《砼结构与砌体结构设计》演示稿-第5章第二讲

1、 混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计第第5章章 砌体结构砌体结构第二讲第二讲中南大学土木工程学院建筑工程系中南大学土木工程学院建筑工程系 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体 由块体块体和砂浆砂浆砌筑而成，如砖墙、柱。 按承受作用承受作用可分为：承重墙砌体承重墙砌体和非非(自自)承重墙砌体承重墙砌体； 按砌筑方法砌筑方法可分为：实心墙砌体实心墙砌体和空斗墙砌体空斗墙砌体(已限制使用)； 按砌体材料砌体材料可分为：砖石砌体砖石砌体和砌块砌体砌块砌体； 无

2、筋砌体无筋砌体和配筋砌体配筋砌体。5.2.3 砌体砌体 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体 由块体块体和砂浆砂浆砌筑而成，如砖墙、柱。 按承受作用承受作用可分为：承重墙砌体承重墙砌体和非非(自自)承重墙砌体承重墙砌体； 按砌筑方法砌筑方法可分为：实心墙砌体实心墙砌体和空斗墙砌体空斗墙砌体(已限制使用)； 按砌体材料砌体材料可分为：砖石砌体砖石砌体和砌块砌体砌块砌体； 无筋砌体无筋砌体和配筋砌体配筋砌体。5.2.3 砌体砌体 中中南南大大学学Design of Co

3、ncrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体 多用于内、外墙柱及基础等内、外墙柱及基础等承重结构承重结构，以及围护墙、隔墙、围护墙、隔墙、填充墙等填充墙等非承重结构非承重结构； 承重墙承重墙一般采用实心墙体，实心墙体，并应错缝搭接，以避免通缝通缝。 砖墙厚度及砖柱边长应符合砖的模数，如：应符合砖的模数，如：120(半砖半砖)、180(3/4砖砖)、240(1砖砖)、370(1砖半砖半)、490(2砖砖)等。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝

4、土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体实心砖墙的常用砌法：实心砖墙的常用砌法：l 一顺一顶一顺一顶(丁丁)一顺一顶一顺一顶三顺一顶三顺一顶梅花丁梅花丁l 梅花丁梅花丁l 三顺一顶三顺一顶(丁丁) 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体 有料石砌体料石砌体、毛石砌体毛石砌体及毛石混凝土砌体毛石混凝土砌体之分； 料石和毛石砌体料石和毛石砌体可建造5层房屋墙体层房屋墙体，但隔热性能较差隔热性能较差； 毛石混凝土砌体毛石混凝土砌体广泛应用于基础、挡土墙、

5、护坡基础、挡土墙、护坡等工程。雅典巴特农神庙雅典巴特农神庙( (石砌石砌) )石砌护坡石砌护坡 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体 包括砼空心砌块砌体、轻集料砼砌块砌体砼空心砌块砌体、轻集料砼砌块砌体等； 砌块墙体一般由单排砌块砌筑，墙体厚度即为砌块宽度一般由单排砌块砌筑，墙体厚度即为砌块宽度。粉煤灰砌块砌体粉煤灰砌块砌体空心砼砌块砌体空心砼砌块砌体 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与

6、砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体(a) 网状配筋网状配筋砖砌体砖砌体方格钢筋网方格钢筋网连弯钢筋连弯钢筋网状配筋砖砌体网状配筋砖砌体 又称为横向配筋砖砌体横向配筋砖砌体，是在砖砌体的水平灰缝中每隔每隔35皮砖皮砖配置钢筋网片，并和砌体共同受力共同受力，并约束砌体在竖向压力作用下的横向约束砌体在竖向压力作用下的横向受拉变形受拉变形，从而提高其承载能力。 主要用于轴心受压或偏心距较小轴心受压或偏心距较小的受压墙、柱的受压墙、柱。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计

7、5.2.3 砌体(b) 砖砌体砖砌体和钢筋砼和钢筋砼(或钢筋砂浆或钢筋砂浆)面层组合面层组合砖砌体砖砌体 由砖砌体砖砌体、砼或砂浆面层砼或砂浆面层以及竖向受力筋、水平分布筋、穿墙拉结筋、竖向受力筋、水平分布筋、穿墙拉结筋、箍筋等钢筋箍筋等钢筋组成。 材料要求：材料要求： 砖砌体：砖砌体：砖砖宜宜MU10，砂浆，砂浆M7.5； 面层砼面层砼：宜采用C20，厚度45mm； 面层砂浆面层砂浆：M7.5，水泥砂浆，厚度为3045mm。 主要用于偏心距较大偏心距较大的受压墙、柱的受压墙、柱(尤其尤其当当e0.6y时时)。砖砌体和钢筋砼砖砌体和钢筋砼(或钢筋砂浆或钢筋砂浆)面层组合砖砌体面层组合砖砌体 中

