5）式中：A0=h(2h+bb)，h为墙厚，bb为垫块宽度；

A0设壁柱时只计算壁柱截面面积；以Ab

代替Al计算。第70页/共141页注意：①垫块厚度tb≥180mm，且自梁边算起的垫块挑出长度c≤tb②比较：无垫块时局部受压面积：Al＝a0b

有垫块时局部受压面积：Al＝Ab＝abbb③比较：无垫块时计算面积：A0＝h(2h＋b)

有垫块时计算面积：A0＝h(2h＋bb)（2）与梁整浇的刚性垫块

Al＝a0bb（＜预制时的Al＝abbb

）第71页/共141页五、柔性垫梁下砌体局部受压承载力计算

如梁支承于现浇钢筋混凝土圈梁上，梁垂直于墙时：第72页/共141页Nlhbπh0Nl0.4a0bbh垫梁aaa-a第73页/共141页式中：N0——垫梁在0.5πh0bb范围内上部荷载产生的轴向力设计值，N0＝0.5πh0bbσ0；

Nl——梁端荷载产生的支承压力设计值；

bb、hb——垫梁的宽度和高度；

h0——垫梁折算高度；

Eb、Ib——垫梁的弹性模量和截面惯性矩；

E、h——砌体的弹性模量和厚度；

——沿墙厚方向应力不均匀系数，应力不均匀时，＝0.8；应力均匀时，＝1.0。整理后得：第74页/共141页

解：六、例题分析

例1

某窗间墙，采用MU10砖和M5混合砂浆砌筑，钢筋混凝土梁b×h＝250×600mm，支承于砖墙上，如图所示，梁端支承压力设计值Nl＝100kN，上部荷载设计值

N’＝50kN，试验算梁端支承处局部受压承载力。大梁NlN02406002401200475250475第75页/共141页例题2

按例题1条件，增设预制刚性垫块tb×ab×bb＝240×240×650mm，试验算垫块下砌体局压承载力。

2401200650225≤240250225≤240

大梁NlN0600240

240加垫块计算简图第76页/共141页

例题3按例题1条件，梁端下设240×240mm钢筋混凝土圈梁，混凝土C20，试求砌体局压承载力。

Nl240πh0垫梁aaNl0.4a0a-a240垫梁加垫梁计算简图第77页/共141页

解：(1)基本参数

f＝1.50N/mm2

<a=240mm

(可以)

局压面积：Al＝a0b＝0.2×0.25＝0.05m2

影响局压计算面积：A0＝h(2h＋b)＝0.24(2×0.24+0.25)＝0.175m2

＜窗间墙面积A＝0.24×1.2＝0.288m2(否则A0取窗间墙面积A)六、例题分析

例1

某窗间墙，采用MU10砖和M5混合砂浆砌筑，钢筋混凝土梁b×h＝250×600mm，支承于砖墙上，如图所示，梁端支承压力设计值Nl＝100kN，上部荷载设计值

N’＝50kN，试验算梁端支承处局部受压承载力。大梁NlN02406002401200475250475第78页/共141页

(可以)

（A0/Al＝0.175/0.05＝3.5）(2)局压面积上由墙体上部荷载产生的轴向力上部荷载折减系数：∵

A0/Al＝3.5＞3∴＝0，＝0(3)梁端支承处砌体局压承载力

＜N=100kN

(不安全)

提高Nu的措施：增设刚性垫块或柔性垫梁；提高砖或砂浆的强度等级；加大砌体截面尺寸(如增设壁柱)等。第79页/共141页Nl240πh0垫梁aaNl0.4a0a-a240垫梁加垫梁计算简图大梁NlN02406002401200475250未加垫块计算简图4752401200650225≤240250225≤240

大梁NlN0600240

240加垫块计算简图第80页/共141页例题2

按例题1条件，增设预制刚性垫块tb×ab×bb＝240×240×650mm，试验算垫块下砌体局压承载力。

(1)基本参数

f＝1.50N/mm2，窗间墙面积A＝0.24×1.2=0.288m2局压面积：Al＝Ab＝abbb＝0.24×0.65＝0.156m2

局压计算面积：A0＝h(2h＋bb)＝0.24×(2×0.24＋0.65)＝0.27m2

＜窗间墙面积A＝0.24×1.2＝0.288m2

(否则A0取窗间墙面积A)

