砌体结构设计

1、河河 海海 大大 学学 第三章第三章 砌体结构砌体结构3.13.1绪论绪论砌体结构：砌体结构：块材（砖、石、砌块）和砂浆建造墙、块材（砖、石、砌块）和砂浆建造墙、 柱作为主要受力构件的结构（砌体柱作为主要受力构件的结构（砌体混合结构）。混合结构）。 长城长城3.13.1绪论绪论一、砌体结构发展简史一、砌体结构发展简史中国古代砌体结构：中国古代砌体结构：秦砖汉瓦秦砖汉瓦古代建筑以砖木结构为主，墙作填充、防护之用（木框架结构）古代建筑以砖木结构为主，墙作填充、防护之用（木框架结构）近代建筑受欧洲建筑影响，开始采用砖墙承重近代建筑受欧洲建筑影响，开始采用砖墙承重赵洲桥赵洲桥3.13.1绪论绪论结构结

2、构：敞肩式敞肩式单孔单孔圆弧弓形圆弧弓形石石拱拱桥桥 尺寸尺寸：全长：全长50.82米，米， 桥面宽约桥面宽约10米，米， 跨度跨度37.02米，米， 拱圈矢高拱圈矢高7.32米，米， 组成组成： 28条并列的石条砌成拱圈条并列的石条砌成拱圈 地位地位： 材料使用、结构受力、材料使用、结构受力、 艺术造型、经济艺术造型、经济 都达到极高成就，都达到极高成就， 世界上最早的敞肩式拱桥世界上最早的敞肩式拱桥 。公元公元1055年建成年建成高高84.2米米砖砌双层筒体结构砖砌双层筒体结构3.13.1绪论绪论河南登封嵩岳寺塔（公元河南登封嵩岳寺塔（公元386-534）：）：砖砌单筒体，砖砌单筒体，12

3、边形，边形，15层，高层，高43.5米。米。3.13.1绪论绪论外外国国古古代代砌砌体体结结构构金字塔金字塔3.13.1绪论绪论 巴比伦的伊什塔尔城门巴比伦的伊什塔尔城门（公元前公元前606年年公元前公元前562年年 ）3.13.1绪论绪论伊斯坦布尔的圣索菲亚教堂伊斯坦布尔的圣索菲亚教堂 （33米）米） （公元（公元537年）年）欧洲 8000 年前采用土坯。 5000 年前采用凿石。 3000 年前烧制的砖。 埃及 公元前 27002600 年埃及建筑吉萨金字塔群。 公元前 770 年（秦襄公时期）用以木材和青铜质金釭做成的木框架建造房屋。 公元前 532537 年砖砌穹形(圆形球壳)的圣索

4、菲亚大教堂。 图 l 一 2 古代金釭木框架示意 图 13 索菲亚大教堂结构示意 3.13.1绪论绪论 雅典卫城雅典卫城（公元前（公元前480年年 ）巴台农神庙巴台农神庙 厄瑞克忒翁神庙厄瑞克忒翁神庙3.13.1绪论绪论古代欧洲建筑物多为石砌古代欧洲建筑物多为石砌古罗马角斗场（古罗马角斗场（公元公元72年）年） 5万人万人3.13.1绪论绪论罗马的万神庙（罗马的万神庙（43米）米）（公元（公元120-124年）年）3.13.1绪论绪论圣圣彼彼得得大大教教堂堂3.13.1绪论绪论巴巴黎黎圣圣母母院院（公元（公元1180年）年）3.13.1绪论绪论比萨的大教堂、洗礼堂和钟楼塔等建筑，于比萨的大教堂

5、、洗礼堂和钟楼塔等建筑，于11731173年开工，年开工，直到直到1414世纪才竣工世纪才竣工 3.13.1绪论绪论高高16层层带有电梯带有电梯莫纳得洛克大楼莫纳得洛克大楼(芝加哥芝加哥) 1891年年3.13.1绪论绪论自自50年代，我国多层住宅多为砌体结构房屋年代，我国多层住宅多为砌体结构房屋近些年，我国砖的年产量达到世界其他各国砖年产量的总和。近些年，我国砖的年产量达到世界其他各国砖年产量的总和。3.13.1绪论绪论现代砌体结构现代砌体结构 3.13.1绪论绪论配筋混凝土砌块砌体配筋混凝土砌块砌体（剪力墙结构）（剪力墙结构）砌块有砌块有120年历史年历史配筋混凝土砌块砌体可达配筋混凝土砌

6、块砌体可达到近三十层到近三十层砌体结构施工现场砌体结构施工现场3.13.1绪论绪论二、砌体结构优缺点二、砌体结构优缺点优点：优点：就地取材；就地取材； 造价低；造价低； 耐热耐久性好；保温隔热性能好；耐热耐久性好；保温隔热性能好； 施工简便、连续施工简便、连续缺点：缺点：强度低；自重大；强度低；自重大； 整体性差；整体性差； 施工劳动力大；施工劳动力大； 采用粘土砖占用农田、耕地；采用粘土砖占用农田、耕地；3.13.1绪论绪论三、砌体结构应用范围三、砌体结构应用范围民用建筑：墙、柱、过梁、基础等民用建筑：墙、柱、过梁、基础等工业建筑：围护墙、烟囱、水池、水塔等工业建筑：围护墙、烟囱、水池、水塔

7、等其它：桥梁、隧道、挡土墙、大坝、渡槽等其它：桥梁、隧道、挡土墙、大坝、渡槽等3.13.1绪论绪论3.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能一、材料及其强度等级一、材料及其强度等级二、砌体结构的种类二、砌体结构的种类三、砌体的受压性能三、砌体的受压性能四、砌体的局部受压性能四、砌体的局部受压性能五、砌体的受拉、受弯、受剪性能五、砌体的受拉、受弯、受剪性能六、砌体的变形和其它性能六、砌体的变形和其它性能3.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能一、材料及其强度等级一、材料及其强度等级（一）砖（一）砖1、 砖的分类砖的分类烧结砖烧结砖A、烧结普通砖、烧结

