砌体结构设计2：材料力学性能

1、淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能12.2 砌体结构材料砌体结构材料第第12章章 砌体材料的物理力学性能砌体材料的物理力学性能12.3 砌体的分类砌体的分类12.4 砌体的受压性能砌体的受压性能12.5 砌体的受拉、受弯、受剪性能砌体的受拉、受弯、受剪性能12.6 砌体的变形性能砌体的变形性能12.1 概述概述淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能1.1.了解砌体结构的特点及其应用，块材和砂浆的种类及其相应了解砌体结构的特点及其应用，块材和砂浆的种类及其相应性能；性能；2.2.掌握砌体结构强度指标的确定；掌握砌体结构强度指标的确定；3.3.掌

2、握无筋砌体受压构件、砌体及梁下砌体局压承承载力计算，掌握无筋砌体受压构件、砌体及梁下砌体局压承承载力计算，掌握刚性方案多层房屋墙、柱设计方法和构造要求；掌握刚性方案多层房屋墙、柱设计方法和构造要求；4.4.了解房屋的空间工作性能，横向配筋砌体的应用条件与设计了解房屋的空间工作性能，横向配筋砌体的应用条件与设计方法；方法；5.5.掌握墙梁、过梁、挑梁的受力特点、计算方法、构造要求。掌握墙梁、过梁、挑梁的受力特点、计算方法、构造要求。砌体结构设计教学要求砌体结构设计教学要求淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能砌体结构：砌体结构：由各种块材和砂浆砌筑而成的结构。由各种块材和

3、砂浆砌筑而成的结构。块材：块材：天然的石材、人工制造的砖和中、小型砌块；天然的石材、人工制造的砖和中、小型砌块；砂浆：砂浆：人工制造的砂浆和天然的胶泥。人工制造的砂浆和天然的胶泥。承重结构按块材种类的不同分类：承重结构按块材种类的不同分类：砖结构、石结构和砌块结构。砖结构、石结构和砌块结构。12. 112. 1 概述概述淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能砌体结构的主要优缺点砌体结构的主要优缺点 (1) 砌体结构所用的主要材料来源方便，易就地取材。砌体结构所用的主要材料来源方便，易就地取材。 (2) 砌体结构造价低。砌体结构造价低。(3) 砌体结构比钢结构甚至较钢筋混

4、凝土结构有更好的耐火性，且具砌体结构比钢结构甚至较钢筋混凝土结构有更好的耐火性，且具有良好的保温、隔热性能，节能效果明显。有良好的保温、隔热性能，节能效果明显。(4) 砌体结构施工操作简单快捷。砌体结构施工操作简单快捷。(5) 当采用砌块或大型板材作墙体时，可以减轻结构自重，加快施工当采用砌块或大型板材作墙体时，可以减轻结构自重，加快施工进度，进行工业化生产和施工。进度，进行工业化生产和施工。(6) 新技术应用，砌体结构应用广泛。新技术应用，砌体结构应用广泛。 砌体结构的主要优点砌体结构的主要优点 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能(1)(1)强度低、材料用量多、构

5、件自重大；强度低、材料用量多、构件自重大； (2)(2)砌筑劳动繁重；砌筑劳动繁重； (3)(3)砂浆和块材间的粘结力较弱，无筋砌体的抗拉、抗弯、砂浆和块材间的粘结力较弱，无筋砌体的抗拉、抗弯、抗剪强度很低，不宜用于承受较大弯矩和拉力的构件，抗剪强度很低，不宜用于承受较大弯矩和拉力的构件，抗震性能亦较差；抗震性能亦较差； (4)(4)砖结构中粘土砖的用量很大，造砖与农业争地。砖结构中粘土砖的用量很大，造砖与农业争地。砌体结构的主要缺点砌体结构的主要缺点 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能在我国大约在我国大约90%的民用建筑采用砌体结构，在美国、英国、的民用建筑采用砌

6、体结构，在美国、英国、德国分别约为德国分别约为60%、70%、80%。国内住宅、办公楼等。国内住宅、办公楼等5层层或或6层的房屋，采用以砖砌体承重的砌体结构非常普遍，不层的房屋，采用以砖砌体承重的砌体结构非常普遍，不少城市已建到少城市已建到7层或层或8层。层。砌体结构的应用范围砌体结构的应用范围淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能 重庆市重庆市20世纪世纪70年代建成了高达年代建成了高达12层的以砌体承重的住层的以砌体承重的住宅。在国外有建成宅。在国外有建成20层以上的砖墙承重房屋。层以上的砖墙承重房屋。 在我国某些产石地区，建成不少以毛石或料石作承重墙在我国某些产石

7、地区，建成不少以毛石或料石作承重墙的房屋。毛石砌体作承重墙的房屋高达的房屋。毛石砌体作承重墙的房屋高达6层。对中、小型单层。对中、小型单层厂房和多层轻工业厂房，以及影剧院、食堂、仓库等建筑，层厂房和多层轻工业厂房，以及影剧院、食堂、仓库等建筑，也较广泛地采用砌体作墙身或立柱的承重结构。也较广泛地采用砌体作墙身或立柱的承重结构。在交通运输在交通运输方面，砌体可用于建造桥梁、隧道、涵洞、挡土墙等。在水方面，砌体可用于建造桥梁、隧道、涵洞、挡土墙等。在水利建设方面，可以用石料砌筑坝、堰和渡槽等。此外砌体还利建设方面，可以用石料砌筑坝、堰和渡槽等。此外砌体还用于建造各种构筑物，如烟囱、水池、管道支架、

