砌体结构13章新.pptx

1.绪论绪论砌体结构砌体结构:是以砌体为主制作的结构。是以砌体为主制作的结构。分类：砖砌体，石砌体，砌块砌体，分类：砖砌体，石砌体，砌块砌体，配筋砌体。配筋砌体。1.1.发展概况：发展概况：1.1.1砌体结构发展简史：砌体结构发展简史：砌体是以块体和砂浆砌筑而成。砌体是以块体和砂浆砌筑而成。嵩岳寺塔嵩岳寺塔开封铁塔开封铁塔赵州桥赵州桥住宅小区住宅小区罗马斗兽场罗马斗兽场圣马克大教堂圣马克大教堂威尼斯威尼斯Excalibur Hotel 1.1.2 我国砌体结构的发展、应用概况我国砌体结构的发展、应用概况（1)砌体结构用于住宅结构体系砌体结构用于住宅结构体系（2）砌体结构用于多层公共建筑）砌体结构用于多层公共建筑近十几年，我国砖产量已等于世界各国砖产量之和，近十几年，我国砖产量已等于世界各国砖产量之和，在全国以砌在全国以砌体材料为主要建筑材料，并用以建造的各类房屋仍占体材料为主要建筑材料，并用以建造的各类房屋仍占8080以上。以上。（3)其它建筑：其它建筑：中、轻型厂房、烟囱、桥梁、水池等中、轻型厂房、烟囱、桥梁、水池等据统计全国现有据统计全国现有1212万家砖瓦厂，每年烧砖万家砖瓦厂，每年烧砖60006000多亿块，取土多亿块，取土14.314.3亿立方米，相当毁坏土地亿立方米，相当毁坏土地120120万亩，其生产能耗每年约万亩，其生产能耗每年约60006000万吨万吨标准煤。环境污染和土地资源破坏严重，使我国人口多标准煤。环境污染和土地资源破坏严重，使我国人口多 、耕地、耕地少的矛盾日益突出；少的矛盾日益突出；国经贸资源国经贸资源20015502001550号文件，全国有号文件，全国有170170个个城市列入城市列入20032003年年6 6月月3030日前限时禁止使用日前限时禁止使用实心粘土砖实心粘土砖的城市。的城市。1.2.特点：特点：1.2.1 优点：优点：1).地方性地方性-就地取材就地取材2).经济性经济性3).耐火性和稳定性耐火性和稳定性4).保温隔热性保温隔热性5).施工连续性：砌筑同时，可承受外荷，施工连续性：砌筑同时，可承受外荷，1.2.2.缺点：缺点：1).自重大自重大(1819kN/m)：强度低：强度低截面尺寸大，截面尺寸大，砌墙占房屋重砌墙占房屋重1/31/22).砌筑工作繁重：用工占砌筑工作繁重：用工占1/43).砂浆与块体粘结力差砂浆与块体粘结力差,砌体结构抗拉剪强度低砌体结构抗拉剪强度低,抗震性差抗震性差4).砖用土太多砖用土太多,破坏农田破坏农田-轻质高强材料。轻质高强材料。-中中.大大.小型砌块小型砌块,墙板。墙板。配筋砌体，构造柱。配筋砌体，构造柱。-粘土空心砖、粉煤灰砌块、砼砌块粘土空心砖、粉煤灰砌块、砼砌块冻结法施工冻结法施工大气稳定性大气稳定性化学稳定性化学稳定性砌体结构砌体结构绪论绪论材料及砌体性能材料及砌体性能3砌体结构构件承载力砌体结构构件承载力4混合结构房屋设计混合结构房屋设计5挑梁墙梁过梁挑梁墙梁过梁6墙体构造墙体构造(抗震抗震)2砌体材料及砌体力学性能砌体材料及砌体力学性能2.1材料材料2.1.1块体：砖、石、砌块块体：砖、石、砌块砖：抗压强度抗折强度划分等级砖：抗压强度抗折强度划分等级石、砌块：抗压强度划分等级石、砌块：抗压强度划分等级（）砖：（）砖：1).烧结普通砖：烧结普通砖：24011553城市禁止使用城市禁止使用2).