砌体及基本力学性能.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,13,砌体及其基本力学性能,本章主要介绍无筋砌体受压构件承载力的主要影响因素、构件承载力的基本计算公式及其适用范围，无筋砌体局部受压时的受力特点，局部受压承载力验算的基本公式以及梁下垫块的计算和构造，无筋砌体受拉、受弯、受剪构件的破坏特征及承载力计算方法。,本章提要,本 章 内 容,13.1,砌体的种类,13.2,材料强度等级,13.3,砌体的力学性能,13.1,砌体的种类,砌体,是由块体和砂浆砌筑而成的整体。,砌体,分为,无筋砌体,和,配筋砌体,两大类。,根据块体的不同，无筋砌体有：砖砌体、砌块砌体和石砌体。在砌体中配有钢筋或钢筋混凝土的称为,配筋砌体,。,在房屋建筑中，砖砌体通常用作内外墙、柱及基础等承重结构，围护墙及隔断墙等非承重结构。承重墙一般多做成实心的。,实心砖砌体按照砖的搭砌方式，有,一顺一丁、三顺一丁或五顺一丁,的砌筑方法。,有些砖必须侧砌而形成,180mm,、,300mm,和,420mm,等厚度。空心砖也可砌成,90mm,、,180mm,、,240mm,、,290mm,及,390mm,厚的墙体。,13.1.1,砖砌体,空斗墙,是将部分或全部砖侧砌而成。砌筑方法有一眠一斗、一眠多斗和无眠斗墙（,图,13.1,）。空斗墙与实心墙相比，具有节约砖和砂浆，降低造价及减轻自重的优点。,图,13.1,空斗墙砌筑方法,13.1.2,砌块砌体,砌块代替粘土砖做墙体材料是墙体改革的一项重要措施，它有利于建筑工业化、减轻体力劳动强度及加快施工进度。由于砌块单块自重大，故必须使用吊装机具。,在选择砌块的规格尺寸和型号时，应考虑吊装设备的能力和房屋墙体的分块情况，并应尽量减少砌块的类型。常用的砌块有混凝土中型、小型空心砌块和粉煤灰中型实心砌块。主要用于住宅、学校、办公楼及一般工业建筑的承重墙或围护墙。,13.1.3,石砌体,石砌体有,料石砌体,、,毛石砌体,和,毛石混凝土砌体,。料石砌体一般用于建筑房屋、石拱桥、石坝等构筑物。由于料石加工困难，故一般多采用毛石砌体。用毛石砌体建造的多层房屋可达到,5,层。,毛石混凝土砌体,是在模板内交替铺置混凝土层及形状不规则的毛石层构成的。毛石混凝土砌体通常用作一般房屋和构筑物的基础。,13.1.4,配筋砖砌体,当砖砌体构件截面尺寸较大，需要减小其截面尺寸，提高砌体的强度时，可在砌体的水平灰缝中每隔几层砖放置一层钢筋网（,图,13.2,），称为,网状配筋砖砌体,或,横向配筋砖砌体,。,当构件的偏心较大时，可在竖向灰缝内或在垂直于弯矩方向的两个侧面预留的竖向凹槽内，放置纵向钢筋和浇注混凝土（,图,13.3,），这种配筋称为,组合砖砌体,。,图,13.2,网状配筋砖砌体,图,13.3,组合砖砌体构件截面,13.2,材料强度等级,砖的强度等级,，是根据标准试验方法测得的抗压和抗折强度来确定的。,烧结普通砖、烧结多孔砖的强度等级,分为五级：,MU30,、,MU25,、,MU20,、,MU15,和,MU10,。,蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖的强度等级,分为四级：,MU25,、,MU20,、,MU15,和,MU10,。,13.2.1,烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖,13.2.2,砌块,砌块的强度等级分为五级：,MU20,、,MU15,、,MU10,、,MU7.5,和,MU5,。,砌块的强度等级,是由单个砌体的破坏荷载，按毛截面折算的抗压强度来确定的。,石材的强度等级分为七级：,MU100,、,MU80,、,MU60,、,MU50,、MU40,、,MU30,和,MU20,。,石材的强度等级是以边长为,70mm,的立方体试块测得的抗压强度来确定的。,13.2.3,石材,13.2.4,砂浆,砂浆在砌体中的作用,是将块材粘结成整体，并因抹平块体表面而使应力分布较为均匀。同时，砂浆填满块材间的缝隙而减少了砌体的透气性，从而提高了砌体隔热性和抗冻性能。