钢筋混凝土结构与砌体结构Word文档下载推荐.doc
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（5）当采用砌块或大型板材作墙体时，可以减轻结构自重，加快施工进度，进行工业化生产和施工
缺点：
（1）砌体结构自重大。
（2）砌筑砂浆和砖、石、砌块之间和粘结力较弱，因此无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度低，抗震及抗裂性能较差。
（3）砌体结构砌筑工作繁重。
（4）砖砌体结构的粘土砖用量很大，往往占用农田，影响农业生产。
1.3砌体结构以展展望
（1）积极发展新材料
（2）积极推广应用配筋砌体结构
（3）加强对防止和减轻墙体裂缝构造措施的研究
（4）加强对砌体结构理论的研究
（5）提高砌体结构的施工技术水平和施工质量
第二章砌体及其基本材料力学性能
1.砌结构的应用：
（1）主要用于承受压力的构件；
（2）无筋砌体房屋可建5~7层，配筋砌体房屋可建8~18层；
（3）在盛产石材的地区可采用毛石、料石砌筑5层；
（4）桥梁、隧道等工程应用也很广；
（5）砌体材料广泛用于填充及维护构件；
2.砌体结构发展与展望：
（1）积极发展新材料；
（2）推广应用配筋砌体；
（3）加强对防止和减轻墙体裂缝构造措施的研究；
（4）加强砌体结构理论研究。
（5）提高施工水平和施工质量
2.1砌体材料及其强度等级
2.1.1砖
我国目前用于砌体结构的砖主要有烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖等四种。
经过烧结的普通砖、粘土空心砖、陶土空心砖等；
非烧结硅酸盐砖（煤渣、粉煤灰、生石灰及石膏经蒸压成型）。
普通粘土砖全国统一规格：
240x115x53，具有这种尺寸的砖称为标准砖；
空心砖主要分为三种型号：
KP1（240x115x90）、KP2（240x180x115）、KM1（190x190x90）。
前两种可以与标准砖混砌；
K表示空心，M、P为两种型号，P表示普通。
砖的强度等级：
烧结普通砖、烧结多孔砖：
MU30、MU25、MU20、MU15、MU10；
《规范GB50003-2001》取消了MU7.5级
蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖：
MU25、MU20、MU15、MU10；
2.1.2砌块
砌块一般指混凝土空心砌块、加气混凝土砌块脏乱硅酸盐实心砌块。
此外还有用粘土、煤矸石等为原料，经焙烧而制成的烧结空心砌块。
混凝土小型空心砌块；
轻骨料混凝土空心砌块（火山渣、浮石等）。
主要尺寸：
390x190x190
混凝土砌块:
（1）小型：
高度180-350mm
（2）中型：
高度360-900mm
（3）大型：
高度大于900mm
砌块的强度等级：
MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5；
《规范GB50003-2001》取消了MU3.5级砖与砌块的区别：
主要是砌筑方式不同砖砌体只有主砖（有时有配砖），砌筑时可根据实际情况安排砖类型，不能满足时可砍砖。
还可通过调整砖的位置来砌成空心和实心墙及改变墙体厚度混凝土小型砌块砌体砌筑复杂，一方面要保证上下皮砌块搭接长度不得小于90，另一方面，要保证空心砌块的孔、肋对齐砌筑。
一般在砌筑前要将各配套砌块的排列方式进行设计。
2.1.3石材
当自重大于18N/m3的称为重石，如花岗石、石灰石、砂石等；
当自重小于18N/m3的称为轻石，如凝灰岩、贝壳灰岩等；
重石材由于强度大，抗冻性、抗水性、抗汽性均较好，通常用于建筑物的基础和挡土墙等；
石材强度等级：
MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。
2.1.4砂浆
