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砌体：由块体和砂浆砌筑而成的整体材料，同混凝土一样。砌体结构又称为混合结构，砌体结构在实际工程中被广泛的应用。优点：较易就地取材。具有很好的耐久性和耐火性。与混凝土结构相比可节约水泥和钢材。保温隔热性能好施工工艺简单。缺点：结构的自重大。劳动量大。砌体的抗拉、抗弯和抗剪强度较低。抗震性能差。,砌体结构MASONNRYSTRUCTURE,第一节砌体材料的强度等级及设计要求一、块体的强度等级块体的强度等级是根据标准试验方法所得到的抗压极限强度划分的。注：块体的强度等级是根据抗压强度平均值确定的，与混凝土不同。强度等级用符号MU表示，如MU10,MU表示砌体中的块体强度等级的符号,其后数字表示块体强度的大小,单位为N/mm2。砖的最低强度等级为MU10,最高强度等级为MU30。石材的最低强度等级为MU20。二、砂浆1.砂浆的种类：水泥砂浆、混合砂浆、石灰砂浆。,2.砂浆的强度等级砂浆的强度等级用字母M表示，其后的数字表示砂浆强度大小,单位为N/mm2。砂浆的最低强度等级为M2.5。三、块材及砂浆的选择在设计时，如何选择材料的强度等级，除了要考虑砌体结构的受力和稳定性以外，我国规范对在特定情况下的砌体材料强度还做了最低的规定要求，在设计时要满足规范的要求。,第二节砌体的力学性能一.砌体受压性能砌体受压破坏过程分为三个阶段：1.从加载到个别砖出现裂缝。其特点为不加载，裂缝不发展。2.形成贯通的裂缝，特点是不加载裂缝继续发展，最终可能发生破坏。3.破坏，被竖向裂缝分割成的小柱失稳破坏。,根据实验发现，砌体的抗压强度比块体的抗压强度低。原因是砌体内的块体要受弯矩、剪力、拉力和应力集中的作用。由于砂浆层高低不平，砌体内块体的受力如同连续梁，如图所示。块体的抗拉和抗剪强度比较低，容易开列出现裂缝，因此砌体的抗压强度比块体的抗压强度低。,二、影响砌体抗压强度的主要因素1.块材和砂浆的强度等级2.砂浆的弹性模量和流动性（和易性）砂浆的弹性模量越低，砌体的抗压强度越低，原因是砌体内的块体受到的拉力越大。砂浆的和易性好，砌体的强度高。,注：同样强度等级时，混合砂浆砌筑的砌体的抗压强度大于水泥砂浆砌筑的砌体的抗压强度。因此，砌体规范规定，当用水泥砂浆砌筑时，各类砌体的强度应按保水性能好的砂浆砌筑的砌体强度乘以小于的调整系数。3.块材高度和块材外形砌体强度随块材高度增加而增加。块材的外形比较规则、砌体强度相对较高。4.砌筑质量砌筑质量主要包括灰缝的均匀性和饱满程度。砌体结构施工及验收规范中，要求水平灰缝砂浆饱满度大于80%。对表面平整的块材，砌体抗压强度将随着灰缝厚度的加大而降低。砂浆厚度太薄，砌体的抗压强度也将降低。通常要求砖砌体的水平灰缝厚度为812mm。另外在施工时不得采用包心砌法，也不得干砖上墙。三、砌体抗压强度砌体抗压强度根据组成砌体的块体和砂浆的强度等级查表，见教材表5-2到5-7。,砌体的受拉、受弯和受剪性能一、砌体的轴心抗拉性能（一）砌体轴心受拉破坏形式砌体轴心受拉时,有三种破坏形式。1.沿齿缝截面的破坏2.沿块体截面的破坏3.沿水平灰缝的破坏试验表明：轴心受拉强度主要取决于砂浆的切向粘结强度。,二、砌体的弯曲抗拉强度砌体受弯破坏形式同砌体受拉一样，砌体受弯曲也有三种破坏形式:沿齿缝截面的弯曲受拉破坏、沿块体截面的弯曲受拉破坏和沿通缝截面的弯曲受拉破坏。,砌体的弯曲抗拉强度试验表明：轴心受拉强度主要取决于砂浆的切向粘结强度,三、砌体的抗剪强度砌体受剪有两种情况，一种是纯剪，受剪面上只有剪力，第二种是受剪面上既有剪应力又有正应力。