8、料仓等。用于建造各种构筑物，如烟囱、水池、管道支架、料仓等。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能砌体结构的发展展望砌体结构的发展展望1大力发展新材料大力发展新材料 主要应加强对轻质高强的各种实心砖、空心砖、砌块和主要应加强对轻质高强的各种实心砖、空心砖、砌块和高强度砂浆，提高砌体强度、减轻自重、提高砌筑效率、节高强度砂浆，提高砌体强度、减轻自重、提高砌筑效率、节约材料、减少运输量和降低工程造价。空心制品还具有较好约材料、减少运输量和降低工程造价。空心制品还具有较好的保温、隔热性能。的保温、隔热性能。 大力发展各种工业废料制品和混凝土砌块，对于解决城大力发展各种工业废料

9、制品和混凝土砌块，对于解决城市工业废料处理、治理环境极为有效，还可解决生产黏土砖市工业废料处理、治理环境极为有效，还可解决生产黏土砖与农业争地的问题。与农业争地的问题。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能2.2.积极推广应用配筋砌体结构积极推广应用配筋砌体结构3.3.加强对防止和减轻墙体裂缝构造措施的研究加强对防止和减轻墙体裂缝构造措施的研究4.4.加强对砌体结构理论的研究加强对砌体结构理论的研究5.5.提高砌体结构的施工技术水平和施工质量提高砌体结构的施工技术水平和施工质量 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能12.2 砌体结构材料砌体结构

10、材料砖：砖：我国目前用于砌体结构的砖主要可分为烧结砖和非烧我国目前用于砌体结构的砖主要可分为烧结砖和非烧结砖两大类。结砖两大类。包括：包括：烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖。灰砖。一、砖一、砖构成砌体的材料包括块体和砂浆，构成砌体的材料包括块体和砂浆，块体材料和砂浆的强度块体材料和砂浆的强度等级主要是根据其抗压强度划分的，亦是确定砌体在各种等级主要是根据其抗压强度划分的，亦是确定砌体在各种受力状态下强度的基础数据。受力状态下强度的基础数据。12.2.1 块体材料块体材料淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能 烧

11、结砖按孔洞率可分为烧结普通砖与烧结多孔砖烧结砖按孔洞率可分为烧结普通砖与烧结多孔砖，一般是由粘土、一般是由粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰等为主要原料，压制成土坯后经烧制而成。烧煤矸石、页岩或粉煤灰等为主要原料，压制成土坯后经烧制而成。烧结砖按其主要原料种类的不同又可分为烧结粘土砖、烧结页岩砖、烧结砖按其主要原料种类的不同又可分为烧结粘土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖及烧结粉煤灰砖等。结煤矸石砖及烧结粉煤灰砖等。 烧结普通砖包括实心或孔洞率不大于烧结普通砖包括实心或孔洞率不大于15%且外形尺寸符合规定且外形尺寸符合规定的砖，其规格尺寸为的砖，其规格尺寸为240mm115mm53mm，如图所示。烧结普通

12、，如图所示。烧结普通砖重力密度在砖重力密度在1618 kNm3之间。之间。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能烧结多孔砖是指孔洞率不小于烧结多孔砖是指孔洞率不小于25%。多孔砖分为多孔砖分为P型砖与型砖与M型砖，型砖，P型砖的规格尺寸型砖的规格尺寸240mm115mm90mm。M型砖的规格尺寸为型砖的规格尺寸为190mml90mm90mm。此外，用粘土、页岩、煤矸石等原料还可经焙烧成孔洞较此外，用粘土、页岩、煤矸石等原料还可经焙烧成孔洞较大、孔洞率大于大、孔洞率大于35%的烧结空心砖。的烧结空心砖。烧结多孔砖重力密度：烧结多孔砖重力密度：1114 kNm3之间。之间。

13、大孔空心砖重力密度：大孔空心砖重力密度：911 kNm3之间。之间。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能非烧结砖包括蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖。非烧结砖包括蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖。蒸压灰砂砖是以石灰和砂为主要原料，经坯料制备、压制成蒸压灰砂砖是以石灰和砂为主要原料，经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成的实心砖，简称灰砂砖。型、蒸压养护而成的实心砖，简称灰砂砖。蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰、石灰为主要原料，掺加适量石膏蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰、石灰为主要原料，掺加适量石膏和集料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成的实心砖，和集料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成的实心砖

14、，简称粉煤灰砖。简称粉煤灰砖。蒸压灰砂砖与蒸压粉煤灰砖的规格尺寸与烧结普通砖相同。蒸压灰砂砖与蒸压粉煤灰砖的规格尺寸与烧结普通砖相同。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能砖的强度等级按试验实测值来进行划分。砖的强度等级按试验实测值来进行划分。实心砖：实心砖：(烧结普通砖烧结普通砖GB/T 51011998)；多孔砖：多孔砖： (烧结多孔砖烧结多孔砖GB l35442000)。砖砖MU25表示砌体中的块体表示砌体中的块体(Masonry Unit)，其后数字，其后数字表示块体的抗压强度值，单位为表示块体的抗压

15、强度值，单位为MPa。确定粉煤灰砖的强。确定粉煤灰砖的强度等级时，其抗压强度应乘以自然碳化系数，当无自然碳度等级时，其抗压强度应乘以自然碳化系数，当无自然碳化系数时，可取人工碳化系数的化系数时，可取人工碳化系数的1.15倍。烧结普通砖、烧倍。烧结普通砖、烧结多孔砖的强度等级指标分别见表结多孔砖的强度等级指标分别见表2-1和表和表2-2。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能强度等级强度等

