砌体结构材料.ppt

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第二节砌体材料力学性能,第三节砌体结构构件承载力计算,第四节混合结构房屋的墙、柱设计,砌体结构设计规范GB50003-2001,第五节混合结构房屋中过梁、墙梁和挑梁的设计,第一节概述,第六节混合结构房屋设计的构造要求,砌体结构,块体,砌块,砖、石,用砂浆粘结,砌体,砌体结构,（砖石结构）,混合结构,第一节概述,一、砌体结构的应用范围及优缺点,1.可以就地取材,2.砌体具有良好的耐久性、大气稳定性和耐火性能,3.砌体具有其它结构无法替代的特性,4.砌体的强度低,5.无筋砌体抗震能力较差。

小型砌块中型砌块大型砌块,块材,砖,石,砌块,实心砖,空心砖,烧结普通砖,料石,毛石,细料石半细料石粗料石毛料石,（按大小分）,（按材料分）,混凝土空心砌块加气混凝土砌块硅酸盐砌块,非烧结硅酸盐砖,二、砌体材料与种类,

（一）块材,砖实心砖,烧结普通砖是由粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经过焙烧结而成的实心或孔洞率不大于15%且外形尺寸符合规定的砖。

硅酸盐砖是用硅酸盐材料压制成形并经蒸压釜，在蒸汽压力下凝固而成的。

烧结普通砖,非烧结硅酸盐砖,定义：

分类：

定义：

分类：

烧结粘土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰砖,蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖,标准砖的尺寸：

240x115x53mm,砖空心砖,空心砖也称烧结多孔砖，是以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成，孔洞率不小于15，孔的尺寸小而数量多，主要用于承重部位的砖。

定义：

分类：

孔洞率大于35的烧结空心砖，用于围护结构。

石,料石,毛石,细料石：

半细料石：

粗料石：

毛料石：

通过细加工，外形规则。

叠砌面凹入深度不大于10mm。

截面的宽度、高度不小于200mm，且不小于长度的1/4。

规格尺寸同细料石，叠砌面凹入深度不大于15mm。

规格尺寸同上，叠砌面凹入深度不大于20mm。

外形大致方正，一般不需加工或稍加工修正，高度不小于200mm，叠砌面凹入深度不大于25mm的石材。

形状不规则、中部厚度不小于200mm的块石。

砌块按大小分,小型砌块,混凝土小型空心砌块,中型砌块,混凝土中型空心砌块,大型砌块,：

把高度在360mm900mm的称为中型砌块。

混凝土中型砌块的高度一般为850mm。

：

高度大于900mm的称为大型砌块。

：

通常把高度在350mm以下的称为小型砌块，混凝土小型空心砌块的主要规格尺寸为390mmx190mmx190mm。

砌块按材料分,混凝土空心砌块,加气混凝土砌块,粉煤灰硅酸盐砌块,在混凝土空心砌块中，使用最为普遍的是混凝土小型空心砌块，它是由普通混凝土或轻骨料混凝土制成，主要规格尺寸为390mmx190mmx90mm，空心率一般在25%50%之间，一般简称为混凝土砌块或砌块。

用加气混凝土和泡沫混凝土制成，其重力密度一般为46kN/m3，由于自重轻，并可按使用要求制成各种尺寸，还可在工地进行锯切，因此广泛用于工业与民用建筑的围护结构。

粉煤灰硅酸盐砌块通常为实心砌块，其重力密度一般为1516kN/m3以上，以粉煤灰硅酸盐为主，其加工工艺与粉煤灰类似。

主要规格有长880mm、580mm，厚190mm，高380mm。

（二）砂浆,1、定义：

2、作用：

3、分类,水泥砂浆：

混合砂浆：

非水泥砂浆：

由水泥、砂和水拌合而成的无塑性掺和料的纯水泥砂浆,将块材粘结成整体并使砌体受力均匀，同时因砂浆填满块材间的缝隙还能减少砌体的透气性、提高砌体的保温性及抗冻性。

砂浆是用砂和适量的无机胶凝材料（水泥、石灰、石膏、粘土等）加水搅拌而成的一种粘结材料。

有塑性掺和料的水泥砂浆,不含水泥的砂浆,砂浆的性能及要求,1、砂浆应有足够的强度，以满足砌体的强度要求。

2、砂浆应具有较好的和易性，以便于砌筑、保证砌筑质量和提高工效。

3、砂浆应具有适当的保水性，以保证砌筑质量、砂浆的强度和砂浆与块材之间的粘结力。

水泥砂浆：

具有较高的强度和良好的耐久性，但和易性和保水性较差，宜在对强度和耐久性有较高要求、以及在地面或防潮层以下的砌体中采用。

混合砂浆：

具有较好的和易性和保水性，也具有一定的强度和耐久性，是墙体砌筑中常用的砂浆。

非水泥砂浆：

其强度和耐久性都较差，一般常用于低层和简易住宅中。

可塑性：

又称和易性，流动性；用锥入度测量，30mm100mm。

保水性：

新拌砂浆静置30min后，一般要求砂浆分层度不大于20mm。

在非抗震设计中，五层、五层以上房屋的墙以及受振动或层高大于6m的墙、柱所用的块材和砂浆最低强度等级应符合：

砖采用MU10；砌块采用MU7.5；石材采用MU30；砂浆采用M5。

对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋，墙、柱所用材料的最低强度等级应至少提高一级。

地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿房间的墙，所用材料的最低强度等级应符合表5-2的要求。

