砌体结构第一章

第一章砌体的物理力学性能1.1材料强度等级1.2砌体的受压性能1.3砌体的局部受压性能1.4砌体的受剪性能1.5砌体的受拉、受弯性能1.6砌体的变形性能和有关性能1.1材料强度等级1、砖（Brick）

按抗压强度，分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个等级。烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖烧结普通砖：烧结普通砖简称普通砖，指以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经过焙烧而成的实心砖，分烧结黏土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰砖等。

原料：粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰标准砖尺寸：240×115×53mm墙体尺寸：（120）、240、370、490、620…mm适用范围：房屋上部及地下基础等部位烧结多孔砖：

简称多孔砖，是指以黏土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的具有竖向孔洞，且孔洞率不小于25％的砖。

具有水平孔洞者称为烧结空心砖，用于非承重隔墙。原料同烧结砖但孔洞率不小于25%承重多孔砖目前主要采用P型砖（240×115×90）和M型砖（190×190×90）多孔砖优点：可节约粘土、减少砂浆用量、提高工效、节省墙体造价；可减轻块体自重、增强墙体抗震性能适用范围：房屋上部结构（不宜用于冻胀地区地下部位）KP1型烧结多孔砖

尺寸：240X115X90（mm）蒸压硅酸盐砖

：(1)蒸压灰砂砖原料：石灰和砂尺寸：烧结普通砖适用范围同蒸压粉煤灰砖(2)蒸压粉煤灰砖原料：粉煤灰和石灰加适量石膏及集料适用范围：不得用于长期受热200℃以上、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位，MU15和MU15以上的蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑部位，蒸压粉煤灰砖用于基础或用于受冻融和干湿交替作用的建筑部位必须使用一等砖。2、砌块（Block）

分为小型、中型、大型三类，最常用的是混凝土

小型砌块。普通混凝土小型空心砌块

MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5

、MU3.5六个等级。轻骨料混凝土小型空心砌块

MU10、MU7.5、MU5、MU3.5、MU2.5、MU1.5六个等级。加气混凝土砌块长度：600

高度：200、250、300

宽度：200、125、150、200、250、300

高度在180～350mm——小型砌块，高度在350～900mm之间——中型砌块，高度大于900mm——大型砌块受起重设备限制，中、大型砌块已很少应用。

主要有混凝土空心砌块、加气混凝土砌块、水泥炉渣空心砌块、粉煤灰硅酸盐砌块。

单排孔混凝土小型空心砌块

3、石材（Stone）

花岗岩、砂岩、石灰岩等

强度等级共分七级：

MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。

分类：（按容重）重质岩石、轻质岩石（按其加工后的外形规则程度）可分为料石和毛石①料石

细料石、半细料石、粗料石、毛料石

②毛石

形状不规则，中部厚度不应小于200mm的石材。石材的规格尺寸

石材类型规格尺寸料石细料石通过细加工，外表规则，叠砌面凹入深度不应大于10mm，截面的宽度、高度不应小于200mm，且不应小于长度的1/4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20mm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200mm，叠砌面凹入深度不应大于25mm毛石形状不规则，中部厚度不应小于200mm4、砂浆由无机胶结料、细骨料、水组成，胶结料有水泥、石灰、石膏等。砂浆强度等级采用70.7立方毫米的试块测得。

分为M15、M10、M7.5、M5、M2.5五个等级。砂浆作用：（1）将单个的块体粘结成整体、促使构件应力分布均匀；（2）填实块体之间的缝隙，提高砌体的保温和防水性能，增强墙体抗冻性能1.砂浆分类(1)水泥砂浆(2)混合砂浆(3)砌筑专用砂浆(4)非水泥砂浆（石灰、粘土砂浆）2.砂浆性能(1)强度(2)流动性(可塑性)(3)保水性砂浆搅拌机砂浆性能对照表砂浆品种塑性掺合料和易保水性强度耐久性耐水性水泥砂浆无差较高好好混合砂浆有好高较好差专用砂浆有好高好差非水泥砂浆有好低差无5、混凝土小型空心砌块砌筑砂浆和灌孔混凝土灌浆方法（高位、低位法）混凝土小型空心砌块砌筑砂浆混凝土小型空心砌块灌孔混凝土强度分级：块体（符号MU）普通砂浆（符号M）砌块灌孔混凝土（符号Mb）砌体材料的强度等级单位

砌体材料强度等级块体烧结普通砖、烧结多孔砖MU30、MU25、MU20、MU15和MU10蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖MU25、MU20、MU15和MU10砌块MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5石材MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20砂浆M15、M10、M7.5、M5和M2.5（M0）砌块灌孔混凝土Mb20、Mb25、Mb30、Mb35、Mb40、Mb45、Mb50、Mb55和Mb606、其他材料7、材料最低强度等级的选择《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）规定：

