砌體結(jié)構(gòu) 第1章

第1章砌體的物理力學(xué)性能1.1材料強度等級1.1.1磚1.燒結(jié)普通磚燒結(jié)普通磚是指由粘土、頁巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)過焙燒而成。統(tǒng)一規(guī)格為240MM×115MM×53MM。無孔洞或孔洞率小于15%（實心磚）。燒結(jié)普通磚可用于地面以上、以下各個位置。燒結(jié)普通磚的強度等級是根據(jù)10塊樣磚的抗壓強度平均值（）和強度標(biāo)準(zhǔn)值（）以及單塊最小值（）劃分的。共分為MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個等級。

自然形成的孔洞MU30(MasonryUnit)抗壓強度平均值單位MPa普通磚應(yīng)進行的檢查外觀尺寸、強度、耐久性（抗風(fēng)化、泛霜試驗、石灰爆裂試驗）。燒結(jié)普通磚根據(jù)尺寸偏差、外觀質(zhì)量、泛霜和石灰爆裂分為優(yōu)等品、一等品、合格品三個質(zhì)量等級。優(yōu)等品適用于清水墻，一等品、合格品可用于混水墻。每15萬塊為一驗收批，不足15萬塊也按一批計,每一驗收批隨機抽取試樣一組（10塊）。

燒結(jié)普通磚的尺寸允許偏差應(yīng)符合規(guī)定（樣本數(shù)為20塊）。泛霜：磚的原料中含有可溶性無機鹽時，會隱含在磚的內(nèi)部，磚吸水后再次干燥時，這些可溶性鹽隨水滲到磚的表面，水分蒸發(fā)后便留下白色粉末狀的鹽，形成白霜，這就是泛霜現(xiàn)象。泛霜嚴(yán)重時，由于大量鹽類的溶出和結(jié)晶膨脹會造成磚砌體表面粉化及剝落，內(nèi)部孔隙率增大，抗凍性顯著下降。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定優(yōu)等磚不得有泛霜現(xiàn)象，合格磚不得嚴(yán)重泛霜。石灰爆裂：有時生產(chǎn)燒結(jié)磚的原料中夾有石灰石等雜物，一旦吸水后，就會產(chǎn)生局部體積膨脹，導(dǎo)致磚體開裂甚至崩潰。石灰爆裂不僅造成磚體的外觀缺陷和強度降低，還可能造成對砌體的嚴(yán)重危害。抗風(fēng)化：磚的抗風(fēng)化性能用抗凍融試驗或吸水率試驗來衡量。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古、新疆等五省、區(qū)必須進行凍融試驗；其他地區(qū)，可不做凍融試驗。2.燒結(jié)多孔磚以粘土、頁巖、煤矸石或粉煤灰為主要原料，經(jīng)焙燒而成?？锥绰什恍∮?5%，孔的尺寸小而數(shù)量多，孔洞垂直于受壓面，用于承重部位。規(guī)格為：KM1型（190×190×90MM），

KP1型（240×115×90MM），

KP2型（240×180×115MM）以及相應(yīng)的配磚。

KM1型與砂漿結(jié)合面有≮1mm的凹槽,KP型為光面。燒結(jié)多孔磚根據(jù)尺寸偏差、外觀質(zhì)量、強度等級和物理性能分為優(yōu)等品、一等品、合格品三個等級。應(yīng)檢查項目：抗壓強度、抗折強度、凍融、泛霜、石灰爆裂、吸水率。每3.5~15萬塊為一驗收批，不足3.5萬塊也按一批計，每一驗收批隨機抽取試樣一組（10塊）。燒結(jié)普通磚的強度等級是根據(jù)10塊樣磚的、和劃分的。共分為MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個等級。（同燒結(jié)普通磚）補：燒結(jié)空心磚水平孔，孔洞率不小于35％，用于非承重墻。燒結(jié)空心磚根據(jù)密度分為800、900、1100KN/M3三個密度級別。每個密度級別根據(jù)外觀質(zhì)量、強度等級、尺寸偏差和物理性能，又分為優(yōu)等品（A）、一等品（B）與合格品（C）三個等級。依據(jù)抗壓強度可劃分為MU5.0、MU3.0和MU2.0三種強度等級。多孔磚、空心磚、砌塊與普通磚相比：減輕自重，節(jié)省砂漿，可利用工業(yè)廢料，提高熱工性能。3.非燒結(jié)磚蒸壓磚分為灰砂磚和粉煤灰磚。特點是表面光滑平整，表面有一層干粉，與砂漿的粘結(jié)力差。蒸壓條件：175～191℃

