混凝土与砌体结构 第二章.ppt

1、砌体结构block masonry structure,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,15.2 砌体材料及物理力学性能,15.2.1 块体、砂浆的种类和强度等级,（1）.块体材料,烧结普通砖、烧结多孔砖,人工砖石,混凝土砌块、粉煤灰砌块,天然石材,1. 块体材料的种类和强度等级,蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,标准实心粘土砖：240mm115mm53mm。,烧结普通砖： 由粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经过焙烧而成的 实心或孔洞率不大于规定值且外形尺寸符合规定的砖，分烧结 粘土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰砖等；,烧结多孔砖： 以粘

2、土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成的空心或孔洞率不小于15，孔的尺寸小而数量多，主要用于承重部分的砖，简称多孔砖。,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,P（普通多孔砖）型承重多孔砖及配砖：不符合建筑模数，平面上能与普通砖配合使用。,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,M（模数多孔砖）型非承重多孔砖及配砖：一般作为隔墙用。,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,蒸压灰砂砖： 用石英砂和熟石灰为主要原料制坯，在蒸压釜中的蒸汽压力下凝固的实心砖。,粉煤灰砖： 以粉煤灰、石灰为主要原料，掺加适量石膏和集料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护制成的实心砖。,砌 体 结 构,2.1 块体材料

3、和砂浆,砌块：,按尺寸：小型、中型和大型三种。 块体的高度为350mm及其以下者称为小型砌块； 块体的高度为360900mm之间者为中型砌块；,最主要的是小型空心砌块，已被纳入砌体结构设计规范。,用普通混凝土或轻混凝土以及硅酸盐材料制作的实心和空心块材。,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,混凝土小型空心砌块的主要规格为390190190，空心率2550，有单排孔和双排孔及多排孔，各地形状不一。,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,天然石材：,重岩天然石（重力密度大于18kn/m3，花岗岩、砂岩、石灰岩等） 强度高、抗冻性和抗气性高，可用于基础砌体和作重要房屋贴面层。 机械化开采和机械

4、化加工困难，一般不宜用作墙壁砌体；而且传热性高，用作采暖墙壁时，厚度较大，不经济。,轻岩天然石（重力密度小于18kn/m3），凝灰岩、贝壳灰岩等）,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,石材按加工程度分为：,料石：细料石、半细料石、粗料石和毛料石。,细料石：通过细加工，外形规则，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。,毛料石：形状大致方正，不加工或稍微加工，高度不小于200mm。 跌砌面凹入深度不大于25mm。,毛石：形

5、状不规则，中部厚度不应小于200mm。,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,（2）.块体材料的强度等级,块体材料的强度等级用符号MU表示，强度等级按标准试验方法确定的块体极限抗压强度平均值确定,砌块强度等级,抗压强度,砖强度等级,抗压强度 抗折强度,砖的厚度较小，应防止其在砌体中过早的断裂。,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,砌体结构设计规范（GB500032001），块体强度等级：,（1）烧结普通砖、烧结多孔砖等的强度等级：MU30、MU25、MU20、MU15和MU10。,（2）蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖的强度等级：MU25、MU20、MU15 和MU10。,（3）砌块的强度等级：

6、 MU20、MU15、 MU10、MU7.5和MU5。,（4）石料的强度等级：MU100、MU80、MU60、MU50、 MU40、MU30 和MU20。,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,2. 砂浆的种类及强度等级,按标准试验方法，采用（70.7mm70.7mm70.7mm）砂浆立方体一 组试块(每组试块为6块)养护28天后加压测得的抗压强度平均值。,当验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体强度时，可按砂浆强度为0来确定。,砂浆的作用：将砌体内的块体连成一整体，并因抹平块体表面而促 使应力的分布较为均匀；砂浆填满块体间的缝隙，减少了砌体的透 气性，因而提高了砌体的隔热性能（采暖房屋）和抗冻