8、普通砖：以粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰为主要原料：以粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰为主要原料 24011553mmB、烧结多孔砖、烧结多孔砖：孔洞率：孔洞率15%（KP和和KM） KP砖：砖： 24011590mm KM砖：砖：19019090mm （一）砖（一）砖1、 砖的分类砖的分类蒸压砖：蒸压砖：以石灰和砂或粉煤灰为主要原料以石灰和砂或粉煤灰为主要原料 压制成型、蒸压养护压制成型、蒸压养护A、蒸压灰砂砖：以石灰和砂为主要原料、蒸压灰砂砖：以石灰和砂为主要原料B、蒸压粉煤灰砖：以石灰和粉煤灰为主要原料、蒸压粉煤灰砖：以石灰和粉煤灰为主要原料3.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的

9、力学性能2、砖强度等级（、砖强度等级（用用MU表示，单位：表示，单位：Mpa）由标准实验方法得到砖的极限抗压强度的平均值来划分由标准实验方法得到砖的极限抗压强度的平均值来划分烧结砖强度等级烧结砖强度等级： MU30、 MU25、 MU20、 MU15、 MU10蒸压砖强度等级蒸压砖强度等级： MU25、 MU20、 MU15、 MU10 砖强度等级砖强度等级3.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能强度等级强度等级抗压强度平均值抗压强度平均值MU30MU25MU20MU15 MU10 30 25 20 15 10（二）砌块（二）砌块1、砌块的分类、砌块的分类材料：混凝土、

10、工业废料（粉煤灰、煤矸石等）材料：混凝土、工业废料（粉煤灰、煤矸石等）普通混凝土小型空心砌块普通混凝土小型空心砌块：39019090mm轻集料混凝土小型空心砌块轻集料混凝土小型空心砌块 ：39019090mm常用：混凝土小型空心砌块常用：混凝土小型空心砌块3.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能2、砌块的强度等级、砌块的强度等级按毛截面面积计算的极限抗压强度来划分按毛截面面积计算的极限抗压强度来划分砌块强度等级：砌块强度等级：MU20、 MU15、 MU10、 MU7.5、 MU5表表1-2：普通混凝土小型空心砌块普通混凝土小型空心砌块强度等级强度等级表表1-3： 轻集

11、料混凝土小型空心砌块轻集料混凝土小型空心砌块强度等级强度等级3.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能（三）石材（三）石材1、分类、分类料石料石 毛石毛石2、强度等级、强度等级MU100、 MU80、 MU 60、MU50、 MU40、 MU 30、MU203.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能由标准实验方法得到由标准实验方法得到707070mm石材的抗压强度划分石材的抗压强度划分石料石料料石料石毛石毛石细料石细料石 粗料石粗料石 毛料石毛料石 毛平石毛平石 平板石平板石 乱毛石乱毛石（四）砂浆（四）砂浆1、分类、分类水泥砂浆水泥砂浆混合砂浆混合

12、砂浆无水泥砂浆无水泥砂浆（用（用M表示，表示，Mpa）混凝土小型空心砌块砂浆混凝土小型空心砌块砂浆（用（用Mb表示，表示，Mpa） 掺合料掺合料：粉煤灰：粉煤灰 外加剂外加剂：2、强度等级、强度等级有：有： M15、 M10、 M7.5、 M5、 M2.5，零号砂浆，零号砂浆 Mb30、 Mb20、 Mb15、 Mb10、 Mb7.5、 Mb53.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能（五）混凝土小型空心砌块灌孔混凝土（五）混凝土小型空心砌块灌孔混凝土 高流动性和低收缩的细石混凝土高流动性和低收缩的细石混凝土掺合料掺合料：粉煤灰：粉煤灰外加剂外加剂：强度等级：强度等级：用

13、用Cb表示，单位：表示，单位：MPa有：有： Cb 40、 Cb 35、 Cb 30、 Cb 25、 Cb 203.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能（六）材料最低强度等级的选择（六）材料最低强度等级的选择1、五层及五层以上房屋的墙，受振动或层高大于、五层及五层以上房屋的墙，受振动或层高大于6米的墙、柱：米的墙、柱：砖：砖：MU10 砌块：砌块：MU7.5 石材：石材：MU30 砂浆：砂浆：M52、安全强度等级为一级或使用年限大于、安全强度等级为一级或使用年限大于50年的房屋，年的房屋， 材料最低强度等级提高一级材料最低强度等级提高一级3、地面以下或防潮层以下砌体，潮

14、湿房间的墙，材料最低强度、地面以下或防潮层以下砌体，潮湿房间的墙，材料最低强度 等级满足等级满足表表1-5（表（表15-1）的要求的要求3.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能二、砌体结构的种类二、砌体结构的种类1、无筋砌体结构、无筋砌体结构（1）砖砌体结构）砖砌体结构砌法砌法：实心、空心：实心、空心实心砖砌体实心砖砌体砌法：顺砌、丁砌砌法：顺砌、丁砌三顺一丁三顺一丁一顺一顺一丁一丁梅花丁梅花丁全丁全丁3.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能3.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能砌筑方法：砌筑方法：空心墙空心墙（2）砌块

15、砌体结构）砌块砌体结构（3）石砌体结构）石砌体结构2、配筋砌体结构、配筋砌体结构分为：配筋砖砌体构件、配筋砌块砌体构件分为：配筋砖砌体构件、配筋砌块砌体构件（1）配筋砖砌体构件）配筋砖砌体构件 网状配筋砖砌体构件（水平灰缝处）网状配筋砖砌体构件（水平灰缝处） 组合砖砌体构件（砖砌体组合砖砌体构件（砖砌体+钢筋混凝土或砂浆面层）钢筋混凝土或砂浆面层）3.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能2、配筋砌体结构、配筋砌体结构（2）配筋混凝土砌块砌体构件）配筋混凝土砌块砌体构件 约束配筋砌块砌体构件（墙体转角、洞口处）约束配筋砌块砌体构件（墙体转角、洞口处）均匀配筋砌块砌体构件（

