工程结构课件砌体结构

1、砌体结构历史悠久，砌体结构历史悠久，“秦砖汉瓦秦砖汉瓦”之说，代表两千年前，之说，代表两千年前，我国砖瓦材料运用已很普遍。我国砖瓦材料运用已很普遍。 十九世纪中叶发明了水泥（十九世纪中叶发明了水泥（cementcement），加入砂浆，形成），加入砂浆，形成水泥砂浆等，提高了砌体强度。水泥砂浆等，提高了砌体强度。古代采用砌体结构的几个著名建筑：古代采用砌体结构的几个著名建筑：长城、嵩岳寺砖塔、安济桥、大雁塔、无梁殿等。长城、嵩岳寺砖塔、安济桥、大雁塔、无梁殿等。砌体结构的定义：砌体结构的定义：是指由块材通过砂浆铺砌而成的结构。是指由块材通过砂浆铺砌而成的结构。块材块材包括了砖、石和各种砌块，包

2、括了砖、石和各种砌块，砂浆砂浆包括了水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆包括了水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆以及砌块专用砂浆。以及砌块专用砂浆。砌体的特点是抗压承载力远大于抗拉、抗弯承载力砌体的特点是抗压承载力远大于抗拉、抗弯承载力 嵩岳寺砖塔： 嵩岳寺，是屹立在“五岳”之中岳河南省嵩山南麓的一座古老佛刹。建于北魏，是我国现存大型古塔实物中年代最早的一座，具有极高的建筑和艺术价值，它高39.8米，共15层，底层直径10.6米，内径5米，壁厚2.5米，如此多层之高塔在全国范围内罕有。它是一座砖塔，全塔除塔刹和基石外，均以砖砌筑，砖呈灰黄色，以粘土砌缝。汉魏时塔多为木构楼阁式，后来才渐渐被砖石材料代替，嵩岳

3、寺塔则是这一转化的最早实例，因而极为可贵。该塔的外形和下层平面为十二边形，是现存塔的实物中的孤例。 西安大雁塔： 全称“慈恩寺大雁塔”，位于距西安市区4公里的慈恩寺内，始建于公元652年，是一座楼阁式砖塔，塔高64余米，塔基边长25米，共有七层，塔身呈方形锥体。全塔采用磨砖对缝，砖墙上显示出棱柱，可以明显分出墙壁开间，具有中国传统建筑艺术的风格。 我国古代砌体结构：我国古代砌体结构：砌体结构的特点：砌体结构的特点：砌体结构的砌体结构的优点优点 1 1）、取材方便）、取材方便 2 2）、性能优良）、性能优良 3 3）、施工简单）、施工简单 4 4）、造价低廉）、造价低廉砌体结构的砌体结构的缺点缺

4、点： 1 1）、强度较低）、强度较低 2 2）、自重较大）、自重较大 3 3）、劳动量大）、劳动量大 4 4）、占用农田）、占用农田基于这些特点，砌体结构的使用受一定的限制，基于这些特点，砌体结构的使用受一定的限制，主要适用主要适用于受压构件于受压构件。如：用作住宅、办公楼、学校、旅馆、小型礼堂、小型厂如：用作住宅、办公楼、学校、旅馆、小型礼堂、小型厂房的墙柱基础等。房的墙柱基础等。砌体结构设计规范砌体结构设计规范（GB50003-2001GB50003-2001）10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能砌体承载能力的的特点：砌体承载能力的的特点：抗压承载力抗压承载力远大于远大于抗拉