影响砌体抗剪强度的主要因素有：砂浆的强度、受剪面上的垂直压应力。,砌体轴心抗拉强度、弯曲抗拉和抗剪强度的设计值可以根据砌体砂浆的强度等级查表求得。,工程中，砌体强度在有些情况下可能会提高，有时需要适当降低，因此计算时需要对砌体强度进行调整。a-砌体强度设计值的调整系数，按下列规定取值：（1）有吊车房屋、跨度不小于9m的梁下砖砌体、跨度不小于7.5m的梁下多孔砖、蒸压粉煤灰砖砌体、蒸压灰砂砖砌体和混凝土小型空心砌块砌体,a为0.9。（2）对于无筋砌体，构件截面面积A小于0.3m2时,a为其截面面积（按m2计）加0.7。对配筋砌体，当其中砌体截面面积小于0.2m2,a为其截面面积（按m2计）加0.8。(3)当用水泥砂浆砌筑时,对于抗压强度取0.9,对于抗拉和抗剪强度取0.8。对于配筋砌体当其中的砌体采用水泥沙浆砌筑时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数a。(4)当施工质量为C级时,a取0.89。(5)当验算施工中房屋的构件时,a=1.10。注：配筋砌体不允许采用C级。,第三节砌体结构房屋墙、柱静力计算方案砌体结构房屋设计,首先进行墙体布置,然后确定房屋的静力计算方案,进行墙、柱内力分析，验算墙柱承载力。一、房屋的结构布置方案混合结构房屋有如下四种承重体系:1.横墙承重体系(transversewallbearingsystem)横墙承重体系是由横墙直接承受屋面、楼面荷载的结构承重体系。其传力过程：荷载板横墙地基。横墙承重体系的特点是:（1）房屋横向刚度较大,整体性较好。（2）楼盖结构较简单,便于施工,楼盖的材料用量较少,但墙体的用料较多。（3）外纵墙不承重,便于设置较大的门窗。,2.纵墙承重体系(longitudinalwallbearingsystem)纵墙承重体系是由纵墙直接承受屋（楼）面荷载的结构承重体系。其传力过程：荷载板梁（屋架）纵墙地基。纵墙承重体系的特点是:（）横墙较少,建筑平面布置较灵活,但纵墙承受的荷载较大,往往要设扶壁柱,且门窗尺寸和布置受到一定的限制。（）房屋的横向刚度较横墙承重体系差。（）楼盖跨度较大、用料较多,但墙体用料较少,且房屋的有效空间也较少。,3.纵横墙混合承重体系(longitudinaltransversewallhybridbearingsystem)纵横墙承重体系是由纵墙和横墙混合承受屋（楼）面荷载的结构体系。这种体系兼有前述两种承重体系的特点,能适应房屋平面布置的多种变化,更为满足建筑功能要求。如点式住宅楼通常采用这种承重体系。4.内框架承重体系(innerframebearingsystem)它是由房屋内部的钢筋混凝土框架和外部砖墙、砖柱构成的承重体系。其特点是:（）房屋开间大,平面布置较为灵活,但横墙较少,房屋空间刚度较差。,（）与全框架房屋相比,可利用外墙承重,节约钢材和水泥。（）房屋由两种性能不同的材料组成,在荷载作用下将产生不的压缩变形,从而引起较大的附加内力。注：从结构出发，设计时应选用横墙承重体系和纵横墙混合承重体系,房屋的静力计算方案（staticanalysisschemeofbuilding）在房屋的内力计算时,根据房屋的空间刚度大小分为刚性方案、刚弹性方案和弹性方案三种静力计算方案，各方案的内力计算方法不同。1.刚性方案(rigidanalysisscheme)：房屋的空间刚度比较大，在水平荷在作用下，房屋的位移比较小，在内力计算时，可将墙体视为一竖向的梁，楼盖和屋盖为该梁的不动铰支座。