建筑结构设计原理(李章政) 10章 砌体材料

1、建筑结构设计原理李章政博士 教授8/30/20221第10章 砌体的力学性能10.1 砌体结构材料10.2 砌体结构的类型10.3 砌体的受压性能10.4 砌体的其他受力性能10.5 砌体强度取值8/30/2022210.1 砌体结构材料10.1.1 块体的种类及强度等级砖烧结砖烧结普通砖烧结多孔砖非烧结砖蒸压灰砂砖蒸压粉煤灰砖五块砖抗压强度平均值，并考虑抗折强度，确定强度等级。MU25MU20MU15MU10MU30MU25MU20MU15MU108/30/20223砌块类型混凝土砌块轻骨料混凝土砌块加气混凝土砌块强度等级三个砌块毛截面抗压强度平均值确定强度等级强度等级：五级 MU20 MU

2、15 MU10 MU7.5 MU5空心率25%50%8/30/20224石材类型料石：六面体高、宽200mm，长度/4 细料石叠砌面凹入深度10mm 半细料石叠砌面凹入深度15mm 粗料石叠砌面凹入深度20mm 毛料石叠砌面凹入深度25mm毛石：形状不规则，中部厚度200mm强度等级标准试块70mm70mm 70mm三个试块抗压强度平均值定等级MU60、 MU50、 MU40、 MU30、MU20MU100、 MU80经过加工形状规则8/30/2022510.1.2 砂浆的种类及强度等级砂浆的种类水泥砂浆：纯水泥砂浆强度高，耐久性好流动性、保水性差用于防潮层以下、或强度要求较高的砌体混合砂浆：

3、水泥石灰砂浆一定的强度和耐久性流动性、保水性好 工程上常用的砂浆8/30/20226非水泥砂浆石灰砂浆黏土砂浆砌块专用砂浆水泥、水、砂，掺合料、外加剂专门砌筑混凝土砌块砂浆的强度等级确定依据试样70.7mm70.7mm70.7mm，养护28d六个试样抗压强度的平均值目前较少采用8/30/20227砂浆的强度等级普通砂浆：M15、M10、M7.5、M5、M2.5砌块专用沙浆：Mb15、 Mb10 Mb7.5、Mb5砂浆的性能流动性重3N、顶角30锥体沉入深度表示= 可塑性用于砖砌体： 70100mm用于砌块砌体：5070mm用于石砌体： 3050mm保水性分层度表示：静止30min，砂浆上下层沉

4、入量之差作为分层度。1020mm尚未结硬时取M0或Mb08/30/2022810.2 砌体的类型10.2.1 无筋砌体砖砌体应用类型砖墙砖柱砌筑方法实心砌体空斗砌体砖砌体砌块砌体石砌体顺砖丁砖梅花丁砌法8/30/202298/30/2022108/30/202211砌块砌体类型混凝土小型空心砌块砌体轻骨料混凝土小型空心砌块砌体加气混凝土砌块砌体应用承重墙维护墙加气混凝土砌块8/30/202212石砌体类型料石砌体毛石砌体毛石混凝土砌体应用房屋墙、柱房屋基础挡土墙护坡、拱桥、水坝8/30/20221310.2.2 配筋砌体横向配筋砖砌体水平灰缝内配置钢筋方格钢筋网连弯钢筋网钢筋作用约束砌体的横向

5、变形提高砌体抗压强度8/30/202214纵向配筋砌体纵向钢筋竖向灰缝内孔洞内应用空心砖内设置纵向钢筋=纵向配筋砖砌体砌块内设置纵向、横向钢筋=配筋砌块剪力墙组合砌体砌体+钢筋混凝土面层砌体+钢筋砂浆面层8/30/20221510.3 砌体的受压性能砖砌体受压破坏特点第I阶段：弹(塑)性阶段，个别砖初始裂缝第II阶段：裂缝形成小段，不增载自发展第III阶段：小段裂缝贯通，分割成若干 小柱，失稳破坏10.3.1 砖砌体轴心受压试验8/30/202216块材受力砌体在压力作用下，块材处于复杂应力状态工作砂浆与块材并非完全接触砂浆和块材泊松比不相等竖向灰缝不能填实，不能保证整体性，有应力集中现象发生