16、剪力墙）均匀配筋砌块砌体构件（剪力墙）3.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能3、约束砌体结构、约束砌体结构 圈梁、构造柱圈梁、构造柱3.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能4、墙板、墙板墙板有：砖（砌块）墙板、预制混凝土空心墙板、墙板有：砖（砌块）墙板、预制混凝土空心墙板、 矿渣混凝土墙板、整体现浇混凝土墙板矿渣混凝土墙板、整体现浇混凝土墙板三、砌体结构发展趋势三、砌体结构发展趋势 新材料新材料 推广配筋砌体推广配筋砌体 理论研究理论研究 施工技术工业化施工技术工业化3.2 3.2 砌体材料及砌体的力学性能砌体材料及砌体的力学性能1、砌体的受压

17、破坏特征、砌体的受压破坏特征（1）普通砖砌体）普通砖砌体根据实验，砖砌体受轴心压力，从受压开始到破坏，根据裂缝根据实验，砖砌体受轴心压力，从受压开始到破坏，根据裂缝的出现和发展等特点，划分为三个阶段：的出现和发展等特点，划分为三个阶段： 阶段阶段I ：单块砖出现裂缝，荷载不增加，裂缝不发展；：单块砖出现裂缝，荷载不增加，裂缝不发展；P=(5070)%PuP=(8090)%Pu阶段阶段II：裂缝发展形成连续，荷载不增加，裂缝发展；：裂缝发展形成连续，荷载不增加，裂缝发展；阶段阶段III：形成小砖柱，小砖柱失稳破坏。：形成小砖柱，小砖柱失稳破坏。四四、砌体的受压性能、砌体的受压性能（2）多孔砖砌体

18、的受压破坏特征）多孔砖砌体的受压破坏特征高度比普通砖高，且存在较薄的孔壁，高度比普通砖高，且存在较薄的孔壁，脆性破坏特征显著脆性破坏特征显著。三个阶段：三个阶段：阶段阶段I ：单块砖出现裂缝，：单块砖出现裂缝，P= 70%Pu；阶段阶段II：裂缝发展形成连续，数量不多，裂缝贯通速度快；：裂缝发展形成连续，数量不多，裂缝贯通速度快；阶段阶段III：形成小砖柱，小砖柱失稳破坏，：形成小砖柱，小砖柱失稳破坏， 砖表面出现大面积剥落。砖表面出现大面积剥落。从阶段从阶段II到阶段到阶段III时间短时间短三、砌体的受压性能三、砌体的受压性能2、普通砖砌体受压应力分析、普通砖砌体受压应力分析三、砌体的受压性

19、能三、砌体的受压性能2、普通砖砌体受压应力分析、普通砖砌体受压应力分析三、砌体的受压性能三、砌体的受压性能2、普通砖砌体受压应力分析、普通砖砌体受压应力分析三、砌体的受压性能三、砌体的受压性能2、普通砖砌体受压应力分析、普通砖砌体受压应力分析三、砌体的受压性能三、砌体的受压性能应力分析？（复杂应力状态）应力分析？（复杂应力状态）砖受力：压、弯、剪、拉砖受力：压、弯、剪、拉砌体横向变形时，砖和砂浆交互作用砌体横向变形时，砖和砂浆交互作用受力状态：砖：压、弯、剪、拉，抗压强度降低受力状态：砖：压、弯、剪、拉，抗压强度降低 砂浆：三向受力状态，抗压强度提高砂浆：三向受力状态，抗压强度提高导致：导致：

20、砌体抗压强度低于砖砌体抗压强度低于砖，高于砂浆，高于砂浆 砖内产生附加拉应力，加快了砖裂缝出现砖内产生附加拉应力，加快了砖裂缝出现砖可视为弹性地基（砂浆）梁砖可视为弹性地基（砂浆）梁竖向灰缝处的应力集中竖向灰缝处的应力集中三、砌体的受压性能三、砌体的受压性能3、砌体抗压强度强度影响因素、砌体抗压强度强度影响因素（1）材料本身）材料本身块材、砂浆、灌孔混凝土强度等级；块材、砂浆、灌孔混凝土强度等级；块材的高度、长度；块材的高度、长度；块材表面平整；块材表面平整；砂浆和易性；砂浆弹性模量砂浆和易性；砂浆弹性模量（2）砌筑质量）砌筑质量水平灰缝砂浆饱满度水平灰缝砂浆饱满度 灰缝厚度灰缝厚度块体砌筑时

21、的含水率块体砌筑时的含水率 砌体组砌方法砌体组砌方法 施工质量控制等级（施工现场质量管理、材料强度、工人技施工质量控制等级（施工现场质量管理、材料强度、工人技术等级分为术等级分为A、B、C三级）三级）（表（表1-6）（3）实验方法）实验方法三、砌体的受压性能三、砌体的受压性能（3）实验方法）实验方法三、砌体的受压性能三、砌体的受压性能4、砌体抗压强度平均值公式、砌体抗压强度平均值公式在实验基础上经统计分析：在实验基础上经统计分析：三、砌体的受压性能三、砌体的受压性能f 1块体抗压强度平均值块体抗压强度平均值f 2砂浆抗压强度平均值砂浆抗压强度平均值k1 、与块体类别有关的参数；与块体类别有关的

22、参数；k2砂浆强度影响的修正系数。砂浆强度影响的修正系数。（表（表1-9）2211)07. 01(kffkfm 灌孔砌块砌体抗压强度灌孔砌块砌体抗压强度： fg,m= fm +0.94 Ac/A fc,mfm空心砌块砌体抗压强度平均值；空心砌块砌体抗压强度平均值；f c,m灌孔混凝土抗压强度平均值灌孔混凝土抗压强度平均值;Ac 灌孔混凝土截面面积；灌孔混凝土截面面积；A砌体截面面积。砌体截面面积。三、砌体的受压性能三、砌体的受压性能4、砌体抗压强度平均值公式、砌体抗压强度平均值公式四、砌体的局部受压性能四、砌体的局部受压性能1、分类、分类 局部均匀受压局部均匀受压 局部不均匀受压局部不均匀受压