2.弹性方案(elasticanalysisscheme)：房屋的空间刚度比较小，在荷载作用下位移比较大，内力计算时，按屋架与墙柱铰接的排架或框架计算内力。3.刚弹性方案(rigid-elasticanalysisscheme)：房屋的空间刚度介于上述两者之间，在荷载作用下，房屋的位移不能忽略不计，在内力计算时按排架或框架计算，但要增加弹性支座。,设p没有横墙时房屋在水平荷载作用下的位移；s该房屋在水平荷载作用下的真正位移。,考虑空间工作后的侧移折减系数，也称为空间性能影响系数，可查表。理论分析,0.33-0.37时,为刚性方案,0.77-0.82时为弹性方案，0.330.82为刚弹性方案。房屋的空间刚度主要与横墙间距及楼（屋）的形式有关，还可以根据房屋横墙的间距及楼盖和屋盖的形式判断房屋的静力计算方案，如表,作为判断方案的横墙应满足如下条件：1墙厚不宜小于180mm。2有洞口时，洞口水平截面积，不超过总截面积的50%。3单层房屋横墙长度不宜小于其高度，多层房屋横墙长度不宜小于其总高度的1/2。,应该注意:当横墙不能同时符合上述要求时,应对横墙的刚度进行验算,如其最大水平位移值maxH/4000（为横墙总高度）时，仍可视作刚性或刚弹性方案房屋的横墙。凡符合第条刚度要求的一段横墙或其它结构构件（如框架等）,也可视作刚性或刚弹性方案房屋的横墙。,第四节墙、柱受压承载力计算一、墙柱受压无筋砌体受压构件，无论是轴心受压还是偏心受压，也不论是短柱或长柱，均可按下列公式计算：,式中:N轴向力设计值；高厚比和轴向力的偏心距对受压构件承载力的影响系数，可查砌体结构设计规范（GB500032001）附录D的附表或按公式计算；f砌体抗压强度设计值（注意有些情况需要进行修正）；A截面面积，对各类砌体均可按毛截面计算。受压构件的高厚比，按下列公式计算：,H0受压构件的计算高度，可查表5-15；h矩形截面偏心力方向的边长，当为轴心受压时，为截面的短边尺寸；,对于矩形截面：,对于T型截面：,高厚比越大（构件越高）承载力越低。偏心距越大承载力越低。,hTT形截面的折算厚度，i回转半径。,（二）在确定影响系数时，为了考虑不同种类砌体在受力性能上的差异，应先对构件高厚比分别乘以下列系数再去查表：1.烧结普通砖、烧结多孔砖砌体1.0。2.混凝土及轻骨料混凝土砌块砌体1.1。3.蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石和半细料石砌体1.2。4.粗料石和毛石砌体1.5。,承载力计算时应注意的几个问题（一）对于矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，除按偏心受压构件计算外，还应对较小边方向，按轴向受压进行验算，即还应满足：,（三）轴向力的偏心距应符合下列限值要求即e0.6ye=M/N式中y为截面重心至轴向力所在偏心方向截面受压边缘的距离。轴向力的偏心距超过上述规定限值时,应考虑采取适当措施,减小偏心距。如梁或屋架端部支承反力的偏心距较大时,可在其端部下的砌体上设置具有“中心装置”的垫块或缺口垫块。,例题：截面尺寸为370490mm的砖柱，砖的强度等级为MU10，混合砂浆强度等级为M5，柱高3.2M,两端为不动铰支座。柱顶承受轴向压力标准值Nk=160KN（其中永久荷载130KN，已包括砖柱的自重），试验算柱的承载力。,例2某带壁柱的窗间墙，截面尺寸如图，壁柱高5.4M，计算高度为6.48M，用MU10粘土砖及M2.5混合砂浆砌筑。