建筑力学与结构 第5版 课件 项目15 设计砌体结构

项目15设计砌体结构建筑力学与结构BuildingMechanicsandStructures任务1选择砌体结构材料CONTENTS目录砌体的种类01砌体材料的种类及强度02砌体材料的选择03砌体结构的力学性能04教学目标1.强化规范意识和环保节能意识。2.了解碳达峰、碳中和发展目标，树立绿色建筑理念和可持续发展理念。3.激发青年建设者的职业担当和精益求精的工匠精神。

1.能为砌体结构选择合适的材料。1.了解砌体的类型。2.理解块材和砂浆的力学性能。3.了解砌体的力学性能。4.掌握块材和砂浆的选用。知识目标能力目标素质目标PART01砌体的种类1.砌体结构的概念赵州桥：始建于隋代，距今1400余年。据世界桥梁考证，赵州桥敞肩拱结构，欧洲到19世纪中期才出现，比中国晚了一千二百多年。长城：上溯到西周时期，距今2000多年。秦朝以来大范围修筑。大雁塔：始建于唐朝，距今1300多年。砌体结构：不同尺寸和形状的起骨架作用的块体材料和起胶结作用的砂浆按一定的砌筑方式砌筑而成的整体。2.砌体结构的类型（1）无筋砌体石砌体普通砖砌体多空砖砌体硅酸盐砖砌体砌块砌体2.砌体结构的类型（2）约束砌体（3）配筋砌体PART02砌体材料的种类及强度1.砖（1）烧结砖原料：粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰标准砖尺寸：240×115×53mm墙体尺寸：（120）、240、370、490、620…mm特点：具有较高的强度，良好的耐久性和保温隔热性能，且生产工艺简单，砌筑方便，故生产应用最为普遍，但因为占用和毁坏农田，现己逐渐被禁止使用。适用范围：房屋上部及地下基础等部位强度：等级用MU表示，分为MU30、MU25、MU20、MU15和MU10五级。1.砖（1）烧结砖1.砖（2）非烧结砖蒸压灰砂砖蒸压粉煤灰砖原料：粉煤灰和石灰加适量石膏及集料。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：等级用MU表示，分为MU25、MU20、MU15三级。1.砖定义：混凝土砖包括混凝土普通砖和混凝土多孔砖。混凝土砖是以水泥为胶结材料，以砂、石等为主要集料，加水搅拌、成型、养护制成的一种多孔的混凝土半盲孔砖或实心砖。原料：混凝土。尺寸：多孔砖的主规格尺寸为240mm×115mm×90mm、240mm×190mm×90mm、190mm×190mm×90mm等；实心砖的主规格尺寸为240mm×115mm×53mm、240mm×l15mm×90mm等。适用范围：强度：等级用MU表示，分为分为MU30、MU25、MU20和MU15。（3）混凝土砖2.砌块按尺寸分为：小型砌块：高度在180～350mm中型砌块：高度为360～900mm大型砌块：高度大于900mm定义：由普通混凝土或轻集料混凝土制成。原料：C15、C20混凝土。尺寸：390×190×190、390×190×240强度：强度等级用MU表示，分为MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5五级。3.石材分类：（按容重）重质岩石、轻质岩石（按其加工后的外形规则程度）可分为料石和毛石石材类型规格尺寸料石细料石通过细加工，外表规则，叠砌面凹入深度不应大于10mm，截面的宽度、高度不应小于200mm，且不应小于长度的1/4半细料石规格尺寸同上，但叠砌面凹入深度不应大于15mm粗料石规格尺寸同上，但叠砌面凹入深度不应大于20mm粗料石外形大致方正，一般不加工或仅稍加修整，高度不应小于200mm，叠砌面凹入深度不应大于25mm毛石形状不规则，中部厚度不应小于200mm强度等级：用MU表示，分为MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20七级。石材的规格尺寸适用范围：用于建筑物基础、挡土墙、护坡等，不适于作寒冷地区的墙体。4.砌筑砂浆定义：砂浆是用砂和适量的无机胶凝材料（水泥、石灰、石膏、粘土等）加水搅拌而成的一种粘结材料。作用：（1）将单个的块体粘结成整体、促使构件应力分布均匀；（2）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。4.砌筑砂浆按组分不同分为：普通砂浆蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体专用砌筑砂浆混凝土小型空心砌块砌筑砂浆混凝土小型空心砌块灌孔混凝土强度普通砂浆：强度等级用M表示，分为M15、M10、M7.5、M5和M2.5五级。蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体专用砌筑砂浆：强度等级用Ms表示，分为Ms15、MsIO