砂浆的作用是将砌体中的块体连成一个整体，并因抹平块体表面面促使应力的分布较为均匀。
对砌体所用砂浆的基本要求为：
（1）在强度及抵抗风雨侵蚀方面，砂浆应符合砌体强度及建筑物耐久性要求；
（2）砂浆的可塑性，应保证砂浆在砌筑时能很容易且较均匀地铺开，以提高砌体强度和施工劳动效率；
（3）砂浆应具有足够的保水性。
砂浆是由砂、矿物胶结材料与水按合理配比经搅拌而制成的；
砂浆的强度等级：
采用边长为70.7mm的立方体标准试块，在温度为20±
3oC环境下，水泥砂浆在湿度为90%以上、水泥石灰砂浆在湿度为60%-80%条件下养护28天，具有95%保证率的抗压强度。
M15、M10、M7.5、M5、M2.5，其中M表示Mortar的缩写；
混凝土砌块砌筑砂浆（专用砂浆）强度等级分为:
Mb15，Mb10，Mb7.5，Mb5
砂浆的分类：
水泥砂浆
混合砂浆（如水泥石灰砂浆、水泥粘土砂浆）
非水泥砂浆（如环氧树脂砂浆）；
砌体结构对砂浆的基本要求：
强度、可塑性（流动性）、保水性；
强度：
满足建筑强度和耐久性的要求；
可塑性（流动性）：
施工时能均匀铺开，提高强度和效率；
保水性：
影响砌筑吸水。
2.1.5砖石和砂浆的选择
强度的要求；
耐久性的要求：
耐久性不足时，经冻融循环后会引起砖石剥落和强度降低；
地面以下或防潮层以下的砂浆的最低强度要求：
砖石和砂浆最低强度等级要求
另外有冻胀环境和条件的地区，地面以下或防潮层以下的砌体，不宜采用多孔砖。
当采用混凝土砌体时，其孔洞应采用强度等级不低于c20的混凝土灌实。
2.2砌体种类
可按材料、砌筑形式、作用、配筋程度等分类
2.2.1砖砌体
在房屋建筑中，砖砌体可用作内外墙、柱、基础等承重结构以及围护墙与隔墙等非承重结构等。
通常用作承重外墙、内墙、砖柱、维护墙及隔墙；
注意砌筑方式。
为使砌体整体性好，砌筑时块体必须合理排列；
相互搭接，竖向灰缝错开。
490×
490mm砖柱的四皮砌筑法
2.2.2砌块砌体
采用砌块砌体，特别是采用混凝土小型砌块体，是墙体改革的一项重要措施。
新发展：
混凝土小型、中型空心砌块砌体、轻骨料混凝土空心砌块；
砌块砌体也应分皮错缝搭接。
排列砌块是设计工作中的一个重要环节，要求砌块类型最少，排列规律整齐，避免竖向通缝。
排列空心砌块时还应做到对孔，对齐上下皮砌块的肋部，以利于传递荷载。
2.2.3石砌体
石砌体是由天然石材和砂浆（或混凝土）砌筑而成，可分为料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体等
料石砌体可以用作民用房屋的承重墙、柱和基础，还可以用于建造石拱桥、石坝和涵洞。
毛石混凝土砌体由混凝土和毛石交替铺砌而成。
毛石砌体在基础工程中应用较多，也常用于建造挡土墙、路堤和护坡等。
2.2.4配筋砌体
为提高砌体强度、减少其戴百尺寸、增加砌体结构（或构件）的整体性，可采用配筋砌体。
配筋砌体可分为配筋砖体和配筋砌块砌体。
通常分为网状配筋砖砌体、组合砖砌体和配筋砌块砌体。
网状配筋砖砌体是指在砖砌体的水平灰缝内配置钢筋网片或水平钢筋形成的砌体。
这种砌体可以提高抗压承载能力及抗震性能，一般在轴心受压或偏心受压构件中应用。
组合砖砌体是砌体外侧预留的竖向凹槽内或外侧配置纵向钢筋，再灌注混凝土或砂浆形成的砌体。
1.外包式组合砖砌体
外包式组合砖砌体指在砖砌体墙或柱外侧配有一定厚度的钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层，以提高砌体的抗压、抗弯和抗剪能力。
2.内嵌式组合砖砌体
砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙是一种常用的内嵌式组合砖砌体。
工程实践证明，在砌体墙的纵横墙交接处及大洞口边缘，设置钢筋混凝土构造柱不但可以提高构件的承载力，同时构造柱与房屋圈梁连接组成钢筋混凝土空间骨架，对增强房屋的变形能力和抗倒塌内力十分明显。
