砌體及其基本力學(xué)性能

砌體及其基本力學(xué)性能

本章主要介紹無筋砌體受壓構(gòu)件承載力的主要影響因素、構(gòu)件承載力的基本計(jì)算公式及其適用范圍，無筋砌體局部受壓時(shí)的受力特點(diǎn)，局部受壓承載力驗(yàn)算的基本公式以及梁下墊塊的計(jì)算和構(gòu)造，無筋砌體受拉、受彎、受剪構(gòu)件的破壞特征及承載力計(jì)算方法。

本章提要本章內(nèi)容.1

砌體的種類.2

材料強(qiáng)度等級.3

砌體的力學(xué)性能.1砌體的種類

砌體是由塊體和砂漿砌筑而成的整體。

砌體分為無筋砌體和配筋砌體兩大類。根據(jù)塊體的不同，無筋砌體有：磚砌體、砌塊砌體和石砌體。在砌體中配有鋼筋或鋼筋混凝土的稱為配筋砌體。在房屋建筑中，磚砌體通常用作內(nèi)外墻、柱及基礎(chǔ)等承重結(jié)構(gòu)，圍護(hù)墻及隔斷墻等非承重結(jié)構(gòu)。承重墻一般多做成實(shí)心的。實(shí)心磚砌體按照磚的搭砌方式，有一順一丁、三順一丁或五順一丁的砌筑方法。有些磚必須側(cè)砌而形成180mm、300mm和420mm等厚度?？招拇u也可砌成90mm、180mm、240mm、290mm及390mm厚的墻體。.1.1磚砌體

空斗墻是將部分或全部磚側(cè)砌而成。砌筑方法有一眠一斗、一眠多斗和無眠斗墻（圖.1）?？斩穳εc實(shí)心墻相比，具有節(jié)約磚和砂漿，降低造價(jià)及減輕自重的優(yōu)點(diǎn)。圖.1空斗墻砌筑方法.1.2砌塊砌體砌塊代替粘土磚做墻體材料是墻體改革的一項(xiàng)重要措施，它有利于建筑工業(yè)化、減輕體力勞動強(qiáng)度及加快施工進(jìn)度。由于砌塊單塊自重大，故必須使用吊裝機(jī)具。在選擇砌塊的規(guī)格尺寸和型號時(shí)，應(yīng)考慮吊裝設(shè)備的能力和房屋墻體的分塊情況，并應(yīng)盡量減少砌塊的類型。常用的砌塊有混凝土中型、小型空心砌塊和粉煤灰中型實(shí)心砌塊。主要用于住宅、學(xué)校、辦公樓及一般工業(yè)建筑的承重墻或圍護(hù)墻。.1.3石砌體石砌體有料石砌體、毛石砌體和毛石混凝土砌體。料石砌體一般用于建筑房屋、石拱橋、石壩等構(gòu)筑物。由于料石加工困難，故一般多采用毛石砌體。用毛石砌體建造的多層房屋可達(dá)到5層。

