砌体结构 第1章

第1章砌体的物理力学性能1.1材料强度等级1.1.1砖1.烧结普通砖烧结普通砖是指由粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经过焙烧而成。统一规格为240MM×115MM×53MM。无孔洞或孔洞率小于15%（实心砖）。烧结普通砖可用于地面以上、以下各个位置。烧结普通砖的强度等级是根据10块样砖的抗压强度平均值（）和强度标准值（）以及单块最小值（）划分的。共分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个等级。

自然形成的孔洞MU30(MasonryUnit)抗压强度平均值单位MPa普通砖应进行的检查外观尺寸、强度、耐久性（抗风化、泛霜试验、石灰爆裂试验）。烧结普通砖根据尺寸偏差、外观质量、泛霜和石灰爆裂分为优等品、一等品、合格品三个质量等级。优等品适用于清水墙，一等品、合格品可用于混水墙。每15万块为一验收批，不足15万块也按一批计,每一验收批随机抽取试样一组（10块）。

烧结普通砖的尺寸允许偏差应符合规定（样本数为20块）。泛霜：砖的原料中含有可溶性无机盐时，会隐含在砖的内部，砖吸水后再次干燥时，这些可溶性盐随水渗到砖的表面，水分蒸发后便留下白色粉末状的盐，形成白霜，这就是泛霜现象。泛霜严重时，由于大量盐类的溶出和结晶膨胀会造成砖砌体表面粉化及剥落，内部孔隙率增大，抗冻性显著下降。国家标准规定优等砖不得有泛霜现象，合格砖不得严重泛霜。石灰爆裂：有时生产烧结砖的原料中夹有石灰石等杂物，一旦吸水后，就会产生局部体积膨胀，导致砖体开裂甚至崩溃。石灰爆裂不仅造成砖体的外观缺陷和强度降低，还可能造成对砌体的严重危害。抗风化：砖的抗风化性能用抗冻融试验或吸水率试验来衡量。标准规定，黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、新疆等五省、区必须进行冻融试验；其他地区，可不做冻融试验。2.烧结多孔砖以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成。孔洞率不小于25%，孔的尺寸小而数量多，孔洞垂直于受压面，用于承重部位。规格为：KM1型（190×190×90MM），

KP1型（240×115×90MM），

KP2型（240×180×115MM）以及相应的配砖。

KM1型与砂浆结合面有≮1mm的凹槽,KP型为光面。烧结多孔砖根据尺寸偏差、外观质量、强度等级和物理性能分为优等品、一等品、合格品三个等级。应检查项目：抗压强度、抗折强度、冻融、泛霜、石灰爆裂、吸水率。每3.5~15万块为一验收批，不足3.5万块也按一批计，每一验收批随机抽取试样一组（10块）。烧结普通砖的强度等级是根据10块样砖的、和划分的。共分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个等级。（同烧结普通砖）补：烧结空心砖水平孔，孔洞率不小于35％，用于非承重墙。烧结空心砖根据密度分为800、900、1100KN/M3三个密度级别。每个密度级别根据外观质量、强度等级、尺寸偏差和物理性能，又分为优等品（A）、一等品（B）与合格品（C）三个等级。依据抗压强度可划分为MU5.0、MU3.0和MU2.0三种强度等级。多孔砖、空心砖、砌块与普通砖相比：减轻自重，节省砂浆，可利用工业废料，提高热工性能。3.非烧结砖蒸压砖分为灰砂砖和粉煤灰砖。特点是表面光滑平整，表面有一层干粉，与砂浆的粘结力差。蒸压条件：175～191℃

，0.8～1.2MPa 。主要成分为：砂子、粉煤灰、煤矸石、炉渣等。规格：同普通砖。不能使用的部位：基础、勒脚、高温、长期受热200℃以上、有酸性侵蚀的环境。灰砂砖应检查抗压强度、抗折强度、密度、抗冻。粉煤灰砖应检查抗压强度、抗折强度、干燥收缩、抗冻。

强度等级：灰砂砖根据5块样砖（粉煤灰砖10块样砖）的抗压强度和抗折强度分为MU25、MU20、MU15、MU10四个强度等级。粉煤灰砖的强度等级尚应乘以自然碳化系数以考虑碳化的影响。1.1.2砌块主要有混凝土小型空心砌块和轻集料混凝土小型砌块。轻集料：煤矸石、火山渣、浮石、陶粒等。主规格尺寸为390mm×190mm×190mm，空心率在25%~50%。高度在350MM以下的砌块称为小型砌块，高度在350～900MM之间的砌块称为中型砌块，高度在900MM以上的为大型砌块。小型砌块可采用手工砌筑。砌块的特点为：表观密度小，自重轻保温隔热性能好，施工速度快，可利用工业废料且价格便宜。混凝土小型空心砌块强度等级：由3块试样毛截面的、划分为：MU20、15、10、7.5、5、3.5六个等级。轻集料混凝土小型砌块强度等级：同上，划分为MU10、7.5、5、3.5、2.5、1.5六个等级。1.1.3石材常用的石材有花岗岩、石灰岩和凝灰岩等，分为轻质和重质岩石，前者保温、隔热性能好，易加工，但强度低，耐久性差。后者强度高耐久性好，但隔热、性能差。石材按加工后外型分为毛石和料石。料石按加工的程度分为细料石、半细料石、粗料石和毛料石。石材的强度等级通常用3个边长为70mm的立方体试块进行抗压试验，按其破坏强度的平均值而确定，强度等级有七个：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20。