，0.8～1.2MPa 。主要成分為：砂子、粉煤灰、煤矸石、爐渣等。規(guī)格：同普通磚。不能使用的部位：基礎(chǔ)、勒腳、高溫、長期受熱200℃以上、有酸性侵蝕的環(huán)境?；疑按u應(yīng)檢查抗壓強度、抗折強度、密度、抗凍。粉煤灰磚應(yīng)檢查抗壓強度、抗折強度、干燥收縮、抗凍。

強度等級：灰砂磚根據(jù)5塊樣磚（粉煤灰磚10塊樣磚）的抗壓強度和抗折強度分為MU25、MU20、MU15、MU10四個強度等級。粉煤灰磚的強度等級尚應(yīng)乘以自然碳化系數(shù)以考慮碳化的影響。1.1.2砌塊主要有混凝土小型空心砌塊和輕集料混凝土小型砌塊。輕集料：煤矸石、火山渣、浮石、陶粒等。主規(guī)格尺寸為390mm×190mm×190mm，空心率在25%~50%。高度在350MM以下的砌塊稱為小型砌塊，高度在350～900MM之間的砌塊稱為中型砌塊，高度在900MM以上的為大型砌塊。小型砌塊可采用手工砌筑。砌塊的特點為：表觀密度小，自重輕保溫隔熱性能好，施工速度快，可利用工業(yè)廢料且價格便宜?；炷列⌒涂招钠鰤K強度等級：由3塊試樣毛截面的、劃分為：MU20、15、10、7.5、5、3.5六個等級。輕集料混凝土小型砌塊強度等級：同上，劃分為MU10、7.5、5、3.5、2.5、1.5六個等級。1.1.3石材常用的石材有花崗巖、石灰?guī)r和凝灰?guī)r等，分為輕質(zhì)和重質(zhì)巖石，前者保溫、隔熱性能好，易加工，但強度低，耐久性差。后者強度高耐久性好，但隔熱、性能差。石材按加工后外型分為毛石和料石。料石按加工的程度分為細料石、半細料石、粗料石和毛料石。石材的強度等級通常用3個邊長為70mm的立方體試塊進行抗壓試驗，按其破壞強度的平均值而確定，強度等級有七個：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20。

1.1.4砂漿1.砂漿的作用粘結(jié)作用連接塊體；填充作用傳力均勻；降低透氣性、提高放水性、保溫性、防凍性2.砂漿的分類水泥砂漿：水硬性，強度高，但和易性和保水性差，應(yīng)用于砂漿強度要求較高的砌體和潮濕環(huán)境中的砌體。混合砂漿：氣硬性，具有一定的強度和耐久性，且和易性、保水性好，應(yīng)用廣泛，但不宜應(yīng)用于潮濕環(huán)境中的砌體。

非水泥砂漿：如石灰砂漿、石膏砂漿、粘土砂漿。氣硬性，不含水泥，強度低、耐久性差。用于受力小或簡易建筑中。3.工作度＝和易性＝流動性＋保水性流動性指標(biāo)為稠度

用標(biāo)準(zhǔn)錐體沉入砂漿中的深度（10S后的沉入深度的mm值）來測定稠度。對磚砌體：70～100mm

對石砌體：40～70mm

干的砌塊取大些，濕者反之。保水性指標(biāo)為分層度

30分鐘后兩次稠度之差為分層度。一般不大于2cm.4.塑性摻合料作用適量摻合：和易性提高，砌筑容易，飽滿度有保證，強度提高。過量摻合：砂漿橫向變形過大，強度降低。5.砂漿拭塊邊長為70.7MM的立方米試塊（一組六塊）。試塊采用無底試模，以普通燒結(jié)磚為底，含水率不大于2%，上鋪吸水性強的濕紙。養(yǎng)護28天，標(biāo)養(yǎng)條件：溫度20±3°C，濕度水砂

>90％，混砂60％～80％。

等養(yǎng)條件：同工地砌體條件。試驗：測拭塊的抗壓強度平均值作為強度依據(jù)。強度等級：M15，M10，M7.5，M5，M2.5五個等級（MPa）(M----砂漿mortar)1.1.5砌塊砌筑砂漿合灌孔混凝土1.砌筑砂漿普通水泥砂漿＋摻合料＋外加劑。摻合料一般為粉煤灰。外加劑：減水劑、早強劑、促凝劑、緩凝劑、防凍劑等。砂漿稠度50～80mm，分層度10～30mm。強度等級分為：Mb30、25、20、15、10、7.5、

