武漢某大學(xué)建筑結(jié)構(gòu)講義下

13砌體及其基本力學(xué)性能

本章主要介紹無(wú)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(wú)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(wú)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13.1

砌體的種類13.2

材料強(qiáng)度等級(jí)13.3

砌體的力學(xué)性能13.1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(wú)筋砌體和配筋砌體兩大類。根據(jù)塊體的不同，無(wú)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。13.1.1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(wú)眠斗墻（圖13.1）?？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13.1空斗墻砌筑方法13.1.2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(dòng)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(hào)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。13.1.3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)。13.1.4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13.2），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(gè)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13.3），這種配筋稱為組合磚砌體。圖13.2網(wǎng)狀配筋磚砌體圖13.3組合磚砌體構(gòu)件截面13.2材料強(qiáng)度等級(jí)

磚的強(qiáng)度等級(jí)，是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓和抗折強(qiáng)度來(lái)確定的。

燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚的強(qiáng)度等級(jí)分為五級(jí)：MU30、MU25、MU20、MU15和MU10。

蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚的強(qiáng)度等級(jí)分為四級(jí)：MU25、MU20、MU15和MU10。13.2.1燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚13.2.2砌塊砌塊的強(qiáng)度等級(jí)分為五級(jí)：MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5。

砌塊的強(qiáng)度等級(jí)是由單個(gè)砌體的破壞荷載，按毛截面折算的抗壓強(qiáng)度來(lái)確定的。石材的強(qiáng)度等級(jí)分為七級(jí)：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20。石材的強(qiáng)度等級(jí)是以邊長(zhǎng)為70mm的立方體試塊測(cè)得的抗壓強(qiáng)度來(lái)確定的。13.2.3石材13.2.4砂漿

砂漿在砌體中的作用是將塊材粘結(jié)成整體，并因抹平塊體表面而使應(yīng)力分布較為均勻。同時(shí)，砂漿填滿塊材間的縫隙而減少了砌體的透氣性，從而提高了砌體隔熱性和抗凍性能。砂漿按其不同組成可分為以下三類：

（1）

水泥砂漿

（2）

混合砂漿

（3）

石灰砂漿、粘土砂漿和石膏砂漿

砂漿強(qiáng)度等級(jí)是將邊長(zhǎng)70.7mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊養(yǎng)護(hù)到28d測(cè)其抗壓極限強(qiáng)度來(lái)劃分，共有M15、M10、M7.5、M5、M2.5五級(jí)。13.3砌體的力學(xué)性能根據(jù)試驗(yàn)表明,磚砌體的破壞大致經(jīng)歷以下三個(gè)階段:

第一階段，從開(kāi)始加荷到個(gè)別磚出現(xiàn)第一條（或第一批）裂縫，如圖13.4(a)所示。這個(gè)階段的特點(diǎn)是如不再增加荷載，裂縫也不擴(kuò)展。

第二階段，隨著荷載的增加，單塊磚內(nèi)個(gè)別裂縫不斷開(kāi)展并擴(kuò)大，并沿豎向通過(guò)若干層磚形成連續(xù)裂縫，如圖13.4(b)所示。13.3.1砌體的抗壓強(qiáng)度13.3.1.1磚砌體在軸心受壓下的破壞特征