6、受压，受弯+ 受剪+ 受拉砌体抗压强度低于块材抗压强度8/30/202217影响砌体抗压强度的主要因素块体强度和尺寸砂浆强度和性能砂浆的性能：纯水泥砂浆较差 流动性，保水性纯水泥砂浆砌筑的砌体，强度打折砌筑质量灰缝厚度：8 12 mm砂浆饱满程度：水平灰缝不低于80% 竖向灰缝不低于60%质量等级分A、B、C三级8/30/20221810.3.2 砌体的抗压强度试验数据回归，统计公式各系数k1、k2和见表10-3对于砖砌体若砂浆强度等级取M08/30/20221910.3.3 砌体的变形性能应力-应变关系压缩变形的组成块体变形（较小）砂浆变形砂浆和块体之间空隙压密非线性关系8/30/20222

7、0砌体的模量弹性模量取 =0.43fm时的割线模量砖砌体、砌块砌体 ：E=352fm1.5石砌体 ： E =576+677f2 见附表24剪变模量理论上 G=E/2(1+)按弹性模量的0.4倍采用 G = 0.4 E弹性模量也可采用切线模量8/30/20222110.4 砌体的其他受力性能砌体轴心受拉破坏特征沿齿缝截面破坏沿竖向灰缝和块体截面破坏沿水平通缝截面破坏10.4.1 砌体的轴心受拉性能设计时应避免这种受力方式8/30/202222砌体轴心抗拉强度平均值破坏类型与强度的关系沿齿缝破坏的抗拉强度主要与块材和砂浆的黏结强度有关沿竖向灰缝和块体截面破坏的抗拉强度仅与块体强度有关抗拉强度平均值

8、沿齿缝沿块体烧结砖k3=0.141蒸压砖k3=0.09混凝土砌块k3=0.069毛石k3=0.0758/30/20222310.4.2 砌体的弯曲受拉性能沿齿缝、通缝沿块体k4 见表10-4弯曲受拉破坏特征类似于轴心受拉弯曲抗拉强度平均值8/30/20222410.4.3 砌体的受剪性能纯剪破坏形式沿通缝破坏沿阶梯形截面破坏抗剪强度平均值竖向灰缝砂浆往往不饱满，抗剪力低取两种破坏形式的抗剪强度相等k5 见表10-48/30/20222510.5 砌体的强度指标取值10.5.1 砌体强度标准值按95%保证率，砌体强度标准值应为砌体强度平均值-1.645标准差砌体强度标准值 =砌体强度平均值(1-

9、1.645变异系数)变异系数非毛石砌体：抗压0.17，抗拉、弯、剪0.2毛石砌体：抗压0.24，抗拉、弯、剪 0.268/30/20222610.5.2 砌体强度设计值一般砌体强度设计值砌体强度标准值除以材料分项系数为砌体的强度设计值f取材料分项系数f=1.6砌体强度设计值计算公式：f = fk / f 计算结果修约到 0.01 MPa附表17附表238/30/202227灌孔砌体强度设计值抗压强度设计值fg 灌孔混凝土轴心抗压强度设计值灌孔面积和砌体毛面积的比值灌孔率，灌孔面积和孔洞面积的比值砌块孔洞率抗剪强度设计值fvg 8/30/202228例题10.1 计算MU15砖与M5混合砂浆砌筑

10、的砌体的抗压强度设计值。解MPa8/30/202229设计值调整 设计值= 调整系数a 表值调整系数下列情况，调整系数a = 0.9有吊车房屋砌体；跨度不小于9m的梁下烧结普通砖砌体；跨度不小于7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砌体；混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体。10.5.3 砌体强度设计值调整8/30/202230面积较小时用水泥沙浆砌筑时抗压：a=0.9轴心抗拉、弯曲抗拉、抗剪： a=0.8对配筋砌体构件，当其中砌体采用水泥砂浆砌筑时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数8/30/202231当施工质量控制等级为C级时：a=0.89当验算施工中房屋的构件时： a=1.1同时满足多项条件时，系数应连乘施工阶段砂浆尚未硬化的新砌体的强度和稳定性，可按砂浆强度为0进行验算。8/30/202232例题10.2 砌体的抗压强度主要取决于： A. 块体和砂浆的强度等级 B. 砂浆的强度等级 C. 灰缝的厚度 D. 砂浆中水泥的用量例题10.3 验算设置在跨度为9m的多层房屋中，截面为370mm1000mm的采用MU10和M5水泥砂浆砌筑的梁下砖构件承载力时，砌体抗压强度调整系数a应取： A. 0.9 B. 0.8 C. 0.72 D. 0.818/30/202233例题10.4砂浆强度为0，指的