配筋混凝土空心砌块砌体
混凝土空心砌块在砌筑中，上下孔洞对齐，在竖向孔中配置钢筋、浇注灌孔混凝土，在横肋凹槽中配置水平钢筋并浇注灌孔混凝土或在水平灰缝配置水平钢筋，所形成的砌体结构称为配筋混凝土空心砌块砌体，简称配筋砌块砌体。
这种配筋砌体自重轻，地震作用小，抗震性能好，受力性能类似于钢筋混凝土结构，但造价较钢筋混凝土结构低。
强调几个概念:
配筋砌体约束砌体集中配筋砌体
配筋砌体:
严格意义上的配筋砌体为所配钢筋在墙体破坏时强度达到屈服的砌体。
约束砌体:
通过垂直和水平钢筋砼构件约束砌体，使其在破坏时主要增加墙体的极限水平变形，增强墙体的延性。
但钢筋在受力过程中可能达不到屈服。
一般来说，不会改变墙体的破坏特征。
集中配筋砌体:
在约束砌体的基础上，除了墙端柱和楼盖处圈梁之外，又增设墙中柱和水平配筋带。
不仅增加了对墙体的约束作用，而且增强了墙体的水平承载力和竖向承载力。
2.3砌体的受压性能
2.3.1砌体的受压破坏特征
砌体轴心受压从加载到破坏大致经历三个阶段，如图2.3所示
第一阶段：
从砌体体受压开始，当压力增大至50%~70%的破坏荷载时，在砌体内某些单块砖在拉、弯、剪复合作用下出现第一批裂缝。
在此阶段裂缝细小，未能穿过砂浆层，如果不再增加压力，单块砖内的裂缝也不继续发展。
如图2.3a所示。
第二阶段：
随着荷载的增加，当压力增大至80%~90%的破坏荷载时，单块砖内的裂缝将不断发展，并沿着竖向灰缝过若干皮砖，在砌钵内逐渐连接成一段段校连续的裂缝。
若此时荷载不再增加，裂缝仍会继续发展，砌体已临近破坏，在工程实践中应视为构件处危险状态。
如图2.3b所示。
第三阶段：
随着荷载的继续增加，则砌体中的裂缝迅速延伸、宽度增大，并连成通缝，连续的竖向贯通裂缝把砌体分割成1/2砖左右的小柱体（个别砖可能压碎）而失稳破坏（如图2.3c所示）。
以砌体破坏时的压力除以砌体截面面积所得的应力值称为砌体的极限抗压强度。
2.3.2砌体的受压应力状态
砌体内单块砖的应力状态有以下特点：
（1）单块砖在砌体内并不是均匀受压，而是处于受弯和受剪状态（图2.4）
（2）砌体横向变形时砖和砂浆存在交互作用。
（3）弹性地基梁作用
（4）竖向灰缝上的应力集中。
2.3.3影响砌体抗压强度的因素
1.块体和砂浆的强度:
一般情况下，砌体强度随块体和砂浆强度的提高而提高；
2..砌体强度与材料强度关系：
砌体强度低于块体强度；
当砂浆强度较低时，砌体强度高于砂浆强度；
当砂浆强度较高时，砌体强度低于砂浆强度。
（1）块体和砂浆的强度:
（2）砂浆的性能：
砂浆强度越低，变形越大，砖受到的拉应力和剪应力也越大，砌体强度也越低；
流动性越大，灰缝越密实，可降低砖的弯剪应力；
但流动性过大，会增加灰缝的变形能力，增加砖的拉应力；
（3）块材的形状和灰缝厚度：
灰缝平整、均匀、等厚可以减小弯剪应力；
方便施工的条件下，砌块越大越好；
（4）砌筑质量：
水平灰缝、砖的含水率、搭砌质量等。
测试砌体抗压强度时的试件要求：
普通砖（240×
115×
53）为240×
370×
720（厚×
宽×
高）；
中小型砌块为砌块厚度×
主规格砌块长度×
三皮砌块高（包括灰缝）；
中小型砌块试件要求
砌体的轴心抗压强度平均值：
f1和f2分别为砌块和砂浆的强度平均值；
k1为与块体类别及砌体类别有关的参数，可查表；
k2为低强度等级砂浆砌筑的修正参数，可查表；
a为与块材类别有关的参数，可查表；
《砌体结构设计规范》GB50003-2001直接给出不同块材砂浆配合下的强度值。
2.4砌体的抗拉、抗弯和抗剪性能
2.4.1砌体的轴心受拉性能
1.砌体的抗压性能要比抗拉、抗弯和抗剪好的多。
但工程中也会遇到受拉、受剪情况。
2.4.2砌体的受弯性能
规范规定砌体沿齿缝与沿通缝截面受弯破坏时的弯曲抗拉强度平均值计算公式为
2.4.3砌体的受剪性能
（1）砌体的受剪破坏与抗剪强度
规范规定砌体的抗剪强度平均值计算公式为：