23、2、砌体局部受压破坏特征、砌体局部受压破坏特征三种破坏形态三种破坏形态：因竖向裂缝的发展破坏（先裂后坏）因竖向裂缝的发展破坏（先裂后坏） 四、砌体的局部受压性能四、砌体的局部受压性能四、砌体的局部受压性能四、砌体的局部受压性能2、砌体局部受压破坏特征、砌体局部受压破坏特征三种破坏形态三种破坏形态：因竖向裂缝的发展破坏（先裂后坏）因竖向裂缝的发展破坏（先裂后坏）劈裂破坏（一裂即坏）劈裂破坏（一裂即坏）四、砌体的局部受压性能四、砌体的局部受压性能2、砌体局部受压破坏特征、砌体局部受压破坏特征三种破坏形态三种破坏形态：局部压碎局部压碎四、砌体的局部受压性能四、砌体的局部受压性能2、砌体局部受压破坏特

24、征、砌体局部受压破坏特征三种破坏形态三种破坏形态：3、局部受压工作机理、局部受压工作机理沿压力竖向截面应力分布（距钢板数皮砖以下砌体产生沿压力竖向截面应力分布（距钢板数皮砖以下砌体产生 第一批裂缝）第一批裂缝）局部砌体三向受压，抗压强度提高（套箍强化）局部砌体三向受压，抗压强度提高（套箍强化）“力的扩散力的扩散”和侧压力的综合影响（边缘及端部）和侧压力的综合影响（边缘及端部）四、砌体的局部受压性能四、砌体的局部受压性能砌体抗压强度大于轴心抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度砌体抗压强度大于轴心抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度取决于灰缝强度取决于灰缝强度，竖向灰缝强度一般不考虑，竖向灰缝强度一般不考虑五、砌体的受拉

25、、受弯、受剪性能五、砌体的受拉、受弯、受剪性能（一）轴心受拉性能（一）轴心受拉性能1、破坏特征、破坏特征拉力与水平灰缝平行拉力与水平灰缝平行： 沿齿缝截面破坏（砂浆强度低）沿齿缝截面破坏（砂浆强度低） 沿块体与竖向灰缝截面破坏（可避免）沿块体与竖向灰缝截面破坏（可避免）（一）轴心受拉性能（一）轴心受拉性能1、破坏特征、破坏特征拉力与水平灰缝垂直拉力与水平灰缝垂直：沿水平通缝破坏沿水平通缝破坏(绝对避免）绝对避免）2、轴心抗拉强度平均值、轴心抗拉强度平均值五、砌体的受拉、受弯、受剪性能五、砌体的受拉、受弯、受剪性能23m, tfkf （表（表1-10）（二）弯曲受拉性能（二）弯曲受拉性能1、破坏

26、特征、破坏特征 沿齿缝截面破坏沿齿缝截面破坏五、砌体的受拉、受弯、受剪性能五、砌体的受拉、受弯、受剪性能沿块体与竖向灰缝截面破坏沿块体与竖向灰缝截面破坏（可避免）（可避免）沿水平通缝破坏沿水平通缝破坏 砂浆强度低砂浆强度低五、砌体的受拉、受弯、受剪性能五、砌体的受拉、受弯、受剪性能（二）弯曲受拉性能（二）弯曲受拉性能1、破坏特征、破坏特征24m,tmfkf （表（表1-10）2、弯曲抗拉强度平均值、弯曲抗拉强度平均值五、砌体的受拉、受弯、受剪性能五、砌体的受拉、受弯、受剪性能（二）受弯性能（二）受弯性能（三）受剪性能（三）受剪性能受剪：纯剪受力、剪受剪：纯剪受力、剪-压复合受力压复合受力1、破

27、坏特征、破坏特征（脆性破坏）（脆性破坏）纯剪受力纯剪受力：沿通缝截面破坏：沿通缝截面破坏五、砌体的受拉、受弯、受剪性能五、砌体的受拉、受弯、受剪性能xy1、破坏特征、破坏特征（脆性破坏）（脆性破坏）剪剪-压复合受力：压复合受力： 剪摩破坏剪摩破坏（沿水平通缝截面滑移破坏）（沿水平通缝截面滑移破坏） 450五、砌体的受拉、受弯、受剪性能五、砌体的受拉、受弯、受剪性能 剪压破坏（沿齿缝截面由于主拉应力超过剪压破坏（沿齿缝截面由于主拉应力超过 抗拉强度破坏）抗拉强度破坏） 450 600 斜压破坏（沿压应力方向破坏）斜压破坏（沿压应力方向破坏） 600 900（三）受剪性能（三）受剪性能2、影响抗剪

28、强度的因素、影响抗剪强度的因素 A、块体（斜压破坏）、砂浆、灌孔混凝土强度、块体（斜压破坏）、砂浆、灌孔混凝土强度 B、垂直压应力（三种破坏形态）、垂直压应力（三种破坏形态） C、施工质量、施工质量 D、试验方法、试验方法砌体基本力学性能试验方法标准砌体基本力学性能试验方法标准五、砌体的受拉、受弯、受剪性能五、砌体的受拉、受弯、受剪性能3、抗剪强度表达式、抗剪强度表达式 A 、主拉应力破坏理论、主拉应力破坏理论 剪切破坏由于主拉应力超过砌体的抗主拉应力强度剪切破坏由于主拉应力超过砌体的抗主拉应力强度五、砌体的受拉、受弯、受剪性能五、砌体的受拉、受弯、受剪性能yvvff 0 01vf B、库仑破

29、坏理论、库仑破坏理论 砌体抗剪强度与摩擦力有关砌体抗剪强度与摩擦力有关C、 剪剪-压复合受力相关破坏模式压复合受力相关破坏模式 经试验和分析经试验和分析 kmvmvff0,0, C、 剪剪-压复合受力相关破坏模式压复合受力相关破坏模式kmvmvff0,0, 五、砌体的受拉、受弯、受剪性能五、砌体的受拉、受弯、受剪性能3、抗剪强度表达式、抗剪强度表达式25m,0vfkf 4、受纯剪作用时抗剪强度、受纯剪作用时抗剪强度五、砌体的受拉、受弯、受剪性能五、砌体的受拉、受弯、受剪性能1、砌体受压应力、砌体受压应力-应变关系应变关系0.5 1.0 1.5 2.0 2.500.51.0max/ 0 /abc

