工程结构课件

§9砌体和砌体构件§9-1砌体材料和砌体力学性能§9-2无筋砌体构件的承载力计算本章重点：1、熟练掌握砌体材料及砌体的力学性能；2、熟练掌握无筋砌体构件的承载力计算；§9-1砌体材料和砌体力学性能一、砌体材料:《GB50003-2001砌体结构设计规范》砌体材料：块体和砂浆(一)块体1．烧结砖：烧结普通砖、烧结多孔砖2．蒸压砖：蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌块：混凝土小型空心砌块石材：石材包括毛石及毛料石，此外还有细料石、半细料石和粗料石(二)砂浆砂浆是由胶凝材料(如水泥、石灰等)和细骨料(砂)加水搅拌而成的混合材料。砂浆有水泥砂浆、混合砂浆和非水泥秒浆三种类型。(2)裂缝通过若干皮砖，形成连续裂缝随着荷载增加，单块砖内的个别裂缝发展成通过若干皮砖的连续裂缝，同时有新的裂缝发展。当荷载为破坏荷载的80%~90%时，连续裂缝的发展将进一步导致贯通裂缝，它也标志着第二受力阶段的结束。(3)形成贯通裂缝，砌体完全破坏继续增加荷载时，裂缝发展形成贯穿整个砌体的贯通裂缝．砌体被分割为几个1/2砖的小柱体，砌体明显向外鼓出，柱体受力极不均匀，最后由于柱体丧失稳定而导致砌体破坏，个别砖也可能被压碎。2．影响砌体抗压强度的主要因素(1)块体和砂浆的强度：块体和砂浆的强度越高，砌体的抗压强度越高；(2)块体尺寸和几何形状：块体的高度大时，其受弯受剪能力高，因而砌体的抗压强度高；块体表面越平整，受力越均匀，砌体的抗压强度也越高；(3)砂浆性能的影响：铺砌时砂浆的和易性好、流动性大容易形成厚度均匀和密实的灰缝，减少块体的弯曲应力和剪应力，因而可以提高砌体的抗压强度；砂浆的弹性模量越低(即变形率越大时)，块体受到的横向拉应力越大，使砌体的强度降低。(二)砌体的强度等级及抗压强度设计值1、材料强度等级按照块体的立方体抗压强度标准值的大小(烧结普通砖还包括抗折强度)，烧结砖的强度等级：MU30、MU25、MU20、MU15和MU10共5个等级；蒸压砖：MU25、MU20、MU15和MU10共4个等级；砌块：MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5等5个等级；石材：MUl00、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20等7个等级。砂浆的强度等级：M15、M10、M7.5、M5和M2.5等5个等级。确定砂浆强度等级时，应采用同类块体为砂浆强度试块的底模，砂浆试块为边长70.7mm的立方体。2．砌体抗压强度设计值当施工质量控制等级为B级时，根据块体和砂浆的强度等级，且龄期为28d的以毛截面计算的各类砌体抗压强度设计值。表9-1为烧结砖的抗压强度设计值(其余略)。(三)砌体强度设计值的调整考虑不同因素对砌体强度的影响，在设计时对下列情况的各种砌体，其强度设计值应乘以调整系数a：(1)有吊车房屋砌体、跨度不小于9m(对烧结普通砖)或7.5m(其他砖砌体及砌块砌体)的梁下砌体，a为0.9；(2)无筋砌体构件截面面积A小于0.3m2时，a=A+0.7(A的单位为m2)；(3)当采用水泥砂浆砌筑时，砌体抗压强度设计值f应乘以调整系数0.9；对ft、ftm、fv为0.8；(四)砌体的其他性能1、砌体的干缩变形砌体在浸水时体积膨胀、失水时体积收缩。收缩变形较膨胀变形大很多，尤以硅酸盐砖、轻混凝土砌块更显著，工程中应对干缩变形予以重视。2、砌体的受热性能砂浆在受热作用时，当温度不超过400℃时，强度不降低；但当温度达600℃时，其强度降低约10％。而砂浆受冷却作用时，其强度则明显降低。§9-2无筋砌体构件的承载力计算1、砌体结构构件分类：按受力分：受压、受扭、受弯和受剪构件；按有无配筋分：无筋砌体构件、配筋砌体构件。2、砌体结构构件的设计方法：极限状态设计法；3、设计内容：承载力极限状态：截面校核；正常使用极限状态的验算：构造措施保证。本节主要内容：无筋砌体受压构件承载力和局部受压承载力的验算（校核）。一、受压构件的承载力验算由于高厚比和轴向力的偏心距对受压构件承载力的影响，造成构件的受压承载力下降，《规范》规定受压构件的承载力按下式计算：N—轴向力设计值；f—砌体抗压强度设计值；A—按毛面积计算的砌体截面面积。对带壁柱墙的计算截面翼缘宽度bf，多层房屋取窗间墙宽度(有门窗洞口时)或每侧翼墙宽度取壁柱高度的1/3(无门窗洞口时)；单层房屋取壁柱宽加2/3墙高，但不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距离。1、高厚比对矩形截面对T形截面—不同砌体材料的高厚比修正系数，其中烧结砖取1.0，砌块取1.1，蒸压砖取1.2，毛石取1.5；h—矩形截面轴向力偏心方向的边长，当轴心受压时为截面较小边长；hT—T形截面折算厚度，近似取hT=3.5i，i为截面回转半径；H0—受压构件的计算高度，根据房屋类别和支承条件等按表9-5取用。2、偏心距e3、公式的适用范围y—截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离(图9-2)4、对矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小边长方向按轴心受压进行验算。二、局部受压承载力验算1、局部受压：轴向压力仅作用在砌体的部分截面上2、局部受压类型：局部均匀受压：轴向压力在该截面上产生的压应力均匀分布；局部非均匀受压：压应力非均匀分布。3、局部受压的破坏类型(1)因纵向裂缝的发展而破坏;(2)劈裂破坏;(3)砌体局部压坏局部抗压强度提高系数当砌体的抗压强度为f时，局部抗压强度可取为f，称为砌体局部抗压强度提高系数。Al