16、级抗压强度平均抗压强度平均值值 变异系数变异系数 0.210.21变异系数变异系数 0.210.21抗压强度标准值抗压强度标准值 fk 单块最小抗压强度值单块最小抗压强度值 fmin MU30MU3030.030.022.022.025.025.0MU25MU2525.025.018.018.022.022.0MU20MU2020.020.014.014.016.016.0MU15MU1515.015.010.010.012.012.0MU10MU1010.010.07.5表表2-1 2-1 烧结普通砖强度等级指标烧结普通砖强度等级指标(MPa)(MPa)淮海工学院土木工程系

17、 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能强度等级强度等级抗压强度抗压强度(MPa)(MPa)抗折荷重抗折荷重(kN)(kN)平均值平均值不小于不小于单块最小值不小单块最小值不小于于平均值平均值不小于不小于单块最小值不小单块最小值不小于于MU30MU3030.030.022.022.013.513.59.09.0MU25MU2525.025.018.018.011.5MU20MU2020.020.014.014.06.0MU15MU1515.015.010.010.04.5MU10MU1010.010.05.53.03.

18、0表表2-2 2-2 烧结多孔砖强度等级指标烧结多孔砖强度等级指标淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能二、砌块二、砌块 砌块一般指混凝土空心砌块、加气混凝土砌块及硅酸盐砌块一般指混凝土空心砌块、加气混凝土砌块及硅酸盐实心砌块。此外还有用粘土、煤矸石等为原料，经焙烧而实心砌块。此外还有用粘土、煤矸石等为原料，经焙烧而制成的烧结空心砌块。制成的烧结空心砌块。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能强度等级强度等级砌块抗压强度砌块抗压强度平均值不小于平均值不小于单块最小值不小于单块最小值不小于MU2020.020.016.016.0MU1515.015

19、.012.012.0MU1010.010.08.08.0MU6.06.0MU55.05.04.04.0MU2.82.8表表12-2 混凝土小型空心砌块强度等级指标混凝土小型空心砌块强度等级指标(MPa)淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能强度等级强度等级砌块抗压强度砌块抗压强度密度等级范围密度等级范围(kg/m3)平均值不小于平均值不小于单块最小值不小单块最小值不小于于MU1010.08.01400MUMU55.04.01200MUMU800MU600表表12.

20、3 轻集料混凝土小型空心砌块强度等级指标轻集料混凝土小型空心砌块强度等级指标(MPa)对掺有粉煤灰对掺有粉煤灰15%以上的混凝土砌块，在确定其强度等级时，砌块以上的混凝土砌块，在确定其强度等级时，砌块抗压强度应乘以自然碳化系数，当无自然碳化系数时，可取人工碳化抗压强度应乘以自然碳化系数，当无自然碳化系数时，可取人工碳化系数的系数的1.15倍。倍。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能三、石材三、石材 天然建筑石材重力密度多大于天然建筑石材重力密度多大于18 kNm3，并具有很高的，并具有很高的抗压强度，良好的耐磨性、耐久性和耐水性，表面经加工后抗压强度，良好的耐磨性、耐

21、久性和耐水性，表面经加工后具有较好的装饰性，可在各种工程中用于承重和装饰，且其具有较好的装饰性，可在各种工程中用于承重和装饰，且其资源分布较广，蕴藏量丰富，是所有块体材料中应用历史最资源分布较广，蕴藏量丰富，是所有块体材料中应用历史最为悠久、最为广泛的土木工程材料之一。为悠久、最为广泛的土木工程材料之一。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能(1)料石料石 细料石：通过细加工，外形规则，叠砌面凹入深度不应细料石：通过细加工，外形规则，叠砌面凹入深度不应大于大于10mm，截面的宽度、高度不应小于，截面的宽度、高度不应小于200mm，且不应小，且不应小于长度的于长度的1/4

22、。半细料石：规格尺寸同上，但叠砌面凹入深度不应大于半细料石：规格尺寸同上，但叠砌面凹入深度不应大于15mm。粗料石：规格尺寸同上，但叠砌面凹入深度不应大于粗料石：规格尺寸同上，但叠砌面凹入深度不应大于20mm。毛料石：外形大致方正，一般不加工或仅稍加修整，高毛料石：外形大致方正，一般不加工或仅稍加修整，高度不应小于度不应小于200mm，叠砌面凹入深度不应大于，叠砌面凹入深度不应大于25mm。(2)毛石毛石：形状不规则，中部厚度不应小于：形状不规则，中部厚度不应小于200mm。石材的规格石材的规格淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能通常由边长为通常由边长为70mm的立方

23、体试块进行抗压试验，取的立方体试块进行抗压试验，取3个试个试块破坏强度的平均值作为确定石材强度等级的依据。块破坏强度的平均值作为确定石材强度等级的依据。石材的强度等级：石材的强度等级：MUl00、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和和MU20。石材的强度等级石材的强度等级淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能 12.2.2、砂浆、砂浆 1砂浆的种类砂浆的种类(1)水泥砂浆水泥砂浆由水泥与砂加水拌合而成，不加掺合料。具有硬化快、由水泥与砂加水拌合而成，不加掺合料。具有硬化快、强度高、耐久性好，但和易性差的特点，适用于水中强度高、耐久性好，但和易性差的特点，适