,砂浆按其不同组成可分为以下三类：,（,1,）,水泥砂浆,（,2,）,混合砂浆,（,3,）,石灰砂浆、粘土砂浆和石膏砂浆,砂浆强度等级,是将边长,70.7mm,的标准立方体试块养护到,28d,测其抗压极限强度来划分，共有,M15,、,M10,、,M7.5,、,M5,、,M2.5,五级13.3,砌体的力学性能,根据试验表明,砖砌体的破坏大致经历以下三个阶段,:,第一阶段，,从开始加荷到个别砖出现第一条（或第一批）裂缝，,如图,13.4(a),所示,。这个阶段的特点是如不再增加荷载，裂缝也不扩展。,第二阶段，,随着荷载的增加，单块砖内个别裂缝不断开展并扩大，并沿竖向通过若干层砖形成连续裂缝，,如图,13.4(b),所示,。,13.3.1,砌体的抗压强度,13.3.1.1,砖砌体在轴心受压下的破坏特征,第三阶段，,砌体完全破坏的瞬间为第三阶段。继续增加荷载，裂缝将迅速开展，砌体被几条贯通的裂缝分割成互不相连的若干小柱，,如图,13.4(c),所示,，小柱朝侧向突出，其中某些小柱可能被压碎，以致最终丧失承载力而破坏。,图,13.4,砌体轴心受压的破坏特征,当砌体受压时，砖承受的压力是不均匀的，而处于受弯、受剪和局部受压状态下，,如图,13.5,所示,。由于砖的厚度小，又是脆性材料，其抗剪、抗弯强度远低于抗压强度，砌体的第一批裂缝就是由于单块砖的受弯、受剪破坏引起的。,单块砖在砌体内除了受弯、受剪外还要受拉。这种横向拉力也是促使砖在较小的荷载下提早开裂的原因之一。,13.3.1.2,砖砌体受压应力状态的分析,图,13.5,砌体中的应力状态,(a),砌体中个别砖的受力状态；,(b),砖表面砂浆不均匀,（,1,）,块体的强度、尺寸和形状的影响,砌体的强度主要取决于块体的强度。增加块体的厚度，其抗弯、抗剪能力亦会增加，同样会提高砌体的抗压强度。,块体的表面愈平整，灰缝的厚度将愈均匀，从而减少块体的受弯受剪作用，砌体的抗压强度就会提高。,13.3.1.3,影响砌体抗压强度的因素,（,2,）,砂浆的强度及和易性的影响,砂浆强度过低将加大块体与砂浆横向变形的差异，对砌体抗压强度不利。,和易性好的砂浆具有很好的流动性和保水性。在砌筑时易于铺成均匀、密实的灰缝，减少了单个块体在砌体中弯、剪应力，因而提高了砌体的抗压强度。,（,3,）,砌筑质量的影响,砌筑质量对砌体抗压强度的影响，主要表现在水平灰缝砂浆的饱满程度。,灰缝的厚度也将影响砌体强度。水平灰缝厚些容易铺得均匀，但增加了砖的横向拉应力；灰缝过薄，使砂浆难以均匀铺砌。实践证明，水平灰缝厚度宜为,812mm,。,（,1,）,各类砌体轴心抗压强度的平均值,f,m,根据国内试验资料，经统计分析而建立了各类砌体都适用的砌体抗压强度平均值,f,m,的计算公式，如下式所示：,f,m,=K,1,f,1,a,(1+0.07f,2,)K,2,（,2,）,各类砌体轴心抗压强度标准值,f,k,各类砌体轴心抗压强度标准值是表示其抗压强度的基本代表值，由概率分布的,0.05,分位数确定。即,f,k,=f,m,(1+1.645,f,),13.3.1.4,各类砌体的抗压强度,(3),各类砌体轴心抗压强度设计值,砌体的抗压强度设计值,f与其抗压强度标准值,f,k,的关系式为,f=f,k,/,f,（,4,）,单排孔混凝土砌块对孔砌筑时，灌孔砌体的抗压强度设计值,f,g,应按下式计算,f,g,=f+0.6f,c,=,在圆形水池设计中，由于内部液体的压力在池壁中产生环向水平拉力，而使砌体垂直截面处于轴心受拉状态（,图,13.6,）。,由图可见，砌体的轴心受拉破坏有两种基本形式：,（,1,）,当块体强度等级较高，砂浆强度等级较低时，砌体将沿齿缝破坏（,图,13.6(a),中的,-,、,-,）均为齿缝破坏。,（,2,）,当块体强度等级较低，砂浆强度等级较高时，砌体的破坏可能沿竖直灰缝和块体截面连成的直缝破坏（,图,13.6(a),中的,-,）。,13.3.2,砌体的轴心抗拉、抗弯和抗剪强度,13.3.2.1,各类砌体的轴心抗拉强度设计值,f,t,图,13.6,砌体的轴心受拉,带支墩的挡土墙和风荷载作用下的围墙均属受弯构件（,图,13.7,）。