砌體結構：砌體材料及力學性能

砌體結構MASONNRYSTRUCTURE

緒論

一、幾個概念

1.結構：建筑物的承重骨架，承擔并傳遞荷載。

2.砌體：由塊體用砂漿砌筑而成的整體材料。

3.砌體結構（masonrystructure）:主要受力構件是由砌體建造而成的結構。

受力構件主要是砌體墻、砌體柱

二、砌體結構類型

1、無筋砌體結構

無筋或配置非受力鋼筋的砌體結構磚砌體砌塊砌體

二、砌體結構類型

1、無筋砌體結構

無筋或配置非受力鋼筋的砌體結構石砌體

二、砌體結構類型

2、配筋砌體結構

配置受力鋼筋的砌體結構（配筋率大于0.07%）。網(wǎng)狀配筋磚砌體網(wǎng)狀配筋磚砌體：在磚砌體水平灰縫中配置鋼筋網(wǎng)片的砌體承重構件。

二、砌體結構類型

2、配筋砌體結構組合砌體砌體組合磚砌體：混凝土或砂漿面層組合砌體和約束組合砌體

二、砌體結構類型

2、配筋砌體結構

配筋砌體砌體配筋混凝土砌塊砌體：在砌塊砌體的孔洞內(nèi)設置豎向鋼筋和在水平灰縫中配置水平鋼筋并用灌孔混凝土灌實的砌體承重構件。砌體結構設計砌體結構由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱等構件作為建筑物主要受力構件的結構。是磚砌體、砌塊砌體和石砌體結構的統(tǒng)稱。塊體和砂漿的強度等級是根據(jù)其抗壓強度劃分級別的。第一章砌體力學及物理性能1.1材料強度等級第一節(jié)砌體材料及力學性能砌體結構一、塊體的種類及強度：塊材高度小于180mm者稱為磚；大于等于180mm者稱為砌塊1、磚：提倡采用非粘土塊體，2005年，全國省會城市禁止使用粘土磚。砌體材料及力學性能燒結普通磚、燒結多孔磚，混凝土普通磚、混凝土多孔磚和非燒結硅酸鹽磚。（1）、燒結普通磚：以粘土、頁巖、煤矸石、粉煤灰為主要原料經(jīng)焙燒而成的。尺寸：240×115×53（1）燒結普通磚：強度：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個等級。（2）、燒結多孔磚：以粘土、頁巖、煤矸石、粉煤灰為主要原料經(jīng)焙燒而成的主要用于承重部位的多孔磚。孔洞率不小于28%主要尺寸：240×115×90、240×190×90（2）燒結多孔磚：強度：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個等級。燒結空心磚：孔洞率大于40%，主要用于非承重部位。普通磚尺寸：240×115×53（3）混凝土普通磚、混凝土多孔磚：強度：MU25、MU20、MU15三個等級。多孔磚尺寸：240×115×90190×190×90（4）蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚：強度：MU25、MU20、MU15三個等級。蒸壓磚：是一種硅酸鹽制品。規(guī)格與燒結磚相同，分普通與多孔。（5）塊材的折壓比及孔洞：折壓比：塊材抗折強度與抗壓強度的比值。燒結磚抗折強度與抗壓強度有一定的對應關系。蒸壓磚受原材料，成型設備及生產(chǎn)工藝的影響，抗折強度與抗壓強度的對應關系相差較大?？锥床贾貌缓侠砘虮凇⒗咻^薄，易破壞。表1-2和表1-5對折壓比和孔洞進行控制。砌體結構一、塊體的種類及強度：2、砌塊：砌體材料及力學性能主要是普通混凝土小型空心砌塊和輕骨料混凝土小型砌塊。（1）、普通混凝土小型空心砌塊：主要尺寸：390×190×190空心率：25%~47%強度：MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5五個等級。砌體結構砌體材料及力學性能（1）、輕集料混凝土小型空心砌塊：主要尺寸：390×190×190強度：MU10、MU7.5、MU5、MU3.5四個等級。砌體結構一、塊體的種類及強度：3、石材：砌體材料及力學性能強度：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20七個等級。分毛石和料石70mm立方體測得考慮尺寸效應，進行修正。砌體結構設計砂漿的強度等級：采用邊長為70.7的立方體標準試塊，在溫度為20±3oC環(huán)境下，水泥砂漿在濕度為90%以上、水泥石灰砂漿在濕度為60%-80%條件下養(yǎng)護28天，具有95%保證率的抗壓強度。燒結磚強度等級分為：M15，M10，M7.5，M5，M2.5混凝土砌塊砌筑砂漿強度等級分為:Mb20，Mb15，Mb10，Mb7.5，Mb5蒸壓磚砂漿強度等級分為:Ms15，Ms10，Ms7.5，Ms5砌體材料及力學性能二、砂漿的種類及強度：砌體中采用的砂漿有水泥砂漿和混合砂漿兩種。砌體結構設計一、砌體受壓的破壞過程：第二節(jié)砌體的受壓性能極限荷載的50％～70％時，在單塊磚中出現(xiàn)細小裂縫。不增加壓力，不發(fā)展。極限荷載的80％～90％時，在多塊磚中出現(xiàn)連續(xù)裂縫。壓力不增加，裂縫也發(fā)展。砌體被連續(xù)裂縫分割成若干獨立小柱，最終它們被壓碎或失穩(wěn)破壞。砌體的受壓性能砌體的抗壓強度低于塊體。砌體結構設計砌體內(nèi)單塊磚處于壓、彎、剪、拉復合應力狀態(tài)；二、單磚在砌體中的受力：砌體中單磚受力示意圖第二節(jié)砌體的受壓性能