8、中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体(c) 砖砌体砖砌体(砌块砌块)和钢筋砼和钢筋砼构造柱组合构造柱组合墙砌体墙砌体砖砌体砖砌体(砌块砌块)和钢筋砼构造柱组合墙砌和钢筋砼构造柱组合墙砌体体 在墙体的转角、交接处并沿墙长每隔一定的距离(一般为一般为24m)设置钢钢筋砼构造柱筋砼构造柱而形成的组合墙砌体。 构造柱除直接分担直接分担作用于墙体上的压力外，还与圈梁形成“弱框架弱框架”，约束砌体的横向变形横向变形，从而提高墙体的承载能力和抗震延性承载能力和抗震延性。 可用于一般

9、多层房屋的承重墙一般多层房屋的承重墙。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计 在墙体的转角、交接处并沿墙长每隔一定的距离(一般为一般为24m)设置钢钢筋砼构造柱筋砼构造柱而形成的组合墙砌体。 构造柱除直接分担直接分担作用于墙体上的压力外，还与圈梁形成“弱框架弱框架”，约束砌体的横向变形横向变形，从而提高墙体的承载能力和抗震延性承载能力和抗震延性。 可用于一般多层房屋的承重墙一般多层房屋的承重墙。5.2.3 砌体(c) 砖砌体砖砌体(砌块砌块)和钢筋砼和钢筋砼构造柱组合构造柱组合墙砌

10、体墙砌体 砌体砌体-构造柱组合墙的施工方法与框架填充墙不同。构造柱组合墙的施工方法与框架填充墙不同。先砌墙再浇构造柱先砌墙再浇构造柱 先浇框架梁柱再砌填充墙先浇框架梁柱再砌填充墙 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体 在砼砌块内配置水平和竖向水平和竖向的钢筋，使砌体成为与钢筋砼类似的配筋构件，提高其抗弯、抗剪、抗拉性能和抗震性能。 可替代高层建筑内的承重抗震钢筋砼剪力墙承重抗震钢筋砼剪力墙，在中高层砌体结构房屋中高层砌体结构房屋中得到越来越广泛的应用。 配筋砌块砌体

11、配筋砌块砌体芯柱垂直钢筋芯柱垂直钢筋缺口缺口水平钢筋水平钢筋水平钢筋放在砌块凹槽内水平钢筋放在砌块凹槽内横肋上有缺横肋上有缺口的砌块口的砌块灌孔混凝土灌孔混凝土竖向钢筋竖向钢筋水平钢筋水平钢筋圈梁块圈梁块过梁块过梁块抗弯抗弯钢筋钢筋 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体(a)(b)(c) 阶段：阶段： 从开始加载至第一条裂缝出现。单砖内产生细小裂缝单砖内产生细小裂缝，若不增加压力，该裂缝亦不会发展，砌体处于弹性弹性受力阶段。此时，N=(0.5-0.7)Nu ； 阶段

12、：阶段： 随着压力增加，单砖内裂缝竖向通过若干皮砖裂缝竖向通过若干皮砖，砌体进入弹塑性弹塑性阶段，即使压力不再增加，裂缝也会增长加宽，砌体已濒临破坏。此时N=(0.8-0.9)Nu。 阶段：阶段： 压力增加至砌体完全破坏。裂缝急剧加长增宽，砌体分割成若干独立小柱若干独立小柱，小柱失稳小柱失稳(个个别砖被压碎别砖被压碎)，导致整体破坏。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体l块体：块体：压压( (包括局压包括局压) )、弯、剪、拉复合、弯、剪、拉复合应力状态l砂浆：砂

13、浆：三向受压三向受压应力状态 单向压力单向压力作用下，块体和砂浆的作用下，块体和砂浆的实际受力状态实际受力状态：问题：引起块体和砂浆上述受力状态的原因？问题：引起块体和砂浆上述受力状态的原因？ 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体l灰缝厚度不一、砂浆不均匀密实饱满，砖表面不平整规则灰缝厚度不一、砂浆不均匀密实饱满，砖表面不平整规则 块体块体非均匀受块体块体非均匀受压压时，处于受时，处于受弯弯和受和受剪剪状态状态l砖可视为搁置在砂浆上的弹性地基梁，由于砂浆的弹性模量小

14、于砖砖可视为搁置在砂浆上的弹性地基梁，由于砂浆的弹性模量小于砖的弹性模量，其横向变形大于砖的横向变形的弹性模量，其横向变形大于砖的横向变形 块体处于受块体处于受拉拉状态，砂浆处于状态，砂浆处于三向受压三向受压状态状态 原因分析：原因分析： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体 原因分析：原因分析： 由于单砖在“压、弯、剪、拉压、弯、剪、拉”的复杂应力下首先开裂，破坏时其抗压强度得不到充分发挥 因此，砖砌体抗砖砌体抗压强度远远压强度远远小于小于单砖抗压强度，但一般单砖