1.1.4砂浆1.砂浆的作用粘结作用连接块体；填充作用传力均匀；降低透气性、提高放水性、保温性、防冻性2.砂浆的分类水泥砂浆：水硬性，强度高，但和易性和保水性差，应用于砂浆强度要求较高的砌体和潮湿环境中的砌体。混合砂浆：气硬性，具有一定的强度和耐久性，且和易性、保水性好，应用广泛，但不宜应用于潮湿环境中的砌体。

非水泥砂浆：如石灰砂浆、石膏砂浆、粘土砂浆。气硬性，不含水泥，强度低、耐久性差。用于受力小或简易建筑中。3.工作度＝和易性＝流动性＋保水性流动性指标为稠度

用标准锥体沉入砂浆中的深度（10S后的沉入深度的mm值）来测定稠度。对砖砌体：70～100mm

对石砌体：40～70mm

干的砌块取大些，湿者反之。保水性指标为分层度

30分钟后两次稠度之差为分层度。一般不大于2cm.4.塑性掺合料作用适量掺合：和易性提高，砌筑容易，饱满度有保证，强度提高。过量掺合：砂浆横向变形过大，强度降低。5.砂浆拭块边长为70.7MM的立方米试块（一组六块）。试块采用无底试模，以普通烧结砖为底，含水率不大于2%，上铺吸水性强的湿纸。养护28天，标养条件：温度20±3°C，湿度水砂

>90％，混砂60％～80％。

等养条件：同工地砌体条件。试验：测拭块的抗压强度平均值作为强度依据。强度等级：M15，M10，M7.5，M5，M2.5五个等级（MPa）(M----砂浆mortar)1.1.5砌块砌筑砂浆合灌孔混凝土1.砌筑砂浆普通水泥砂浆＋掺合料＋外加剂。掺合料一般为粉煤灰。外加剂：减水剂、早强剂、促凝剂、缓凝剂、防冻剂等。砂浆稠度50～80mm，分层度10～30mm。强度等级分为：Mb30、25、20、15、10、7.5、

5七个等级（b即block）。2.灌孔混凝土普通混凝土＋掺合料＋外加剂掺合料一般为粉煤灰。外加剂：减水剂、早强剂、促凝剂、缓凝剂、膨胀剂等。强度等级：Cb40、35、30、25、20五个等级。拌和均匀、颜色一致、不离析、不泌水、塌落度不小于180mm。1.1.6其他材料参见砌体结构规范

1.1.7材料最低强度等级的选择1.五层及五层以上房屋的墙，以及受震动或层高大于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级：砖采用MU10；砌块采用MU7.5；石材采用MU30；砂浆采用M5。对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋，材料应比上述规定至少提高一级。2.地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿房间的墙，所用材料的最低等级应符合表1－5的要求。

表1－5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MU10MU15MU20MU10MU10MU15MU7.5MU7.5MU10MU30MU30MU40

M5M7.5M101.2砌体的受压性能1.2.1砌体受压破坏特征1.普通砖砌体拭件：尺寸240×365×720mm，高厚比拭件顶面10mm厚1:3水泥砂浆找平，底部为10mm厚钢板。实测砖强度，砂浆强度轴心受压，分级加荷，每级10％，1～5分钟加完。破坏过程

第Ⅰ阶段：由加荷开始到个别砖出现裂缝为第Ⅰ阶段。裂缝出现时的荷载值为破坏荷栽的0.5～0.7倍，如不继续加荷，裂缝不会扩展和增加。

第Ⅱ阶段：当荷载继续增加，个别砖裂缝不断

扩展，即使荷载不增加，裂缝继续发展，已经贯通若干皮砖。此时相当于破坏荷载的0.8～0.9倍。第Ⅲ阶段：当荷载继续增加，裂迅速开展贯通，形成若干个半砖左右的小砖柱，最后小柱失稳或个别砖被压碎，砌体整体破坏。最后实测砌体抗压强度值为6.79MPa。单砖的受力分析砂浆的应力-应变曲线砌体的应力-应变曲线块体的应力-应变曲线砌体的强度低于块体的强度，当砂浆强度较低时高于砂浆强度，当砂浆强度较高时低于砂浆强度；延性高于块体、低于砂浆。