5七個等級（b即block）。2.灌孔混凝土普通混凝土＋摻合料＋外加劑摻合料一般為粉煤灰。外加劑：減水劑、早強劑、促凝劑、緩凝劑、膨脹劑等。強度等級：Cb40、35、30、25、20五個等級。拌和均勻、顏色一致、不離析、不泌水、塌落度不小于180mm。1.1.6其他材料參見砌體結(jié)構(gòu)規(guī)范

1.1.7材料最低強度等級的選擇1.五層及五層以上房屋的墻，以及受震動或?qū)痈叽笥?m的墻、柱所用材料的最低強度等級：磚采用MU10；砌塊采用MU7.5；石材采用MU30；砂漿采用M5。對安全等級為一級或設(shè)計使用年限大于50年的房屋，材料應(yīng)比上述規(guī)定至少提高一級。2.地面以下或防潮層以下的砌體，潮濕房間的墻，所用材料的最低等級應(yīng)符合表1－5的要求。

表1－5基土的潮濕程度粘土磚混凝土砌塊石材混合砂漿水泥砂漿嚴(yán)寒地區(qū)一般地區(qū)稍潮濕的很潮濕的含飽和水MU10MU15MU20MU10MU10MU15MU7.5MU7.5MU10MU30MU30MU40

M5M7.5M101.2砌體的受壓性能1.2.1砌體受壓破壞特征1.普通磚砌體拭件：尺寸240×365×720mm，高厚比拭件頂面10mm厚1:3水泥砂漿找平，底部為10mm厚鋼板。實測磚強度，砂漿強度軸心受壓，分級加荷，每級10％，1～5分鐘加完。破壞過程

第Ⅰ階段：由加荷開始到個別磚出現(xiàn)裂縫為第Ⅰ階段。裂縫出現(xiàn)時的荷載值為破壞荷栽的0.5～0.7倍，如不繼續(xù)加荷，裂縫不會擴展和增加。

第Ⅱ階段：當(dāng)荷載繼續(xù)增加，個別磚裂縫不斷

擴展，即使荷載不增加，裂縫繼續(xù)發(fā)展，已經(jīng)貫通若干皮磚。此時相當(dāng)于破壞荷載的0.8～0.9倍。第Ⅲ階段：當(dāng)荷載繼續(xù)增加，裂迅速開展貫通，形成若干個半磚左右的小磚柱，最后小柱失穩(wěn)或個別磚被壓碎，砌體整體破壞。最后實測砌體抗壓強度值為6.79MPa。單磚的受力分析砂漿的應(yīng)力-應(yīng)變曲線砌體的應(yīng)力-應(yīng)變曲線塊體的應(yīng)力-應(yīng)變曲線砌體的強度低于塊體的強度，當(dāng)砂漿強度較低時高于砂漿強度，當(dāng)砂漿強度較高時低于砂漿強度；延性高于塊體、低于砂漿。

A:磚表面不平整+灰縫厚度不一+灰縫密實性不同非均勻受壓復(fù)雜應(yīng)力作用（彎、剪、壓）又磚有脆性抗彎，剪能力差第一批裂縫單磚裂縫。B:砂漿的變形比磚大，由于粘接力的存在，砂漿橫向受壓，砌塊橫向受拉。砂漿強度提高（套箍作用）。C:豎縫飽滿度低，粘結(jié)力差，整體性弱，上面磚中復(fù)雜應(yīng)力集中，加快磚的開裂，砌體強度降低。D:試驗方法不同。測磚強度時，拭件尺寸為115×120mm，中間有一道仔細摸平的灰縫，又無豎向灰縫，故受力遠比砌體中磚的工作情況有利。