24、用于水中及潮湿环境中的砌体。及潮湿环境中的砌体。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能（2）水泥混合砂浆水泥混合砂浆加入塑性掺合料的水泥砂浆。如掺入石灰或黏土就是广加入塑性掺合料的水泥砂浆。如掺入石灰或黏土就是广为应用的水泥石灰砂浆和水泥黏土砂浆。这类水泥混合砂浆为应用的水泥石灰砂浆和水泥黏土砂浆。这类水泥混合砂浆的和易性好，便于施工，容易保证质量。的和易性好，便于施工，容易保证质量。（3 3）非水泥砂浆）非水泥砂浆2. 2. 对砂浆的基本要求对砂浆的基本要求：（1 1）符合砌体强度及建筑物耐久性要求；）符合砌体强度及建筑物耐久性要求；（2 2）砂浆的可塑性（和易性），

25、保证砂浆易于施工；）砂浆的可塑性（和易性），保证砂浆易于施工；（3 3）具有足够的保水性。）具有足够的保水性。 强度等级为强度等级为M15M15、M10M10、M7.5M7.5、M5M5、M2.5M2.5，由边长为，由边长为70.7mm70.7mm的立方体试块得到。的立方体试块得到。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能基土的潮基土的潮湿程度湿程度烧结普通砖、蒸压灰砂砖烧结普通砖、蒸压灰砂砖混凝土砌块混凝土砌块石石 材材水泥砂浆水泥砂浆严寒地区严寒地区一般地区一般地区稍湿的稍湿的MU10MU10MU10MU10MU7.5MU7.5MU30MU30M5M5很湿的很湿的MU

26、15MU15MU10MU10MU7.5MU7.5MU30MU30M7.5M7.5含水饱和含水饱和的的MU20MU20MU15MU15MU10MU10MU40MU40M10M10表：表： 地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间墙体所用材料的最低强度等级地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间墙体所用材料的最低强度等级 注：在冻胀地区，地面以下或防潮层以下的砌体，当采用多孔砖时，其孔注：在冻胀地区，地面以下或防潮层以下的砌体，当采用多孔砖时，其孔洞应用水泥砂浆灌实；当采用混凝土砌块时，其孔洞应采用强度等级不低于洞应用水泥砂浆灌实；当采用混凝土砌块时，其孔洞应采用强度等级不低于Cb20Cb20的混凝土灌实

27、。的混凝土灌实。五、五、砌体材料的耐久性要求砌体材料的耐久性要求淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能12.3 砌体的分类砌体的分类l砌体可按照所用材料、砌法以及在结构中所起作用等方砌体可按照所用材料、砌法以及在结构中所起作用等方面的不同进行分类。面的不同进行分类。按照所用材料按照所用材料不同砌体可分为砖砌体、不同砌体可分为砖砌体、砌块砌体及石砌体；砌块砌体及石砌体；按砌体中有无配筋按砌体中有无配筋可分为无筋砌体与可分为无筋砌体与配筋砌体；配筋砌体；按实心与否按实心与否可分为实心砌体与空斗砌体；可分为实心砌体与空斗砌体；按在按在结构中所起的作用不同结构中所起的作用不同可

28、分为承重砌体与自承重砌体等。可分为承重砌体与自承重砌体等。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能一、砖砌体一、砖砌体由砖和砂浆砌筑而成的整体材料称为砖砌体，砖砌体包由砖和砂浆砌筑而成的整体材料称为砖砌体，砖砌体包括烧结普通砖砌体，烧结多孔砖砌体和蒸压硅酸盐砖砌体。括烧结普通砖砌体，烧结多孔砖砌体和蒸压硅酸盐砖砌体。(a) 一顺一丁一顺一丁 (b) 梅花丁梅花丁 (c)三顺一丁三顺一丁 砖砌体的砌筑方法砖砌体的砌筑方法淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能试验表明，采用同强度等级的材料，按照上述几种方法砌试验表明，采用同强度等级的材料，按照上述几种

29、方法砌筑的砌体，其抗压强度相差不大。但应注意上下两皮顶砖间筑的砌体，其抗压强度相差不大。但应注意上下两皮顶砖间的顺砖数量愈多，则意味着宽为的顺砖数量愈多，则意味着宽为240mm的两片半砖墙之间的两片半砖墙之间的联系愈弱，很容易产生的联系愈弱，很容易产生“两片皮两片皮”的效果而急剧降低砌体的效果而急剧降低砌体的承载能力。的承载能力。标准砌筑的实心墙体厚度常为标准砌筑的实心墙体厚度常为240mm(一砖一砖)、370mm(一一砖半砖半)、490mm(二砖二砖)、620mm(二砖半二砖半)、740mm(三砖三砖)等。等。有时为节省材料，墙厚可不按半砖长而按有时为节省材料，墙厚可不按半砖长而按1/4砖长

30、的倍数设砖长的倍数设计，即砌筑成所需的计，即砌筑成所需的180mm、300mm、420mm等厚度的墙等厚度的墙体。试验表明，这些厚度的墙体的强度是符合要求的。体。试验表明，这些厚度的墙体的强度是符合要求的。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能二、砌块砌体二、砌块砌体由砌块和砂浆砌筑而成的整体材料称为砌块砌体，目前国由砌块和砂浆砌筑而成的整体材料称为砌块砌体，目前国内外常用的砌块砌体以混凝土空心砌块砌体为主，其中包括内外常用的砌块砌体以混凝土空心砌块砌体为主，其中包括以普通混凝土为块体材料的普通混凝土空心砌块砌体和以轻以普通混凝土为块体材料的普通混凝土空心砌块砌体和以轻