A0/Ab＝0.27/0.156＝1.732401200650225≤240250225≤240

大梁NlN0600240

240加垫块计算简图第81页/共141页

(2)垫块面积上由墙体上部荷载产生的轴向力由于上部荷载＝50kN作用在整个窗间墙上，

A＝0.288m2，则上部荷载产生的平均压应力设计值：

则N0＝σ0Ab＝0.174×0.156×106＝27.1kN(3)对垫块中心的偏心距e及系数查表4-5，插入得：＝5.574第82页/共141页Nl作用点至垫块中心的距离为：

120－0.4a0＝120－0.4×111.5＝75.4mm

合力N0＋Nl＝27.1＋100＝127.1kN

合力对垫块中心的偏心距：

e＝M/N=(100×75.4)/127.1＝59.3mme/h按e/ab计算，则e/h＝e/ab＝59.3/240＝0.247

按β≤3，得：(4)垫块下砌体局压承载力

>N0＋Nl＝27.1＋100＝127.1kN

（安全）第83页/共141页

例题3按例题1条件，梁端下设240×240mm钢筋混凝土圈梁，混凝土C20，试求砌体局压承载力。

(1)基本参数混凝土C20，其弹性模量：Eb＝2.55×104N/mm2

砌体M5砂浆，其弹性模量：

E＝1600f＝1600×1.50＝2.4×103N/mm2

垫梁惯性矩：Nl240πh0垫梁aaNl0.4a0a-a240垫梁加垫梁计算简图第84页/共141页垫梁折算高度：

(2)上部荷载计算

σ0＝0.174N/mm2（同前）

0.5πh0bb范围内上部荷载产生的轴向力设计值：

N0＝0.5πh0bbσ0=0.5×3.14×461×240×0.174=30.2kN(3)垫梁下砌体局压承载力

N0＋Nl＝30.2＋100＝130.2kN=2.4×240×461×1.50×0.8=318.6kN

（安全）第85页/共141页布置作业二：某370mm厚外纵墙，MU10砖和M7.5砂浆砌筑，钢筋混凝土梁（b×h=200×600mm）支承于窗间墙（宽1200mm）上，支承长度370mm，梁端支承压力设计值Nl=120kN，上部荷载设计值=150kN。试按下列三种情况分别验算砌体局部受压承载力：

(1)不设垫块；

(2)设预制刚性垫块tb×ab×bb=240×370×650mm；

(3)设圈梁，混凝土C20，b×h=370×180mm。应绘制出必要的简图。第86页/共141页第六章配筋砌体构件的承载力计算一、配筋砌体的种类网状配筋砖砌体组合砖砌体砖砌体和构造柱组合墙配筋砌块砌体第87页/共141页水平网状配筋砌体混凝土或钢筋砂浆面层组合砖砌体砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙在水平灰缝中配置钢筋网片偏心距超限的砖砌体外侧配置纵向钢筋在房屋墙体中设置间距不大于4m的构造柱提高轴心抗压承载力提高偏心抗压承载力提高砖墙的承载力第88页/共141页二、水平网状配筋砖砌体1.受压性能（1）第一阶段（0.6～0.75）Pu时开裂，与无筋砌体相比，延缓了裂缝出现。（2）第二阶段钢筋网阻止了裂缝发展。（3）第三阶段部分砖压碎破坏，但不形成小柱体。（由于钢筋网的弹性模量大于砌体的弹性模量，故能阻止砌体横向变形，避免被竖向裂缝分割成小柱体而发生失稳破坏。）aasn第89页/共141页2.受压承载力计算

N≤Nu＝fnA

式中：fn——水平网状配筋砌体抗压强度设计值

式中fy为钢筋抗拉强度设计值，当fy＞320N/mm2时，取fy＝320N/mm2——钢筋网体积配筋率（0.1＜＜1.0）

—β、、e/h对网状配筋砌体受压构件承载力的影响系数

（查表6-1）3.适用范围

(1)对于矩形截面：e/h≤0.17；

(2)高厚比：β≤16构造要求(如钢筋直径、间距等)。第90页/共141页4.例题分析

已知砖柱490×490mm，H0＝5.88m，MU10、M5

混合砂浆，轴心压力设计值为500kN，试验算其受压承载力。（1）不配筋

f＝1.50MPa

(查表3-3)，

A＝0.492＝0.2401m2＜0.3m2

γa＝0.7＋A＝0.7＋0.2401＝0.9401，

β＝H0/h＝5880/490＝12

Nu=(γaf)A=0.822×(0.9401×1.50)×0.2401×106

＝278.3kN＜N＝500kN(不安全)第91页/共141页（2）配筋采用φb4冷拔带肋钢筋（fy＝340MPa，取320MPa）方格网a=60mm，每3皮砖一层（Sn＝180mm）

查表6-1：e/h＝0，β＝12，＝0.233插入得：＝0.733Nu＝fnA＝0.733×2.99×0.2401×106

＝526.4kN＞N＝500kN（安全）

(1)(2)比较：fn/f=2.99/1.50≈2.0

Nu2/Nu1=526.4/278.3≈1.9第92页/共141页

砖、石、砌块砌成墙、柱竖向承重构件

砖混结构钢筋砼或预应力砼屋(楼)盖水平承重构件

(混合结构)竖向荷载和水平荷载的传递?