五层及五层以上房屋的墙，以及受振动或层高大于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级为：

砖MU10，砌块MU7.5，石材MU30，砂浆M5。

对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋，墙、柱所用材料最低强度等级应至少提高一级。地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间的墙所用材料的最低强度等级基土的潮湿程度烧结普通砖、蒸压灰砂砖混凝土砌块石材水泥砂浆严寒地区一般地区稍潮湿的MU10MU10MU7.5MU30M5很潮湿的MU15MU10MU7.5MU30M7.5含水饱和的MU20MU15MU10MU40M101.2砌体的抗压强度

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。

1.2.1.砌体受压破坏机理特点：荷载不增加，裂缝也不会继续扩展，裂缝仅仅是单砖裂缝。第Ⅰ阶段特点：若不继续加载，裂缝也会缓慢发展。第Ⅱ阶段特点：荷载增加不多，裂缝也会迅速发展。第Ⅲ阶段

砌体是由块体与砂浆粘结而成，砌体在压力作用下，其强度将取决于砌体中块体和砂浆的受力状态，这是与单一匀质材料的受压强度是不同的。在砌体试验时，测得的砌体强度是远低于块体的抗压强度，这是因其砌体中单个块体所处复杂应力状态所造成的。

首先，由于砌体中的块体材料本身的形状不完全规则平整、灰缝的厚度不一且不一定均匀饱满密实，故使得单个块体材料在砌体内受压不均匀，且在受压的同时还处于受弯和受剪状态。由于砌体中的块体的抗弯和抗剪的能力一般都较差，故砌体内第一批裂缝的出现在单个块体材料内。

其次，当砌体受压时，由于砌块与砂浆的弹性模量及横向变形系数并不同，砌体中块体材料的弹性模量一般均比强度等级低的砂浆的弹性模量大。在砌体受压时块体的横向变形将小于砂浆的横向变形，但由于砌体中砂浆的硬化粘结，块体材料和砂浆间存在切向粘结力，在此粘结力作用下，块体将约束砂浆的横向变形，而砂浆则有使块体横向变形增加的趋势，并由此在块体内产生拉应力，故而单个块体在砌体中处于压、弯、剪及拉的复合应力状态，其抗压强度降低；相反砂浆的横向变形由于块体的约束而减小，因而砂浆处于三向受压状态，抗压强度提高。由于块体与砂浆的这种交互作用，使得砌体的抗压强度比相应块体材料的强度要低很多。

再次，砌体的竖向灰缝不饱满、不密实，易在竖向灰缝上产生应力集中，同时竖向灰缝内的砂浆和砌块的粘结力也不能保证砌体的整体性。因此，在竖向灰缝上的单个块体内将产生拉应力和剪应力的集中，从而加快块体的开裂，引起砌体强度的降低。

破坏三个阶段：50-70%--单砖出现裂缝；80-90%--个别裂缝连成几皮砖通缝；90%以上—砌体裂成相互不连接的小立柱，最终被压碎或上失稳定而破坏；多孔砖砌体混凝土小型砌块砌体毛石砌体1.2.2.影响砌体抗压强度的主要因素

砌体是一种复合材料，其抗压性能不仅与块体和砂浆材料的物理、力学性能有关，还受施工质量以及试验方法等多种因素的影响。通过对各种砌体在轴心受压时的受力分析及试验结果表明，影响砌体抗压强度的主要因素有以下几个。

1）块体与砂浆的强度

块体与砂浆的强度等级是确定砌体强度最主要的因素。一般来说，砌体强度将随块体和砂浆强度的提高而增高，且单个块体的抗压强度在某种程度上决定了砌体的抗压强度，块体抗压强度高时，砌体的抗压强度也较高，但砌体的抗压强度并不会与块体和砂浆强度等级的提高同比例增高。对于砌体结构中所用砂浆，其强度等级越高，砂浆的横向变形越小，砌体的抗压强度也将有所提高。

2）砂浆的性能

除了强度以外，砂浆的保水性、流动性和变形能力均对砌体的抗压强度有影响。砂浆的流动性大与保水性好时，容易铺成厚度均匀和密实性良好的灰缝，可降低单个块体内的弯剪应力，从而提高砌体强度。但如用流动性过大的砂浆，如掺入过多塑化剂的砂浆，砂浆在硬化后的变形率大，反而会降低砌体的强度。对于纯水泥砂浆，其流动性差，且保水性较差，不易铺成均匀的灰缝层，影响砌体的强度，所以同一强度等级的混合砂浆砌筑的砌体强度要比相应纯水泥砂浆砌体高。3）块体的尺寸、形状与灰缝的厚度