31、骨料混凝土为块体材料的轻骨料混凝土空心砌块砌体。骨料混凝土为块体材料的轻骨料混凝土空心砌块砌体。砌块按尺寸大小的不同分为小型、中型和大型三种。砌块按尺寸大小的不同分为小型、中型和大型三种。砌块大小的选用主要取决于房屋墙体的分块情况及吊装能砌块大小的选用主要取决于房屋墙体的分块情况及吊装能力。砌块排列设计是砌块砌体砌筑施工前的一项重要工作，力。砌块排列设计是砌块砌体砌筑施工前的一项重要工作，设计时应充分利用其规律性，尽量减少砌块类型，使其排列设计时应充分利用其规律性，尽量减少砌块类型，使其排列整齐，避免通缝，并砌筑牢固，以取得较好的经济技术效果。整齐，避免通缝，并砌筑牢固，以取得较好的经济技术效

32、果。 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能三、石砌体三、石砌体由天然石材和砂浆由天然石材和砂浆(或混凝土或混凝土)砌筑而成的整体材料称为石砌筑而成的整体材料称为石砌体。用作石砌体块材的石材分为毛石和料石两种。毛石砌体。用作石砌体块材的石材分为毛石和料石两种。毛石又称片石，是采石场由爆破直接获得的形状不规则的石块。又称片石，是采石场由爆破直接获得的形状不规则的石块。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能四、配筋砌体四、配筋砌体为提高砌体强度、减少其截面尺寸、增加砌体结构为提高砌体强度、减少其截面尺寸、增加砌体结构(或构或构件件)的整体性，可在砌体

33、中配置钢筋或钢筋混凝土，即采用的整体性，可在砌体中配置钢筋或钢筋混凝土，即采用配筋砌体。配筋砌体。配筋砌体可分为配筋砖砌体和配筋砌块砌体，其中配筋砖配筋砌体可分为配筋砖砌体和配筋砌块砌体，其中配筋砖砌体又可分为网状配筋砖砌体、组合砖砌体，砌体又可分为网状配筋砖砌体、组合砖砌体，配筋砌块砌体又可分为均匀配筋砌块砌体、集中配筋砌块配筋砌块砌体又可分为均匀配筋砌块砌体、集中配筋砌块砌体以及均匀砌体以及均匀集中配筋砌块砌体。集中配筋砌块砌体。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能配筋砌体配筋砌体钢筋网片纵向钢筋箍筋竖向钢筋水平钢筋砌块水平钢筋砌体竖向钢筋混凝土灌孔混凝土(a)

34、(b) (c) (d) 图图2.3 配筋砌体截面配筋砌体截面纵向钢筋箍筋水平拉结筋淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能12.4 砌体的受压性能砌体的受压性能12.4.1、砌体的受压破坏特征砌体的受压破坏特征 试验研究表明，砌体轴心受压从加载直到破坏，按试验研究表明，砌体轴心受压从加载直到破坏，按照裂缝的出现、发展和最终破坏，大致经历三个阶段，照裂缝的出现、发展和最终破坏，大致经历三个阶段，如图如图2.3所示。所示。 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能第第阶段阶段 由开始加载，到个别砖块上出现微由开始加载，到个别砖块上出现微细可见的裂缝，为第

35、细可见的裂缝，为第阶段。该阶阶段。该阶段砌体的横向变形较小，应力应变段砌体的横向变形较小，应力应变呈直线关系，故也称为弹性阶段。呈直线关系，故也称为弹性阶段。出现微细可见裂缝时轴向荷载约为出现微细可见裂缝时轴向荷载约为砖砌体破坏时极限荷载的砖砌体破坏时极限荷载的(50(5070)%70)%。 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能第第阶段阶段 继续加载，个别砖块上的裂缝裂通，继续加载，个别砖块上的裂缝裂通，并沿竖向灰缝通过若干皮砖，形成并沿竖向灰缝通过若干皮砖，形成平行于加载方向的纵向间断裂缝，平行于加载方向的纵向间断裂缝，为第为第阶段。此时轴向荷载约为砖阶段。此时轴向

36、荷载约为砖砌体破坏时极限荷载的砌体破坏时极限荷载的(80(8090)%90)%。在此阶段，若荷载不增加，裂缝发在此阶段，若荷载不增加，裂缝发展可以稳定，不会展可以稳定，不会出现新的裂缝。 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能第第阶段阶段 当荷载增加不多，裂缝亦会当荷载增加不多，裂缝亦会发展很快，此后即使不增加荷载，发展很快，此后即使不增加荷载，裂缝仍能不断增加，形成上下贯裂缝仍能不断增加，形成上下贯通的裂缝将砌体分割成若干半砖通的裂缝将砌体分割成若干半砖小柱，这时砌体横向变形明显增小柱，这时砌体横向变形明显增大，向外鼓出，半砖小柱丧失稳大，向外鼓出，半砖小柱丧失稳定而

37、破坏，至此为第定而破坏，至此为第阶段阶段 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能12.4.2、砌体的受压应力状态砌体的受压应力状态 单块砖在砌体中的受力特点单块砖在砌体中的受力特点 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能(1)(1)单块砖在砌体内并不是均匀受压，而是处于受弯和受单块砖在砌体内并不是均匀受压，而是处于受弯和受剪状态剪状态( (图示图示) )。由于砖本身的形状不完全规则平整、。由于砖本身的形状不完全规则平整、灰缝的厚度和密实性不均匀。灰缝的厚度和密实性不均匀。 由于砖的脆性，抵抗受弯由于砖的脆性，抵抗受弯和受剪的能力较差，砌体内和受剪