、Ms7.5和Ms5.0四级。混凝土小型空心砌块砌筑砂浆：强度等级用Mb表示，划分为Mb30、Mb25、Mb20、Mb15、Mb10、Mb7.5和Mb5七个等级。混凝土小型空心砌块灌孔混凝土：强度用Cb表示，划分为Cb40、Cb35、Cb30、Cb25和Cb20五个等级。PART03砌体材料的选择1.砌筑材料选择1.砌筑材料选择PART04砌体结构的力学性能1.砌体的受压性能第Ⅰ阶段：特点：荷载不增加，裂缝也不会继续扩展，裂缝仅仅是单砖裂缝。(1)砖砌体轴心受压的破坏特征第Ⅱ阶段:特点：若不继续加载,裂缝也会缓慢发展。第Ⅲ阶段:特点：荷载增加不多，裂缝也会迅速发展。1.砌体的受压性能(2)受压性能（3）砌体内单块砖的应力和受力特点：砌体强度是远低于块体的抗压强度。1）砌体内单砖受着弯、剪、压的作用。2）砌体竖向受压时，会产生横向变形。3）竖向灰缝不能填满，有应力集中现象。2.影响砌体抗压强度的因素（1）砌体材料的物理、力学性能

块体表面的规则、平整程度对砌体抗压强度有—定的影响，块体的表面愈平整，灰缝的厚度愈均匀，愈利于改善砌体内的复杂应力状态，使砌体抗压强度提高。

决定砌体抗压强度的首要因素：块材和砂浆的强度对于提高结构整体强度，采用提高块材强度等级的做法，比采用提高砂浆的强度等级的做法更有效。块材的形状和外形尺砌体强度随块材高度增加而增加。2.影响砌体抗压强度的因素（2）砌体工程施工质量

第43届世界技能大赛砌筑大赛金奖得主：梁智滨3.砌体抗压强度当砖的孔洞率大于30％时，其抗压强度设计值应乘以0.9，予以适当的降低。施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定性，可按砂浆强度为零进行验算。4.砌体的轴心受拉、弯曲抗拉和受剪性能工程中的砌体受拉、受弯、受剪实例：4.砌体的轴心受拉、弯曲抗拉和受剪性能砌体的轴心受拉性能：4.砌体的轴心受拉、弯曲抗拉和受剪性能砌体的弯曲受拉性能：4.砌体的轴心受拉、弯曲抗拉和受剪性能砌体的受剪性能：4.砌体的轴心受拉、弯曲抗拉和受剪性能砌体的受拉、受弯、受剪强度5.砌体的强度调整砌体的强度调整系数取值THANKS感谢聆听项目15设计砌体结构建筑力学与结构BuildingMechanicsandStructures任务2砌体结构平面布置CONTENTS目录砌体结构平面布置01砌体结构房屋的静力计算方案02教学目标1.引导学生树立工程思维。2.激发创新思维和建筑人的使命担当。

1.能完成砌体结构平面布置。1.理解砌体结构的平面布置方案。2.了解砌体结构砌体计算单元确定。知识目标能力目标素质目标PART01砌体结构平面布置1.纵墙承重方案板→梁（或屋架）→纵墙→基础→地基荷载传递路径：纵墙承重体系的特点：（1）纵墙是主要的承重墙。（2）由于纵墙承受的荷载较大，在纵墙上设置的门、窗洞口的大小及位置都受到一定的限制。（3）纵墙间距一般比较大，横墙数量相对较少，房屋的空间刚度不如横墙承重体系。（4）与横墙承重体系相比，楼盖材料用量相对较多，墙体的材料用量较少。适用范围：使用上要求有较大空间的房屋(如教学楼、图书馆)以及常见的单层及多层空旷砌体结构房屋。2.横墙承重方案荷载传递路径：楼（屋）面板→横墙→基础→地基横墙承重方案的特点：（1）横墙是主要的承重墙。（2）横墙间距较小，一般为3～4.5m，同时又有纵向拉结，形成良好的空间受力体系，横向刚度大，整体性好。（3）由于在横墙上放置预制楼板，结构简单，施工方便，楼盖的材料用量较少，但墙体的用料较多。（4）因横墙较密，建筑平面布用不灵活，今后欲改变房屋使用条件，拆除横墙较困难。适用范围：宿舍、住宅、旅馆等居住建筑和由小房间组成的办公楼等。3.纵横墙混合承重方案荷载传递路径：适用范围：适用于教学楼、办公楼、医院、多层塔式住宅等建筑。楼（屋）面板梁→纵墙横墙→基础→地基纵横墙混合承重方案的特点：（1）纵横墙均作为承重构件，使得结构受力较为均匀，能避免局部墙体承载过大。（2）由于钢筋混凝土楼板(及屋面板)可以依据建筑设计的使用功能灵活布置，较好的满足使用要求，结构的整体性较好。（3）在占地面积相同的条件下，外墙面积较小。4.底部框架承重方案荷载传递路径：适用范围：适用于底层空间较大的建筑。楼（屋）面板纵墙横墙→基础→地基底部框架承重方案的特点：（1）墙和柱都是主要承重构件。以柱代替内外墙体，在使用上可获得较大的使用空间。（2）由于底部结构形式的变化，其抗侧刚度发生了明显的变化，成为上部刚度较大，底部刚度较小的上刚下柔结构房屋。转换层梁柱PART02砌体结构房屋的静力计算方案1.房屋的空间受力性能风荷载→纵墙→纵墙基础→地基风荷载→纵墙→纵墙基础屋盖结构→山墙→山墙基础→地基两端无山墙两端有山墙（平面受力体系）（空间受力体系）us=u1+u2<up