30、d)1ln(4601)1ln(1mmmmffff ，时，时， mf曲线无下降段，取曲线无下降段，取mumff005. 09 . 0 时，时，砌体受压应力砌体受压应力-应变关系应变关系全曲线试验结果：全曲线试验结果：六、砌体的变形和其他性能六、砌体的变形和其他性能（上升段、下降段）（上升段、下降段）2、变形模量、变形模量 初始弹性模量：初始弹性模量：)1(460mmmfffddE 割线模量：割线模量：mmffE370 mf43. 0 切线模量：切线模量： 受压弹性模量：受压弹性模量：试验研究表明：试验研究表明： 时，时， 经反复加经反复加-卸载卸载5次后，次后，应力应力-应变关系趋于直线，此时，

31、应变关系趋于直线，此时，割线模量割线模量接近初始弹性模量。接近初始弹性模量。规范：规范： （表（表1-11）按按砂浆强度等级砂浆强度等级，与砌体抗压强度成正比来确定，与砌体抗压强度成正比来确定（石材例外）（石材例外）六、砌体的变形和其他性能六、砌体的变形和其他性能mf)5 . 04 . 0( 3、泊松比：、泊松比：0.10.2 剪变模量剪变模量G：0.4E4、干缩变形：收缩率、干缩变形：收缩率 温度变形：线膨胀系数（表温度变形：线膨胀系数（表1-12）5、摩擦系数（表、摩擦系数（表1-13）六、砌体的变形和其他性能六、砌体的变形和其他性能3.3 砌体结构设计方法砌体结构设计方法一、砌体结构的设

32、计原则一、砌体结构的设计原则1、砌体结构采用以概率理论为基础的、砌体结构采用以概率理论为基础的极限状态设计极限状态设计 方法方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用 分项系数的设计表达式进行计算。分项系数的设计表达式进行计算。2、砌体结构应按、砌体结构应按承载能力极限状态承载能力极限状态设计，并满足设计，并满足正正 常使用极限状态常使用极限状态的要求（一般可由相应的构造措的要求（一般可由相应的构造措 施保证）。施保证）。3、砌体结构和结构构件在、砌体结构和结构构件在设计使用年限设计使用年限内，在正常内，在正常 维护下，必须保持适合，而不需大修加固。设计维

33、护下，必须保持适合，而不需大修加固。设计 使用年限按国家标准使用年限按国家标准建筑结构可靠度设计统一建筑结构可靠度设计统一 标准标准确定。确定。4、根据建筑结构破坏可能产生的后果（危及人的生、根据建筑结构破坏可能产生的后果（危及人的生 命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性，命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性， 建筑结构划分为三个建筑结构划分为三个安全等级安全等级，设计时根据具体，设计时根据具体 情况适当选用。情况适当选用。5、设计表达式、设计表达式 砌体结构应按砌体结构应按承载能力极限状态承载能力极限状态设计时，应按最不利组合设计时，应按最不利组合进行计算：进行计算：kniQiK

34、CiQiKQGKa,f(R)SS.S.( 2104121 kniQiKCiGKa,f(R)S.S.( 1041351 当砌体结构作为一个刚体，需要验算整体稳定性（如倾覆、当砌体结构作为一个刚体，需要验算整体稳定性（如倾覆、滑移、漂浮等）时，按下式验算：滑移、漂浮等）时，按下式验算：KGniQiKKQKGS.)SS.S.(12120804121 二、砌体强度的标准值（二、砌体强度的标准值（ ）和设计值）和设计值( )1、砌体强度标准值、砌体强度标准值 (具有不小于具有不小于95%的保证率）的保证率） kffkf).(f.fffmfmk 645116451 砌体的强度平均值砌体的强度平均值 mf砌

35、体强度的变异系数砌体强度的变异系数砌体强度的标准差砌体强度的标准差 ff 式中：式中：ffkff 2、砌体强度设计值、砌体强度设计值 815161.C.A.Bffff 级施工质量控制等级：级施工质量控制等级：级施工质量控制等级：级施工质量控制等级：级施工质量控制等级：级施工质量控制等级：项系数项系数砌体结构的材料性能分砌体结构的材料性能分式中：式中：砌体强度设计值砌体强度设计值级施工质量控制等级的级施工质量控制等级的为为至表至表表表Bf10242 C级施工质量控制等级，乘以调整系数：级施工质量控制等级，乘以调整系数：8908161./.a A级施工质量控制等级，乘以调整系数：级施工质量控制等级

36、，乘以调整系数：051.a 3、砌体强度标准值、设计值与平均值的关系、砌体强度标准值、设计值与平均值的关系各类砌体受压各类砌体受压毛石砌体受压毛石砌体受压各类砌体受拉、弯、剪各类砌体受拉、弯、剪 0.17类别类别f 毛石砌体受拉、弯、剪毛石砌体受拉、弯、剪 0.24 0.20 0.26mkf/fmf/f 0.72 0.60 0.67 0.57 0.45 0.37 0.42 0.364、灌孔混凝土砌块砌体强度设计值、灌孔混凝土砌块砌体强度设计值cgaf.ff820 抗压强度设计值：抗压强度设计值：度设计值度设计值灌孔混凝土轴心抗压强灌孔混凝土轴心抗压强毛面积的比值毛面积的比值灌孔混凝土面积与砌体

37、灌孔混凝土面积与砌体计值计值未灌孔砌体抗压强度设未灌孔砌体抗压强度设 cfaf式中：式中：抗剪强度设计值：抗剪强度设计值：55020.gVgf.f （表（表2-6）5、砌体强度设计值调整系数、砌体强度设计值调整系数有吊车、跨度有吊车、跨度 不小于不小于9米的梁下烧结普通砖砌体，跨度米的梁下烧结普通砖砌体，跨度 不小不小 于于7.5米的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体米的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体 和混凝土砌块砌体，和混凝土砌块砌体， 为为0.9；对无筋砌体构件，其截面面积小于对无筋砌体构件，其截面面积小于0.3时，时， 对配筋砌体构件，其截面面积小于对配筋砌体构件