毛石混凝土砌體是在模板內(nèi)交替鋪置混凝土層及形狀不規(guī)則的毛石層構(gòu)成的。毛石混凝土砌體通常用作一般房屋和構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。.1.4配筋磚砌體當(dāng)磚砌體構(gòu)件截面尺寸較大，需要減小其截面尺寸，提高砌體的強(qiáng)度時(shí)，可在砌體的水平灰縫中每隔幾層磚放置一層鋼筋網(wǎng)（圖.2），稱為網(wǎng)狀配筋磚砌體或橫向配筋磚砌體。當(dāng)構(gòu)件的偏心較大時(shí)，可在豎向灰縫內(nèi)或在垂直于彎矩方向的兩個側(cè)面預(yù)留的豎向凹槽內(nèi)，放置縱向鋼筋和澆注混凝土（圖.3），這種配筋稱為組合磚砌體。圖.2網(wǎng)狀配筋磚砌體圖.3組合磚砌體構(gòu)構(gòu)件截面.2材料強(qiáng)度等級級磚的強(qiáng)度等級級，是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測測得的抗壓和和抗折強(qiáng)度來來確定的。燒結(jié)普通磚、、燒結(jié)多孔磚磚的強(qiáng)度等級級分為五級：MU30、MU25、MU20、MU15和MU10。蒸壓灰砂磚和和蒸壓粉煤灰灰磚的強(qiáng)度等等級分為四級：MU25、MU20、MU15和MU10。.2.1燒結(jié)普通磚、、燒結(jié)多孔磚磚、蒸壓灰砂砂磚和蒸壓粉粉煤灰磚.2.2砌塊砌塊的強(qiáng)度等等級分為五級級：MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5。砌塊的強(qiáng)度等等級是由單個砌體體的破壞荷載載，按毛截面面折算的抗壓壓強(qiáng)度來確定定的。石材的強(qiáng)度等等級分為七級級：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20。石材的強(qiáng)度等等級是以邊長長為70mm的立方體試塊塊測得的抗壓壓強(qiáng)度來確定定的。.2.3石材.2.4砂漿砂漿在砌體中中的作用是將塊材粘結(jié)結(jié)成整體，并并因抹平塊體體表面而使應(yīng)應(yīng)力分布較為為均勻。同時(shí)時(shí)，砂漿填滿滿塊材間的縫縫隙而減少了了砌體的透氣氣性，從而提提高了砌體隔隔熱性和抗凍凍性能。砂漿按其不同同組成可分為為以下三類：：（1）水泥砂漿（2）混合砂漿（3）石灰砂漿、粘粘土砂漿和石石膏砂漿砂漿強(qiáng)度等級級是將邊長70.7mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體體試塊養(yǎng)護(hù)到到28d測其抗壓極限限強(qiáng)度來劃分分，共有M15、M10、M7.5、M5、M2.5五級。.3砌體的力學(xué)性性能根據(jù)試驗(yàn)表明明,磚砌體的破壞壞大致經(jīng)歷以以下三個階段段:第一階段，從開始加荷到到個別磚出現(xiàn)現(xiàn)第一條（或或第一批）裂裂縫，如圖.4(a)所示。這個階段的的特點(diǎn)是如不不再增加荷載載，裂縫也不不擴(kuò)展。第二階段，隨著荷載的增增加，單塊磚磚內(nèi)個別裂縫縫不斷開展并并擴(kuò)大，并沿沿豎向通過若若干層磚形成成連續(xù)裂縫，，如圖.4(b)所示。.3.1砌體的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度.3.1.1磚砌體在軸心心受壓下的破破壞特征第三階段，砌體完全破壞壞的瞬間為第第三階段。繼繼續(xù)增加荷載載，裂縫將迅迅速開展，砌砌體被幾條貫貫通的裂縫分分割成互不相相連的若干小小柱，如圖.4(c)所示，小柱朝側(cè)向向突出，其中中某些小柱可可能被壓碎，，以致最終喪喪失承載力而而破壞。圖.4砌體軸心受壓壓的破壞特征征當(dāng)砌體受壓時(shí)時(shí)，磚承受的的壓力是不均均勻的，而處處于受彎、受受剪和局部受受壓狀態(tài)下，，如圖.5所示。由于磚的厚厚度小，又是是脆性材料，，其抗剪、抗抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)低低于抗壓強(qiáng)度度，砌體的第第一批裂縫就就是由于單塊塊磚的受彎、、受剪破壞引引起的。單塊磚在砌體體內(nèi)除了受彎彎、受剪外還還要受拉。這這種橫向拉力力也是促使磚磚在較小的荷荷載下提早開開裂的原因之之一。.3.1.2磚砌體受壓應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)的分分析圖.5砌體中的應(yīng)力力狀態(tài)(a)砌體中個別磚磚的受力狀態(tài)態(tài)；(b)磚表面砂漿不不均勻（1）塊體的強(qiáng)度、、尺寸和形狀狀的影響砌體的強(qiáng)度主主要取決于塊塊體的強(qiáng)度。。增加塊體的的厚度，其抗抗彎、抗剪能能力亦會增加加，同樣會提提高砌體的抗抗壓強(qiáng)度。塊體的表面愈愈平整，灰縫縫的厚度將愈愈均勻，從而而減少塊體的的受彎受剪作作用，砌體的的抗壓強(qiáng)度就就會提高。.3.1.3影響砌體抗壓壓強(qiáng)度的因素素（2）砂漿的強(qiáng)度及及和易性的影影響砂漿強(qiáng)度過低低將加大塊體體與砂漿橫向向變形的差異異，對砌體抗抗壓強(qiáng)度不利利。和易性好的砂砂漿具有很好好的流動性和和保水性。在在砌筑時(shí)易于于鋪成均勻、、密實(shí)的灰縫縫，減少了單單個塊體在砌砌體中彎、剪剪應(yīng)力，因而而提高了砌體體的抗壓強(qiáng)度度。（3）砌筑質(zhì)量的影影響砌筑質(zhì)量對砌砌體抗壓強(qiáng)度度的影響，主主要表現(xiàn)在水水平灰縫砂漿漿的飽滿程度度?；铱p的厚度也也將影響砌體體強(qiáng)度。水平平灰縫厚些容容易鋪得均勻勻，但增加了了磚的橫向拉拉應(yīng)力；灰縫縫過薄，使砂砂漿難以均勻勻鋪砌。實(shí)踐踐證明，水平平灰縫厚度宜宜為8~12mm。（1）各類砌體軸心心抗壓強(qiáng)度的的平均值fm根據(jù)國內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)資料，經(jīng)統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析而建建立了各類砌砌體都適用的的砌體抗壓強(qiáng)強(qiáng)度平均值fm的計(jì)算公式，，如下式所示示：fm=K1f1a(1+0.07f2)K2（2）各類砌體軸心心抗壓強(qiáng)度標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值fk各類砌體軸心心抗壓強(qiáng)度標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值是表示示其抗壓強(qiáng)度度的基本代表表值，由概率率分布的0.05分位數(shù)確定。。