7、性。,砂浆的强度等级,M15，M10，M7.5，M5和M2.5五个等级。,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,砂浆的基本要求,（1）关于强度及抵抗风雨侵蚀方面，砂浆应符合砌体强度及建筑 物耐久性的要求。,（2）砂浆的可塑性，应在砌筑时能将砂浆很容易且较均匀地铺开， 以提高砌体强度和砌筑工人的劳动生产率。,（3）砂浆应具有足够的保水性。,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,砂浆的可塑性：,用标准锥体的沉入深度根据砂浆的用途规定为： 用于砖砌体的为70100mm； 用于石块砌体的为4070mm； 对于干燥及多孔的砖石，采用上述较大值； 对于潮湿及密实的砖石，采用较小值。,砂浆的保水性：运输

8、和砌筑时保持相当质量的能力。,如果砂浆的保水性差，新铺在块体面上的砂浆的水分很快被吸去， 则使砂浆难以抹平，砂浆失水过多而不能正常硬化，因而影响砌体 的质量；,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,3. 块体和砂浆的选择,在多层房屋的承重墙中，下面几层可以选用较高强度等级的块材和砂浆，上面几层可以选用强度等级相对较低的块材和砂浆，但变化不宜太多，同一层内不宜选用不同等级的块材和砂浆。,应选择技术经济指标和使用功能都较好的块材和砂浆，最主要的石强度和耐久性方面的要求。,为确保砌筑质量和砌体的整体受力性能，应采用高粘性、好的工作性和强度等级较高的专用砂浆以及高流态、低收缩和高强度的专用灌孔混凝土

9、。,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,对5层及5层以上房屋的墙，以及受振动或层高大于6m的墙、柱采用材料的最低强度等级，应符合下列要求： （1）砖采用MU10； （2）砌块采用MU7.5； （3）石材采用MU30； （4）砂浆采用M5。,当上述房屋的安全等级为一级或设计年限大于50年时，墙、柱材料的最低强度等级应至少提高一级。,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,对地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿房间的墙，所用块体材料和砂浆，尚应提出最低强度等级的要求，按表151的要求采用。,在冻胀地区，地面以下或防潮层以下的砌体，不宜采用多孔砖，当采用时，其孔洞应用水泥砂浆灌实；当采用混凝土砌块时

10、，灌孔混凝土强度等级不应低于Cb20。,应考虑砌体结构的耐久性和使用环境，如蒸压灰沙砖、蒸压粉煤灰砖不得用于长期受热200以上、急冷急热和有酸性介质的部位，MU15及以上的蒸压灰沙砖可用于基础及气其他部位，蒸压粉煤灰砖用于基础或冻融循环和干湿交替的部位应使用一等砖。,砌 体 结 构,2.1 块体材料和砂浆,砂浆的分类： 按成分： 无塑性掺合料的（纯）水泥砂浆：由水泥与砂加水拌合而成，不加 掺合料。具有硬化快、强度高、耐久性好，但和易性差的特点，适 用于水中及潮湿环境中的砌体。 有塑性掺合料（石灰浆或粘土浆）的混合砂浆：和易性好，便于施 工，容易保证质量。 不含水泥的石灰砂浆：如石灰砂浆、石膏砂

11、浆、粘土砂浆等。 和易性好，但硬化慢、强度低、抗水性差，仅适用于地面以上一般 建筑物的砌体。粘土砂浆仅适用于气候干燥地区的低层建筑。,砌 体 结 构,2.2 砌体种类,15.2.2 砌体种类和破坏形态,砌体：由不同尺寸和形状的砖石或块材用砂浆砌成的整体。,1. 砌体的种类,无筋砌体,砌 体 结 构,2.2 砌体种类,15.2.2 砌体种类和破坏形态,1. 砌体的种类,配筋砌体,砌 体 结 构,2.2 砌体种类,石砌体：（细料石砌体、半细料石砌体、粗料石砌 体和毛料石砌体）、毛石砌体和毛石混凝土砌体。,料石砌体：加工困难，除用作房屋外，还可建造石拱桥和 构筑物，如石坝和贮液池等。,毛石混凝土砌体