38、，其截面面积小于0.2时，时，采用水泥砂浆时，对表采用水泥砂浆时，对表2-4至表至表2-9， 为为0.9； 对表对表2-10， 为为0.8。C、 A级施工质量控制等级，级施工质量控制等级， 分别为分别为 0.89和和1.05当验算施工中房屋构件时，当验算施工中房屋构件时， 为为1.1a a 70.Aa 80.Aa a a a a 3.4 无筋无筋 砌体结构构件的设计计算砌体结构构件的设计计算一、受压构件设计计算一、受压构件设计计算1 1、受压短柱的受力分析、受压短柱的受力分析hbNNe NeNe h截面较大受压边缘的应力为：截面较大受压边缘的应力为：)1(2ieyANINeAN 式中：式中：、

39、惯性矩和回转半径、惯性矩和回转半径分别为砌体的截面面积分别为砌体的截面面积、 iIA轴向压力的偏心距轴向压力的偏心距 e的的距距离离。受受压压边边缘缘到到截截面面形形心心轴轴 y在在e较小，全截面受压或受拉边缘未开裂的情况下，当受压较小，全截面受压或受拉边缘未开裂的情况下，当受压边缘的应力达到砌体的抗压强度边缘的应力达到砌体的抗压强度 时，该短柱所能承受的压时，该短柱所能承受的压力为：力为：mfmmuAfaAfieyN211 偏心影响系数偏心影响系数 a式中：式中：Ne 在在e较大，截面受拉边缘拉应力超过砌体的抗拉强度时，产较大，截面受拉边缘拉应力超过砌体的抗拉强度时，产生水平裂缝，该短柱截面

40、部分受拉，部分受压，不考虑截面受生水平裂缝，该短柱截面部分受拉，部分受压，不考虑截面受拉所应力部分，矩形截面受力的有效高度为：拉所应力部分，矩形截面受力的有效高度为：Neh )35 . 1()2(3hehehh mmmmuAfaAfhefhebhfbhN)5 . 175. 0()35 . 1(2121 则：则：讨论：讨论： 按上述按上述材料力学公式材料力学公式计算的砌体偏心影响系数，短柱的计算的砌体偏心影响系数，短柱的承载能力远承载能力远低于低于试验结果试验结果? 其原因为：其原因为：随偏心距增大，由于砌体的弹塑性性质，随偏心距增大，由于砌体的弹塑性性质，应力为曲线分布应力为曲线分布； 受压面

41、积减小，荷载对实际受压面积的偏心距逐渐变小，受压面积减小，荷载对实际受压面积的偏心距逐渐变小，在剩余受压面积和减小的偏心距的作用下达到在剩余受压面积和减小的偏心距的作用下达到新的平衡新的平衡，砌，砌体所受的压应力不断增大；体所受的压应力不断增大；受压部分砌体具有受压部分砌体具有局部受压局部受压性质，强度提高。性质，强度提高。解决办法：解决办法：在材料力学公式基础上，根据试验结果，规定：在材料力学公式基础上，根据试验结果，规定：211 iea矩形截面：矩形截面：21211 heaT形、十字形截面：形、十字形截面：21211 TheaiihhTT5 . 312 折算厚度；折算厚度；式中：式中：2

42、2、轴心受压长柱的受力分析、轴心受压长柱的受力分析讨论：讨论：A 、轴心受压长柱比短柱受压承载力低：、轴心受压长柱比短柱受压承载力低： 侧向变形产生侧向变形产生纵向弯曲纵向弯曲破坏；破坏；B 、纵向弯曲现象比钢筋混凝土构件更明显：、纵向弯曲现象比钢筋混凝土构件更明显： 水平砂浆缝削弱了砌体的整体性。水平砂浆缝削弱了砌体的整体性。轴心受压长柱的承载力计算采用轴心受压长柱的承载力计算采用稳定系数稳定系数考虑纵向弯曲的影响。考虑纵向弯曲的影响。根据欧拉公式，长柱发生纵向弯曲破坏的临界应力：根据欧拉公式，长柱发生纵向弯曲破坏的临界应力：2202202 HiEAHEIcr H0柱的计算高度柱的计算高度式

43、中：式中：22021460 Hifffmcrmmcr 临界应力处的切线模量：临界应力处的切线模量：)1(460mmmfffE 代入上式：代入上式：稳定系数：稳定系数：220201460 Hifffmcrmmcr 22021460 Hifm 令：令：hHhi0,12 且取且取211370 mf ，则：，则：矩形截面：矩形截面：212101137011111 mf因此：因此：轴心受压长柱的轴心受压长柱的稳定系数（规范）：稳定系数（规范）：2011 构件的高厚比，构件的高厚比，矩形截面：矩形截面：hH0 T形、十字形截面：形、十字形截面：ThH0 只与砂浆强度有关的系数，只与砂浆强度有关的系数，00

44、9. 0, 0002. 0,5 . 20015. 0,5222 fMPafMPaf式中：式中：3 3、偏心受压长柱的受力分析、偏心受压长柱的受力分析讨论：讨论：偏心受压长柱比轴心受压长柱受压承载力低：偏心受压长柱比轴心受压长柱受压承载力低：偏心距偏心距: A、 轴向压力产生轴向压力产生偏心距偏心距 e B、侧向变形产生、侧向变形产生附加偏心距附加偏心距 ei轴心受压长柱的承载力计算采用轴心受压长柱的承载力计算采用偏心影响系数偏心影响系数考虑考虑纵向弯曲和偏心距的影响。纵向弯曲和偏心距的影响。20110 ieei 时，时，当当211 ieei 偏心影响系数偏心影响系数:110 iei矩形截面：矩

45、形截面：11120 hei20111211211 he（表（表3-1、表、表3-2和表和表3-3）：高厚比、偏心距、砂浆强度等级）：高厚比、偏心距、砂浆强度等级4 4、受压构件的承载力计算、受压构件的承载力计算公式公式fAN 01, 03313, 339242 eaAfN至表至表表表，影响系数；影响系数；毛截面面积；毛截面面积；至表至表表表砌体抗压强度设计值，砌体抗压强度设计值，轴向力设计值；轴向力设计值；式中：式中：较小边长。较小边长。向的边长，轴心受压为向的边长，轴心受压为矩形截面轴向力偏心方矩形截面轴向力偏心方）；）；受压构件计算长度（表受压构件计算长度（表）；）；修正系数（表修正系数（