由图可见，砌体的弯曲受拉破坏有,三种基本形式：,（,1,）,当块体强度等级较高时，砌体沿齿缝破坏（,图,13.7(a),中的,-,）。,（,2,）,当块体强度等级较低，而砂浆强度等级较高时，砌体可能沿竖直灰缝和块体截面连成的直缝破坏（,图,13.7(a),中的,-,）。,（,3,）,当弯矩较大时，砌体将沿弯矩最大截面的水平灰缝产生沿通缝的弯曲破坏（,图,13.7(b),中的,-,）。13.3.2.2,各类砌体的弯曲抗拉强度设计值,f,tm,图,13.7,砌体弯曲受拉,砌体结构中的门窗砖过梁、拱过梁支座均属受剪构件（,图,13.8,）。它们可能沿阶梯形截面受剪破坏（,图,13.8(a),），沿通缝截面受剪破坏（,图,13.8(b),）。,龄期为,28d,的以毛截面计算的各类砌体的轴心抗拉强度设计值、弯曲抗拉强度设计值和抗剪强度设计值，当施工质量控制等级为,B,级时，可由,表,13.8,中查得。,13.3.2.3,各类砌体的抗剪强度设计值,f,v,图,13.8,砌体的受剪破坏,表,13.8,沿砌体灰缝截面破坏时砌体的轴心抗拉强度设计值、,弯曲抗拉强度设计值和抗剪强度设计值（MPa,）,13.3.3,砌体强度设计值的调整,在进行砌体结构设计中，遇到下列情况的各类砌体，其强度设计值应乘以调整系数,a,:,（,1,）,有吊车房屋砌体、跨度不小于,9m,的梁下烧结普通砖砌体、跨度不小于,7.5m,的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖砌体，混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体，,a,为,0.9,；,（,2,）,对无筋砌体构件，其截面面积,0.3m,2,时，,a,=A+0.7,。对配筋砌体构件，其截面面积,0.2m,2,时，,a,=A+0.8,。,A,为构件截面面积（,m,2,）；,（,3,）,当砌体用水泥砂浆砌筑时，对表,13.2,表,13.7,各表中数值，,a,=0.9对表,13.8,中数值，,a,=0.8,；对配筋砌体构件，当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑时，仅对砌体强度设计值乘以调整系数,a,；,（,4,）,当施工质量控制等级为,C,级时，,a,=0.89,；,（,5,）,当验算施工中房屋的构件时，,a,=1.1,。,13.3.4,砌体的弹性模量、剪变模量、线膨胀系数、收缩率和摩擦系数,（,1,）,砌体的弹性模量和剪变模量,砌体的弹性模量,E,，可按,表,13.9,采用。,砌体的剪变模量,G,，一般可取,G=0.4E,。,单排孔且对孔砌筑的混凝土砌块灌孔砌体的弹性模量，应按下式计算：,E=1700f,g,（,2,）,砌体的线膨胀系数、收缩率和摩擦系数,砌体的线膨胀系数、收缩率可按,表,13.10,选用。,砌体的摩擦系数可按,表,13.11,选用。,表,13.9,砌体的弹性模量（,MPa,）,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,蒸压灰砂砖、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,7300,5650,4000,2250,粗料石、半细料石砌体,22000,17000,12000,6750,表,13.10,砌体的线膨胀系数和收缩率,砌体类别,线膨胀系数,(10,-6,/),收缩率,(mm/m),烧结粘土砖砌体,5,0.1,蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体,8,0.2,混凝土砌块砌体,10,0.2,轻骨料混凝土砌块砌体,10,0.3,料石和毛石砌体,8,表,13.11,摩擦系数,材料类别,摩擦面情况,干燥的,潮湿的,砌体沿砌体或混凝土滑动,0.70,0.60,木材沿砌体滑动,0.60,0.50,钢沿砌体滑动,0.45,0.35,砌体沿砂或卵石滑动,0.60,0.50,砌体沿粉土滑动,0.55,0.40,砌体沿粘性土滑动,0.50,0.30,