A:砖表面不平整+灰缝厚度不一+灰缝密实性不同非均匀受压复杂应力作用（弯、剪、压）又砖有脆性抗弯，剪能力差第一批裂缝单砖裂缝。B:砂浆的变形比砖大，由于粘接力的存在，砂浆横向受压，砌块横向受拉。砂浆强度提高（套箍作用）。C:竖缝饱满度低，粘结力差，整体性弱，上面砖中复杂应力集中，加快砖的开裂，砌体强度降低。D:试验方法不同。测砖强度时，拭件尺寸为115×120mm，中间有一道仔细摸平的灰缝，又无竖向灰缝，故受力远比砌体中砖的工作情况有利。

2.多孔砖砌体第一批裂缝出现时的压力约为破坏压力的70％，比砖砌体略高，裂缝适量少；第二阶段历时较短，裂缝扩展快，由于高度大，脆性也大。3.混凝土小型砌块砌体第Ⅰ阶段：第一批裂缝只有一条，出现在砌体宽面上沿砌块孔边处，且裂缝细；随荷载增加，沿砌块孔边或竖向灰缝处也产生裂缝，并且在砌体窄面（侧面）孔洞中部或孔边出现主裂缝，并随即扩展而破坏。对灌孔砌块砌体，随压力的增大，砌体周边的肋对混凝土芯体有一定的横向约束。当砌体与混凝土强度接近时，砌体与芯体均产生竖向裂缝，共同工作能力较好。4.毛石砌体第一批裂缝出现石的压力约为30％的破坏压力；毛石及灰缝不规则，复杂应力严重，裂缝分布无规律。1.2.2砌体抗压强度的影响因素1.2.2.1砌体材料的物理。力学性能1.块体和砂浆的强度试验表明：砂浆提高一个等级→↑15％（但水泥用量亦增加）；块体提高一个等级→↑20％：对灌孔砌体砌体，砌块等级和灌孔混凝土对砌体强度影响大，砂浆影响小。2.块体的规整程度和尺寸块体平面规整程度↑→灰缝易均匀、复杂应力↓，↑；块体高度↑→抗剪能力↑→↓，↑，但是砌体的脆性↑。块体长度↑→↑，↓；3.砂浆的变形与和易性低强度砂浆的变形率较大，→砂浆压缩变形↑，↑，↓；和易性好的砂浆，砌筑时易饱满、均匀、密实，↓，↑；水泥砂浆和易性差，强度降低10％。1.2.2.2砌体工程施工质量1.灰缝砂浆饱满度水平灰缝饱满度↑→↓，↑；试验表明，当灰缝砂浆饱满度达73％时，砌体强度可达规定值。故砖砌体水平灰缝饱满度不低于80％，竖缝不得出现透明缝、瞎缝和假缝；混凝土砌块砌体，水平灰缝饱满度不低于90％，竖缝不低于80％且不出现透明缝和瞎缝；石砌体，灰缝饱满度不低于80％。2.块体砌筑时的含水率干砖吸收砂浆的水分，影响水泥的水化反映。砌体抗压强度↓15％；饱和湿砖时→↑10％，但抗剪强度↓严重，且墙面不整洁，施工困难；普通砖、多孔砖含水率为10％～15％；灰砂砖、粉煤灰砖宜为8％～12％，提前1～2天浇水。3.灰缝厚度过厚→砌体滑移，↓；灰缝过薄→传力不均，↑，↓；砖、砌块砌体灰缝厚度宜为8～12mm，毛料石和粗料石不大于20mm，细料石不大于5mm。4.砌体组砌方式上下错缝，内外搭接；包心砌筑时，↓30％；砌块砌筑，宜对孔、错孔和反砌。5.施工质量控制等级根据施工现场的质量管理、砂浆和混凝土的强度、砌筑工人的技术等级的综合水平划分为A、B、C三级。等级由建设方与设计方共同商定，并在施工图中注明。1.2.2.3砌体强度试验方法及其他因素拭件尺寸、形状以及加荷方法；水泥的龄期等。1.2.3砌体抗压强度表达式1.3砌体的局部受压性能概念：压力仅作用于砌体局部面积上的受压形式分类：局部均匀受压——受均匀压力局部非均匀受压——受非均匀压力1.3.1砌体局部受压破坏特征1.因竖向裂缝的扩展而破坏——图a第一批裂缝位于钢垫板下1～2皮砖（该部位双向受压，较难破坏）以下的砌体内；裂缝细而短小，最后随荷载增加而上下贯通，缝