46、表不同砌体材料的高厚比不同砌体材料的高厚比 hH34430 hH0 说明：说明：A、高厚比、高厚比B、当偏心距方向边长大于另一方向边长，尚需进行较小、当偏心距方向边长大于另一方向边长，尚需进行较小 方向的轴压验算；方向的轴压验算；C、适用条件：、适用条件：ye6 . 0 5 5、双向偏心受压长柱的承载力计算、双向偏心受压长柱的承载力计算 221211heebeeihhibb fAN 方向的偏心距方向的偏心距和和沿截面边长沿截面边长、bheebh 式中：式中： hebehehehbhih11120 适用条件：适用条件：hebehb25. 0,25. 0 二、砌体局部受压设计计算二、砌体局部受压设

47、计计算（一）概述（一）概述（二）砌体局部均匀受压（二）砌体局部均匀受压1、砌体局部抗压强度提高系数、砌体局部抗压强度提高系数 110 lAA 置有关的系数。置有关的系数。与局部受压砌体所处位与局部受压砌体所处位局部受压面积；局部受压面积；的计算面积；的计算面积；影响砌体局部抗压强度影响砌体局部抗压强度 lAA0式中：式中：135. 010 lAA 2、影响砌体局部抗压强度的计算面积、影响砌体局部抗压强度的计算面积AlA0hacbhhhcaA)(0 hhbA)2(0 AlA0hbhahh1110)()(hhhbhhaA AlA0ahhhhaA)(0 (a)(b)AlA0bhh1a(c)(d)3、

48、砌体局部均匀受压的承载力计算、砌体局部均匀受压的承载力计算llfAN 135. 010 lAA 为避免劈裂破坏，局部抗压强度提高系数为避免劈裂破坏，局部抗压强度提高系数 要符合：要符合：（1）图）图a情况：情况：（2）图）图b情况：情况：（3）图）图c情况：情况：（4）图）图d情况：情况：（5）多孔砖、混凝土砌块灌孔砌体，尚满足）多孔砖、混凝土砌块灌孔砌体，尚满足 未灌孔砌块砌体，未灌孔砌块砌体，;25. 1; 5 . 1; 0 . 2; 5 . 2 ; 5 . 1 ; 0 . 1 （三）梁端支承处砌体局部非均匀受压（三）梁端支承处砌体局部非均匀受压1、上部荷载对砌体局压强度的影响（上部荷载的

49、折减）、上部荷载对砌体局压强度的影响（上部荷载的折减）不大：砌体与梁顶逐渐脱开，砌体形成不大：砌体与梁顶逐渐脱开，砌体形成内拱内拱来传递上部来传递上部荷载，砌体内内力重分布，荷载，砌体内内力重分布， 的存在和扩散对下部砌的存在和扩散对下部砌体有横向约束作用，体有横向约束作用，提高砌体局部抗压强度提高砌体局部抗压强度N0Nl0 Nl0 0 0 0 较大：砌体与梁顶接触面增大，内拱作用减小。较大：砌体与梁顶接触面增大，内拱作用减小。分析：分析：lAA05 . 05 . 1 上部荷载的折减系数：上部荷载的折减系数：；时，取时，取上部荷载折减系数，当上部荷载折减系数，当03/0 lAA 2、梁端有效支

50、承长度、梁端有效支承长度Nlaa0 max 砌体局压面积：砌体局压面积：baAl0 (b:梁宽梁宽)假定：假定：梁端砌体变形和压应力线性分布梁端砌体变形和压应力线性分布砌体边缘：位移：砌体边缘：位移： tan0maxay maxmaxky 压应力：压应力：k：梁端砌体的压缩刚度系数：梁端砌体的压缩刚度系数; :压应力图形的完整系数压应力图形的完整系数平均压应力：平均压应力：maxky tan200maxbkabakyNl tan0kbNal 根据试验结果，取：根据试验结果，取：1692. 0 mmfk tan380bfNal 对承受均布荷载的钢筋混凝土简支梁：对承受均布荷载的钢筋混凝土简支梁：

51、fhac100 梁的截面高度梁的截面高度 ch式中：式中：aa 0要求：要求：规范规范采用采用Nlaa0 max 2、梁端有效支承长度、梁端有效支承长度3、梁端砌体局部受压的承载力计算、梁端砌体局部受压的承载力计算llfANN 0lAA05 . 05 . 1 .03/000整系数整系数梁端底面压应力图形完梁端底面压应力图形完；上部平均压应力设计值上部平均压应力设计值支承压力；支承压力；梁端荷载设计值产生的梁端荷载设计值产生的向力设计值；向力设计值；局部受压面积内上部轴局部受压面积内上部轴；时，取时，取上部荷载折减系数，当上部荷载折减系数，当 llNNAAlAN00 baAl0 式中：式中：）过

52、梁、墙梁：过梁、墙梁：0 . 1(7 . 0 135. 010 lAA 问题？问题？砌体局部受压承载力不足，如何解决？砌体局部受压承载力不足，如何解决？llfANN 0（四）梁端下设有刚性垫块时砌体的局部受压（四）梁端下设有刚性垫块时砌体的局部受压1、刚性垫块、刚性垫块伸入墙长度：伸入墙长度： ，宽度：，宽度：高度高度:自梁边挑出长度自梁边挑出长度mmtb180 bt babbN0Nlbabtbabt bt bb120 2、梁端下设有刚性垫块时砌体的局部受压承载力计算、梁端下设有刚性垫块时砌体的局部受压承载力计算blfANN10 bAN00 bbbbaA )135. 018 . 018 . 0

53、3011000 bllAANNNN（；且且影响因素，取影响因素，取垫块外砌体面积的有利垫块外砌体面积的有利）；）；合力的影响系数（表中合力的影响系数（表中和和垫块上垫块上；上部平均压应力设计值上部平均压应力设计值支承压力；支承压力；梁端荷载设计值产生的梁端荷载设计值产生的设计值；设计值；垫块面积内上部轴向力垫块面积内上部轴向力 式中：式中：试验表明：采用试验表明：采用偏心受压公式偏心受压公式3、垫块上梁端有效支承长度、垫块上梁端有效支承长度fhac10 式中：式中：）。）。表表刚性垫块的影响系数（刚性垫块的影响系数（531 4、作用位置作用位置lN处。处。取距离墙边取距离墙边04 . 0 aN