1.房屋的空间受力性能由于山墙或横墙的存在，改变了水平荷载的传递路线，使房屋有了空间作用，而且，两端山墙的距离越近，或增加越多的横墙，屋盖的水平刚度越大，房屋的空间作用越大，即空间性能越好，则水平侧移us越小。结论：房屋空间作用的大小可以用空间性能影响系数η表示

η=us/up=1-1/chks≤1s——横墙间距us——考虑了空间工作时，外荷载作用下房屋排架水平位移的最大值up——在外荷载作用下，平面排架的水平位移k——弹性系数，取决于屋盖刚度η值愈大，表示整体房屋的水平侧移与平面排架的侧移愈接近，即房屋空间作用愈小；反之，η愈小，房屋的水平侧移愈小，房屋的空间作用愈大。影响房屋刚度或侧移大小的重要因素

2．房屋静力计算方案——类型（1）刚性方案（2）弹性方案（3）刚弹性方案楼（屋）盖墙、柱的不动铰支座

楼（屋）盖墙、柱的滚动铰支座

楼（屋）盖墙、柱的弹性支座

房屋横墙间距较小，屋盖水平刚度较大。房屋横墙间距较大，屋盖水平刚度较小。房屋横墙间距不太大，屋盖具有一定水平刚度。2．房屋静力计算方案——确定依据房屋静力计算方案的确定影响静力计算方案的主要因素是什么？3．刚性和刚弹性方案房屋的横墙要求

THANKS感谢聆听项目15设计砌体结构建筑力学与结构BuildingMechanicsandStructures任务3无筋砌体结构构件的构造处理CONTENTS目录墙、柱的一般构造要求01圈梁的设置及构造要求02钢筋混凝土构造柱的设置和构造要求03防止或减轻墙体开裂的主要措施04教学目标1.引导学生树立工程思维。2.强化一丝不苟、精益求精的工匠精神。学生树立工程思维。

1.能设置圈梁。2.能设置构造柱。1.了解砌体结构的一般构造。2.掌握圈梁的设置和构造。3.掌握构造柱的设置和构造。4.了解裂缝的成因及处理。知识目标能力目标素质目标PART01墙、柱的一般构造要求1．砌体材料的最低强度等级2．墙、柱的截面、支承及连接构造要求（1）最小截面尺寸1、承重的独立砖柱截面尺寸不应小于240mm×370mm。2、毛石墙的厚度不宜小于350mm。3、毛料石柱截面较小边长不宜小于400mm。4、当有振动荷载时，墙、柱不宜采用毛石砌体。规定原因：为了避免墙柱截面过小导致稳定性能变差，以及局部缺陷对构件的影响增大，因此规范规定了各种构件的最小尺寸。2．墙、柱的截面、支承及连接构造要求（2）垫块设置跨度大于6m的屋架和跨度大于4.8m的砖砌体、跨度大于4.2m的砌块和料石砌体、跨度大于3.9m的毛石砌体，应在支承处砌体上设置混凝土或钢筋混凝土垫块；当墙中设有圈梁时，垫块与圈梁宜浇成整体。规定原因：避免局压破化。2．墙、柱的截面、支承及连接构造要求（3）壁柱设置梁跨大于下列尺寸，需设壁柱：1）240mm厚的砖墙为6m；2）180mm厚的砖墙为4.8m；3）砌块、料石墙为4.8m。规定原因：为了加强墙体的刚度和稳定性。2．墙、柱的截面、支承及连接构造要求（4）支承构造支承构造应符合下列要求：1）240mm厚的砖墙为预制钢筋混凝土板的支承长度，在墙上不宜小于100mm；在钢筋混凝土圈梁上不宜小于80mm；2）墙体转角处和纵横墙交接处设拉结钢筋；3）支承在墙、柱上的吊车梁、屋架及跨度大于或等于9m（对砖砌体）、7.2m（对砌块和料石砌体）的预制梁的端部，应采用锚固件与墙、柱上的垫块锚固。规定原因：为了加强房屋的整体刚度，确保房屋安全、可靠地承受各种作用，墙、柱与楼板、屋架或大梁之间应有可靠的拉结。3．混凝土砌块墙体的构造要求（1）砌块砌体应分皮错缝搭砌，上下皮搭砌长度不得小于90mm。当搭砌长度不满足上述要求时，应在水平灰缝内设置不少于2