对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋，表中材料强度等级应至少提高一级。

在冻胀地区，地面以下或防潮层以下的砌体，不宜采用多孔砖，如采用时，其孔洞应用水泥砂浆灌实。

当采用混凝土砌块砌体时，其孔洞应采用强度等级不低于Cb20的混凝土灌实。

块体和砂浆最低强度等级的规定：

地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间墙所用材料的最低强度等级,砂浆强度等级的确定：

采用6块边长为70.7mm的立方体试块，在标准条件下养护28d后进行抗压试验所得的以MPa表示的抗压强度平均值确定。

当验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌体强度时，可按砂浆强度为零来确定其砌体强度。

1、烧结普通砖、烧结多孔砖的强度等级划分为五级：

MU30、MU25、MU20、MU15、MU10,2、蒸压灰砂砖，蒸压粉煤灰砖的强度等级划分为四级：

MU25、MU20、MU15、MU10,3、石材的强度等级可划分为七级：

MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20,4、砌块的强度等级可划分为五级：

MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5,5、砂浆的强度等级划分为五级：

M15、M10、M7.5、M5、M2.5,MU块材强度等级的符号，如MU15表示该块材的强度等级为15MPa,M砂浆强度等级的符号，如M5表示该砂浆的强度等级为5MPa,Mb混凝土砌块所用的砌筑砂浆的强度等级符号,（三）块材和砂浆的强度等级,（四）砌体种类,无筋砌体,1、砖砌体,

（1）实心砌体,

（2）空心砌体,砖的砌筑方式,空斗墙,240mm（1砖）、370mm（1砖半）、490mm（2砖）、620mm（2砖半）、740mm（3砖）等（按1/2砖进位）,180mm、300mm、420mm等（按1/4砖进位）,把一侧的砖侧砌,厚度一般为240mm,2、石砌体,3、砌块砌体,混凝土中型空心砌块砌体,无筋砌体,配筋砌体,1、横向配筋砌体,配筋砌体是在砌体中配置钢筋或钢筋混凝土以增强砌体本身的抗压、抗拉、抗剪、抗弯强度，减小构件的截面面积。

目前常用配筋形式有：

网状配筋、组合砌体、横向配筋、纵向配筋、约束砌体等,2、组合砖砌体,外包式组合砖砌体,内嵌式组合砖砌体,配筋砌体,3、配筋混凝土空心砌块砌体（简称配筋砌块砌体）,配筋砌体,一、砌体抗压强度,从砌体开始受压到单块砖出现裂缝。

出现第一条（或第一批）裂缝时的荷载约为破坏荷载的50%70%，此时如果荷载不增加，裂缝也不会继续扩大,随着荷载的继续增加，原有裂缝不断扩展，同时产生新的裂缝，这些裂缝沿竖向形成通过几皮砖的连续裂缝（条缝）。

此时即使荷载不再增加，裂缝仍会继续发展，其荷载约为破坏荷载的80%90%,再增加荷载，裂缝迅速开展，其中几条连续的竖向裂缝把砌体分割成一个个单独的半砖小柱，整个砌体明显向外鼓出。

最终砌体丧失承载力而破坏,

（一）砌体轴心受压时的破坏过程,第二节砌体材料力学性能,结论,1、裂缝首先在单块砖中出现,2、砖柱的抗压强度远小于砖的抗压强度,为什么？

（一）砌体轴心受压时的破坏过程,

（二）影响砌体抗压强度的因素,1、块材和砂浆的强度等级,2、块材的尺寸和形状,3、砂浆的流动性和保水性,4、砌筑质量,水平灰缝的砂浆饱满度不得低于80%,灰缝厚度在812mm较好，一般采用10mm,砖的含水率1015%,砌筑方式，严禁“包心砌法”,砌体中的块体受弯剪应力,砌体中的块体受水平拉应力,竖向灰缝处应力集中使砖处于不利受力状况,（三）砌体轴心抗压强度表达式,与块体类别及砌体类别有关的参数,k2砂浆强度影响的修正系数,k1与块体类别及砌体类别有关的参数,fm砌体轴心抗压强度平均值（MPa）,f1、f2分别为块体、砂浆的抗压强度平均值（MPa）,二、砌体结构按承载力计算基本表达式,