砌體內(nèi)單塊磚的受力狀態(tài)（從四方面理解）：

1).由于砂漿層高低不平，砌體內(nèi)塊體的受力如同連續(xù)梁，如圖所示。塊體的抗拉和抗剪強度比較低，容易開裂，因此砌體的抗壓強度比塊體的抗壓強度低。

2)受壓橫向變形時，磚橫向變形小，砂漿的橫向變形大，磚與砂漿的交互作用，磚內(nèi)出現(xiàn)附加拉力。

3)彈性地基梁作用：受壓時，單個磚上下面的砌體可視為“彈性地基”，與單磚相比，“地基”的彈性模量相對較小，磚的彎曲變形大，磚中的彎剪應力高。

4)豎向灰縫上的應力集中：豎向灰縫未填滿，豎縫內(nèi)砂漿與磚的粘結力差，磚在豎向灰縫處內(nèi)發(fā)生橫向拉應力和剪應力的集中。

砌體結構設計1、塊材的強度及外形尺寸：

塊體的強度越高，砌體的強度也越高

塊體平整，砌體的強度也越高

塊體厚實，砌體的強度也越高2、砂漿的強度：

砂漿強度高，砌體的抗壓強度也會提高，但不如塊材明顯。

三、影響砌體抗壓強度的主要因素：第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結構設計3、砂漿的變形性能：

變形性能大，砌體抗壓強度低4、砂漿的和易性和保水性：

砂漿的和易性和保水性好，灰縫的厚度和密實性都較好，塊材受力越均勻，砌體的強度相對較高。

純水泥砂漿的和易性和保水性較差，會使砌體強度降低10%-20%。三、影響砌體抗壓強度的主要因素：第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結構設計5、砌筑質量：

水平灰縫均勻、飽滿（≥80%），灰縫厚度（8-12），磚的含水率（10%—15%），塊體的搭接（上下錯縫，內(nèi)外搭砌）第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結構設計四、砌體的抗壓強度：砌體的抗壓強度標準值：規(guī)定尺寸的試件，在規(guī)定齡期時，按規(guī)定的實驗方法測得的強度值。取其強度分布的95%下分位值作為標準值。強度標準值與強度平均值的關系：式中fk－砌體的強度標準值；

fm－砌體的強度平均值；

σf－砌體強度的標準差；δf－砌體強度變異系數(shù)，見下表：第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結構設計砌體強度變異系數(shù)δf

