了解砌體的力學(xué)性能

1、單元七單元七 砌體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)砌體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)7 7.1 .1 認(rèn)識(shí)砌體結(jié)構(gòu)用認(rèn)識(shí)砌體結(jié)構(gòu)用材料材料7 7.2 .2 了解砌體的力學(xué)了解砌體的力學(xué)性能性能7 7.3 .3 熟悉砌體結(jié)構(gòu)房熟悉砌體結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7 7.4.4識(shí)讀砌體結(jié)構(gòu)房屋識(shí)讀砌體結(jié)構(gòu)房屋施工圖施工圖知識(shí)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)： 掌握砌體結(jié)構(gòu)的基本材料及力學(xué)性能； 理解砌體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置； 了解砌體結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)造要求； 掌握砌體結(jié)構(gòu)施工圖的識(shí)讀方法。能力目標(biāo)：能力目標(biāo)： 掌握砌體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí)； 識(shí)圖砌體結(jié)構(gòu)施工圖。7.2 砌體的力學(xué)性能砌體的力學(xué)性能7.2.1砌體的受壓性質(zhì)1. 砌體受壓破壞特征根據(jù)砌體受壓試驗(yàn)研究，砌體軸心

2、受壓破壞過(guò)程大致經(jīng)歷三個(gè)階段：（以標(biāo)準(zhǔn)試件240mm370mm720mm普通粘土磚砌體軸心受壓為例）第一階段: 從砌體受壓開(kāi)始，當(dāng)壓力增大至50%70%的破壞荷載時(shí)，砌體內(nèi)某些單塊磚在拉、彎、剪復(fù)合作用下出現(xiàn)第一批裂縫。此階段裂縫細(xì)小，未能穿過(guò)砂漿層，如果不再增加壓力，單塊磚內(nèi)的裂縫也不繼續(xù)發(fā)展，如圖（a）所示。（a）第一階段 第二階段：隨著荷載的增加，當(dāng)壓力增大至80%90%的破壞荷載時(shí)，單塊磚內(nèi)的裂縫漿不斷上下開(kāi)展和延伸，沿著豎向灰縫通過(guò)若干皮磚，在砌體內(nèi)逐漸連接成一段段較連續(xù)的裂縫。若此時(shí)荷載不再增加，裂縫仍會(huì)繼續(xù)發(fā)展，砌體已臨近破壞，在工程實(shí)踐中應(yīng)視為構(gòu)件處于危險(xiǎn)狀態(tài)，如圖（b）所示。

3、第三階段：隨著荷載的繼續(xù)增加，砌體中裂縫迅速延伸、寬度增大，并連成通縫，連續(xù)的豎向貫通裂縫把砌體分割成半磚左右的小柱體（個(gè)別磚可能被壓碎）而失穩(wěn)破化，如圖（c）所示。以破壞時(shí)的壓力除以砌體截面面積所得的應(yīng)力值稱為該砌體極限抗壓強(qiáng)度。（b）第二階段 （c）第三階段 砌體軸心受壓破壞試驗(yàn)結(jié)果表明：磚柱的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)小于磚的抗壓強(qiáng)度，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因主要有以下四個(gè)方面：（1） 單磚的壓、彎、剪復(fù)合受力。由于單塊磚本身形狀不完全規(guī)則平整，而且施工時(shí)砂漿鋪砌厚度和密實(shí)性不均勻，使得單塊磚在砌體內(nèi)并不是均勻受壓，而是處于壓、彎、剪復(fù)合受力狀態(tài),如圖所示。由于磚的脆性，抵抗彎、剪的能力較差，砌體內(nèi)第一批裂縫

4、的出現(xiàn)是單磚受彎和受剪引起的。 砌體內(nèi)單磚受力狀態(tài)示意圖 （2） 砌體橫向變形時(shí)與砂漿存在交互作用。砌體在受壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生橫向變形，磚的彈性模量大、橫向變形系數(shù)小，而砂漿彈性模量小，橫向變形系數(shù)大，在砌體受壓時(shí)，磚的橫向變形小于砂漿的橫向變形，二者共同作用，則砂漿對(duì)磚會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，所以單磚在砌體中處于壓、彎、剪和拉的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，抗壓強(qiáng)度降低；相反，磚也會(huì)對(duì)砂漿產(chǎn)生阻止其橫向變形的壓應(yīng)力，這樣砂漿就處于三向受壓的受力狀態(tài)，如圖所示,其抗壓強(qiáng)度提高。由于磚和砂漿的交互作用，使得砌體的抗壓強(qiáng)度比單塊磚的強(qiáng)度低得多，而對(duì)于用較低強(qiáng)度等級(jí)砂漿砌筑的砌體抗壓強(qiáng)度有時(shí)比砂漿本身的強(qiáng)度高得多，甚至剛砌筑好的砌體