控制截面内力为N=320KN，M=41KNm，弯矩方向是翼缘受压，试验算该墙体的承载力。,截面折算厚度：,解:,截面面积：A=2000240+380490=666200mm2，,截面重心位置：,截面惯性矩：,回转半径：,查表得:=0.38，,fA=0.3856662001.3=333.43KN320KN,例由混凝土小型空心砌块砌筑独立柱截面尺寸为400600mm，砌块的强度等级MU10，混合砂浆强度等级Mb5，柱高3.6M，两端为不动铰支座。柱顶承受轴向压力标准值Nk=225KN（其中永久荷载180KN，已包括柱自重），验算柱的承载力。,解:,以恒载为主的组合：N=1.35180+0.71.445=288KN,因为为砌块砌体，查表时应先对进行修正，修正系数为1.1，即为9.9，查表得=0.87，,截面面积：A=0.40.6=0.24m2288KN安全,局部受压计算一局压分类1.均匀局部受压：局压面积上的压应力均匀分布。2.梁端局部受压：大梁下的局部受压，也称为非均匀局部受压。3.垫块下局部受压：4.垫梁下局部受压：,1、均匀局部受压计算,式中:Nl作用于局部受压面积上的纵向力设计值；Al局部受压面积f砌体抗压强度设计值，可不考虑强度调整系数的影响砌体局部抗压强度提高系数，可按下式计算,A0影响局部抗压强度的面积，按下图计算：,为了防止砌体一开裂就发生脆性破坏，规范对的取值做了限制，即对图a情况(砌体中部局压)2.5对于图b情况（窗间墙局部受压）2.0对于图c情况（拐角处局部受压）1.5对于图d情况（墙体端部局部受压）1.25对于多孔砖砌体和要求灌实的砌块砌体1.5，未灌孔混凝土砌块砌体=1.0局部受压时砌体抗压强度提高的原因为周围砌体的约束作用，砌体三向受压和压应力的扩散。,2、梁端局部受压梁端局部受压时有两个特点：(1)梁端下的局部受压面积上不仅受梁传来的荷载Nl（梁的支座反力），而且还要受上部砌体传到梁端的压力N0，但根据试验发现，上部墙体传到梁端又传到局压面积上的荷载不是固定的而是一个变量。,(2)梁端存在一个有效支承长度，而且在有效支承长度上由于梁传来的荷载所产生的压应力不是均匀分布的，而为曲线型分布。a设计时梁的支承长度；a0有效支承长度；,根据试验得到，梁端的有效支承长度可按下式计算：,式中:hc梁的截面高度；f砌体抗压强度设计值。,由于梁存在一个有效支承长度，因此局压面积为:,梁的支座反力到墙边的距离，不论楼面梁还是屋面梁均为0.4a0,梁端局压强度计算：设由上部砌体传来的作用于局压面积上的压应力为0，不等于上部砌体传来的荷载在梁底截面处产生的压应力0，大梁传来的荷载在局压面积边缘处产生的压应力为l，应力丰满系数为，也称完整系数，则有：,式中:N0按平均压应力计算的上部荷载传来的作用于局压面积上的荷载设计值;,0上部砌体传来的设计荷载在梁底截面处产生的平均压应力；上部荷载的折减系数，,压应力丰满系数，对于一般的梁取0.7，对于过梁和墙梁，取1.0。,f的意义同前。,3、垫块下局部受压垫块一般都做成刚性的。所谓刚性垫块，要求垫块从梁边挑出的长度不大于垫块的厚度。刚性垫块下砌体的局压承载力可按偏心受压构件计算，其强度计算公式为：,式中：N0上部砌体传来的作用于垫块面积上纵向荷载设计值,N0=0AbAb垫块的面积，Ab=abbb；ab,bb垫块的长度和宽度；垫块上N0和Nl的合力偏心距对承载力的影响系数,可查表，查表时3；1=0.8;,大梁在垫块上的支承长度可按下式计算:,式中:h梁的截面高度；1刚性垫块的影响系数，按下表取值；,垫块的构造要求：（1）垫块的厚度不宜小于180mm。