2.多孔磚砌體第一批裂縫出現(xiàn)時的壓力約為破壞壓力的70％，比磚砌體略高，裂縫適量少；第二階段歷時較短，裂縫擴展快，由于高度大，脆性也大。3.混凝土小型砌塊砌體第Ⅰ階段：第一批裂縫只有一條，出現(xiàn)在砌體寬面上沿砌塊孔邊處，且裂縫細；隨荷載增加，沿砌塊孔邊或豎向灰縫處也產(chǎn)生裂縫，并且在砌體窄面（側(cè)面）孔洞中部或孔邊出現(xiàn)主裂縫，并隨即擴展而破壞。對灌孔砌塊砌體，隨壓力的增大，砌體周邊的肋對混凝土芯體有一定的橫向約束。當(dāng)砌體與混凝土強度接近時，砌體與芯體均產(chǎn)生豎向裂縫，共同工作能力較好。4.毛石砌體第一批裂縫出現(xiàn)石的壓力約為30％的破壞壓力；毛石及灰縫不規(guī)則，復(fù)雜應(yīng)力嚴(yán)重，裂縫分布無規(guī)律。1.2.2砌體抗壓強度的影響因素1.2.2.1砌體材料的物理。力學(xué)性能1.塊體和砂漿的強度試驗表明：砂漿提高一個等級→↑15％（但水泥用量亦增加）；塊體提高一個等級→↑20％：對灌孔砌體砌體，砌塊等級和灌孔混凝土對砌體強度影響大，砂漿影響小。2.塊體的規(guī)整程度和尺寸塊體平面規(guī)整程度↑→灰縫易均勻、復(fù)雜應(yīng)力↓，↑；塊體高度↑→抗剪能力↑→↓，↑，但是砌體的脆性↑。塊體長度↑→↑，↓；3.砂漿的變形與和易性低強度砂漿的變形率較大，→砂漿壓縮變形↑，↑，↓；和易性好的砂漿，砌筑時易飽滿、均勻、密實，↓，↑；水泥砂漿和易性差，強度降低10％。1.2.2.2砌體工程施工質(zhì)量1.灰縫砂漿飽滿度水平灰縫飽滿度↑→↓，↑；試驗表明，當(dāng)灰縫砂漿飽滿度達73％時，砌體強度可達規(guī)定值。故磚砌體水平灰縫飽滿度不低于80％，豎縫不得出現(xiàn)透明縫、瞎縫和假縫；混凝土砌塊砌體，水平灰縫飽滿度不低于90％，豎縫不低于80％且不出現(xiàn)透明縫和瞎縫；石砌體，灰縫飽滿度不低于80％。2.塊體砌筑時的含水率干磚吸收砂漿的水分，影響水泥的水化反映。砌體抗壓強度↓15％；飽和濕磚時→↑10％，但抗剪強度↓嚴(yán)重，且墻面不整潔，施工困難；普通磚、多孔磚含水率為10％～15％；灰砂磚、粉煤灰磚宜為8％～12％，提前1～2天澆水。3.灰縫厚度過厚→砌體滑移，↓；灰縫過薄→傳力不均，↑，↓；磚、砌塊砌體灰縫厚度宜為8～12mm，毛料石和粗料石不大于20mm，細料石不大于5mm。4.砌體組砌方式上下錯縫，內(nèi)外搭接；包心砌筑時，↓30％；砌塊砌筑，宜對孔、錯孔和反砌。5.施工質(zhì)量控制等級根據(jù)施工現(xiàn)場的質(zhì)量管理、砂漿和混凝土的強度、砌筑工人的技術(shù)等級的綜合水平劃分為A、B、C三級。等級由建設(shè)方與設(shè)計方共同商定，并在施工圖中注明。1.2.2.3砌體強度試驗方法及其他因素拭件尺寸、形狀以及加荷方法；水泥的齡期等。1.2.3砌體抗壓強度表達式1.3砌體的局部受壓性能概念：壓力僅作用于砌體局部面積上的受壓形式分類：局部均勻受壓——受均勻壓力局部非均勻受壓——受非均勻壓力1.3.1砌體局部受壓破壞特征1.因豎向裂縫的擴展而破壞——圖a第一批裂縫位于鋼墊板下1～2皮磚（該部位雙向受壓，較難破壞）以下的砌體內(nèi)；裂縫細而短小，最后隨荷載增加而上下貫通，縫

上下較窄，中間較寬，為常見的破壞形式。2.劈裂破壞——圖b裂縫少而集中，初裂荷載與破壞荷載非常接近，一旦開裂，迅速擴展；當(dāng)時出現(xiàn)，脆性破壞。3.局部壓碎破壞更大時出現(xiàn)，脆性破壞。1.3.2局部受壓工作機理試驗發(fā)現(xiàn)：局部受壓面積上的抗壓強度明顯大于全截面受壓時的抗壓強度。1.套箍理論未直接受荷的砌體象套箍一樣阻止直接受荷下砌體的縱橫向變形，使之處于雙向或三項受壓狀態(tài)，故強度提高。2.應(yīng)力擴散理論周圍有未直接受荷的砌體，就一定存在應(yīng)力擴散，未直接受荷的砌體協(xié)同直接受荷下砌體共同工作，故其強度提高。1.4砌體的受剪性能1.4.1砌體受剪破壞特征工程存在：砌體過梁、水平地震作用等。純剪：單元體上只有剪應(yīng)力作用→沿通縫截面破壞，脆性，圖（a)。剪－壓復(fù)合模式：圖(b)、(c)單元體上同時作用剪應(yīng)力和垂直壓應(yīng)力，其破壞特征為：1.剪摩破壞圖1－12砌體的剪－壓破壞形態(tài)當(dāng)較小，或時，→滑移破壞→剪摩破壞；2.剪壓破壞當(dāng)較大，或時，截面上的主拉應(yīng)力超過砌體的抗拉強度→階梯形裂縫→剪壓破壞。3.斜壓破壞當(dāng)更大，或