12、：在模板内交替铺置混凝土层和形状不 规则的毛石层构成的。每灌筑120mm150mm厚混凝土即 设置毛石一层。,砖砌体：采用一顺一顶或三顺一顶砌合法。,砌 体 结 构,2.2 砌体种类,网状配筋砌体（横向配筋砌体）：为了提高砖砌体强度和 减小构件的截面尺寸，可在立柱或窗间墙水平灰缝内配置 横向钢筋网。,组合（砖）砌体：在砌体外配置纵向钢筋加砂浆或混凝土 面层，或在预留的竖槽内配置纵向钢筋，竖槽用砂浆或混 凝土填实。,砌 体 结 构,2.2 砌体种类,配筋砌块砌体：砌块排列要求有规律性，并使砌块类型最少；排列应整齐，尽量减少通缝，使砌筑牢固。排列时应选择一套砌块的规格和型号，其中大规格的砌块占70

13、以上比较经济。在竖向孔洞和水平灰缝内配置钢筋。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,2. 砌体的破坏形态,（1）受压破坏,承重墙、柱、拱在轴向压力作用下，会发生受压破坏。当柱墙的高厚比较大时，可能发生失稳破坏；当梁端搁置在砌体墙柱上时，也可能发生局部受压破坏。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,2. 砌体的破坏形态,（2）轴心受拉破坏,当块材的强度较低而砂浆的强度较高时，出现沿竖向灰缝和块体本身的受拉破坏；,当块材的强度较高而砂浆的强度较低时，出现沿竖向灰缝和水平灰缝的受拉破坏；,当砌体垂直于受力方向时，砌体的法向粘结强度较低，禁止使用这种受力型式。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗

14、压强度,2. 砌体的破坏形态,（3）受弯破坏,根据受力状态的不同，砌体受弯时，会发生沿齿缝或水平通缝的破坏方式。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,2. 砌体的破坏形态,（4）受剪破坏,在没有拉杆的拱支座处，会发生沿通缝的受剪破坏；,当搭接质量较差时，在砖砌体和毛石砌体中，会发生沿齿缝的破坏；,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,2. 砌体的破坏形态,（4）受剪破坏,在地震作用下，以及当房屋发生不均匀沉降或屋顶与墙体收缩不一致时，会发生阶梯型缝的破坏。,由于竖向灰缝一般不饱满，其作用可以忽略，因此沿通缝和沿阶梯型缝的破坏可以统一归结为沿通缝的抗剪强度。,砌 体 结 构,2.3 砌体的

15、抗压强度,15.2.3 砌体的抗压强度平均值,1. 受压砌体的破坏过程与特点,砖砌体轴心受压时的破坏过程,在达到5070破坏荷载时，在单个砖内出现竖向裂缝，但当停止加载时，裂缝也停止发展，处于裂缝稳定阶段。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,继续加载，个别砖块上的裂缝裂通，并沿竖向灰缝通过若干皮砖，形成平行于加载方向的纵向间断的连续裂缝，此时荷载为破坏荷载的8090，当荷载保持不变时，裂缝仍继续反展，不稳定裂缝阶段。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,当荷载增加不多，裂缝会很快发展，此时上下贯通的裂缝将砌体分隔成若干个1/2块体的砖柱，砌体外鼓，横向变形增大，块体被压碎或小立柱因失

16、稳而破坏。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,偏心受压时，若偏心距不大，全截面受压； 当偏心距较大时，受拉边出现水平裂缝，偏心距减小，仍能维持受压平衡，裂缝不断开展，不断出现新的平衡，直至受压区砌体出现竖向裂缝而破坏。偏心距的存在降低了受压承载能力，应在计算中予以考虑。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,2. 受压砌体应力状态的分析,试验表明：轴心受压砖砌体的抗压强度远小于砖的抗压强度。要解释这个现象，必须分析砌体受压时砖和砂浆的应力状态：,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,（1）由于砂浆层的非均匀性以及砖表面的不规整，使得砖与砂浆并非全面接触，而是支承在凹凸不平的砂浆层上。