（2）在带壁柱墙的壁柱内设置垫块时，其局压承载力降低，因此其计算面积不考虑翼缘部分，只取壁柱范围内的面积。同时壁柱上垫块深入翼墙的长度不应小于120mm。(3)但现浇垫块与梁整浇时，垫块可在梁高范围内设置,4、垫梁下的局部受压计算梁下设有长度大于h0的垫梁下的砌体局部受压承载力应按下列公式计算：,式中：N0垫梁上部轴向力设计值；bb垫梁在墙厚方向的宽度；2当荷载沿墙厚方向均匀分布时取1.0,不均匀分布时取0.8;h0垫梁折算厚度；Eb、Ib分别为垫梁的混凝土弹性模量和截面惯性矩；hb垫梁的高度；E砌体的弹性模量；h墙厚。垫梁上梁端有效支承长度按下式计算:,第五节构造措施墙体除了要满足强度要求外，还要采取合理的构造措施确保结构的安全和正常使用。一、墙、柱高厚比验算矩形截面墙、柱高厚比应按下式验算：,式中:H0墙柱的计算高度，可查规范5.3.1条，或按表5-15取值；h墙厚或与矩形柱较小边长；1墙厚小于等于240mm的非承重墙允许高厚比修正系数;当h=240mm时，11.2；当h=90mm时，11.50。中间数值按内插取值。墙柱的允许高厚比可查下表。,注：表中为相邻横墙间的距离；为构件的实际高度；为变截面柱的上段高度；为变截面柱的下段高度。表中受压构件的高度按下列规定取值：(1)在房屋的底层，为楼板顶面到构件下端的支点的距离。下端支点的位置，可取在基础顶面。当基础埋深比较深且有刚性地坪时，可取室外地面下500mm处；(2）在房屋其他层次，为楼板或其他水平支点间的距离；(3)对于无壁柱的山墙，可取层高加山墙尖高度的1/2；对于带壁柱的山墙可取壁柱处的山墙高度。,2有门窗洞口墙允许高厚比修正系数；按下式计算：,bs在宽度为S范围内的门窗洞口宽度；S相邻窗间墙或壁柱之间的距离（或验算墙片的总长度）。当洞口高度小于等于墙高的1/5时，取2=1.0，当算得的小于0.7时，取0.7。,二、带壁柱墙的高厚比验算带壁柱墙除了要验算整片墙的高厚比外，还要验算壁柱间墙的高厚比。1.整片墙的高厚比验算由于带壁柱墙的计算截面为形截面，故其高厚比验算公式为：,I,A分别为带壁柱墙截面的惯性矩和面积。确定带壁柱墙的计算高度时，墙长S取相邻横墙的距离,式中:hT带壁柱墙截面的折算厚度;i带壁柱墙截面的回转半径;,计算截面回转半径i时，带壁柱墙截面的翼缘宽度（包括承载力验算中确定截面面积A时），应按下列规定取用：对于多层房屋，当有门窗洞口时，取窗间墙宽度；当无门窗洞口时，每侧翼墙宽度可取壁柱高度的1/3，但不大于取相邻壁柱间的距离；对于单层房屋，壁柱翼缘宽度可取bf=b+2H/3（b为壁柱宽度，H为墙高），但不大于相邻窗间墙的宽度或相邻壁柱间的距离。,2.壁柱间墙的高厚比验算验算壁柱间墙的高厚比时，按矩形截面墙验算。,计算H0时，墙长S取壁柱间的距离。而且，不伦带壁柱墙体的房屋静力计算属何种计算方案，H0的值一律按表5-15中刚性方案一栏选用。,三.设置构造柱墙的高厚比验算1.整片墙验算当构造柱截面宽度不小于墙厚时，可按下式验算：,式中：h为墙体厚，在确定墙体高度时，S取横墙之间的距离；,c墙体允许高厚比修整系数;,式中:系数，对于细料石、半细料石砌体=0；对于混凝土砌块、粗料石、毛料石及毛石砌体,=1.0；其他砌体=1.5。bc构造柱沿墙长方向的宽度；l构造柱的间距。,当bc/l0.25时，取bc/l=0.25，当bc/l0.05时，取bc/l=0。注：考虑构造柱有利作用的高厚比验算不适用于施工阶段。2.构造柱间墙的高厚比验算同壁柱间墙的高厚比验算，在确定墙体计算高度时，取构造柱之间的距离。