5、抗拉、抗弯、抗剪的承载力。、抗弯、抗剪的承载力。12.1.1 12.1.1 无筋砌体受压构件承载力计算无筋砌体受压构件承载力计算抗拉强度取决于：灰缝与块材间的粘结强度，破坏在界面上发生抗拉强度取决于：灰缝与块材间的粘结强度，破坏在界面上发生10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能无筋砌体强度设计值：无筋砌体强度设计值：砌体承载能力的的特点：砌体承载能力的的特点：抗压承载力抗压承载力远大于抗拉、远大于抗拉、抗弯抗弯、抗剪的承载力。、抗剪的承载力。砌体规范砌体规范中给出了各类砌体的中给出了各类砌体的轴心抗拉强度设计值轴心抗拉强度设计值f ft t、弯曲抗拉强度的设计值弯曲抗拉强度的设计值

6、f ftmtm10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能无筋砌体强度设计值：无筋砌体强度设计值：砌体承载能力的的特点：砌体承载能力的的特点：抗压承载力抗压承载力远大于抗拉、抗弯、远大于抗拉、抗弯、抗剪抗剪的承载力。的承载力。通常压力与剪力共同存在，工程中纯剪的情况几乎不存在。通常压力与剪力共同存在，工程中纯剪的情况几乎不存在。砌体规范砌体规范中也给出了各类砌体的中也给出了各类砌体的抗剪强度的设计值抗剪强度的设计值f fv v10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能1.无筋砖砌体受压破坏三阶段：无筋砖砌体受压破坏三阶段：第一阶段第一阶段：加载：加载单块砖内单块砖内出现细小裂缝出

7、现细小裂缝N1=50%N1=50%70%Nu70%Nu第二阶段第二阶段：细小裂缝：细小裂缝穿过穿过几皮砖的连续裂缝几皮砖的连续裂缝N2=80%N2=80%90%Nu90%Nu第三阶段第三阶段：若干皮砖的连续：若干皮砖的连续裂缝裂缝贯通整个构件的纵向贯通整个构件的纵向裂缝，形成半砖小柱，失稳裂缝，形成半砖小柱，失稳破坏。破坏。N3=NuN3=Nu10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能2.2.无筋砌体受压构件承载力计算：无筋砌体受压构件承载力计算：将轴向力偏心距和构件高厚比对受压构件承载力的将轴向力偏心距和构件高厚比对受压构件承载力的影响采用同一系数影响采用同一系数 来考虑。来考虑。砌

8、体轴压承载力和偏压承载力的通用公式：砌体轴压承载力和偏压承载力的通用公式：fAN高厚比高厚比 和轴向力偏心距和轴向力偏心距e e对受压构件承载力的影响系数对受压构件承载力的影响系数砌体所受的砌体所受的轴向力设计值轴向力设计值 砌体抗压强度设计值砌体抗压强度设计值 截面面积，按毛截面计算截面面积，按毛截面计算 10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能2.2.无筋砌体受压构件承载力计算：无筋砌体受压构件承载力计算：轴向力的偏心距轴向力的偏心距 矩形截面：偏心方向的边长矩形截面：偏心方向的边长形截面：形截面：h=ht=3.5ih=ht=3.5i 轴心受压构件的稳定系数轴心受压构件的稳定系数

9、 2) 11(1211211ohe的取值：的取值：当砂浆强度等级大于或等于当砂浆强度等级大于或等于M5M5时，等于时，等于0.00150.0015；当砂浆强度等级等于当砂浆强度等级等于M2.5M2.5时，等于时，等于0.0020.002；当砂浆强度等级等于当砂浆强度等级等于0 0时，等于时，等于0.009 0.009 。10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能2.2.无筋砌体受压构件承载力计算：无筋砌体受压构件承载力计算：与砂浆强度等级与砂浆强度等级有关的系数有关的系数 构件高厚比构件高厚比 轴压构件轴压构件稳定系数稳定系数 211o10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能

10、2.2.无筋砌体受压构件承载力计算：无筋砌体受压构件承载力计算：不同砌体的高厚不同砌体的高厚比修正系数比修正系数 矩形截面：偏心方向的边长矩形截面：偏心方向的边长形截面：形截面：h=ht=3.5ih=ht=3.5i 受压构件计算高度受压构件计算高度hHo构件高厚比构件高厚比 的取值：的取值：采用烧结普通砖、烧结多孔砖、灌孔混凝土砌块时，取值采用烧结普通砖、烧结多孔砖、灌孔混凝土砌块时，取值1.01.0；采用混凝土及轻骨料混凝土砌块时，取值采用混凝土及轻骨料混凝土砌块时，取值1.11.1；采用蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石、半细料石时，取采用蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、细料石、半细料石时，取1.