17、因此，砖在中心受压的砌体中实际上是处于受弯、受剪和局部承压的复杂受力状态。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,（2）由于砖和砂浆横向变形的差异，一般砖的横向变形较一般砂 浆为小，砖和砂浆间的粘结力和摩擦力，使二者不能自由变形。因 此砖受到横向拉力，而砂浆受到横向压力。,砂浆处于三向受力， 抗压强度提高； 砖内出现的附加拉应 力，加快砖内裂缝的出 现，故用低强度砌筑的 砌体内裂缝出现较早。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,（3）弹性地基梁的作用。砖内受弯剪应力的值不仅与灰缝的厚度和密实性不均匀有关，而且还与砂浆的弹性性质有关。每块砖可看作在弹性地基上的梁，其下面的砌体即为弹性“地基

18、”。砖的上面承受由上部砌体传来的力，这一地基的弹性模量越小，砖的弯曲变形越大，因而在砖内发生的弯剪应力越大。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,（4）竖向灰缝处砂浆不可能填实，不能保证砌体的整体性，因而 在竖向灰缝处发生应力集中现象。,综上所述，中心受压砌体中的砖处于局部受压、受弯、受剪、横 向受拉的复杂应力状态下。由于砖的抗弯、抗拉强度很低，故砖砌 体受压后砖块将出现因弯拉应力而产生的竖向裂缝。这种裂缝随着 荷载增加而上下贯通，直至将整个砌体分割成若干半砖小柱，小柱 失稳导致整个砌体的破坏。可见砌体的破坏不是由于砖受压耗尽了 其抗压强度，而是由于形成半砖小柱，侧向凸出，破坏了砌体的整

19、体工作。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,3. 影响砌体抗压强度的主要因素,（1）块体的种类、强度等级和形状,砖的强度等级愈高，抗折强度愈大，在砌体中愈不容易开裂； 砖的厚度增加，抗弯、抗拉能力增大，因而可提高砌体的抗压强度。,（2）砂浆的强度等级、种类和灰缝厚度,采用相同砖，随砂浆变形率增大，砖内弯曲应力及横向变形增 大，砖内拉应力也增大，砌体强度降低。轻砂浆变形率较大，其砌 体强度较相同等级混合砂浆砌体的强度为低，所以对轻砂浆砌体强 度应预以降低（约15）。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,砂浆种类不同，其流动性(稠度)和保水性(和易性)有较大差别。 试验表明纯水泥砂浆的和

20、易性较差，当采用纯水泥砂浆砌筑时，其 砌体的抗压强度比采用水泥混合砂浆砌体的抗压强度降低15。但 若砂浆流动性太大，受压后的横向变形增大，反而会降低砌体的抗 压强度。,当砖表面歪曲时将砌筑成不同厚度的灰缝，因而增加了砂浆铺 砌层的不均匀性，引起较大的附加弯曲应力并使砖过早断裂。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,（4）砌筑质量,砌筑质量是指砌体的砌筑方式、灰缝砂浆的饱满度和均匀性、 砂浆层的铺砌厚度等。砌筑质量与工人的技术水平有关，砌筑质量 不同，则砌体强度不同。 在保证质量的前提下快速砌筑对砌体强度起着有利的影响，因 为在砂浆硬化前砌体即受压，可以减轻灰缝中砂浆密实性不均匀的 影响。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,4. 砌体抗压强度平均值,（2）砌体抗压强度平均值计算公式,（1）试件,砌体试件的高厚比应取为3。,砌 体 结 构,2.3 砌体的抗压强度,4. 砌体抗压强度平均值,（3）单排孔混凝土砌块对孔砌筑，灌孔砌体的抗压强度平均值：,灌孔混凝土强度等级不应低于Cb20，也不宜低于两倍的块体强度等级。,砌 体 结 构,2.4 砌体抗拉、抗弯和