第十二章砌体结构的物理力学性能.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第三篇 砌体结构,第十二章 砌体材料的物理力学性能,12.1,概述,由,块体,和,砂浆,砌筑而成的整体材料称,为,砌体,，,以砌体为主要材料制成的结构，,称为砌体结构,，分为砖砌体结构、石砌体,结构和砌块砌体结构。,砌体结构根据,是否配置钢筋,分为无筋,砌体结构和配筋砌体结构。,砌体结构的优点：,1,、砌体材料容易取材，价格便宜；,2,、砌体的保温、隔热、隔音性能好；,3,、具有良好的耐火性和耐久性；,4,、砌体结构施工工艺简单，不需要特殊的设,备；,5,、砌体结构（在一定的使用范围内）可大量,节约钢材、水泥和木材，因而工程造价低。,砌体结构的缺点：,1,、砌体的强度低，构件截面尺寸大，因,而结构自重大；,2,、砌体的抗拉、抗剪强度低，砌体结构,的抗震性能差；,3,、砌体工作量大，生产效率低。,12.1,砌体结构材料,12.1.1,块体材料,砌体结构所用的块体材料一般分为天然石,材和人工砖石。,一、烧结砖,以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰等为主要,原材料，经成型、焙烧而成的块状墙体材料成,为烧结砖。烧结砖按其孔洞率（砖面上孔洞总,面积占砖面积的百分率）的大小分为烧结普通,砖、烧结多孔砖和烧结空心砖。,烧结普通砖,普通粘土砖全国统一规格：,240,115,53,mm,，具有这种尺寸的砖称为标准砖，,根据抗压,强度分为,MU30,、,MU25,、,MU20,、,MU15,、,MU10,五个,等级。烧结普通砖具有一定的强度、保温隔热,性能和较好的耐久性能，在工程中主要用于砌,筑各种承重墙体、非承重墙体以及砖柱、拱、,烟囱和基础等，也可与轻混凝土、保温隔热材,料等配合使用。,烧结多孔砖和烧结空心砖,墙体材料向轻质化、多功能方向发展，近年,来逐渐推广和使用多孔砖和空心砖，一方面课节,约耕地，另一方面可减轻自重，降低成本。烧结,多孔砖的孔洞率大于,25,，主要用于砌筑承重,墙体，根据抗压强度分为,MU30,、,MU25,、,MU20,、,MU15,、,MU10,等五个等级。,烧结,空心砖的,孔洞,率大于,35,，,主要用于砌筑非承重墙体。,二、非烧结砖,应用较多的是蒸压砖，是以含钙材料和含硅,材料与水拌合，经压制成型。有,蒸压灰砂砖和,蒸压粉煤灰砖及蒸压炉渣砖，其尺寸规格与烧,结普通砖相同。,蒸压灰砂砖,以石英为原料，经配料、拌合、压制成型,和蒸压养护而制成的，其强度等级划,MU25,、,MU20,、,MU15,、,MU10,。,蒸压（养）粉煤灰砖,粉煤灰砖是将电厂废料粉煤灰作为主要原,料，掺入适量的石灰和石膏或再加入部分炉渣,等，经配料、拌合、压制成型、常压或高压蒸,汽养护而成的实心砖。其强度等级为,MU7.5,、,MU20,、,MU15,、,MU10,。,炉渣砖,是以煤燃烧后的炉渣（煤渣）为主要原料，,加入适量的石灰或电石渣、石膏等材料混合、,搅拌、成型、蒸汽养护等工艺而制成的砖。其,尺寸规格与普通砖相同。,其强度等级为,MU20,、,MU15,、,MU10,。,三、砌块,承重用的砌块主要指普通混凝土小型空心,砌块和轻骨料混凝土小型空心砌块，主要规格,尺寸为,390,190190mm,，空心率大于,25%,，,通常为,45%,50%,。,普通混凝土小型空心砌块,强度划分为,MU20,、,MU15,、,MU10,、,MU7.5,、,MU5,、,MU3.5,，,轻骨料混凝土小型空心砌块,的,主要规格尺寸为,390190190mm,，按孔的排,数分有单排孔、双排孔、三排孔和四排孔。,强,度划分为,MU10,、,MU7.5,、,MU5,、,MU3.5,、,MU2.5,、,MU1.5,。,四、石材,用作承重砌体的石材分为重质石材和轻质,石材，前者的抗压强度高、耐久性好，但导热,系数大，后者抗压强度低、耐久性差，但易开,采，便于加工，导热系数小。,按石材加工后的外形规则程度不同，分为,料石和毛石。料石又分为细料石、半细料石、,粗料石和毛料石。,石材的强度划分为,MU100,、,MU80,、,MU60,、,MU50,、,MU40,、,MU30,、,MU20,。,12.2.2,砂浆,砂浆,是由胶结材料、细骨料、掺合料与水按合理,配比经搅拌而制成的。砂浆在砌体中起粘结、衬垫和,传力的作用。,砌体结构对砂浆的基本要求,：强度、和易性和保,水性。