11、21.2采用粗料石、毛石时，取值采用粗料石、毛石时，取值1.51.5。10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能受压构件计算应注意的两个问题受压构件计算应注意的两个问题：（2 2）矩形截面受压构件，）矩形截面受压构件， 偏心方向截面边长偏心方向截面边长 非偏心方向截面边长时，非偏心方向截面边长时， 除按偏心受压计算外，还应对小边长方向，除按偏心受压计算外，还应对小边长方向， 按轴压重新计算。按轴压重新计算。（1 1）轴向力偏心距的限值：）轴向力偏心距的限值：e00.6y e00.6y y y为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离10.0

12、.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能【例【例12.1.112.1.1】某截面为】某截面为370370490mm490mm的砖柱，柱计算高度为的砖柱，柱计算高度为5m5m，采用强度等级为，采用强度等级为MU10MU10的烧结普通砖及的烧结普通砖及M5M5的混合砂浆的混合砂浆砌筑，柱底承受轴向压力设计值为砌筑，柱底承受轴向压力设计值为N N150kN150kN，结构安全等，结构安全等级为二级，施工质量控制等级为级为二级，施工质量控制等级为B B级。试验算该柱底截面是级。试验算该柱底截面是否安全。否安全。【解】【解】 查表得查表得MU10MU10的烧结普通砖与的烧结普通砖与M5M5的混合砂浆砌

13、筑的砖的混合砂浆砌筑的砖砌体的抗压强度设计值砌体的抗压强度设计值f f=1.5MP=1.5MPa a。截面面积A0.370.490.18m20.3m2，调整系数5 .1337050000hH88. 07 . 018. 07 . 0 Aa10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能【例【例12.1.1】785. 05 .130015. 0111122oKNfAa1871018. 05 . 188. 0785. 03KNfAKNNa187150柱底截面安全 10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能【例【例12.1.212.1.2】一偏心受压柱，截面尺寸为】一偏心受压柱，截面尺寸为4

14、90490620mm620mm，柱，柱计算高度计算高度5m5m，采用强度等级为，采用强度等级为MU10MU10蒸压灰砂砖及蒸压灰砂砖及M5M5水泥砂浆砌筑，柱底承受轴向压力设计值为水泥砂浆砌筑，柱底承受轴向压力设计值为N N160kN160kN，弯矩设计值弯矩设计值MM20kN.m20kN.m（沿长边方向），结构的安全等级（沿长边方向），结构的安全等级为二级，施工质量控制等极为为二级，施工质量控制等极为B B级。试验算该柱底截面是否级。试验算该柱底截面是否安全。安全。【解】【解】(1)(1)弯矩作用平面内承载力验算弯矩作用平面内承载力验算mmymmmNMe14724906 . 06 . 012

15、5125. 016020MU10MU10蒸压灰砂砖及蒸压灰砂砖及M5M5水泥砂浆砌筑，查得水泥砂浆砌筑，查得2 . 168. 962. 052 . 1ohH202. 0620125he10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能【例【例12.1.2】877. 068. 90015. 0111122o465. 0) 1877. 01(121202. 01211) 11(121121122ohe10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能【例【例12.1.2】MU10蒸压灰砂砖与M5水泥砂浆砌筑的砖砌体抗压强度设计值f=1.5MPa 9 . 0a150kNN191106204905.1