4的焊接钢筋网片(横向钢筋的间距不宜大于200mm)，网片每端均应超过该垂直缝，其长度不得小于300mm。（2）砌块墙与后砌隔墙交接处，应沿墙高每400mm在水平灰缝内设置不少于2

4、横筋间距不大于200mm的焊接钢筋网片。PART02圈梁的设置及构造要求1．圈梁的设置（1）车间、仓库、食堂等空旷的单层房屋应按下列规定设置圈梁：砖砌体房屋，檐口标高为5～8m时，应在檐口标高处设置圈梁一道，檐口标高大于8m时，应增加设置数量；砌块及料石砌体房屋，檐口标高为4～5m时，应在檐口标高处设置圈梁一道，檐口标高大于5m时，应增加设置数量。（2）宿舍、办公楼等多层砌体民用房屋，且层数为3～4层时，应在檐口标高处设置圈梁一道。当层数超过4层时，应在所有纵横墙上隔层设置。（3）建筑在软弱地基或不均匀地基上的砌体房屋，除按本节规定设置圈梁外，尚应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的有关规定。2．圈梁的构造要求（1）圈梁宜连封闭地设在同一水平面上；当圈梁被门窗洞口截断时，应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁。（2）纵横墙交接处的圈梁应有可靠的连接。（3）钢筋混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同，当墙厚h≥240mm时，其宽度不宜小于2h/3。圈梁高度不应小于120mm。纵向钢筋不应少于4,10，绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑，箍筋间距不应大于300mm。PART03钢筋混凝土构造柱的设置和构造要求1．钢筋混凝土构造柱的设置砖房构造柱设置要求2．构造柱的构造要求（1）最小截面：不小于240mm×180mm，多取240mm×240mm。（2）配筋：纵向钢筋宜采用4,12，箍筋间距不宜大于250mm，且在柱的上下端宜适当加密；7度时超过六层，8度时超过五层和9度时，纵向钢筋宜采用4,14，箍筋间距不应大于200mm。（3）构造柱与墙连接处应砌成马牙槎，并应沿墙高每隔500mm，设2,6拉结钢筋，每边伸入墙内不宜小于1.0m。（4）构造柱与圈梁连接处，构造柱的纵筋应穿过圈梁，保证构造柱纵筋上下贯通。（5）构造柱可不单独设置基础，但应伸入室外地面下500mm或与埋深小于500mm的基础圈梁相连。PART04防止或减轻墙体开裂的主要措施1．砌体结构裂缝的特征及产生原因（1）地基不均匀沉降引起的裂缝（2）因外界温度变化和砌体干缩变形而产生的裂缝1．砌体结构裂缝的特征及产生原因（3）因地基土的冻胀而产生的裂缝2．砌体结构裂缝的主要防治措施（1)地基不均匀沉降引起的裂缝防止措施1）合理设置沉降缝；2）加强房屋上部的刚度和整体性，合理布置承重墙间距；3）在软土地区或土质变化较复杂的地区，利用天然地基建造房屋时，房屋体型力求简单。4）不宜将建筑物设置在不同刚度的地基上。5）合理安排施工顺序，先建造层数多、荷载大的单元，后施工层数少、荷载小的单元。2．砌体结构裂缝的主要防治措施（2）温度差和砌体干缩引起裂缝的防止措施1）在墙体中设置伸缩缝。2）屋面应设置保温、隔热层。3）屋面保温(隔热)层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝。4）采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖和瓦材屋盖。5）在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层。6）顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁。7）顶层挑梁末端下墙体灰缝内设置3道焊接钢筋网片。2．砌体结构裂缝的主要防治措施（3）地基冻胀引起裂缝的防止措施1）一定要将基础的埋置深度到冰冻线以下。2）在某些情况下，当基础不能做到冰冻线以下时，应采取换成非冻胀土等措施消除土的冻胀。3）用单独基础。THANKS感谢聆听项目15设计砌体结构建筑力学与结构BuildingMechanicsandStructures任务4砌体结构构件的高厚比验算CONTENTS目录允许高厚比[β]01墙、柱高厚比验算02教学目标1.强化一丝不苟、精益求精的工匠精神。