设置钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙或带构造柱墙，当b/s1/30时，圈梁可视为壁柱间墙或构造柱间墙的不动铰支座（b为圈梁的宽度）。,第六节刚性方案房屋的墙、柱计算一、刚性方案房屋承重纵墙计算1.单层刚性方案房屋承重纵墙的计算(1)计算单元：计算时取一段计算(取一个开间），计算这一段的内力，然后验算其强度，如果该段满足，则认为整个墙体满足，这一段墙则为计算单元。,（2）计算简图：在荷载作用下，墙、柱可视为上端不动铰支承于屋盖，下端嵌固于基础的竖向构件，则得到计算简图。所受荷载包括屋面荷载、风荷载和墙体自重。,计算简图,作用荷载,(3)荷载作用下内力计算：屋面荷载：包括恒载和活荷载。设传给纵墙的荷载为Nl，其偏心距为e，则在墙体内所产生的内力为：,风荷载：风载可看做由两部分组成，一部分是屋面上的风荷载简化为集中荷载，另一部分为墙面上的风载简化为均布荷载，集中荷载在墙体内不产生内力，均布荷载产生的内力可按下式计算：,墙体自重：按实际情况考虑。,(4)控制截面及内力组合控制截面即最危险的截面：控制截面有三个即顶部（），在风荷载作用下弯矩最大的截面（），下端（）。(5)计算单元截面宽度开有洞口则取窗间墙的截面积。无洞口时，取计算单元的宽度，当设计壁柱时，对于单层房屋，壁柱翼缘宽度可取bf=b+2h/3（b为壁柱宽度，H为墙高），但不大于相邻窗间墙的宽度或相邻壁柱间的距离。,2.多层刚性方案房屋承重纵墙的计算(1)计算单元：同单层房屋。般取一个开间为计算单元。(2)确定计算简图：在竖向荷载作用下，假定墙体为以楼盖作为水平不动铰支座的竖向连续构件，如图所示。原因是楼板深入到墙体内，使墙体受到削弱，不能承担弯矩，所以简化为铰，下端轴向力较大，弯矩小，也可简化为铰。,对于风荷载，简化为一条竖向的连续梁，但对于刚性方案的房屋，当满足以下要求时，可不考虑风荷载对外墙、柱的内力影响：（）洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3。（）层高和高度不超过表3-3所规定的数值。（）屋面自重不小于0.8KN/m2。,当必须考虑风荷载时，风荷载引起的弯矩，可按下式计算：,W沿楼层高均布荷载设计值。Hi层高。,(3)计算单元截面宽度：同单层。(4)竖向荷载作用下的控制截面：控制截面为每层的顶部和底部，即截面和截面。截面弯矩较大，截面轴力较大。,对于梁跨度大于9m时，还应按梁端约束力矩作用考虑，计算时，梁端按固结计算弯矩，考虑到节点变形等因素乘以修整系数后作为弯矩计算，然后按线刚度分配到上层墙体的底部和下层墙体的上部。值按下式计算：,式中:a为梁端搭接长度；h为支承墙厚度。,(5)竖向荷载作用下控制截面内力计算截面：,二、承重横墙计算1.计算单元承载横墙取1.0m宽为计算单元。2.计算简图：同纵墙。3.控制截面：下部截面为控制截面。4.控制截面内力：,Nrc本层右侧传来的荷载Nlc本层左侧传来的荷载,第七节过梁、墙梁及挑梁一、过梁的分类和应用范围常用的过梁有砖砌过梁和钢筋砼过梁，砖砌过梁按其构造不同又分为砖砌平拱、砖砌弧拱和钢筋砖过梁等几种形式。1.砖砌平拱将砖竖立和侧立成跨越窗洞口的过梁称砖砌平拱。其厚度等于墙厚，高一般为240mm和370mm，净跨度不应超过1.2m，砖的强度等级不应低于MU10，砂浆强度等级不低于M5。2.钢筋砖过梁钢筋砖过梁净跨不应超过1.5m。,二过梁上的荷载作用在过梁上的荷载有砌体自