5、（砂漿強(qiáng)度為零）也能承受一定荷載。由于交互作用在磚內(nèi)產(chǎn)生了附加拉應(yīng)力，從而加快了磚內(nèi)裂縫的出現(xiàn)，因此在用較低強(qiáng)度等級(jí)砂漿砌筑的砌體內(nèi)，磚內(nèi)裂縫出現(xiàn)較早。（3） 彈性地基梁的作用。單塊磚受彎受剪的應(yīng)力值不僅與灰縫厚度及密實(shí)性有關(guān)，與砂漿的彈性性質(zhì)也有關(guān)。每塊磚可視為作用在彈性地基上的梁，其下面的砌體可視為“彈性地基”?！暗鼗钡膹椥阅Ａ吭叫?，磚的彎曲變形就越大，磚內(nèi)產(chǎn)生的彎、剪應(yīng)力就越大。因此砂漿強(qiáng)度等級(jí)越低，磚彎曲變形越大 （4）豎向灰縫處的應(yīng)力集中。豎向灰縫的存在造成了砌體的不連續(xù)性，塊材截面突變引起應(yīng)力集中，若灰縫又不飽滿則不能保證砌體的完整性，因此在豎向灰縫處磚內(nèi)將產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力的集

6、中，從而加快磚的開(kāi)裂，引起砌體抗壓強(qiáng)度的降低。 2影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素 (1) 塊材和砂漿強(qiáng)度的影響 塊材和砂漿強(qiáng)度是影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素，砌體強(qiáng)度隨塊材和砂漿強(qiáng)度的提高而提高，但并不與強(qiáng)度等級(jí)的提高成正比。對(duì)提高砌體強(qiáng)度而言，提高塊材強(qiáng)度比提高砂漿強(qiáng)度更有效。一般情況下，砌體強(qiáng)度低于塊材強(qiáng)度。當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級(jí)較低時(shí)，砌體強(qiáng)度高于砂漿強(qiáng)度；當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級(jí)較高時(shí)，砌體強(qiáng)度低于砂漿強(qiáng)度。 (2) 塊材的形狀和幾何尺寸的影響 塊材表面愈平整，灰縫厚薄愈均勻，砌體的抗壓強(qiáng)度可提高。當(dāng)塊材翹曲時(shí)，砂漿層嚴(yán)重不均勻，將產(chǎn)生較大的附加彎曲應(yīng)力使塊材過(guò)早破壞。塊材高度大時(shí)，其抗彎、

7、抗剪和抗拉能力增大；塊材較長(zhǎng)時(shí)，在砌體中產(chǎn)生的彎剪應(yīng)力也較大。 (3) 砂漿的流動(dòng)性、保水性和彈性模量的影響 砂漿的流動(dòng)性和保水性越好，砌體抗壓強(qiáng)度越高；但流動(dòng)性過(guò)大，砌體抗壓強(qiáng)度反而降低。如采用純水泥砂漿，砌體強(qiáng)度比用同一強(qiáng)度等級(jí)的混合砂漿砌筑的砌體強(qiáng)度低10%20%。 砂漿彈性模量的大小對(duì)砌體強(qiáng)度亦具有決定性作用，當(dāng)磚強(qiáng)度不變時(shí)，砂漿的強(qiáng)度模量決定其變形率。因此砂漿的彈性模量越大，其變形率越小，相應(yīng)砌體的抗壓強(qiáng)度越高。（4）砌筑質(zhì)量與灰縫厚度的影響 砌體砌筑時(shí)水平灰縫的厚度、飽滿度、磚的含水率及砌筑方法，均影響到砌體的強(qiáng)度和整體性。砌體砌筑時(shí)，應(yīng)提前將磚澆水濕潤(rùn)，含水率不宜過(guò)大或過(guò)低(一般