1.能验算砌体结构一般墙柱的高厚比。1.理解容许高厚比的概念。2.掌握一般墙柱的高厚比验算方法。知识目标能力目标素质目标PART01允许高厚比[β]1．影响容许高厚比的因素1）砂浆强度等级2）砌体截面刚度3）砌体类型4）构件重要性和房屋使用情况5）构造柱间距及截面6）横墙间距7）支承条件2．容许高厚比的取值注：1）毛石墙、柱允许高厚比应按表中数值降低20%。2）组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表中数值提高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。PART02墙、柱高厚比验算1．一般墙柱的高厚比验算1）一般墙、柱的高厚比验算β=H0/h≤μ1μ2[β]

H0——墙、柱计算高度h——墙厚或矩形柱与H0相对应的边长μ1——自承重墙允许高厚比的修正系数h=240mmμ1=1.2h=90mmμ1=1.590mm<h<240mmμ1可按插入法取值μ2——有门窗洞口墙允许高厚比修正系数μ2=1-0.4bs/sbs——在宽度s范围内的门窗洞口总宽度s——相邻窗间墙、壁柱之间或构造柱之间的距离2．圈梁的构造要求【例15-1】某办公楼平面布置如图，采用装配式钢筋混凝土楼盖，纵横向承重墙厚度均为190mm，采用MU7.5单排孔混凝土砌块、双面粉刷，一层用Mb7.5砂浆，二至三层采用Mb5砂浆，层高为3.3m，一层墙从楼板顶面到基础顶面的距离为4.1m，窗洞宽均为1800mm，门洞宽均为1000mm，在纵横墙相交处和屋面或楼面大梁支承处，均设有截面为190mm×250mm的钢筋混凝土构造柱(构造柱沿墙长方向的宽度为250mm)，试验算各层纵、横墙的高厚比。2．拓展带壁柱墙的高厚比如何验算？参考资料：（1）教材（2）《砌体结构设计规范》THANKS感谢聆听项目15设计砌体结构建筑力学与结构BuildingMechanicsandStructures任务5无筋砌体结构构件的受压承载力计算CONTENTS目录受压砌体的受力分析01受压构件的承载力计算公式02教学目标提高规范意识。

能验算砌体结构的承载力。掌握砌体结构整体受压的承载力计算。知识目标能力目标素质目标PART01受压砌体的受力分析1．受压构件的受力性能2．影响砌体受压承载力的因素1.截面尺寸2.砌体抗压强度3.高厚比β

4.偏心距e1）偏心距越大，受压面越小，构件的承载力也越低。2）长柱发生纵向弯曲，产生附加偏心，因此长柱的受压承载力比短柱要低。PART02受压构件的承载力计算公式1．受压构件承载力计算公式公式符号说明：N—轴向压力设计值；f—砌体抗压强度设计值；A—截面面积，对各类砌体均按毛截面计算；φ—考虑高厚比β和轴向力偏心距e对受压构件承载力的影响系数。2．影响系数φ的确定（1）查表法（1）分析表15-10，φ值和社么因素有关？（2）φ值和砂浆强度有关系吗？如何体现的？（3）什么情况使用砂浆强度为零的表确定φ值？2．影响系数φ的确定（2）公式法

1.一般计算公式：（1）轴心受压短柱φ取多少？（2）轴心受压长柱φ取多少？α——与砂浆强度等级有关的系数，当砂浆强度等级大于或等于M5时，α=0.0015，当砂浆强度等级等于M2.5时，α=0.002；当砂浆强度为0时，α=0.009；β——构件高厚比，当β≤3时，φ0=1.0。2．影响系数φ的确定（2）公式法式中：h———矩形截面沿轴向力偏心方向的边长。1.一般计算公式：（1）若墙体截面为T形，h如何取值？轴心受压偏心受压e

3.公式使用中注意的问题

偏心受压exya

3.公式使用中注意的问题

偏心受压exya

4．计算实例

THANKS感谢聆听项目15设计砌体结构建筑力学与结构BuildingMechanicsandStructures任务6砌体结构中的过梁和雨篷CONTENTS目录过梁的设计01雨篷的设计02教学目标1.提高规范意