墙体占总重的60％，占总造价的40％。一、结构布置方案满足建筑、工艺要求，按重力荷载的主要传递方向分为：1.横墙承重方案荷载传力路线：板横墙基础（见图）适用范围：适用于小开间，如宿舍、住宅等。

特点：横墙间距较小、较密，使房屋的空间刚度大，侧向抗震、抗风能力强；楼盖布置简单、节约钢材和水泥。第七章砖混结构房屋的墙体设计第93页/共141页屋面大梁屋面板外纵墙

山墙横墙承重纵墙承重纵横墙承重

山墙屋面大梁屋面板外纵墙柱内框架承重第94页/共141页2.纵墙承重方案荷载传力路线：板梁纵墙基础（见图）适用范围：适用于大空间，如单层厂房、食堂等。

特点：纵墙可能存在开洞与承载的矛盾，可设置壁柱或构造柱；横墙少，侧向刚度弱；楼屋盖造价较大。

3.纵横墙承重方案

荷载传力路线：板[梁纵墙]/[横墙]基础（见图）适用范围：适用于办公楼、教学楼、实验楼等。

特点：综合横、纵墙承重的优点，建筑平面布置灵活，空间刚度较好，但纵墙缺陷仍可能存在。第95页/共141页4.内框架承重方案

荷载传力路线：板(次梁)主梁[柱]/[外纵墙]基础适用范围：适用于空间较大的房屋，如旅馆、商店等。

特点：横墙较少，房屋的空间刚度较差。5.底部框架结构

适用范围：适用于建筑功能底部与上部不同的房屋。

特点：底部为钢筋混凝土框架结构，空间较大，抗侧刚度较差，抗震设计时限两层；上部为砌体结构，抗侧刚度较大。（上刚下柔结构）第96页/共141页

二、砌体结构的静力计算方案目的：确定空间结构的计算模型

1.概述

均布水平作用的传递（1）不设山墙

※墙顶水平位移up；

※平面传力体系：水平荷载纵墙基础；

※空间作用为零，按平面单元计算，计算模型如图所示。a）b）c）d）第97页/共141页（2）设山墙※墙顶水平位移u2＝山墙顶水平位移△＋屋面水平梁跨中水平位移υ；（u2＜up）※纵墙——下端嵌于基础，上端支承于屋盖，承受水平荷载并传递给屋盖和基础，墙顶水平位移受屋盖和山墙的约束；屋盖——可以看成是两端弹性支承于山墙上的水平深梁，承受水平荷载并传递给山墙；山墙——可视为嵌固于基础的竖立悬臂梁，具有较大的刚度；※空间传力体系：水平荷载纵墙纵墙基础地基屋面水平梁山墙山墙基础

※具有空间作用，空间工作性能较强。第98页/共141页2.砌体结构的静力计算方案（1）弹性方案：空间刚度近似为零，仅用于单层；（2）刚性方案：空间刚度近似为无穷大，墙顶水平位移≈0；（3）刚弹性方案：空间刚度介于上述两者之间。

注：非抗震设计时，静力计算方案的选择：①单层不限；②多层可采用刚性、刚弹性方案及上柔下刚结构方案

(即底层刚性、上层刚弹性)。刚性方案弹性方案刚弹性方案第99页/共141页3.影响砌体结构空间刚度的因素（1）屋盖自身平面内的刚度（分类）①刚性屋盖：现浇、装配式钢筋混凝土屋盖或楼盖；②中等刚性屋盖：有檩钢筋混凝土屋盖或楼盖；③柔性屋盖：木、轻钢屋盖。（2）山墙或横墙的间距（屋面水平梁的跨度、刚度）（3）山墙或横墙自身平面内的刚度（洞口、墙厚、墙长）

刚性和刚弹性横墙应符合下列要求：①横墙洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的50%;②横墙的厚度不宜小于180mm；③单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度不宜小于H/2，（H为横墙总高度）。当横墙不能同时符合上述要求时，应对横墙的刚度进行验算。第100页/共141页屋盖或楼盖的类别刚性方案刚弹性方案弹性方案1整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋砼屋盖或钢筋砼楼盖s<3232≤s≤