烧结多孔砖：烧结多孔砖：竖孔和水平孔竖孔和水平孔KM1(19019090).KM2(1909090).KM3(19014090)模数空心砖模数空心砖辅辅 助助KP1(24011590).KP2(240180115)普普 通通保温性能比实心砖大保温性能比实心砖大1.7倍倍,承重墙孔洞率承重墙孔洞率 35%Mu30,Mu25,Mu20,Mu15,M u10（表（表2.1、2.2）抗压抗压抗折抗折（2）砌块：实心砌块（硅酸盐），混凝土空心砌块，微孔砌体）砌块：实心砌块（硅酸盐），混凝土空心砌块，微孔砌体强度：强度：Mu20,Mu15，Mu10，Mu7.5，Mu5（3）天然石材：）天然石材：料石料石细料石细料石粗料石粗料石毛料石毛料石岩石：重质轻质，岩石：重质轻质，r18 kN/m由边长由边长70mm立方体进行抗压试验立方体进行抗压试验强度强度Mu100，Mu80，Mu60，50，40，30，203).非烧结硅酸盐砖：如蒸压灰砂砖、粉煤灰砖：非烧结硅酸盐砖：如蒸压灰砂砖、粉煤灰砖：Mu25、20、15、102.1.2砂浆砂浆.作用：作用：2).使应力分布均匀使应力分布均匀3).减少透气性减少透气性,提高抗冻性提高抗冻性,耐久性耐久性2.分类：分类：1).纯水泥砂浆纯水泥砂浆2).混合砂浆混合砂浆(塑化剂：塑化剂：石灰石灰.膏膏)3).非水泥砂浆：石灰非水泥砂浆：石灰.膏膏3.对砂浆要求：对砂浆要求：2).耐久性耐久性3).可塑性可塑性-砌筑砌筑4).保水性：加塑化剂保水性：加塑化剂4.强度：强度：M15，M10，M7.5,M5,M2.5 2.1.3根据耐久性要求选择块体根据耐久性要求选择块体.砂浆砂浆如：地下水，用水泥砂浆如：地下水，用水泥砂浆1).粘结块体而成整体粘结块体而成整体1).强度高强度高2.2砌体种类砌体种类砌体由块体和砂浆砌筑而成整体砌体由块体和砂浆砌筑而成整体2.2.1砖砌体：砖和砂浆砖砌体：砖和砂浆1）.实心砌体：三顺一丁，一顺一丁，梅花丁实心砌体：三顺一丁，一顺一丁，梅花丁实心砖：实心砖：240，370，490，620，740，（，（180，300，420）空心砖：空心砖：90，180，190，240，290，3902）.空斗砌体：部分砖或全部砖立砌空斗砌体：部分砖或全部砖立砌240mm：一眠一斗，一眠多斗：一眠一斗，一眠多斗2.2.2.石砌体：石和砂浆砌筑石砌体：石和砂浆砌筑毛石砌体：毛石砌体：56层层毛石砼砌体：基础毛石砼砌体：基础2.2.3.砌块砌体砌块砌体1）.硅酸盐砌块：硅酸盐砌块：880380 190 2803801902）.砼空心砌块：厚砼空心砌块：厚200mm5902.2.4.墙板墙板空心砼墙板空心砼墙板振动砖墙板振动砖墙板GRC墙板墙板2.2.5.配筋砌体：砖、砌块配筋砌体：砖、砌块1）网状配筋砌体：水平灰缝内放钢筋网网状配筋砌体：水平灰缝内放钢筋网2）竖向配筋砌体）竖向配筋砌体3）组合砌体）组合砌体2.3砌体的受压性能砌体的受压性能2.3.1.砌体轴心受压破坏特征砌体轴心受压破坏特征试件：试件：240370 7201）第一阶段：第一阶段：80%变形集中在砂浆中变形集中在砂浆中 首先单块砖开裂首先单块砖开裂(裂缝稳定裂缝稳定)F=(0.50.7)Fu2）第二阶段：随第二阶段：随F单块砖内裂缝不断发展，单块砖内裂缝不断发展，且沿竖向灰缝贯通若干皮砖，且沿竖向灰缝贯通若干皮砖，临近破坏临近破坏F=（0.80.9)Fu3）破坏阶段：破坏阶段：F贯通裂缝将砌体分成许多小立柱，贯通裂缝将砌体分成许多小立柱，小立柱失稳小立柱失稳破坏破坏钢筋钢筋砂浆砂浆砼砼配筋配筋砖砌砖砌体体配筋砌块砌体：配筋砌块砌体：约束配筋砌块砌体；均匀配筋砌块砌体约束配筋砌块砌体；均匀配筋砌块砌体其他砌体类似其他砌体类似.Mu10，M5，砌体砌体fm=2.8MPa2.3.2.