,砂浆的强度等级,是边长为,70.7mm,的立方体试,块在（,203,）,0,C,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。砂浆的强度等级有,M15,、,M10,、,M7.5,、,M5,、,M2.5,。,砂浆分为水泥砂浆、水泥混合砂浆（如水泥石灰,砂）、非水泥砂浆（如石灰砂浆）。,12.2.3,混凝土小型空心砌块砌筑砂浆和灌孔混,凝土,混凝土小型空心砌块砌筑砂浆是砌块建筑专,用的砂浆，它是水泥、砂、水以及需要掺入的,掺合料和外加剂等组成。其强度划分为,Mb30,、,Mb25,、,Mb20,、,Mb15,、,Mb10,、,Mb7.5,、,Mb5,。,混凝土小型空心砌块,灌孔混凝土是砌块建,筑灌注芯柱、孔洞的专用混凝土，它是水泥、,骨料、水以及需要掺入的掺合料和外加剂等组,成。其强度划分为,Cb40,、,Cb35,、,Cb30,、,Cb25,、,Cb20,。,12.3,砌体的分类,12.3.1,无筋砌体,无筋砌体由块体和砂浆组成，房屋整体性、,抗震性能和抗不均匀沉降能力均较差。,一、砖砌体,包括实砌砖砌体和空斗砖。实砌砖砌体可,以砌成厚度为,120mm,、,240mm,、,370mm,、,490,mm,及,620mm,的墙体。空斗墙是将全部或部分,砖立砌，并留空斗（洞），现已 很少采用。,二、砌块砌体,其自重轻，保温隔热性能好，施工进度快,经济效果好，又具有优良的环保概念。,三、石砌体,由石材和砂浆砌筑而成。按石材加工后的,外形规则程度，分为料石砌体、毛石砌体、毛,石混凝土砌体等。,12.3.2,配筋砌体,配筋砌体是指在,灰缝中配置钢筋或钢筋混,凝土,的砌体，包括网状配筋砌体、组合砖砌体、,配筋混凝土砌块砌体。,网状配筋砌体又称横向配筋砌体，是在砖,柱或砖墙中每隔几皮砖在其水平灰缝中设置直,径为,3,4mm,的方格网式钢筋网片，或直径,6,8mm,的连弯式钢筋网片。,组合砖砌体有两种。一种是在砌体外侧预,留的竖向凹槽内配置纵向钢筋，在浇筑混凝土,面层或砂浆面层构成，是一种外包式组合砖砌,体；另一种是砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合,墙，是在砖砌体中每隔一定距离设置钢筋混凝,土构造柱，并在各层楼盖处设置钢筋混凝土圈,梁，使砖砌体墙与钢筋混凝土构造柱和圈梁形,成弱框架共同受力，属内嵌式组合砖砌体。,配筋混凝土砌块砌体是在砌块墙体上下贯,通的竖向孔洞中插入竖向钢筋，并间隔一定距,离设置水平钢筋，再用灌孔混凝土灌实，使竖,向和水平钢筋与砌体形成一个共同工作的整,体，主要用于中高层或高层房屋中起剪力墙作,用。,12.4,砌体的受压性能,12.4.1,砌体受压破坏特征,以砖砌体为例，砖砌体轴心受压时，可分为三个受力阶段。,第一阶段从加载开始至第一条（批）裂缝出现的弹性阶段。,单砖出现细小裂缝，若不继续加载，裂缝则不会发展，压力约,为破坏压力的,50-70%,。,第二阶段为裂缝发展的弹塑性阶段。随着压力增大，砌体,内裂缝增多，个别裂缝连成几皮砖通缝；即使不继续加载，裂,缝仍会继续发展，压力约为破坏压力的,80-90%,。,第三阶段是破坏阶段。砌体中裂缝急剧加长增宽，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，压力,约为破坏压力的,90%,以上。,50,-70,极限承载力,70,-80,极限承载力,90,以上极限承载力,12.4.2,单砖在砌体中受力状态分析,砖表面砂浆的不均匀性 砌体竖向受压时砖和砂浆的受力状态,1,、砂浆表面不平整：块体不仅受压而且受弯和受剪；,2,、竖向受压时，产生横向变形：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）；,3,、砌体的灰缝不可能充满：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。,12.4.3,影响砌体抗压强度的主要因素,1,、块体和砂浆的强度：一般情况下，砌体强度随砌,体和砂浆强度的提高而提高；,2,、砂浆的弹塑性性质：砂浆强度越低，变形越大，,受到的拉应力和剪应力也越大，砌体强度也越低；,3,、砂浆铺砌时的流动性：流动性越大，灰缝越密,实，可降低砖的弯剪应力；但流动性过大，会增加,灰缝的变形能力，增加砖的拉应力；,4,、砌体的尺寸、形状和灰缝厚度：灰缝平整、均匀、,等厚可以减小弯剪应力；方便施工的条件下，砌块,越大越好；,5,、砌筑质量,12.4.4,各类砌体抗压强度平均值,各类砌体的实用表达式为：,对于单排孔混凝土砌块砌筑并灌孔的砌体，空,心砌块砌体与芯柱混凝土共同工作，砌体的抗压强,度有较大幅度的提高。