－局部受压面积；A0－影响砌体局部抗压强度的计算面积，按“厚度延长”的原则取用。A0的确定梁端有效支承长度a0当梁直接支承在砌体上时，若梁的支承长度为a，则由于梁的变形和支承处砌体的压缩变形，梁端有上翘的趋势，因而梁的有效支承长度a0并不等于实际支承长度a(a0＜a)；并且砌体所受到的局部压力也是非均匀分布的。hc－梁的截面高度,mmf－砌体抗压强度设计值当a0>a时，取a0=a梁直接支撑在砌体上局部受压承载力验算—上部荷载的折减系数，当A0/Al＞3时，取＝0；0—上部平均压应力设计值；—梁端底面压应力图形的完整系数，一般取0.7，对于过梁和墙梁取1.0；N0—局部受压面积内上部轴向力设计值；—砌体局部抗压强度提高系数，计算同前。2、梁端下设有刚性垫块刚性垫块：预制垫块的高度tb＞180mm、垫块挑出的长度(自梁边算起)不大于垫块高度。梁端设有刚性垫块时，梁端有效支承长度a0按下式确定1—刚性垫块的影响系数，按表9-6采用。受压承载力计算公式（验算）：N0—垫块面积Ab内上部轴向力设计值，N0=0Ab

；Ab—垫块面积，Ab=abbb；ab为垫块伸入墙内的长度，bb

为垫块的宽度；

—垫块上N0及Nl合力的影响系数，查表9-2～表9-4确定(取≤3时的值)；

Nl作用位置取为0.4a0处；1—垫块外砌体面积的有利影响系数，1取为0.8，但不小于1.0；按式(9-6)计算，其中的Al用Ab代替在壁柱内设置刚性垫块时(图3-11)其计算面积仅取壁柱范围内的面积，而不计算翼缘部分。同时壁柱上垫块伸入翼墙内的长度不应小于120mm。现浇垫块与梁端整体浇筑时，垫块可在梁高范围内设置，尺寸要求同预制垫块。3、梁下设有长度大