16、9.0465.03KNfAa(2)(2)弯矩作用平面外承载力验算弯矩作用平面外承载力验算短边方向，按轴压验算短边方向，按轴压验算 24.1249. 052 . 1hHo816.024.120015.0111122oKNKNfAa150335106204905 . 19 . 0816. 0310.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能【例【例12.1.312.1.3】 如图所示带壁柱窗间墙，采用如图所示带壁柱窗间墙，采用MU10MU10烧结粘土烧结粘土砖、砖、M5M5的水泥砂浆砌筑，计算高度的水泥砂浆砌筑，计算高度H Ho o5m5m，柱底承受轴，柱底承受轴向力设计值向力设计值N N150

17、kN150kN，弯矩设计值为，弯矩设计值为MM30kN30kNmm，施工，施工质量控制等级为质量控制等级为B B级，偏心压力偏向于带壁柱一侧，试验算级，偏心压力偏向于带壁柱一侧，试验算截面是否安全？截面是否安全？【解】【解】 （1 1） 计算截面几何参数计算截面几何参数2725000mm5004902402000Amm24572500049050049012024020001y495mm24574074012yy10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能【例【例12.1.3】482323mm10296245500490125004901252402000122402000Imm2027

18、25000102968AIi707mm2025 . 35 . 35 . 3ihT297mm4950.60.6y200mm2 .015030NMe满足规范要求满足规范要求 10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能【例【例12.1.3】（2 2）承载力验算）承载力验算MU10MU10烧结粘土砖与烧结粘土砖与M5M5水泥砂浆砌筑，查表得水泥砂浆砌筑，查表得0 . 107.70.7075.00 .1oThH283.0707200The930. 0707. 00015. 0111122o388. 0) 1930. 01(121283. 01211) 11(121121122ohe150kN38

19、0kN107250001.50.90.388-3fAa10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能12.1.412.1.4墙柱高厚比验算墙柱高厚比验算墻、柱的墻、柱的高厚比验算高厚比验算是保证砌体房屋施工阶段是保证砌体房屋施工阶段和使用阶段和使用阶段稳定性稳定性与与刚度刚度的一项重要的一项重要构造措施构造措施。 21hHo有门窗洞口墙允许高有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数厚比的修正系数 自承重墙允许高厚自承重墙允许高厚比的修正系数比的修正系数 高厚比：高厚比：砌体墙或柱计算高度砌体墙或柱计算高度与厚度的比值与厚度的比值 允许高厚比允许高厚比取值时应注意：取值时应注意：当计算结果小于当计算

20、结果小于0.70.7时，应取时，应取0.70.7，当洞口高度等于或小于墙高的当洞口高度等于或小于墙高的1/51/5时，可取为时，可取为1.01.0。的取值：的取值：墙体厚度墙体厚度h=240mmh=240mm时，取时，取1.21.2；墙体厚度墙体厚度h=90mmh=90mm时，取时，取1.1.；中间插值。；中间插值。h=190mm h=190mm 1 1=1.3 =1.3 ； h=120mm h=120mm 1 1=1.4=1.4。10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能12.1.412.1.4墙柱高厚比验算墙柱高厚比验算sbs4 . 01212在宽度范围内的门在宽度范围内的门窗洞口

21、总宽度窗洞口总宽度 相邻窗间墙、壁柱或相邻窗间墙、壁柱或构造柱之间的距离构造柱之间的距离 10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能12.1.412.1.4墙柱高厚比验算墙柱高厚比验算sbs4 . 012在宽度范围内的门在宽度范围内的门窗洞口总宽度窗洞口总宽度 相邻窗间墙、壁柱或相邻窗间墙、壁柱或构造柱之间的距离构造柱之间的距离 门窗洞口宽度示意图门窗洞口宽度示意图10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能12.1.4 12.1.4 墙柱高厚比验算墙柱高厚比验算 墙柱容许高厚比墙柱容许高厚比砂浆强度砂浆强度等级等级墙墙柱柱M7.5M7.52626（2424）1717（1515）