38、的能力较差，砌体内第一批裂缝的出现是由单块第一批裂缝的出现是由单块砖的受弯、受剪引起的。砖的受弯、受剪引起的。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能(2) (2) 砌体横向变形时砖和砂浆砌体横向变形时砖和砂浆存在交互作用。（砖的横存在交互作用。（砖的横向变形较中等强度等级以向变形较中等强度等级以下的砂浆小）。下的砂浆小）。 在砌体受压时砖的横向变形在砌体受压时砖的横向变形也因砂浆的横向变形较大也因砂浆的横向变形较大而增大。并由此在砖内产而增大。并由此在砖内产生拉应力，其抗压强度降生拉应力，其抗压强度降低很多；

39、砂浆的横向变形低很多；砂浆的横向变形由于砖的约束而减小，因由于砖的约束而减小，因而砂浆处于三向受压状态，而砂浆处于三向受压状态，抗压强度提高。抗压强度提高。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能 (3) 弹性地基梁作用。上下均可看成弹性地基，砖的变形越大，弹性地基梁作用。上下均可看成弹性地基，砖的变形越大，在砖内产生的弯剪应力也越高。在砖内产生的弯剪应力也越高。(4) 坚向灰缝上的应力集中。坚向灰缝上的应力集中。在竖向灰缝上的砖内将产生在竖向灰缝上的砖内将产生拉应力和剪应力的集中，从拉应力和剪应力的集中，从而加快砖的开裂，引起砌体而加快砖的开裂，引起砌体强度的降低。强度

40、的降低。 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能(1)(1)块材与砂浆的强度等级块材与砂浆的强度等级（2 2）块材的尺寸和厚度）块材的尺寸和厚度12.4.3、影响砌体抗压强度的因素影响砌体抗压强度的因素(3)(3)砂浆的性能砂浆的性能(4)(4)砌筑质量与灰缝的厚度砌筑质量与灰缝的厚度淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能项目施工质量控制等级ABC现场质量管理制度健全，并严格执行；非施工方质量监督人员经常到现场，或现场设有常驻代表；施工方有在岗专业技术管理人员，人员齐全，并持证上岗制度基本健全，并能执行；非施工方质量监督人员间断地到现场进行质量控

41、制；施工方有在岗专业技术管理人员，并持证上岗有制度；非施工方质量监督人员很少作现场质量控制；施工方有在岗专业技术管理人员砂浆、混凝土强度试块按规定制作，强度满足验收规定，离散性小试块按规定制作，强度满足验收规定，离散性较小试块强度满足验收规定，离散性大砂浆拌合方式机械拌合；配合比计量控制严格机械拌合；配合比计量控制一般机械或人工拌合；配合比计量控制较差砌筑工人中级工以上，其中高级工不少于20%高、中级工不少于70%初级工以上表表2-6 砌体施工质量控制等级砌体施工质量控制等级淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能表表2-7 砌筑砂浆质量水平砌筑砂浆质量水平 淮海工学院土

42、木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能12.4.4、砌体抗压强度的计算公式、砌体抗压强度的计算公式1k 式中式中 砌体轴心抗压强度平均值砌体轴心抗压强度平均值(MPa)。 块体的抗压强度平均值块体的抗压强度平均值(MPa)。 砂浆的抗压强度平均值砂浆的抗压强度平均值(MPa)。 与块体类别及砌体类别有关的参数，见表与块体类别及砌体类别有关的参数，见表12-5。 砂浆强度影响的修正参数，见表砂浆强度影响的修正参数，见表12-4。 与块体类别及砌体类别有关的参数，见表与块体类别及砌体类别有关的参数，见表12-5。m121210.07fk ffkmf1f2f2k淮海工学院土木工程系 （h

43、ttp:/ 砌体及其基本材料力学性能表表12-5 fm的计算参数的计算参数注：注： 混凝土砌块砌体的轴心抗压强度平均值，当混凝土砌块砌体的轴心抗压强度平均值，当f210MPa时应乘系数时应乘系数1.1-0.01 f2，MU20的砌体应乘以系数的砌体应乘以系数0.95，且满足，且满足f1 f2，f120MPa。 k2在表列条件以外时均等于在表列条件以外时均等于1.0。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能12.4.512.4.5、砌体的强度标准值和设计值、砌体的强度标准值和设计值1. 1. 砌体的强度标准值砌体的强度标准值砌体的强度标准值取具有砌体的强度标准值取具有95%

44、95%保证率的强度值，即按下式计算。保证率的强度值，即按下式计算。 f f k k = f = fm m1.6451.645f f=f=fm m(1-1.645(1-1.645f f) )式中：式中：f f k k砌体的强度标准值。砌体的强度标准值。 f fm m砌体的强度平均值。砌体的强度平均值。 f f砌体强度的标准差。砌体强度的标准差。 ff砌体强度的变异系数。砌体强度的变异系数。 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能2. 2. 砌体的强度设计值砌体的强度设计值 式中：式中：f f 砌体的强度设计值。砌体的强度设计值。 f砌体结构的材料分项性能系数，一般情况下，