块体的尺寸、几何形状及表面的平整程度对砌体的抗压强度的影响也较为明显。砌体强度随块体高度的增大而加大，随块体长度的增大而降低。而当块体的形状越规则，表面越平整时，块体的受弯、受剪作用越小，单块块体内的竖向裂缝将推迟出现，故而砌体的抗压强度可得到提高。砂浆灰缝的作用在于将上层砌体传下来的压力均匀地传到下层去。应控制灰缝的厚度，使其处于既容易铺砌均匀密实，厚度又尽可能的薄。实践证明，对于砖和小型砌块砌体，灰缝厚度应控制在8～12mm。4）砌筑质量

砌筑质量的影响因素是多方面的，砌体砌筑时水平灰缝的饱满度，水平灰缝厚度，块体材料的含水率以及组砌方法等关系着砌体质量的优劣。例如，在砌筑砖砌体时，砖应在砌筑前提前1～2天浇水湿透。砌体的抗压强度将随块体材料砌筑时的含水率的增大而提高，而采用干燥的块体砌筑的砌体比采用饱和含水率块体砌筑的砌体的抗压强度约下降15%。

砌体工程除与上述砌筑质量有关外，还应考虑施工现场的技术水平和管理水平等因素的影响。《砌体工程施工质量验收规范》(GB50203－2002)依据施工现场的质量管理、砂浆和混凝土强度、砌筑工人技术等级综合水平，从宏观上将砌体工程施工质量控制等级分为A、B、C三级，将直接影响到砌体强度的取值。

砌体的抗压强度除以上一些影响因素外，还与砌体的龄期和抗压试验方法等因素有关。因砂浆强度随龄期增长而提高，故砌体的强度亦随龄期增长而提高，但在龄期超过28d后，强度增长缓慢。砌体施工质量控制等级1.2.3、砌体抗压强度表达式砌体轴心抗压强度平均值分别为块体、砂浆的抗压强度平均值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：fg,m灌孔砌体的强度设计值；fm未灌孔砌体的抗压强度设计值；fcu,m灌孔混凝土的轴心抗压强度设计值；为砌块砌体中混凝土灌孔混凝土面积和砌体毛面积的比值；为混凝土砌块的孔洞率；为混凝土砌块的灌孔率，不应小于33%1.3砌体的局部受压性能砌体的局部受压应力

(a)局部均匀受压(b)局部不均匀受压

局部受压分类①局部均匀受压

②局部不均匀受压局部受压的处理措施①提高砌体局部受压处强度；

②采用刚性垫块；

③采用柔性垫梁；1、砌体局部受压破坏特征砌体局部受压破坏

(a)竖向裂缝发展而破坏(b)劈裂破坏(c)垫板直接接触处局压破坏2、局部受压的工作机理①力的扩散作用②套箍强化作用

→局部受压承载力与全截面受压相比有明显提高力的扩散作用图

均匀局部受压的应力分布

1.4砌体的受剪性能1、砌体受剪破坏特征剪摩破坏剪压破坏斜压破坏砌体的受剪破坏2、砌体抗剪强度的影响因素（1）、砌体材料强度（2）、垂直压应力（3）、砌体工程施工质量（4）、试验方法垂直压应力对砌体抗剪强度的影响3、砌体抗剪强度表达式砌体的抗剪强度平均值1.5砌体的受拉、受弯性能1、砌体轴心受拉

在圆形水池设计中，由于内部液体的压力在池壁中产生环向水平拉力，而使砌体垂直截面处于轴心受拉状态。由图可见，砌体的轴心受拉破坏有两种基本形式：

（1）当块体强度等级较高，砂浆强度等级较低时，砌体将沿齿缝破坏（图中的Ⅰ-Ⅰ、Ⅰ′-Ⅰ′）均为齿缝破坏。

（2）当块体强度等级较低，砂浆强度等级较高时，砌体的破坏可能沿竖直灰缝和块体截面连成的直缝破坏（图(a)中的Ⅱ-Ⅱ）。砌体的轴心受拉抗拉强度取决于：灰缝与块材间的粘结强度，破坏在界面上发生砌体沿齿缝截面破坏的轴心抗拉强度平均值砌体轴心抗拉强度表达式2、砌体弯曲受拉

带支墩的挡土墙和风荷载作用下的围墙均属受弯构件。由图可见，砌体的弯曲受拉破坏有三种基本形式：

（1）当块体强度等级较高时，砌体沿齿缝破坏（图(a)中的Ⅰ-Ⅰ）。

（2）当块体强度等级较低，而砂浆强度等级较高时，砌体可能沿竖直灰缝和块体截面连成的直缝破坏（图(a)中的Ⅱ-Ⅱ）。

（3）