15、抗压强度，但一般大于大于砂浆强度砂浆强度。l垂直灰缝往往不能填实垂直灰缝往往不能填实 块体在垂直灰缝处产生块体在垂直灰缝处产生应力集应力集中中现象现象 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体 块体块体的强度、外形及厚度的强度、外形及厚度 若块体强度高，外形平整，厚度大，则砌体抗压强度高若块体强度高，外形平整，厚度大，则砌体抗压强度高。 砂浆砂浆的强度、可塑性及弹性模量的强度、可塑性及弹性模量 若砂浆强度高，可塑性若砂浆强度高，可塑性适当适当，弹性模量大，则砌体抗压强度

16、高。，弹性模量大，则砌体抗压强度高。 砌筑质量砌筑质量 灰缝饱满灰缝饱满(7590%)，密实，均匀，厚度合适，密实，均匀，厚度合适(1012mm)，砌筑快速。，砌筑快速。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体 砌体轴心抗压强度平均值平均值，主要取决于块体的抗压强度平均值块体的抗压强度平均值f1和砂砂浆的抗压强度平均值浆的抗压强度平均值f2： m121210.07affkfk序号序号砌体种类砌体种类k1k21烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖、混

17、凝土普通砖、混凝土多孔砖0.780.5当f21时，k2=0.6+0.4f22混凝土小型砌块、轻集料混凝土砌块0.460.9当f2=0时，k2=0.83毛料石0.790.5当f21时，k2=0.6+0.4f24毛石0.220.5当f210MPa时，应乘以1.1-0.01f2的系数； MU20的砌体应乘 以系数0.95，且满足f1f2，f120MPa。k1和和a为块体形状、尺寸与砌法的影响系数，为块体形状、尺寸与砌法的影响系数，k2为为低强度低强度砂浆对砌体强度的调整系数砂浆对砌体强度的调整系数 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures

18、混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体(5) 砌体的轴心抗拉、弯曲抗拉和抗剪强度砌体的轴心抗拉、弯曲抗拉和抗剪强度 f1高，高，f2低低 沿齿缝截面沿齿缝截面破坏破坏 f1低，低，f2高高 沿竖缝与块体截面沿竖缝与块体截面破坏破坏 容积较小的圆形水池或筒仓，在液体或松散物料的侧压力作用下，池壁只承受环向的轴拉力，只承受环向的轴拉力，为轴心受拉构件为轴心受拉构件。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体3tm2ffk ， 砌体沿齿缝截面沿齿缝截

19、面破坏的轴心抗拉强度平均值平均值：砌体砌体轴心抗拉强度轴心抗拉强度平均值计算参数平均值计算参数序号序号砌体种类砌体种类k31烧结普通砖、烧结多孔砖混凝土普通砖、混凝土多孔砖0.1412蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖0.093混凝土砌块0.0694毛料石0.075 规范通过提高块体的最低强度等级提高块体的最低强度等级( (如砖如砖MU10) )来防止沿竖缝与块体截面的破坏沿竖缝与块体截面的破坏。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体 在土压力作用下，挡土墙挡土墙壁犹

20、如以支墩为支座的水平受弯构件，破坏形态和轴心受拉砌体类似破坏形态和轴心受拉砌体类似(沿齿缝沿齿缝或沿竖缝与沿竖缝与块体截面破坏块体截面破坏 )。 受弯矩作用较大的地下室地下室等偏压墙体偏压墙体，砌体将在最大弯矩截面的水平灰缝发生沿通缝沿通缝的弯曲受拉破坏。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体4tmm2ffk ， 砌体沿齿缝沿齿缝与沿通缝沿通缝截面受弯破坏的弯曲抗拉强度平均值：平均值：砌体砌体弯曲抗拉强度弯曲抗拉强度平均值计算参数平均值计算参数序号砌体种类砌体种类k

21、4沿齿缝沿齿缝沿通缝沿通缝1烧结普通砖、烧结多孔砖混凝土普通砖、混凝土多孔砖0.2500.1252蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖0.1800.0903混凝土砌块0.0810.0564毛料石0.113 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体 影响砌体抗剪强度的主要因素：影响砌体抗剪强度的主要因素：l砂浆-块体的粘结强度粘结强度l垂直压应力垂直压应力及其摩擦系数摩擦系数 如门窗砖过梁、拱过梁支座及墙体挑檐等，可能出现沿阶沿阶梯形截面梯形截面、或、或通缝截面通缝截面、或、