32s>322装配式有檩体系钢筋砼屋盖、轻钢屋盖和有密铺望板的木屋盖或木楼盖s<2020≤s≤48s>483冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖s<1616≤s≤36s>36

房屋的静力计算方案(规范表4.2.1)注：1、表中s为横墙间距，其长度单位为m;2、对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，应按弹性方案考虑。第101页/共141页三、墙柱高厚比验算目的：①保证构件在荷载作用下的稳定，在满足强度要求的同时具有足够的稳定性；②通过高厚比控制，使墙、柱有足够刚度，避免出现过大的侧向变形；③保证施工中安全。验算要求：β＝H0/h≤μ1μ2[β]1.影响墙柱允许高厚比[β]的因素（1）砂浆强度等级：砂浆强度等级越高，墙柱的[β]越大.墙柱的允许高厚比[β]值砂浆强度等级墙柱M2.52215M5.02416≥

M7.52617第102页/共141页（2）砌体类型（墙、柱）；（3）构件重要性：非承重墙[β]的修正系数μ1＞1.0，

μ1根据墙的厚度按下列规定采用：①h=240mm;μ1=1.2；②h=90mm;μ1=1.5；③240mm>h>=90mm;μ1可按插入法取值；

对于承重墙，μ1＝1.0。（4）砌体截面型式：墙体上门窗洞口削弱越多，墙体[β]越小；①有门窗洞口的墙[β]的修正系数μ2＝1－0.4bs/s，且μ2＜0.7时，取μ2＝0.7；(见图)

s—相邻窗间墙或壁柱之间的距离；

bs——s范围内的门窗洞口宽度）②无门窗洞口时μ2＝1.0。第103页/共141页（5）横墙间距：横墙间距越大，墙柱的[β]越小；（6）静力计算方案：刚性方案，[β]相对大一些；弹性和刚弹性方案，[β]相对小一些。2.墙柱的计算高度H0H0＝表中系数×构件高度H

构件高度H的确定：对于底层，构件下端取基础顶面；当基础埋置较深且有刚性地坪时，可取室外地坪下500mm处。3.墙柱高厚比验算（1）矩形墙柱的高厚比验算：β＝H0/h≤μ1μ2[β]（2）带壁柱墙的高厚比验算：作整片墙的高厚比验算和壁柱间墙高厚比验算

第104页/共141页①整片墙的高厚比验算（整体）：β＝H0/hT≤μ1μ2[β]

式中：hT——带壁柱墙截面(T形截面)的折算厚度，＝3.5i，

I、A为T形截面的惯性矩和截面面积；

H0——按相邻横墙间距s确定。

“砌规”中单层房屋带壁柱墙的计算宽度（考虑翼缘bf）：壁柱宽+2/3墙高(≯窗间墙宽度，≯壁柱间距离）②壁柱间墙的高厚比验算（局部）：

β＝H0/h≤μ1μ2[β]

式中：h——壁柱间墙厚（矩形截面）

H0——按刚性方案，且按相邻壁柱间距s’确定。说明：对于有圈梁及构造柱时的高厚比验算，按“砌规”确定。（不做要求）第105页/共141页四、例题分析

例题7

某砌体结构单层食堂，跨度15m，柱距3.6m，总长36m，纵墙窗b×h＝1.8×3.6m，檐口标高5m，采用MU10砖和M5混合砂浆砌筑，屋面采用钢筋混凝土薄腹梁、有檩槽瓦屋盖。试验算纵墙高厚比。（见图）(1)纵墙静力计算方案查表5-1，2类屋盖，

20≤s＝36≤48，刚弹性方案。(2)整片墙的高厚比验算①高厚比βT形截面折算厚度hT＝432mm（过程略）

H＝0.5＋5.0＝5.5m

查表4-1，无吊车、单跨、刚弹性方案，H0＝1.2H＝1.2×5.5＝6.6mβ＝H0/hT＝6.6/0.432＝15.3②允许高厚比[β]查表5-4，M5、墙，[β]＝2415000500010*3600=3600030002404901800250180018001800第106页/共141页

μ2＝1－0.4bs/s＝1－0.4×1.8/3.6＝0.8＞0.7（可取）

μ1μ2[β]＝1.0×0.8×24＝19.2＞β＝15.3（可以）(3)壁柱间墙的高厚比验算（任取一开间，矩形截面、刚性方案）查表4-1，s＝s’＝3.6m＜H＝5.5m，

H0＝0.6s＝0.6×3.6＝2.16mβ＝H0/h＝2.16/0.24＝9＜μ1μ2[β]＝1.0×0.8×24＝19.2

（可以）例题8上题的山墙