22、M5M52424（2222）1616（1414）=0=014141111注：注：1 1、毛石墙、柱的容许高厚、毛石墙、柱的容许高厚比应降低比应降低20%20%；2 2、组合砖砌体构件的容许、组合砖砌体构件的容许高厚比，可提高高厚比，可提高20%20%，但，但不得大于不得大于2828；3 3、验算施工阶段砂浆尚未、验算施工阶段砂浆尚未结硬的新砌体时，允许高结硬的新砌体时，允许高厚比墙取厚比墙取1414，柱取，柱取1111；4 4、括号内数值为墙体厚度、括号内数值为墙体厚度h=190mmh=190mm时的允许高厚时的允许高厚比。比。 10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能12.1.41

23、2.1.4墙柱高厚比验算墙柱高厚比验算受压构件计算高度受压构件计算高度H H0 0 （无吊车的单层和多层房屋）（无吊车的单层和多层房屋）房屋类别房屋类别柱柱带壁柱墙带壁柱墙或周边拉结的墙或周边拉结的墙平行平行排架方向排架方向垂直垂直排架方向排架方向s s2H 2H 2Hs2HsH H sHsH单单 跨跨弹性方案弹性方案1.50H1.50H1.0H1.0H1.50H1.50H刚弹性方案刚弹性方案1.20H1.20H1.0H1.0H1.20H1.20H多跨多跨弹性方案弹性方案1.25H1.25H1.0H1.0H1.25H1.25H刚弹性方案刚弹性方案1.10H1.10H1.0H1.0H1.10H1

24、.10H刚性方案刚性方案1.00H1.00H1.0H1.0H1.0H1.0H0.4 s+0.2H0.4 s+0.2H0.6s0.6s注：注：1 1、s s为房屋横墙间距，其长度单位为为房屋横墙间距，其长度单位为mm；2 2、自承重墙的计算高度应根据周边支承或拉接条件确定；、自承重墙的计算高度应根据周边支承或拉接条件确定；3 3、当上端为自由端时，计算高度、当上端为自由端时，计算高度H H0 0=2H=2H。10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能墙柱高厚比验算例题墙柱高厚比验算例题【例【例12.1.7】 某单层房屋层高为某单层房屋层高为4.5m4.5m，砖柱截面为，砖柱截面为490m

25、m490mm370mm370mm，采，采用用M5.0M5.0混合砂浆砌筑，房屋的静力计算方案为刚性方案。试混合砂浆砌筑，房屋的静力计算方案为刚性方案。试验算此砖柱的高厚比。验算此砖柱的高厚比。【解】【解】 查表得查表得 500050045000 . 1HHo（500500为单层砖柱从室内地坪到基础顶面的距离）为单层砖柱从室内地坪到基础顶面的距离） 16查表得允许高厚比165 .13370/5000hHo高厚比满足要求高厚比满足要求 10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能墙柱高厚比验算墙柱高厚比验算【例【例12.1.8】某单层单跨无吊车的仓库，柱间距离为某单层单跨无吊车的仓库，柱间距

26、离为4m4m，中间开宽为，中间开宽为1.8m1.8m的窗，车间长的窗，车间长40m40m，屋架下弦标高为，屋架下弦标高为5m5m，壁柱为，壁柱为370mm370mm490mm490mm，墙厚为，墙厚为240mm240mm，房屋的静力计算方案为，房屋的静力计算方案为刚弹性方案，试验算带壁柱墙的高厚比。刚弹性方案，试验算带壁柱墙的高厚比。【解】【解】 带壁柱墙采用窗间墙截面带壁柱墙采用窗间墙截面 1 1求几何特征求几何特征 mmy5.156620500)2250240(37025012022002401333.5mm156.5-2502402y2620500mm2503702200240A10.0

27、.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能墙柱高厚比验算墙柱高厚比验算【例【例12.1.8】492323mm107.74125)-(333.525037012250370120)-(156.52402200122402200ImmAIi7 .1116205001074. 79mmihT3917 .1115 . 35 . 310.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能墙柱高厚比验算墙柱高厚比验算【例【例12.1.8】2 2确定计算高度确定计算高度mmH5005005000500mm500mm为壁柱下端嵌固处至室内地坪的距离为壁柱下端嵌固处至室内地坪的距离 mmHHo660055002 .