（2）影响砌体抗剪强度的主要因素
①块体与砂浆的强度
②垂直压应力
③砌筑质量
④试验方法
2.5砌体的弹性模量
2.5.1砌体的弹性模量
砌体的弹性模量是其应力与应变的比值，主要用于计算机砌体构件在荷载作用下的变形，是衡量砌体抵抗变形能力的一个物理量，其大小主要通过实测砌体的应力-应变曲线求得。
切线模量的定义为:
在实际工程中，按时的变形模量为砌体的弹性模量。
f—是砌体抗压强度设计值。
2.5.2砌体的剪变模量
第三章砌体结构构件承载力的计算
了解结构计算方法的历史发展；
理解极限状态设计方法的基本原理。
掌握受压构件的计算思想；
熟练掌握砌体结构受压、局部受压的计算方法；
理解砌体结构轴心受拉、受弯和受剪的计算方法；
掌握配筋砖砌体构件的计算方法。
理解配筋砌块砌体构件的计算方法。
结构设计方法概述
容许应力设计法：
结构的受力性能不是弹性的；
结构中一点达到容许应力，结构即认为失效；
没有考虑结构功能的多样性要求；
从安全角度考虑，需要确定其极限受弯承载力；
而为控制正常使用阶段的裂缝和挠度变形，需要确定带裂缝工作阶段的受力情况。
采用容许应力设计方法，无法统一这两方面的要求。
安全系数是凭经验确定的，缺乏科学依据。
破损阶段设计法：
整个截面达到极限承载力才认为失效，考虑了材料塑性和强度的充分发挥；
极限荷载可以直接由试验验证，构件的总安全度较为明确，但安全系数K仍然凭经验确定；
没有考虑结构功能的多样性要求的问题。
极限状态设计法
除要求对承载力极限状态进行设计外，还包括的挠度和裂缝宽度（适用性）的极限状态的设计，对于承载力极限状态，针对荷载、材料的不同变异性，不再采用单一的安全系数，而采用的多系数表达，
材料强度fck和fsk是根据统计后按一定保证率取其下限分位值，反映的材料强度的变异性。
荷载值qik也尽可能根据各种荷载的统计资料，按一定保证率取其上限分位值。
荷载系数kqi，材料强度系数kc和ks仍按经验确定，但对于不同荷载的变异大小，可取不同的荷载系数。
以概率理论为基础的极限状态设计法
由于实际结构中的不确定性，因此无论如何设计结构，都会有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。
为了科学定量的表示结构可靠性的大小，采用概率方法是比较合理的。
但对于不同荷载的变异大小，可取不同的荷载系数。
3.1以概率理论为基础的极限状态设计方法
3.1.1极限状态设计方法的基本概念
以概率论理论为基础的极限状态设计方法，用可靠指标度量结构的可靠度，用分项系数表达式进行设计。
（1）结构的功能要求
我国《建筑结构设计统一标准》规定，建筑结构必须满足下列功能要求：
①安全性
结构在预定的使用期内（一般为50年），应能承受在正常施工、正常使用情况下可能出现的各种荷载、外加变形（如超静定结构的支座不均匀沉降）、约束变形（如温度和收缩变形受到约束时）等的作用。
在偶然事件（如地震、爆炸）发生时和发生后，结构应能保持整体稳定性，不应发生倒塌或连续破坏而造成生命财产的严重损失。
②适用性
结构在正常使用期间，具有良好的工作性能。
如不发生影响正常使用的过大的变形（挠度、侧移）、振动（频率、振幅），或产生让使用者感到不安的过大的裂缝宽度。
③耐久性
结构在正常使用和正常维护条件下，应具有足够的耐久性。
即在各种因素的影响下，结构的承载力和刚度不应随时间有过大的降低，而导致结构在其预定使用期间内丧失安全性和适用性，降低使用寿命。
结构的可靠性——安全性、适用性和耐久性的总称指结构在规定的使用期限内（设计工作寿命=50年），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和维护），完成预定结构功能的能力。
（2）结构的极限状态
结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。
反之，则结构为“不可靠”或“失效”。