砌体受压时应力状态砌体受压时应力状态1）.单块砖在砌体中处于非均匀受压状态单块砖在砌体中处于非均匀受压状态砖内产生弯砖内产生弯.剪应力剪应力2）砌体受压横向变形时砖和砂浆的交互作用砌体受压横向变形时砖和砂浆的交互作用砂浆三向受压，强度砂浆三向受压，强度砖拉压，强度砖拉压，强度所以砌体强度总是低于砖的强度等级所以砌体强度总是低于砖的强度等级,但可高于低等级砂浆的强度。但可高于低等级砂浆的强度。3）.弹性地基梁作用弹性地基梁作用砖内产生弯砖内产生弯.剪应力剪应力砂浆等级越低砂浆等级越低,砖弯曲变形愈大砖弯曲变形愈大4）竖向灰缝应力集中竖向灰缝应力集中引起砖内横向拉剪应力集中引起砖内横向拉剪应力集中所以所以 砖：压砖：压.拉拉.弯弯.剪剪复杂受力状态复杂受力状态Mu10，M0砌体砌体fm=1.2MPa2.3.3.影响砌体抗压强度影响砌体抗压强度f 因素因素1）材料材料(块体块体 ,砖满足抗折强度后，随砖满足抗折强度后，随 .2）砂浆的弹塑性性质砂浆的弹塑性性质砂浆变形率愈大砂浆变形率愈大,砖弯剪应力越大砖弯剪应力越大3）砂浆辅砌时的流动性砂浆辅砌时的流动性水泥砂浆砌体水泥砂浆砌体 f4）块体尺寸块体尺寸.形状形状.灰缝厚度灰缝厚度 块体厚度越大块体厚度越大,抗折强度抗折强度 ,标准厚度标准厚度1012mm5）砌筑质量：砌筑质量：施工规范施工规范,水平灰缝水平灰缝80%,灰缝饱满度灰缝饱满度(515%)表面光洁表面光洁,灰缝均匀灰缝均匀,f 砂浆砂浆 )强度强度f砖含水率砖含水率2.3.4.砌体抗压强度平均值砌体抗压强度平均值公式：公式：式中：式中：、：块体及砌体种类，：块体及砌体种类，:表表2-4公式特点：公式特点：1.形式统一形式统一2.各参数物理概念明确各参数物理概念明确3.与试验结果符合较好与试验结果符合较好=0.98,=0.189 块体块体.砂浆砂浆.抗压强度抗压强度2.4.砌体的受拉砌体的受拉.受弯受弯.受剪性能受剪性能砂浆和块体的粘结强度砂浆和块体的粘结强度切向粘结强度切向粘结强度法向粘结强度法向粘结强度2.4.1.轴心受拉性能轴心受拉性能1).破坏特征：破坏特征：a）沿齿缝）沿齿缝b)沿块体通缝沿块体通缝粘结强度粘结强度块体强度块体强度2).抗拉强度：抗拉强度：系数（和块体种类）表系数（和块体种类）表2-52.4.2 弯曲受拉挡土墙、地下室墙体弯曲受拉挡土墙、地下室墙体1).破坏特征破坏特征a)沿通缝沿通缝(水平水平)b)沿齿缝沿齿缝2).抗弯强度抗弯强度表表2-62.4.3.砌体受剪性能砌体受剪性能表表2-71)抗剪强度：抗剪强度：2)影响抗剪强度主要因素影响抗剪强度主要因素b)块体与砂浆强度块体与砂浆强度c)垂直压应力垂直压应力a)试验方法、砌筑质量试验方法、砌筑质量 2.5.砌体的变形和其他性能砌体的变形和其他性能2.5.1.砌体受压的应力应变砌体受压的应力应变曲线曲线由国外资料：由国外资料：弹性特征值（）弹性特征值（）,n=12.5.2.砌体的弹性模量砌体的弹性模量1.