其抗压强度平均值可按下式,计算：,砌体抗压强度标准值的取值,:,为砌体受压强度的变异系数。,砌体抗压强度设计值的取值为,:,砌体结构的材料性能分项系数，一般情况下，易,按施工控制等级为,B,级考虑，取为,1.6,；当为,C,级时，,取,1.8,。,12.4.5,各类砌体抗压强度设计值,各类砌体的强度设计值在下列情况下应乘以调整系数,有吊车房屋砌体、跨度不小于,9,米的梁下烧结普通砖砌体、跨度不小于,7.5,米的梁下烧结多孔砖、蒸压粉灰砖、蒸压粉煤灰砖砌体，混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体，为,0.9;,对无筋配筋砌体,其截面面积小于,0.3m,2,时，为其截面面积加,0.7,。对配筋砌体构件，当其中砌体截面面积小于,0.2m,2,时，为其截面面积加,0.8,。构件截面面积以,m,2,计。,当砌体用水泥砂浆砌筑时，对,规范,第,3.2.1,条各表中的数值,为,0.9,；第,3.2.2,条表,3.2.2,中的数值，为,0.8,；对于配筋砌体构件，当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑时，进对砌体的强度的设计值乘以调整系数 ；,当施工质量控制等级为,C,级时，为,0.89;,当验算施工中的房屋时,为,1.1;,12.4.6,抗压强度设计值的调整,12.5,砌体的抗拉、抗弯、抗剪性能,砌体的抗压性能要比抗拉、抗弯和抗剪好,的多。但工程中也会遇到受拉、受剪等情况,。,12.5.1,砌体的轴心抗拉性能,一、砌体轴心受拉破坏特征,砌体在轴心拉力作用下，沿齿缝（灰缝）,截面破坏。砌体轴心抗压强度主要取决于砂浆,的切向粘结强度，砂浆强度愈高，砂浆与块体,间的粘结强度也愈高，砌体轴心抗拉强度也愈,高。,砌体的抗拉强度：不允许出现沿通缝截面,的受拉构件，（如图,c,）。水平受拉时，可,能沿齿缝破坏（如图,b,），也可能沿砖和竖,向灰缝破坏（如图,a,）,12.5.2,砌体的弯曲抗拉性能,在竖向弯曲时，应采用沿通缝的抗拉强度；当在,水平方向上弯曲时，发生沿齿缝截面破坏。砌体弯曲,抗拉强度主要取决于砂浆与块体之间的粘结强度。,挡土墙压力引起的竖向受弯,扶壁式挡土墙侧向受弯,12.5.3,砌体抗剪性能,砌体常见的受剪破,坏是沿通缝截面或沿阶梯,形截面，其强度也于砂浆,强度等级有关，还与垂直,压应力有关。,砖过梁或拱引起的水平剪力,12.6,砌体的变形性能,12.6.1,短期一次加载下的应力,应变关系,一般由轴心受压试验测定。砌体受压时，,应变随应力的增加而增加，当应力增加到一定,值后，应变增长的速度大于应力增长的速度。,砌体具有一定的塑性变形能力，其应力,应,变呈曲线关系。,为与砂浆强度和块体类别有关的系数,12.6.2,砌体在长期荷载作用下的变形,砌体在不变荷载作用下，随时间的增长变,形增大，这种特性称为砌体的徐变，在工程中,是不容忽视的。影响徐变的主要因素有：砌体,承受荷载大小、加载龄期、砌体种类等。,12.6.3,砌体的变形模量,砌体的变形模量是指砌,体受力后的应力与应变的比,值。,在实际工程中，按 时的变形模量为砌体的弹性模量，见下表。,四、砌体受压弹性模量,试验和研究表明，当受压应力上限为砌体,抗压强度平均值的,40%,50%,时，砌体经反复,加卸载,5,次后的应力,应变趋于线性，此时,的割线模量接近初始弹性模量，称为砌体受压,弹性模量，简称弹性模量。,砌体的弹性模量,砌体种类,砂浆强度等级,M10,M7.5,M5,M2.5,烧结普通砖、烧结多孔砖砌体,1600f,1600f,1600f,1390f,蒸压粉砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体,1060f,1060f,1060f,960f,混凝土砌块砌体,1700f,1600f,1500f,-,粗料石、毛料石、毛石砌体,7300f,5650f,4000f,2250f,细料石、半细料石砌体,22000,17000,12000,6750,f,是砌体抗压强度设计值。,五、砌体剪变模量（,G,）,12.6.4,砌体的线膨胀系数和收缩率,砌体在吸水时体积膨胀，在失水时体积收缩。收缩变形又称干缩变形，它较膨胀变形大得多。,12.6.5,砌体摩擦系数,砌体截面表面上在法向压应力作用下，材料在其表面上运动或有运动的趋势都会产生摩擦力，它可以阻止或减少砌体剪切面的滑移。该摩擦阻力的大小与法向压应力和摩擦系数有关。,