45、宜按施工控制砌体结构的材料分项性能系数，一般情况下，宜按施工控制等级为等级为B B级考虑，取级考虑，取f f=1.6=1.6；当为；当为C C级时，取级时，取f =1.8 =1.8。 fkff 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能施工质量控制等级为施工质量控制等级为B B级、龄期为级、龄期为28d28d、以毛截面计算的各类砌体的抗压强度设、以毛截面计算的各类砌体的抗压强度设计值、轴心抗拉强度设计值、弯曲抗拉强度设计值及抗剪强度设计值可查表计值、轴心抗拉强度设计值、弯曲抗拉强度设计值及抗剪强度设计值可查表12.712.7表表12-1212-12。当施工质量控制等级为。当

46、施工质量控制等级为C C级时，表中数值应乘以级时，表中数值应乘以1.6/1.8=0.891.6/1.8=0.89的系数；当施工质量控制等级为的系数；当施工质量控制等级为A A级时，可将表中数值乘以级时，可将表中数值乘以1.051.05的系数。的系数。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能砖强度等级砂浆强度等级砂浆强度M15M10M7.5M5M2.50MU303.943.272.932.592.261.15MU253.602.982.682.372.061.05MU203.222.672.392.121.840.94MU152.792.312.071.831.600.82

47、MU101.891.691.501.300.67表表12-7 烧结普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值烧结普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值(MPa)淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能砖强度等级砂浆强度等级砂浆强度M15M10M7.5M50MU253.602.982.682.371.05MU203.222.672.392.120.94MU152.792.312.071.830.82MU101.891.691.500.67表表12-8 蒸压灰砂砖和粉煤灰砖砌体的抗压强度设计值蒸压灰砂砖和粉煤灰砖砌体的抗压强度设计值(MPa)淮海工学院土木工程系 （http:/

48、砌体及其基本材料力学性能注：注： 对错孔砌筑的砌体，应按表中数值乘以对错孔砌筑的砌体，应按表中数值乘以0.8。 对独立柱或厚度为双排组砌的砌块砌体，应按表中数值乘以对独立柱或厚度为双排组砌的砌块砌体，应按表中数值乘以0.7。 对对T形截面砌体，应按表中数值乘以形截面砌体，应按表中数值乘以0.85。 表中轻骨料混凝土砌块为煤矸石和水泥煤渣混凝土砌块。表中轻骨料混凝土砌块为煤矸石和水泥煤渣混凝土砌块。砌块强度等级砂浆强度等级砂浆强度Mb15Mb10Mb7.5Mb50MU205.684.954.443.942.33MU154.614.023.613.201.89MU102.792.502.221.3

49、1MU7.51.931.711.01MU51.190.70表表12-9 单排孔混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值单排孔混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值(MPa) 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能注：注： 表中的砌块为火山渣、浮石和陶粒轻骨料混凝土砌块。表中的砌块为火山渣、浮石和陶粒轻骨料混凝土砌块。 本表用于孔洞率不大于本表用于孔洞率不大于35%的双排孔或多排孔轻骨料混凝土砌的双排孔或多排孔轻骨料混凝土砌块砌体。块砌体。 对厚度方向为双排组砌的轻骨料混凝土砌块砌体的抗压强度设对厚度方向为双排组砌的轻骨料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值，应按表中

50、数值乘以计值，应按表中数值乘以0.8。砌块强度等级砂浆强度等级砂浆强度Mb10Mb7.5Mb50MU103.082.762.451.44MU81.12MU51.310.78表表12-10 轻骨料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值轻骨料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值(MPa)淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能注：对下列各类料石砌体，应按表中数值分别乘以如下系数。注：对下列各类料石砌体，应按表中数值分别乘以如下系数。 细料石砌体为细料石砌体为1.5；半细料石砌体为；半细料石砌体为1.3；粗料石砌体为；粗料石砌体为1.2；干砌勾；干砌勾 缝石砌体为缝石砌体

51、为0.8。毛料石强度等级砂浆强度等级砂浆强度M7.5M5M2.50MU1005.424.804.182.13MU804.854.293.731.91MU604.203.713.231.65MU503.833.392.951.51MU403.433.042.641.35MU302.972.632.291.17MU202.422.151.870.95表表12-11 毛料石砌体的抗压强度设计值毛料石砌体的抗压强度设计值(MPa)淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能毛石强度等级砂浆强度等级砂浆强度M7.5M5M2.50MU1001.271.120.980.34MU801.13

52、1.000.870.30MU600.980.870.760.26MU500.900.800.690.23MU400.800.710.620.21MU300.690.610.530.18MU200.560.510.440.15表表12-12 毛石砌体的抗压强度设计值毛石砌体的抗压强度设计值(MPa)淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能注：注： 对于用形状规则的块体砌筑的砌体，当搭接长度与块体高度的比值小对于用形状规则的块体砌筑的砌体，当搭接长度与块体高度的比值小 于于1时，其轴心抗拉强度设计值和弯曲抗拉强度设计值应按表中数值乘时，其轴心抗拉强度设计值和弯曲抗拉强度设计值

53、应按表中数值乘 以搭接长度与块体高度比值后采用。以搭接长度与块体高度比值后采用。 对孔洞率不大于对孔洞率不大于35%的双排孔或多排孔轻骨料混凝土砌块砌体的抗剪强的双排孔或多排孔轻骨料混凝土砌块砌体的抗剪强 度设计值，可按表中混凝土砌块砌体抗剪强度设计值乘以度设计值，可按表中混凝土砌块砌体抗剪强度设计值乘以1.1。 对蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体，当有可靠的试验数据时，表中强度对蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体，当有可靠的试验数据时，表中强度 设计值，允许作适当调整。设计值，允许作适当调整。 对烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰砖砌体，当有可靠的试验数对烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰砖砌体，