第三階段，砌體完全破壞的瞬間為第三階段。繼續(xù)增加荷載，裂縫將迅速開(kāi)展，砌體被幾條貫通的裂縫分割成互不相連的若干小柱，如圖13.4(c)所示，小柱朝側(cè)向突出，其中某些小柱可能被壓碎，以致最終喪失承載力而破壞。圖13.4砌體軸心受壓的破壞特征當(dāng)砌體受壓時(shí)，磚承受的壓力是不均勻的，而處于受彎、受剪和局部受壓狀態(tài)下，如圖13.5所示。由于磚的厚度小，又是脆性材料，其抗剪、抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，砌體的第一批裂縫就是由于單塊磚的受彎、受剪破壞引起的。單塊磚在砌體內(nèi)除了受彎、受剪外還要受拉。這種橫向拉力也是促使磚在較小的荷載下提早開(kāi)裂的原因之一。13.3.1.2磚砌體受壓應(yīng)力狀態(tài)的分析圖13.5砌體中的應(yīng)力狀態(tài)(a)砌體中個(gè)別磚的受力狀態(tài)；(b)磚表面砂漿不均勻（1）塊體三的強(qiáng)三度、三尺寸三和形三狀的三影響三砌體三的強(qiáng)三度主三要取三決于三塊體三的強(qiáng)三度。三增加三塊體三的厚三度，三其抗三彎、三抗剪三能力三亦會(huì)三增加三，同三樣會(huì)三提高三砌體三的抗三壓強(qiáng)三度。塊體三的表三面愈三平整三，灰三縫的三厚度三將愈三均勻三，從三而減三少塊三體的三受彎三受剪三作用三，砌三體的三抗壓三強(qiáng)度三就會(huì)三提高三。13三.3三.1三.3影響三砌體三抗壓三強(qiáng)度三的因三素（2）砂漿三的強(qiáng)三度及三和易三性的三影響三砂漿三強(qiáng)度三過(guò)低三將加三大塊三體與三砂漿三橫向三變形三的差三異，三對(duì)砌三體抗三壓強(qiáng)三度不三利。和易三性好三的砂三漿具三有很三好的三流動(dòng)三性和三保水三性。三在砌三筑時(shí)三易于三鋪成三均勻三、密三實(shí)的三灰縫三，減三少了三單個(gè)三塊體三在砌三體中三彎、三剪應(yīng)三力，三因而三提高三了砌三體的三抗壓三強(qiáng)度三。（3）砌筑三質(zhì)量三的影三響砌筑三質(zhì)量三對(duì)砌三體抗三壓強(qiáng)三度的三影響三，主三要表三現(xiàn)在三水平三灰縫三砂漿三的飽三滿程三度?；铱p三的厚三度也三將影三響砌三體強(qiáng)三度。三水平三灰縫三厚些三容易三鋪得三均勻三，但三增加三了磚三的橫三向拉三應(yīng)力三；灰三縫過(guò)三薄，三使砂三漿難三以均三勻鋪三砌。三實(shí)踐三證明三，水三平灰三縫厚三度宜三為8~三12三mm。（1）各類三砌體三軸心三抗壓三強(qiáng)度三的平三均值fm根據(jù)三國(guó)內(nèi)三試驗(yàn)三資料三，經(jīng)三統(tǒng)計(jì)三分析三而建三立了三各類三砌體三都適三用的三砌體三抗壓三強(qiáng)度三平均三值fm的計(jì)三算公三式，三如下三式所三示：三fm=K1f1a(1三+0三.0三7f2)K2（2）各類三砌體三軸心三抗壓三強(qiáng)度三標(biāo)準(zhǔn)三值fk各類三砌體三軸心三抗壓三強(qiáng)度三標(biāo)準(zhǔn)三值是三表示三其抗三壓強(qiáng)三度的三基本三代表三值，三由概三率分三布的0.三05分位三數(shù)確三定。三即fk=fm(1三+1三.6三45三δf)13三.3三.1三.4各類三砌體三的抗三壓強(qiáng)三度(3三)各類三砌體三軸心三抗壓三強(qiáng)度三設(shè)計(jì)三值砌體三的抗三壓強(qiáng)三度設(shè)三計(jì)值f與其三抗壓三強(qiáng)度三標(biāo)準(zhǔn)三值fk的關(guān)三系式三為三f=fk/γf（4）單排三孔混三凝土三砌塊三對(duì)孔三砌筑三時(shí)，三灌孔三砌體三的抗三壓強(qiáng)三度設(shè)三計(jì)值fg應(yīng)按三下式三計(jì)算三fg=f三+0三.6三αfcα=δρ在圓三形水三池設(shè)三計(jì)中三，由三于內(nèi)三部液三體的三壓力三在池三壁中三產(chǎn)生三環(huán)向三水平三拉力三，而三使砌三體垂三直截三面處三于軸三心受三拉狀三態(tài)（圖13三.6）。三由圖三可見(jiàn)三，砌三體的三軸心三受拉三破壞三有兩三種基三本形三式：（1）當(dāng)塊三體強(qiáng)三度等三級(jí)較三高，三砂漿三強(qiáng)度三等級(jí)三較低三時(shí)，三砌體三將沿三齒縫三破壞三（圖13三.6三(a三)中的三Ⅰ-三Ⅰ、Ⅰ′三-Ⅰ三′）均三為齒三縫破三壞。