弹性模量表示方法弹性模量表示方法1).初始弹模初始弹模Eo 2).割线模量割线模量E：3).切线模量切线模量E：0E0EE(1)Areturn由（由（1）.当当初始初始2.砌体弹性模量取值砌体弹性模量取值 E试验：试验：E（受压模量）取（受压模量）取表表2-8剪切模量剪切模量=0.15 时的割线模量时的割线模量2.5.3.砌体受热性能砌体受热性能.干缩变形干缩变形.摩擦系数摩擦系数(表表2-10)1.砌体受热砌体受热,强度提高强度提高,膨胀膨胀冷却冷却,强度下降强度下降,膨胀系数膨胀系数 表表2-92.砌体浸水膨胀砌体浸水膨胀,失水收缩失水收缩3.砌体结构构件的计算方法砌体结构构件的计算方法3.1.设计方法发展设计方法发展1.允许应力法允许应力法2.破坏强度法破坏强度法3.极限状态设计法极限状态设计法4.GBJ3-73多系数分析单系数表达的多系数分析单系数表达的 半经验半概率的极限状态设计法半经验半概率的极限状态设计法5.砌体结构设计规范砌体结构设计规范 GBJ3-88以概率理论为基础的极限状态设计法以概率理论为基础的极限状态设计法6.GB50003-20013.2.概率极限状态设计法概率极限状态设计法3.2.2.结构极限状态结构极限状态承载力极限状态承载力极限状态正常使用极限状态正常使用极限状态3.2.3.作用效应作用效应S,结构抗力结构抗力RS：M，N，V，T，f，R：f3.2.4.结构可靠度结构可靠度.可靠指标可靠指标设设 功能函数：功能函数：Z=R-S0 可靠可靠=0 极限极限0 失效失效 设设 R,S正态分布正态分布中心点法中心点法验算点法验算点法3.2.1.结构的功能要求结构的功能要求：安全性、适用性、耐久性。安全性、适用性、耐久性。3.2.5.实用设计表达式分项系数表达式实用设计表达式分项系数表达式1).砌体结构按承载力极限状态设计的表达式砌体结构按承载力极限状态设计的表达式式中：式中：1.1,1.0,0.9f砌体强度设计值砌体强度设计值a)当可变荷载多于一个时，按下列最不利组合计算当可变荷载多于一个时，按下列最不利组合计算b)当可变荷载仅有一个时，当可变荷载仅有一个时，2).砌体做为刚体砌体做为刚体.需验算整体稳定性需验算整体稳定性倾覆倾覆,滑移滑移,漂浮漂浮,等等 雨蓬雨蓬 挡土墙挡土墙地下室在地下水作用地下室在地下水作用抗倾覆力抗倾覆力起有利作用起有利作用的永久荷载的永久荷载倾覆力倾覆力不利作用不利作用永久荷载永久荷载不利作用可变荷载不利作用可变荷载3.2.6.砌体强度设计值：表砌体强度设计值：表3-23-7(抗压抗压)3-8.9(抗弯抗弯,剪剪,拉拉)95%保证率保证率3).水泥砂浆砌筑水泥砂浆砌筑 4)施工质量控制等级为施工质量控制等级为C级：级：砌体强度设计值调整系数砌体强度设计值调整系数(砂浆特性砂浆特性,尺寸尺寸)P251).吊车房屋和吊车房屋和房屋房屋2).构件截面构件截面配筋砌体配筋砌体：5)施工阶段验算：按砂浆强度为零施工阶段验算：按砂浆强度为零 单排孔且对孔砌筑的混凝土砌块，灌孔的抗压强度设计值：单排孔且对孔砌筑的混凝土砌块，灌孔的抗压强度设计值：灌孔率灌孔率3.2.受压构件受压构件3.2.1.受压构件承载力分析受压构件承载力分析1.截面应力状态截面应力状态1).轴压：轴压：e=02).偏心距偏心距e较小较小3).偏心距偏心距e较大较大4).偏心距偏心距e更大更大拉区开裂拉区开裂.