8、要求控制在1015)；砌筑時(shí)磚砌體應(yīng)上下錯(cuò)縫，內(nèi)外搭接；水平灰縫厚度應(yīng)為812mm(一般宜為lOmm)；水平灰縫飽滿度應(yīng)不低于80；在保證質(zhì)量的前提下，快速砌筑使砌體在砂漿硬化前受壓，可增加水平灰縫的密實(shí)性而提高砌體的抗壓強(qiáng)度。3. 施工質(zhì)量控制等級(jí)施工質(zhì)量控制等級(jí)施工質(zhì)量控制等級(jí)對(duì)砌體的強(qiáng)度有較大影響，我國(guó)砌體工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50203-2002）中規(guī)定了砌體施工質(zhì)量控制等級(jí)，它根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量保證體系、砂漿和混凝土強(qiáng)度變異程度的大小、砌筑工人的技術(shù)等級(jí)等方面的綜合水平，將施工質(zhì)量等級(jí)分為A、B、C三級(jí)。施工質(zhì)量控制等級(jí)由設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位商定，并在工程設(shè)計(jì)圖中明確注明（配筋砌體不

9、允許采用C級(jí)）。 4.砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值根據(jù)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，齡期為28d的以毛截面計(jì)算的各類砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，當(dāng)施工質(zhì)量控制等級(jí)為B級(jí)時(shí)，應(yīng)根據(jù)塊體和砂漿的強(qiáng)度等級(jí)分別按附錄六規(guī)定采用:在由附錄六查砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f時(shí)，對(duì)復(fù)合下列情況的各類砌體，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)a：（1）對(duì)無(wú)筋砌體構(gòu)件，其截面面積小于0.3m2時(shí)，為其截面面積加0.7。對(duì)配筋砌體構(gòu)件，當(dāng)其中砌體截面面積小于0.2m2時(shí)，為其截面面積加0.8。構(gòu)件截面面積以m2計(jì)； (2) 當(dāng)砌體用強(qiáng)度等級(jí)小于M5的水泥砂漿砌筑時(shí)，對(duì)附錄六6.16.7表中的數(shù)值，為0.9；附錄六6.8表中的數(shù)值，為0

10、.8。(3) 當(dāng)驗(yàn)算施工中房屋的構(gòu)件時(shí)，為1.1。7.2.2 砌體受拉、受彎、受剪性能砌體受拉、受彎、受剪性能 砌體主要用來(lái)承受壓力，但也有一定的受拉、受彎、受剪性能。相比而言，砌體的抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度都遠(yuǎn)低于其抗壓強(qiáng)度，砌體的拉、彎、剪強(qiáng)度主要取決于灰縫與塊體的粘結(jié)強(qiáng)度，亦即砂漿的強(qiáng)度。砌體的抗拉、抗彎、抗剪強(qiáng)度隨砂漿強(qiáng)度的提高而明顯增大。 1、砌體的軸心受拉性能砌體在軸心拉力作用下，常見(jiàn)的有兩種截面破壞形式： 沿通縫截面破壞； 沿齒縫（II截面）截面的破壞；當(dāng)塊體的強(qiáng)度等級(jí)較低，砂漿強(qiáng)度等級(jí)又較高時(shí)，也可發(fā)生沿塊體和豎向灰縫截面的破壞（截面）的情況，（如圖所示）。 圖 砌體軸心受拉破壞形式2、砌體的受彎性能、砌體的受彎性能砌體中常見(jiàn)的受彎及大偏心受壓構(gòu)件有帶壁柱的擋土墻、地下室墻體等。砌體在受彎作用下，常見(jiàn)的有三種截面破壞形式：砌體沿齒縫截面破壞；砌體沿通縫截面破壞；當(dāng)塊體的強(qiáng)度等級(jí)較低，砂漿強(qiáng)度等級(jí) 較高時(shí)，也可發(fā)生砌體沿塊體和豎向灰縫截面破壞，（如圖所示）。）。（a）沿齒縫截面的破壞 （b）沿通縫截面破壞 （c）沿塊體和豎向灰縫截面破壞 3、砌體的抗剪強(qiáng)度、砌體的抗剪強(qiáng)度 砌體中常見(jiàn)的受剪構(gòu)件有門窗過(guò)梁、拱過(guò)梁及墻過(guò)