上下较窄，中间较宽，为常见的破坏形式。2.劈裂破坏——图b裂缝少而集中，初裂荷载与破坏荷载非常接近，一旦开裂，迅速扩展；当时出现，脆性破坏。3.局部压碎破坏更大时出现，脆性破坏。1.3.2局部受压工作机理试验发现：局部受压面积上的抗压强度明显大于全截面受压时的抗压强度。1.套箍理论未直接受荷的砌体象套箍一样阻止直接受荷下砌体的纵横向变形，使之处于双向或三项受压状态，故强度提高。2.应力扩散理论周围有未直接受荷的砌体，就一定存在应力扩散，未直接受荷的砌体协同直接受荷下砌体共同工作，故其强度提高。1.4砌体的受剪性能1.4.1砌体受剪破坏特征工程存在：砌体过梁、水平地震作用等。纯剪：单元体上只有剪应力作用→沿通缝截面破坏，脆性，图（a)。剪－压复合模式：图(b)、(c)单元体上同时作用剪应力和垂直压应力，其破坏特征为：1.剪摩破坏图1－12砌体的剪－压破坏形态当较小，或时，→滑移破坏→剪摩破坏；2.剪压破坏当较大，或时，截面上的主拉应力超过砌体的抗拉强度→阶梯形裂缝→剪压破坏。3.斜压破坏当更大，或

时，→基本上沿压应力作用方向破坏→斜压破坏。1.4.2砌体抗剪强度的影响因素1.砌体材料强度块体强度：对于斜压破坏形态，由于沿压力作用方向开裂。则↑，→↑；砂浆强度：对以上三种破坏形态，都与砂浆有关，则↑，→↑；

对灌孔砌块砌体，由于芯柱的销栓作用，砌体的抗剪强度大幅提高。2.垂直压应力在垂直压应力增长的初期，→摩擦力↑，↑；在垂直压应力增长的中期，

↑，→变化平缓；在垂直压应力增长的后期，随↑，→↓。3.砌体工程施工质量水平灰缝砂浆饱满度≮80%,竖缝不瞎、不假、不透明；最佳含水率为10％；施工质量控制等级，同抗压影响。4.试验方法对砖砌体，规范采用图e所示的九块砖组砌的双剪拭件；对小型空心砌块砌体应采用对角加荷的试验方法测沿齿缝截面受剪；由于竖缝不饱满，可忽略其抗剪强度。故沿齿缝的抗剪强度就等于沿通缝截面的抗剪强度。1.4.3砌体抗剪强度表达式1.主拉应力理论为避免砌体由于主拉应力超过砌体的抗主拉应力强度（砌体截面上无垂直荷载作用时沿阶梯形截面的抗剪强度），而产生剪切破坏，应符合下式要求：抗震规范用此理论确定砌体的抗剪强度。2.库伦理论当砌体摩擦系数为μ时抗震规范用此理论确定砌体的抗震抗剪强度。3.剪－压相关破坏模式砌体结构规范采用此式具有以下特点：①符合大量的试验结果。②符合墙体的实际破坏模式。③能较好地解释试验以及房屋遭受地震震害现象。④与砌体结构设计和施工的国际建议（CIB58）以及前苏联和英国等国砌体结构规范的公式比较一致。前两种理论的不足从公式上看，随轴压比↑→↑，与试验结

果不符，实际上，随轴压比的增大，结构偏于不安全；随轴压比的增大，构件先后出现剪摩、剪压、斜压三种破坏形态，两种理论无法划分和区别；静力与抗震两种状态用两个理论无法协调衔接。4.的取值（纯剪时的抗剪强度）

对灌孔砌块砌体：1.5砌体的受拉、受弯性能1.5.1砌体的轴心受拉圆形水池、谷仓的壁——在液体或松散材料的侧压力作用下将产生轴向拉力。

1.轴心受拉破坏特征砌体轴心受拉时，视拉力作用于砌体的方向，有三种破坏形态。当力的作用方向平行于水平灰缝时：若块材强度高，砂浆强度低，将发生齿形破坏；若块材强度低，砂浆强度高，将沿竖向灰缝及块材截面发生破坏。新规范下不会发生第二种破坏。

当力的作用方向垂直于水平灰缝时，将沿水平通缝破坏。

规范不允许采用沿水平通缝截面的轴心受拉构件

：抗拉强度由砂浆的法向粘结强度（本身太低）决定：此粘结强度在施工种无法保证。

注意2.轴心抗拉强度表达式1.5.2砌体弯曲受拉1.弯曲受拉破坏特征当弯距产生的拉应力与水平灰缝平行时，视块材和砂浆的相对强度高低，可能发生沿齿缝破坏，也可能发生沿块材和竖向灰缝破坏。