28、12 . 13 3整片墙高厚比验算整片墙高厚比验算 M5M5混合砂浆时，查表得混合砂浆时，查表得24开有门窗洞口的修正系数开有门窗洞口的修正系数: : 0.82400018000.4-14 . 012sbs11自承重墙允许高厚比修正系数自承重墙允许高厚比修正系数: : 68.192482. 00 . 19 .16391/660021hHo整片墙高厚比满足要求整片墙高厚比满足要求10.0.2 砌体结构的力学性能砌体结构的力学性能墙柱高厚比验算墙柱高厚比验算【例【例12.1.8】4 4壁柱间墙体局部高厚比验算壁柱间墙体局部高厚比验算 壁柱间墙体局部高厚比满足要求壁柱间墙体局部高厚比满足要求mmHs

29、550040002400mm40006 . 06 . 0sHo查表 68.1910240240021hHo圈梁的设置圈梁的设置砌体结构中，在墙体内沿水平方向设置封闭的钢筋混凝土梁砌体结构中，在墙体内沿水平方向设置封闭的钢筋混凝土梁称为圈梁。称为圈梁。 设置圈梁可增强房屋整体性和空间刚度，防止由于地基不均设置圈梁可增强房屋整体性和空间刚度，防止由于地基不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响。匀沉降或较大振动荷载等对房屋引起的不利影响。设置在基础顶面部位和檐口部位的圈梁对抵抗不均匀沉降作设置在基础顶面部位和檐口部位的圈梁对抵抗不均匀沉降作用最为有效。用最为有效。当房屋中部沉降较两端为大时，

30、位于基础顶面部位的圈梁作当房屋中部沉降较两端为大时，位于基础顶面部位的圈梁作用较大；当房屋两端沉降较中部为大时，则位于檐口部位的用较大；当房屋两端沉降较中部为大时，则位于檐口部位的圈梁作用较大。圈梁作用较大。圈梁与构造柱配合，有助于提高砌体结构的抗震性能。圈梁与构造柱配合，有助于提高砌体结构的抗震性能。 (1)(1)车间、仓库、食堂等空旷的单层房屋应按下列规定设圈梁车间、仓库、食堂等空旷的单层房屋应按下列规定设圈梁 砖砌体房屋，檐口标高为砖砌体房屋，檐口标高为5 58m8m时，应在檐口设置圈梁一时，应在檐口设置圈梁一道，檐口标高大于道，檐口标高大于8m8m时，宜适当增设。时，宜适当增设。砌块及料石砌体房屋，檐口标高为砌块及料石砌体房屋，檐口标高为45m45m时，应在檐口标时，应在檐口标高处设置圈梁一道，檐口标高大于高处设置圈梁一道，檐口标高大于5m5m时，宜适当增设。时，宜适当增设。对有吊车或较大振动设备的单层工业房屋，除在檐口或窗对有吊车或较大振动设备的单层工业房屋，除在檐口或窗顶标高处设置现挠钢筋混凝土圈梁外，尚宜在吊车梁标高处顶标高处设置现挠钢筋混凝土圈梁外，尚宜在吊车梁标高处或其他适当位置增设。或其他适当位置增设。 圈梁的宽度宜与墙厚相同，当墙厚圈梁的宽度宜与墙厚相同，当墙厚h h240mm240mm时，宽度不时，宽度