平衡平衡拉区开裂后拉区开裂后,构件仍可继续承载构件仍可继续承载2.理论分析：（材力）理论分析：（材力）eeeeeNNN3.试验研究试验研究短柱短柱(四川建研院四川建研院)：T+,O,受压短柱公式：受压短柱公式：偏心距影响系数偏心距影响系数：T，+，O：和实验值符合较好和实验值符合较好4.纵向弯曲影响长柱轴压纵向弯曲影响长柱轴压(纵向弯曲纵向弯曲,承载力降低承载力降低)纵向弯曲影响系数纵向弯曲影响系数欧拉临界力：欧拉临界力：HoPcr：高厚比高厚比二二.偏心受压构件承载力计算：偏心受压构件承载力计算：综合考虑综合考虑e,影响系数影响系数对其他形状截面：对其他形状截面：构件高厚比构件高厚比 和轴心力偏心距和轴心力偏心距e对受压构件承载力影响系数，对受压构件承载力影响系数，表表3.103.12A构件截面面积构件截面面积f砌体抗压强度设计值砌体抗压强度设计值,表表(3-33-8),p25(调整系数调整系数 )配筋砌体：配筋砌体：注意：注意：1).适用于适用于T：N作用于作用于A：N作用于作用于B：2).形截面：要验算垂直于形截面：要验算垂直于M作用平面承载力作用平面承载力短边：轴压短边：轴压3).：轴压：轴压：计算高度计算高度,表表5-4T：AB短边短边3.13不同砌体材料的高厚比不同砌体材料的高厚比修正系数，表修正系数，表-bg3.3.局部受压局部受压3.3.1.局部受压的基本性能局部受压的基本性能1.局压种类：局压种类：1).局部均匀受压局部均匀受压2).局部非均匀受压：梁端局压局部非均匀受压：梁端局压A).中心局部受压中心局部受压B).中部局压中部局压,边缘局压边缘局压C).角部局压角部局压D).端部局压端部局压2.局压性能：局压性能：试验表明：局部抗压强度提高，试验表明：局部抗压强度提高，“套箍作用套箍作用”：使砌体三向受压：使砌体三向受压“应力扩散理论应力扩散理论”3.破坏形态：破坏形态：1).因纵向裂缝发展而破坏因纵向裂缝发展而破坏2).劈裂破坏：局压面积过少劈裂破坏：局压面积过少3).局压面积处局部压坏局压面积处局部压坏3.3.2.砌体局部受压承载力计算砌体局部受压承载力计算1.局部抗压强度提高系数局部抗压强度提高系数 砌体局压强度：砌体局压强度：试验：试验：局压面积局压面积影响局压强度计算面积影响局压强度计算面积中心局压：中心局压：中部，边缘受压：中部，边缘受压：端部，角部：端部，角部：规范规范：2.hha chAlhAlhhbhh1abhh13.局部均匀受压承载力计算局部均匀受压承载力计算局部压力局部压力梁端支承处砌体的局压（非均匀）梁端支承处砌体的局压（非均匀）局压承载力计算公式：局压承载力计算公式：1).梁端局部压力梁端局部压力 2).3).梁端底面受压应力图形完整系数梁端底面受压应力图形完整系数4).梁宽梁宽梁端有效支撑长度梁端有效支撑长度aaoNoao-梁高梁高5).局部受压面积局部受压面积 上由上部荷载设计值产生的轴力上由上部荷载设计值产生的轴力 上部荷载在墙面上上部荷载在墙面上A(窗间墙窗间墙)上产生的轴力上产生的轴力墙面墙面(窗间墙窗间墙)面积面积上部平均压应力上部平均压应力6).上部荷载折减系数上部荷载折减系数当当 时，时，（由于梁局部下沉，上部荷载产生（由于梁局部下沉，上部荷载产生内力重分布形成内拱作用）内力重分布形成内拱作用）A-窗间墙窗间墙bAl3.3.3.