（一）基本表达式,1、当可变荷载多于一个时，应按下列公式中最不利组合进行计算,2、当仅有一个可变荷载时，可按下列公式中最不利组合进行计算,SGK永久荷载标准值的效应,Qi第i个可变荷载的分项系数,Ci第i个可变荷载的组合系数,f砌体的强度设计值,结构构件的承载力设计函数值,SQ1K、SQiK,k几何参数标准值,分别为第1个和第i个可变荷载标准值的效应,0结构重要性系数,由永久荷载效应控制的组合,由可变荷载效应控制的组合,由永久荷载效应控制的组合,由可变荷载效应控制的组合,

（二）砌体强度标准值fk,fm砌体的强度平均值,f砌体强度的标准差,f砌体强度的变异系数,（三）砌体强度设计值f,f,烧结普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖砌体的抗压强度设计值轻骨料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值毛石砌体的抗压强度设计值,fk=fm-1.645f=fm（1-1.645f）,f=fk/f,砌体结构的材料性能分项系数，一般情况下，宜按施工质量控制等级为B级考虑，取=l.6；当为c级时，取=1.8。

二、砌体结构按承载力计算基本表达式,强度设计值的调整系数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、蒸压粉煤灰砖砌体，混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体，a=0.9；,2、对无筋砌体构件，其截面面积A0.3m2时，a=A+0.7。

对配筋砌体构件，当其中砌体截面面积A0.2m2时，a=A+0.8。

构件截面面积A以m2计。

3、当砌体用水泥砂浆砌筑时，对第3.2.1条各表中的数值a=0.9；对第3.2.2条表3.2.2中数值，a=0.89；对配筋砌体构件，当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑时，仅对砌体的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。

配筋砌体不允许采用C级。

二、砌体结构按承载力计算基本表达式,（三）砌体强度设计值f,af,（四）整体稳定验算表达式,当砌体结构作为一个刚体，需验整体稳定性时，例如倾覆、滑移、漂浮等，应按下列公式进行验算：

SG1K起有利作用的永久荷载内力标准值；,SG2K起不利作用的永久荷载内力标准值。

二、砌体结构按承载力计算基本表达式,承载力验算说明：

为可变荷载效应与永久荷载效应之比，当0.376时，承载力验算按永久荷载效应控制的组合；当0.376时，承载力验算按可变荷载效应控制的组合,三、砌体轴心抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度,砌体的抗拉、抗弯和抗剪强度都远较其抗压强度低，砌体的拉、弯、剪强度主要取决于灰缝与块体的粘结强度，亦即砂浆的强度。

（一）砌体的抗拉强度,沿通缝截面破坏,沿齿缝（II截面）或沿块体和竖向灰缝截面的破坏（截面）,

（一）砌体的抗拉强度,各类砌体沿齿缝截面破坏的轴心抗拉强度的平均值为：

标准值和设计值分别为：

k3与砌体类别有关的系数；,f2砂浆强度等级；,f砌体抗拉强度的变异系数，取f=0.20。

（二）砌体的弯曲抗拉强度,砌体沿通缝截面破坏；,砌体沿齿缝截面破坏；,砌体沿块体和竖向灰缝截面破坏。

沿齿缝破坏,沿块体和竖向灰缝破坏,沿通缝破坏,在工程设计时，应对上述三种破坏的可能性加以判断，采用对应的强度值。

（三）砌体的抗剪强度,受纯剪时，砌体可能发生沿通缝、齿缝或沿阶梯形截面的剪切破坏,沿齿缝剪切,沿通缝剪切,沿阶梯形缝剪切,齿缝受剪破坏一般仅发生在错缝较差的砖砌体及毛石砌体中。

砌体通缝抗剪强度主要取决于砖和砂浆的切向粘结强度。

砌体沿阶梯形缝受剪破坏是地震中房屋墙体的常遇震害。

砌体中竖向灰缝饱满度较差，一般不考虑它的抗剪作用。

规范对沿阶梯形缝的抗剪强度和沿通缝的抗剪强度取值一样，且只与砂浆强度有关。

砌体的抗剪强度随砂浆强度的提高而明显增大。

当竖向压应力与剪应力之比在一定范围内时，砌体的抗剪强度随着竖向压应力的增加而提高。

砌体的灰缝饱满度和砌筑时块体的含水率也是影响砌体抗剪强度的重要因素。

四、砌体的变形性能,1.砌体的弹性模量,规范规定：

取砌体受压应力应变曲线上应力为0.43fm时的割线模量作为砌体的弹性模量。

砌体的弹性模量E（MPa）,2.砌体的剪切模量,3.砌体的线膨胀系数、收缩率,五、砌体材料的选用,1、对于一般房屋，如果砌体为承重结构,2、五层及五层以上房屋的外墙、潮湿房间的墙以及受振动或层高大于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级,砂浆：

M5,3、地面以下或防潮层以下的砌体，所用材料的最低强度等级应符合下表的规定：

砖：

MU20、MU15、MU10,石材：

MU50、MU40、MU30、MU20,砂浆：

M10、M7.5、M5,砖：

MU10,砌块：

MU7.5,石材：

MU30,