54、0Nlbabt04 . 0 a（五）梁下设有钢筋混凝土垫梁（长度（五）梁下设有钢筋混凝土垫梁（长度 h0)时时 砌体的局部受压砌体的局部受压1、垫梁、垫梁如：当梁或屋架端部支承处的砖墙上设有连续的钢筋如：当梁或屋架端部支承处的砖墙上设有连续的钢筋 混凝土梁（圈梁）时，起垫梁作用。混凝土梁（圈梁）时，起垫梁作用。 相当于弹性地基上的无限长梁相当于弹性地基上的无限长梁NlNlmaxy h0bh04 . 0 a)(hbb梁下应力用三角形压应力代替，折算的应力长度为梁下应力用三角形压应力代替，折算的应力长度为 h03max306. 0bbblyIEEhbN 最大压应力：最大压应力：max021yblb

55、hN 则垫梁的折算高度：则垫梁的折算高度：302EhIEhbb fy5 . 1max0 规范规定：规范规定：fhbfhbNNbbl0004 . 25 . 12 则：则：考虑荷载沿墙方向分布不均匀的影响：考虑荷载沿墙方向分布不均匀的影响：fhbNNbl0204 . 2 2、梁下设有钢筋混凝土垫梁（长度、梁下设有钢筋混凝土垫梁（长度 h0)时时砌体的局部受压砌体的局部受压 承载力计算公式承载力计算公式式中：式中：；，否则，否则荷载均匀分布，荷载均匀分布，数，数，垫梁底面压应力分布系垫梁底面压应力分布系；上部平均压应力设计值上部平均压应力设计值支承压力；支承压力；梁端荷载设计值产生的梁端荷载设计值产

56、生的；垫梁上部轴向力设计值垫梁上部轴向力设计值8 . 00 . 122200 lNN302EhIEhbb 00021 bbhN 三、受剪构件设计计算三、受剪构件设计计算00 vvff1、砌体抗剪强度设计值（剪、砌体抗剪强度设计值（剪-压）压）2、受剪砌体构件承载力计算、受剪砌体构件承载力计算AfVv)(00 . 8 . 0/;00轴轴压压比比，且且不不大大于于水水平平截截面面平平均均压压应应力力；永永久久荷荷载载设设计计值值产产生生的的剪剪压压复复合合影影响响系系数数修修正正系系数数面面积积）；水水平平截截面面面面积积（净净截截面面截截面面剪剪力力设设计计值值； fAV 四、受拉、受弯构件设计

57、计算四、受拉、受弯构件设计计算1、轴心受拉砌体构件承载力计算、轴心受拉砌体构件承载力计算AfNtt 2、受弯砌体构件承载力计算、受弯砌体构件承载力计算包括：包括：受弯承载力计算受弯承载力计算支座受剪承载力计算支座受剪承载力计算WfMtm bzfVv0 W 截面抵抗矩，矩形截面截面抵抗矩，矩形截面z-内力臂，矩形截面取内力臂，矩形截面取=2z/362bhW 3.4 3.4 一、房屋组成及结构布置方案一、房屋组成及结构布置方案1、组成：、组成：水平承重结构：板、梁、屋架水平承重结构：板、梁、屋架竖向承重结构：墙、柱、基础竖向承重结构：墙、柱、基础步骤：步骤：确定房屋结构布置方案；确定房屋结构布置方

58、案；确定房屋的静力计算方案（计算简图）；确定房屋的静力计算方案（计算简图）；进行墙、柱的内力分析；进行墙、柱的内力分析；验算墙、柱的承载力并采取相应的构造措施。验算墙、柱的承载力并采取相应的构造措施。2、结构布置方案、结构布置方案四种布置方案四种布置方案（按楼板荷载传递路线）：（按楼板荷载传递路线）：适用于开间小的住宅、宿舍、旅馆及办公楼建筑等适用于开间小的住宅、宿舍、旅馆及办公楼建筑等横墙承重方案：横墙承重方案：屋（楼）面荷载屋（楼）面荷载 横墙横墙 基础基础 地基地基纵墙承重方案：纵墙承重方案： 纵墙纵墙 基础基础 地基地基屋（楼）面荷载屋（楼）面荷载 梁梁 纵墙纵墙 基础基础 地基地基适

59、用于开间大的教学楼、医院、食堂、仓库建筑等适用于开间大的教学楼、医院、食堂、仓库建筑等纵横墙承重方案：纵横墙承重方案：屋（楼）面荷载屋（楼）面荷载 纵、横墙纵、横墙 基础基础 地基地基适用于开间大的教学楼、医院、办公楼建筑等适用于开间大的教学楼、医院、办公楼建筑等内框架承重方案：内框架承重方案：屋（楼）面荷载屋（楼）面荷载 梁梁 柱、纵墙柱、纵墙 基础基础 地基地基适用于工业厂房、商场、餐厅、底层商店上部住宅建筑等适用于工业厂房、商场、餐厅、底层商店上部住宅建筑等二、房屋静力计算方案二、房屋静力计算方案1、房屋的空间工作受力性能分析、房屋的空间工作受力性能分析(1)平面排架（无山墙）平面排架（

60、无山墙）：风荷载：风荷载 纵墙纵墙 基础基础pupu计算单元计算单元pupu(2)空间排架（有山墙、横墙）：空间排架（有山墙、横墙）：墙顶水平位移：墙顶水平位移：不仅与纵墙本身刚度有关，而且与屋盖结构水平刚度和山墙的不仅与纵墙本身刚度有关，而且与屋盖结构水平刚度和山墙的刚度有关。刚度有关。 纵墙基础纵墙基础风荷载风荷载 纵墙纵墙 屋盖屋盖 山墙山墙 山墙基础山墙基础计算单元计算单元1u2u1u2ususu水平荷载作用下，中间计算单元墙柱顶水平位移：水平荷载作用下，中间计算单元墙柱顶水平位移：psuuuu 21式中：式中：小。小。墙间距小，墙间距小，变形，屋盖刚度大，横变形，屋盖刚度大，横屋盖平