梁端下设有垫块（梁）时支承处砌体局压承载力梁端下设有垫块（梁）时支承处砌体局压承载力1。设置予制刚性垫块：。设置予制刚性垫块：满足尺寸构造要求的垫块满足尺寸构造要求的垫块b1).垫块面积垫块面积2).（窗间墙）（窗间墙）4).:垫块上垫块上 的影响系数的影响系数,仅考虑仅考虑e影响影响,不考虑不考虑 影响影响3).垫块受压面积垫块受压面积 上由上部荷载设计值产生上由上部荷载设计值产生的轴力的轴力 Nlee=0.4若为若为T形截面形截面,P37.2.设置与梁端整浇的垫块设置与梁端整浇的垫块-扩大端扩大端(局压局压)3.4.受拉受拉,受弯和受剪构件受弯和受剪构件3.4.1.轴拉构件轴拉构件:f t-表表3-83.4.2.受弯构件受弯构件:1.受弯承载力受弯承载力:2.受剪承载力受剪承载力:Z=I/S3.4.3.受剪构件受剪构件:N0-永久荷载设计值产生的平均应力永久荷载设计值产生的平均应力V3.5.配筋砖砌体构件配筋砖砌体构件3.5.1.网状配筋砖砌体构件网状配筋砖砌体构件:1.受压性能受压性能:I 阶段阶段:推迟了第一批裂缝出现推迟了第一批裂缝出现,但仍但仍是单块砖先裂是单块砖先裂.F=(0.60.75)FuFII 阶段阶段:随着随着F增大增大,钢筋网起明显约束作钢筋网起明显约束作用用,限制砌体横向变形限制砌体横向变形,减缓裂缝减缓裂缝发展发展,阻止竖向通缝形成阻止竖向通缝形成.III 阶段阶段:加至破坏加至破坏,砌体内大部分砖被压碎砌体内大部分砖被压碎.-提高砌体抗压强度提高砌体抗压强度.(间接配筋砖砌体间接配筋砖砌体)2.适用范围适用范围:轴压轴压:=Ho/h16 或或 =Ho/i50偏压偏压:e/h=0.173.构造要求构造要求:1).:0.1%1%.SnSn0.17,或或e0.6y时时,无筋砌体承载力不足无筋砌体承载力不足.2.受压性能受压性能:F砌体和面层产生第一批裂缝砌体和面层产生第一批裂缝,然后然后,砌体内产生竖向裂缝砌体内产生竖向裂缝,由于两侧面层约由于两侧面层约束束,裂缝发展缓慢裂缝发展缓慢.破坏时破坏时,一般一般,面层压碎及面层压碎及钢筋屈服钢筋屈服.3.计算公式计算公式:fc-面层砼、砂浆轴压强度，面层砼、砂浆轴压强度，砂浆时：砂浆时：0.7fcAc-面层砼面层砼,砂浆面积砂浆面积(p45).-受压钢筋强度系数受压钢筋强度系数砼砼:砂浆砂浆:2).偏心受压偏心受压:NeenenA、Ac-受压区砌体、面层面积受压区砌体、面层面积.Ss,Sc,s -分别为分别为A,Ac对对As重心的面积矩重心的面积矩.组合砌体附加偏心矩组合砌体附加偏心矩:当当 为大偏压为大偏压,当当 为小偏压为小偏压1).轴心受压轴心受压:-组合砖砌体受压构件的稳定系数组合砖砌体受压构件的稳定系数.(,)表表3.16构造构造P47x3.5.3砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙（1）.轴心受压承载力计算轴心受压承载力计算l1l2bcAclAn(2)构造：构造：P483.6 配筋砌块配筋砌块砌体构件砌体构件3.6.1 正截面受压承载力计算轴压正截面受压承载力计算轴压3.6.2 偏心受压承载力计算偏心受压承载力计算（1)大偏心受压构件大偏心受压构件（2）小偏心受压构件小偏心受压构件3.6.2 斜截面受剪承载力（式斜截面受剪承载力（式3.92）对称配筋砌块对称配筋砌块式（式（3.90、3.91）