54、当有可靠的试验数 据时，表中强度设计值，允许作适当调整。据时，表中强度设计值，允许作适当调整。淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能 考虑实际工程中各种可能的不利因素，各类砌体的强度设计值，考虑实际工程中各种可能的不利因素，各类砌体的强度设计值，当符合下表所列使用情况时，应乘以调整系数当符合下表所列使用情况时，应乘以调整系数a 。12.4.612.4.6、砌体的强度设计值调整系数、砌体的强度设计值调整系数淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能使用情况使用情况 a有吊车房屋砌体、跨度有吊车房屋砌体、跨度9m的梁下烧结普通砖砌体、跨度的梁下烧结普通砖

55、砌体、跨度7.5m的梁下烧结多的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体，混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体，混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体0.9构件截面面积构件截面面积A0.3m2的无筋砌体的无筋砌体0.7+A构件截面面积构件截面面积A0.2m2的配筋砌体的配筋砌体0.8+A采用水泥砂浆砌筑的砌体采用水泥砂浆砌筑的砌体(若为配筋砌体，若为配筋砌体，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数仅对砌体的强度设计值乘以调整系数)对表对表12- -7表表12- -12中的数值中的数值0.9对表对表12- -14中的数值中的数值0.8验算施工中房屋的构件时验算施工中房屋的构件时1.

56、1 表表 砌体强度设计值的调整系数砌体强度设计值的调整系数注：注： 表中构件截面面积表中构件截面面积A以以m2计。计。 当砌体同时符合表中所列几种使用情况时，应将砌体的强度设计值连续乘以调整当砌体同时符合表中所列几种使用情况时，应将砌体的强度设计值连续乘以调整系数系数a。 当验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定时，按砂当验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定时，按砂浆强度为零验算。浆强度为零验算。配筋砌体不得采用配筋砌体不得采用C级级淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能 式中：式中：fg灌孔砌体的抗压强度设计值，不应大于未灌孔砌体抗压灌孔砌体的抗压强

57、度设计值，不应大于未灌孔砌体抗压强度设计值的强度设计值的2倍。倍。 f未灌孔砌体的抗压强度设计值，按表未灌孔砌体的抗压强度设计值，按表3-5采用。采用。 fc灌孔混凝土的轴心抗压强度设计值。灌孔混凝土的轴心抗压强度设计值。 砌块砌体中灌孔混凝土面积与砌体毛面积的比值。砌块砌体中灌孔混凝土面积与砌体毛面积的比值。 混凝土砌块的孔洞率。混凝土砌块的孔洞率。 混凝土砌块砌体的灌孔率，为截面灌孔混凝土面积和截面混凝土砌块砌体的灌孔率，为截面灌孔混凝土面积和截面孔洞面积的比值，孔洞面积的比值， 不应小于不应小于33%。 灌孔混凝土的强度等级用符号灌孔混凝土的强度等级用符号Cb表示，其强度指标等同于对表示

58、，其强度指标等同于对应的混凝土强度等级应的混凝土强度等级C。砌块砌体中灌孔混凝土的强度等级不应。砌块砌体中灌孔混凝土的强度等级不应低于低于Cb20，也不宜低于两倍的块体强度等级。，也不宜低于两倍的块体强度等级。单排孔混凝土砌块对孔砌筑时，单排孔混凝土砌块对孔砌筑时，灌孔砌体的抗压强度设计值按下式计算。灌孔砌体的抗压强度设计值按下式计算。cGfff 6 . 0 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能12.4.5 砌体的受拉、受弯、受剪性能砌体的受拉、受弯、受剪性能淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能.1、砌体的轴心受拉性能、砌

59、体的轴心受拉性能 砌体轴心受拉工程应用，破坏形态：砌体轴心受拉工程应用，破坏形态： 裂缝沿齿缝截面裂缝沿齿缝截面裂缝沿竖缝和砖截面裂缝沿竖缝和砖截面 裂缝沿通缝截面裂缝沿通缝截面淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能式中：式中：ft,m砌体轴心抗拉强度平均值砌体轴心抗拉强度平均值(MPa)。 f2 砂浆的抗压强度平均值砂浆的抗压强度平均值(MPa)。 k3与块体类别有关的参数，其取值见表与块体类别有关的参数，其取值见表12-13。在现行的在现行的砌体结构设计规范砌体结构设计规范中，提高了块体的最低强中，提高了块体的最低强度等级，一般可防止和避免砌体沿块体与竖向灰缝截面的

60、度等级，一般可防止和避免砌体沿块体与竖向灰缝截面的受拉破坏情况。故而砌体的轴心受拉主要考虑沿齿缝破坏受拉破坏情况。故而砌体的轴心受拉主要考虑沿齿缝破坏的形式，的形式，规范规定砌体沿齿缝截面破坏的轴心抗拉强度平规范规定砌体沿齿缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值计算公式为：均值计算公式为： 23,fkfmt 淮海工学院土木工程系 （http:/ 砌体及其基本材料力学性能砌体类别砌体类别k3烧结普通砖、烧结多孔砖烧结普通砖、烧结多孔砖0.141蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖0.09混凝土砌块混凝土砌块0.069毛石毛石0.075表表12-13 12-13 砌体轴心抗拉强度平均值计算参数