時，→基本上沿壓應(yīng)力作用方向破壞→斜壓破壞。1.4.2砌體抗剪強度的影響因素1.砌體材料強度塊體強度：對于斜壓破壞形態(tài)，由于沿壓力作用方向開裂。則↑，→↑；砂漿強度：對以上三種破壞形態(tài)，都與砂漿有關(guān)，則↑，→↑；

對灌孔砌塊砌體，由于芯柱的銷栓作用，砌體的抗剪強度大幅提高。2.垂直壓應(yīng)力在垂直壓應(yīng)力增長的初期，→摩擦力↑，↑；在垂直壓應(yīng)力增長的中期，

↑，→變化平緩；在垂直壓應(yīng)力增長的后期，隨↑，→↓。3.砌體工程施工質(zhì)量水平灰縫砂漿飽滿度≮80%,豎縫不瞎、不假、不透明；最佳含水率為10％；施工質(zhì)量控制等級，同抗壓影響。4.試驗方法對磚砌體，規(guī)范采用圖e所示的九塊磚組砌的雙剪拭件；對小型空心砌塊砌體應(yīng)采用對角加荷的試驗方法測沿齒縫截面受剪；由于豎縫不飽滿，可忽略其抗剪強度。故沿齒縫的抗剪強度就等于沿通縫截面的抗剪強度。1.4.3砌體抗剪強度表達式1.主拉應(yīng)力理論為避免砌體由于主拉應(yīng)力超過砌體的抗主拉應(yīng)力強度（砌體截面上無垂直荷載作用時沿階梯形截面的抗剪強度），而產(chǎn)生剪切破壞，應(yīng)符合下式要求：抗震規(guī)范用此理論確定砌體的抗剪強度。2.庫倫理論當(dāng)砌體摩擦系數(shù)為μ時抗震規(guī)范用此理論確定砌體的抗震抗剪強度。3.剪－壓相關(guān)破壞模式砌體結(jié)構(gòu)規(guī)范采用此式具有以下特點：①符合大量的試驗結(jié)果。②符合墻體的實際破壞模式。③能較好地解釋試驗以及房屋遭受地震震害現(xiàn)象。④與砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的國際建議（CIB58）以及前蘇聯(lián)和英國等國砌體結(jié)構(gòu)規(guī)范的公式比較一致。前兩種理論的不足從公式上看，隨軸壓比↑→↑，與試驗結(jié)

果不符，實際上，隨軸壓比的增大，結(jié)構(gòu)偏于不安全；隨軸壓比的增大，構(gòu)件先后出現(xiàn)剪摩、剪壓、斜壓三種破壞形態(tài)，兩種理論無法劃分和區(qū)別；靜力與抗震兩種狀態(tài)用兩個理論無法協(xié)調(diào)銜接。4.的取值（純剪時的抗剪強度）

對灌孔砌塊砌體：1.5砌體的受拉、受彎性能1.5.1砌體的軸心受拉圓形水池、谷倉的壁——在液體或松散材料的側(cè)壓力作用下將產(chǎn)生軸向拉力。

1.軸心受拉破壞特征砌體軸心受拉時，視拉力作用于砌體的方向，有三種破壞形態(tài)。當(dāng)力的作用方向平行于水平灰縫時：若塊材強度高，砂漿強度低，將發(fā)生齒形破壞；若塊材強度低，砂漿強度高，將沿豎向灰縫及塊材截面發(fā)生破壞。新規(guī)范下不會發(fā)生第二種破壞。

當(dāng)力的作用方向垂直于水平灰縫時，將沿水平通縫破壞。

規(guī)范不允許采用沿水平通縫截面的軸心受拉構(gòu)件

：抗拉強度由砂漿的法向粘結(jié)強度（本身太低）決定：此粘結(jié)強度在施工種無法保證。

注意2.軸心抗拉強度表達式1.5.2砌體彎曲受拉1.彎曲受拉破壞特征當(dāng)彎距產(chǎn)生的拉應(yīng)力與水平灰縫平行時，視塊材和砂漿的相對強度高低，可能發(fā)生沿齒縫破壞，也可能發(fā)生沿塊材和豎向灰縫破壞。