即fk=fm(1+1.645δf).3.1.4各類砌體的抗抗壓強(qiáng)度(3)各類砌體軸心心抗壓強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值砌體的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f與其抗壓強(qiáng)度度標(biāo)準(zhǔn)值fk的關(guān)系式為f=fk/γf（4）單排孔混凝土土砌塊對孔砌砌筑時(shí)，灌孔孔砌體的抗壓壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值fg應(yīng)按下式計(jì)算算fg=f+0.6αfcα=δρ在圓形水池設(shè)設(shè)計(jì)中，由于于內(nèi)部液體的的壓力在池壁壁中產(chǎn)生環(huán)向向水平拉力，，而使砌體垂垂直截面處于于軸心受拉狀狀態(tài)（圖.6）。由圖可見，砌砌體的軸心受受拉破壞有兩兩種基本形式式：（1）當(dāng)塊體強(qiáng)度等等級較高，砂砂漿強(qiáng)度等級級較低時(shí)，砌砌體將沿齒縫縫破壞（圖.6(a)中的Ⅰ-Ⅰ、Ⅰ′-Ⅰ′）均為齒縫破破壞。（2）當(dāng)塊體強(qiáng)度等等級較低，砂砂漿強(qiáng)度等級級較高時(shí)，砌砌體的破壞可可能沿豎直灰灰縫和塊體截截面連成的直直縫破壞（圖.6(a)中的Ⅱ-Ⅱ）。.3.2砌體的軸心抗抗拉、抗彎和和抗剪強(qiáng)度.3.2.1各類砌體的軸軸心抗拉強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值ft圖.6砌體的軸心受受拉帶支墩的擋土土墻和風(fēng)荷載載作用下的圍圍墻均屬受彎彎構(gòu)件（圖.7）。由圖可見見，砌體的彎彎曲受拉破壞壞有三種基本形式式：（1）當(dāng)塊體強(qiáng)度等等級較高時(shí)，，砌體沿齒縫縫破壞（圖.7(a)中的Ⅰ-Ⅰ）。（2）當(dāng)塊體強(qiáng)度等等級較低，而而砂漿強(qiáng)度等等級較高時(shí)，，砌體可能沿沿豎直灰縫和和塊體截面連連成的直縫破破壞（圖.7(a)中的Ⅱ-Ⅱ）。（3）當(dāng)彎矩較大時(shí)時(shí)，砌體將沿沿彎矩最大截截面的水平灰灰縫產(chǎn)生沿通通縫的彎曲破破壞（圖.7(b)中的Ⅲ-Ⅲ）。.3.2.2各類砌體的彎彎曲抗拉強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值ftm圖.7砌體彎曲受拉拉砌體結(jié)構(gòu)中的的門窗磚過梁梁、拱過梁支支座均屬受剪剪構(gòu)件（圖.8）。它們可能能沿階梯形截截面受剪破壞壞（圖.8(a)），沿通縫截截面受剪破壞壞（圖.8(b)）。齡期為28d的以毛截面計(jì)計(jì)算的各類砌砌體的軸心抗抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值、彎曲抗抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值和抗剪強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，，當(dāng)施工質(zhì)量量控制等級為為B級時(shí)，可由表.8中查得。.3.2.3各類砌體的抗剪剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fv圖.8砌體的受剪破壞壞表.8沿砌體灰縫截面面破壞時(shí)砌體的的軸心抗拉強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值、彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值和抗剪強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（MPa）.3.3砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值的調(diào)整在進(jìn)行砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)中，遇到到下列情況的各各類砌體，其強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘乘以調(diào)整系數(shù)γa:（1）有吊車房屋砌體體、跨度不小于于9m的梁下燒結(jié)普通通磚砌體、跨度度不小于7.5m的梁下燒結(jié)多孔孔磚、蒸壓灰砂砂磚和蒸壓粉煤煤灰磚砌體，混混凝土和輕骨料料混凝土砌塊砌砌體，γa為0.9；（2）對無筋砌體構(gòu)件件，其截面面積積＜0.3m2時(shí)，γa=A+0.7。對配筋砌體構(gòu)構(gòu)件，其截面面面積＜0.2m2時(shí)，γa=A+0.8。A為構(gòu)件截面面積積（m2）；（3）當(dāng)砌體用水泥砂砂漿砌筑時(shí)，對對表.2~表.7各表中數(shù)值，γa=0.9；對表.8中數(shù)值，γa=0.8；對配筋砌體構(gòu)構(gòu)件，當(dāng)其中的的砌體采用水泥泥砂漿砌筑時(shí)，，僅對砌體強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值乘以調(diào)調(diào)整系數(shù)γa；（4）當(dāng)施工質(zhì)量控制制等級為C級時(shí)，γa=0.89；（5）當(dāng)驗(yàn)算施工中房房屋的構(gòu)件時(shí)，，γa=1.1。.3.4砌體的彈性模量量、剪變模量、、線膨脹系數(shù)、、收縮率和摩擦擦系數(shù)（1）砌體的彈性模量量和剪變模量砌體的彈性模量量E，可按表.9采用。砌體的剪變模量量G，一般可取G=0.4E。單排孔且對孔砌砌筑的混凝土砌砌塊灌孔砌體的的彈性模量，應(yīng)應(yīng)按下式計(jì)算：：E=1700fg（2