区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限状态”
1.极限状态的概念
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态时（如到达极限承载力、失稳、变形过大、裂缝过宽等），就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。
2.极限状态的分类
（1）承载力能力极限状态
主要包括以下几个方面：
结构或构件达到最大承载力（包括疲劳）；
结构整体或其中一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移）；
结构塑性变形过大而不适于继续使用；
（2）正常使用极限状态
指结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值时的状态。
过大的变形、侧移（影响非结构构件、不安全感、不能正常使用（吊车）等）；
过大的裂缝（钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；
过大的振动（不舒适）；
其他正常使用要求.
（3）结构上的作用、作用效应和结构的抗力
1.作用的概念与类型
概念：
使结构或构件产生内力（应力）、变形（位移、应变）和裂缝的所有原因。
结构上的作用是指使结构产生内力、变形、应力或应变的所有原因。
作用效应是指各种作用施加在结构上，使结构产生的内力和变形。
作用施加于结构引起的效应,如弯矩M、轴力N、剪力V、扭矩T、挠度f、裂缝宽度w等.S=CQ如：
。
结构的抗力R是指结构或构件承受内力和变形的能力。
如受弯承载力Mu、受剪承载力Vu、容许挠度[f]、容许裂缝宽度[w]等。
R=R（fc,fy,A,h0,As,…）
结构的工作状态：
S<
R可靠；
S=R极限；
S>
R失效S—作用效应；
R—结构抗力。
功能函数（结构余力）：
Z=R-S=G（R,S）
类型：
按作用的形式：
直接作用（荷载）、间接作用
按随时间的变异性不同：
永久荷载、可变荷载、偶然荷载。
（4）结构的可靠度与可靠指标
结构的工作状态可以用作用效应S和结构抗力R的关系来描述，如令Z=R-S显然，当Z>
0时，结构可靠；
当Z<
0时，结构失效；
当Z=0时，结构处于极限状态。
结构“可靠”或“失效”的程度也只能以概率的意义来衡量，而非一个定值。
如果以Pt=p（Z<
0）表示结构失效的概率，以Ps=P（Z>
0）表示结构可靠的概率。
我国《建筑结构设计统一标准》中规定采用近似概率方法，即采用平均值。
（5）设计表达式
可靠指标β
可靠度、失效概率及可靠指标结构可靠度结构在规定的时间内，规定的条件下完成预定功能的可能性大小。
失效概率结构能完成预定功能的概率—“可靠概率”，不能完成预定功能的概率—“失效概率”，失效概率越小，表示结构可靠性越大。
由图可知，结构的失效概率与Z的平均值到原点的距离有关。
所以令
则β与Pf之间存在对应关系，β大则Pf小，因此β也可作为衡量结构可靠性的一个指标，故称可靠指标。
目标可靠指标及安全等级
，我国对于一般工程结构，当为延性破坏时，其可靠指标取[β]=3.2（可略小），对脆性破坏取[β]=3.7。
对于重要的工程结构，应提高可靠指标。
砌体结构属于脆性破坏，取[β]=3.7。
达到设计使用年限后（一般为50年）并不是结构就失效，而是失效概率增加。
同时，结构失效也并不表示结构倒塌，结构倒塌也不一定造成人员伤亡。
砌体结构构件承载能力极限状态设计表达式
γ0结构的重要性系数：
一级或设计年限50年以上的不应小于1.1；
二级或设计年限50年的，不应小于1.0；
三级或设计年限1-5年的，不应小于0.9；
ψci第i个可变荷载的组
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