22、或竖缝与块体截面竖缝与块体截面的受剪破坏。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.3 砌体 当砌体同时作用剪力和垂直压力当砌体同时作用剪力和垂直压力y时，应时，应考虑考虑y对抗剪对抗剪强度的有利影响，强度的有利影响，规范规范规定规定砌体抗剪强度砌体抗剪强度设计值设计值：5vm2ffk ， 砌体的抗剪强度平均值平均值：砌体砌体抗剪强度抗剪强度平均值计算参数平均值计算参数序号序号砌体种类砌体种类k51烧结普通砖、烧结多孔砖混凝土普通砖、混凝土多孔砖0.1252蒸压灰砂普通砖、蒸压

23、粉煤灰普通砖0.093混凝土砌块0.0694毛料石0.188vyf 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.4 砌体弹性模量 、剪变模量 砌体轴心受压时的变形包括：l砖的变形砖的变形 次要变形次要变形l砂浆的变形砂浆的变形 f2高为次要变形，高为次要变形，f2低为主要变形低为主要变形l砂浆与砖之间空隙的压缩变形砂浆与砖之间空隙的压缩变形 主要变形主要变形 砌体为弹塑性弹塑性材料，其应力-应变关系呈非线性非线性特征，并主主要与砂浆有关要与砂浆有关。 根据国内外资料，砌体应力-应

24、变关系可用对数形式对数形式来表示：5.2.4 砌体弹性模量砌体弹性模量 、剪变模量、剪变模量mln 1fnn 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.2.4 砌体弹性模量 、剪变模量 工程中，取应力应变曲线上0.43fm点的割线模量割线模量作为砌体弹性模量的取值：m0.43mm0.430.8ffEf 剪切模量剪切模量G：0.41 0.450.42 1EGEGE，近似取 初始弹性模量初始弹性模量E0：tanE 割线模量割线模量(变形模量)E：00tanE 砌体的砌体的线膨胀系数线膨胀

25、系数和和摩擦系数摩擦系数取值详见取值详见表表4-3和表和表4-4。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.3 砌体结构的基本设计原则砌体结构的基本设计原则5.3.1 承载能力极限状态的设计表达式承载能力极限状态的设计表达式5.3.2 砌体强度标准值和设计值砌体强度标准值和设计值5.3.3 砌体强度设计值的调整砌体强度设计值的调整 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5

26、.3.1 承载能力极限状态的设计表达式 采用以采用以概率理论概率理论为基础的极限状态设计方法为基础的极限状态设计方法。 砌体结构正常使用正常使用极限状态构造构造措施保证。 砌体结构承载能力承载能力极限状态设计设计计算或验算：5.3.1 承载能力极限状态的设计表达式承载能力极限状态的设计表达式0SR 按承载力能力极限状态承载力能力极限状态设计时，应按下列最不利组合进行计算：活载活载效应控制时：效应控制时：恒载恒载效应控制时：效应控制时： 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.3.1

27、 承载能力极限状态的设计表达式 采用以采用以概率理论概率理论为基础的极限状态设计方法。为基础的极限状态设计方法。 砌体结构正常使用正常使用极限状态构造构造措施保证。 砌体结构承载能力承载能力极限状态设计设计计算或验算：5.3.1 承载能力极限状态的设计表达式承载能力极限状态的设计表达式 当砌体结构作为一个刚体需进行稳定性稳定性(如倾覆、滑移等)验算时：活载活载效应控制时：效应控制时：恒载恒载效应控制时：效应控制时：0SR 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.3.2 砌体强度标准

28、值和设计值5.3.2 砌体强度标准值和设计值砌体强度标准值和设计值（fk）：）： 统一取强度平均值fm概率密度分布函数的0.05分位值，即砌体强度的保证率为95%。 kmf11.645ff f 砌体强度的变异系数：l毛石毛石砌体：f =0.26 ；l其它其它砌体：抗压抗压强度：f =0.17 抗拉抗拉、抗弯抗弯和抗剪抗剪强度：f =0.20。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.3.2 砌体强度标准值和设计值（f）：）： 砌体强度标准值标准值除以材料分项系数材料分项系数f 。kfff f 砌体结构的材料分项系数，按施工质量等级控制：l施工质量控制等级为A级：f1.5；l施工质量控制等级为B级：f1.6；l施工质量控制等级为C级：f1.8。 对一般多层房屋一般多层房屋宜按B级级控制； 对配筋砌体剪力墙高层建筑配筋砌体剪力墙高层建筑，设计设计时宜用B级级的砌体强度指标，而施工施工时宜采用A级级施工质量控制等级。 中中南南大大学学Design of Concrete & Masonry Structures混凝土结构与砌体结构设计混凝土结构与砌体结构设计5.3.2 砌体强度标准值