（2）當(dāng)塊三體強(qiáng)三度等三級(jí)較三低，三砂漿三強(qiáng)度三等級(jí)三較高三時(shí)，三砌體三的破三壞可三能沿三豎直三灰縫三和塊三體截三面連三成的三直縫三破壞三（圖13三.6三(a三)中的Ⅱ-三Ⅱ）。13三.3三.2砌體三的軸三心抗三拉、三抗彎三和抗三剪強(qiáng)三度13三.3三.2三.1各類三砌體三的軸三心抗三拉強(qiáng)三度設(shè)三計(jì)值ft圖13三.6砌體三的軸三心受三拉帶支三墩的三擋土三墻和三風(fēng)荷三載作三用下三的圍三墻均三屬受三彎構(gòu)三件（圖13三.7）。三由圖三可見(jiàn)三，砌三體的三彎曲三受拉三破壞三有三種三基本三形式三：（1）當(dāng)塊三體強(qiáng)三度等三級(jí)較三高時(shí)三，砌三體沿三齒縫三破壞三（圖13三.7三(a三)中的Ⅰ-三Ⅰ）。三（2）當(dāng)塊三體強(qiáng)三度等三級(jí)較三低，三而砂三漿強(qiáng)三度等三級(jí)較三高時(shí)三，砌三體可三能沿三豎直三灰縫三和塊三體截三面連三成的三直縫三破壞三（圖13三.7三(a三)中的Ⅱ-三Ⅱ）。三（3）當(dāng)彎三矩較三大時(shí)三，砌三體將三沿彎三矩最三大截三面的三水平三灰縫三產(chǎn)生三沿通三縫的三彎曲三破壞三（圖13三.7三(b三)中的Ⅲ-三Ⅲ）。三13三.3三.2三.2各類三砌體三的彎三曲抗三拉強(qiáng)三度設(shè)三計(jì)值ftm圖13三.7砌體三彎曲三受拉砌體三結(jié)構(gòu)三中的三門窗三磚過(guò)三梁、三拱過(guò)三梁支三座均三屬受三剪構(gòu)三件（圖13三.8）。三它們?nèi)赡苋仉A三梯形三截面三受剪三破壞三（圖13三.8三(a三)），三沿通三縫截三面受三剪破三壞（圖13三.8三(b三)）。齡期三為28三d的以三毛截三面計(jì)三算的三各類三砌體三的軸三心抗三拉強(qiáng)三度設(shè)三計(jì)值三、彎三曲抗三拉強(qiáng)三度設(shè)三計(jì)值三和抗三剪強(qiáng)三度設(shè)三計(jì)值三，當(dāng)三施工三質(zhì)量三控制三等級(jí)三為B級(jí)時(shí)三，可三由表13三.8中查三得。13三.3三.2三.3各類三砌體三的抗三剪強(qiáng)三度設(shè)三計(jì)值fv圖13三.8砌體三的受三剪破三壞表13三.8沿砌三體灰三縫截三面破三壞時(shí)三砌體三的軸三心抗三拉強(qiáng)三度設(shè)三計(jì)值三、彎曲三抗拉三強(qiáng)度三設(shè)計(jì)三值和三抗剪三強(qiáng)度三設(shè)計(jì)三值（MP三a）13三.3三.3砌體三強(qiáng)度三設(shè)計(jì)三值的三調(diào)整在進(jìn)三行砌三體結(jié)三構(gòu)設(shè)三計(jì)中三，遇三到下三列情三況的三各類三砌體三，其三強(qiáng)度三設(shè)計(jì)三值應(yīng)三乘以三調(diào)整三系數(shù)γa:（1）有吊三車房三屋砌三體、三跨度三不小三于9m的梁三下燒三結(jié)普三通磚三砌體三、跨三度不三小于7.三5m的梁三下燒三結(jié)多三孔磚三、蒸三壓灰三砂磚三和蒸三壓粉三煤灰三磚砌三體，三混凝三土和三輕骨三料混三凝土三砌塊三砌體三，γa為0.三9；（2）對(duì)無(wú)三筋砌三體構(gòu)三件，三其截三面面三積＜0.三3m2時(shí)，γa=A三+0三.7。對(duì)三配筋三砌體三構(gòu)件三，其三截面三面積三＜0.三2m2時(shí)，γa=A三+0三.8。A為構(gòu)三件截三面面三積（m2）；三（3）當(dāng)砌三體用三水泥三砂漿三砌筑三時(shí)，三對(duì)表13三.2三~表13三.7各表三中數(shù)三值，γa=0三.9；對(duì)三表13三.8中數(shù)三值，γa=0三.8；對(duì)三配筋三砌體三構(gòu)件三，當(dāng)三其中三的砌三體采三用水三泥砂三漿砌三筑時(shí)三，僅三對(duì)砌三體強(qiáng)三度設(shè)三計(jì)值三乘以三調(diào)整三系數(shù)γa；（4）當(dāng)施三工質(zhì)三量控三制等三級(jí)為C級(jí)時(shí)三，γa=0三.8三9；（5）當(dāng)驗(yàn)三算施三工中三房屋三的構(gòu)三件時(shí)三，γa=1三.1。13三.3三.4砌體三的彈三性模三量、三剪變?nèi)Ａ咳?、線三膨脹三系數(shù)三、收三縮率三和摩三擦系三數(shù)（1）砌體三的彈三性模三量和三剪變?nèi)Ａ科鲶w三的彈三性模三量E，可三按表13三.9采用三。砌體三的剪三變模三量G，一三般可三取G=三0.三4E。單排三孔且三對(duì)孔三砌筑三的混三凝土三砌塊三灌孔三砌體三的彈三性模三量，三應(yīng)按