砌體類別砌體抗壓強度砌體抗拉、抗彎、抗剪強度磚、砌塊、毛料石砌料0.170.20砌體的抗壓強度設計值：γf－砌體結構的材料性能分項系數(shù)，一般情況下，宜按施工控制等級為B級考慮，取1.6；當施工控制等級為C級時，取1.8。 第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結構設計規(guī)范規(guī)定，各類砌體的強度設計值f在下列情況下還應乘以調(diào)整系數(shù)γa：（1）砌體截面面積A＜0.3m2時，γa=0.7＋A，這是考慮截面較小的砌體構件，局部碰損或缺陷對強度影響較大而采用的調(diào)整系數(shù)，此時A以m2計。第二節(jié)砌體的受壓性能（2）各類砌體，當采用水泥砂漿砌筑時，由于水泥砂漿和易性差，對抗壓強度γa=0.9；對抗剪強度γa=0.8;（3）當驗算施工中房屋的構件時，γa=1.l。

材料單元的受剪狀態(tài)1、砌體的抗剪性能及強度：（1）破壞形式及特點五、砌體的抗拉、抗彎、抗剪強度：砌體沿通縫截面受剪砌體的三種剪切破壞形態(tài)剪摩破壞Θ<45剪應力大于摩阻力剪壓破壞45<Θ<60主拉應力超過抗拉強度斜壓破壞60<Θ<90主壓應力超過抗壓強度(2)影響砌體抗剪強度的因素1）材料強度的影響隨砂漿強度提高而提高。

剪摩和剪壓：塊體強度幾乎無影響。

斜壓：隨塊體強度提高而提高。2）垂直壓力的影響

剪摩：隨壓力增大而增大

斜拉：影響不大

斜壓：減小3）砌筑質量的影響

水平灰縫飽滿度；

塊體含水率：最佳砌體結構設計第二節(jié)砌體的受壓性能(3)砌體抗剪強度理論主應力破壞理論：根據(jù)材料力學，為避免砌體由于主拉應力超過砌體的抗主拉應力強度（砌體截面上無垂直荷載作用時沿階梯形截面的抗剪強度fv0），而產(chǎn)生剪切破壞，應符合下式要求：由此得砌體抗剪強度的一般表達式為庫侖理論表明，當砌體摩擦系數(shù)為μ時，其抗剪強度可采用下列表達式：根據(jù)我國的試驗和研究，并令fv.m和fv0,m表示砌體抗剪強度的平均值，可得：此式具有以下特點：①符合大量的試驗結果。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與砌體結構設計和施工的國際建議（CIB58）以及前蘇聯(lián)和英國等國砌體結構規(guī)范的公式比較一致。(4)砌體抗剪強度砌體的抗剪強度主要取決于水平灰縫中砂漿與塊體的粘結強度，因此《規(guī)范》規(guī)定砌體抗剪強度按下式計算。砌體結構設計2、砌體的抗拉性能及強度：當軸心拉力與水平灰縫平行時，砌體的受拉破壞主要有（a）沿齒縫受拉破壞，此時，砌體抗拉強度主要與粘結力有關；（b）沿塊材和豎向灰縫的破壞，此時，砌體抗拉強度主要與塊體強度有關；(c)當軸心拉力與水平灰縫垂直時，砌體發(fā)生沿水平通縫截面破壞，此時，砌體抗拉強度主要與法向粘結強度有關。第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結構設計3、砌體的抗彎性能及強度：砌體發(fā)生受彎破壞時，總是發(fā)生彎曲受拉破壞砌體的受彎破壞主要有（a）沿水平灰縫受拉破壞；（b）沿沿齒縫破壞；（c）塊材和豎向灰縫的破壞。第二節(jié)砌體的受壓性能砌體結構設計強度類別

破壞特征及砌體種類砂漿強度等級≥M10M7.5M5M2.5軸心抗拉燒結普通磚、燒結多孔磚蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚混凝土砌塊毛石0.190.120.090.080.160.100.080.070.130.080.070.060.090.06－0.04彎曲抗拉燒結普通磚、燒結多孔磚蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚混凝土砌塊毛石0.330.240.110.130.290.200.090.110.230.160.080.090.170.12－0.07燒結普通磚、燒結多孔磚蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚混凝土砌塊0.170.120.080.140.100.060.110.080.050.080.06－抗剪燒結普通磚、燒結多孔磚蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚混凝土和輕骨料混凝土砌塊毛石0.170.120.090.210.140.100.080.190.110.080.060.150.080.06－0.10砌體沿灰縫的軸心抗拉強度、彎曲抗拉及抗剪強度設計值：第二節(jié)砌體的受壓性能混合結構設計第二節(jié)無筋砌體構件承載力計算