混合结构设计6.1-砌体结构材料

第6章

砌体结构平遥古城（具有2700年历史）:我国唯一整座古城的世界文化遗产。辉煌的历史西安大雁塔（公元652年）登封嵩岳寺塔(公元509年)辉煌的历史砌体结构：作为建筑物主要承重构件(墙、柱)的材料是由块体和砂浆砌筑而成的结构称为砌体结构。由于建筑结构的水平构件通常是钢筋混凝土构件，因此，将这种由竖向的砌体构件与水平的混凝土构件所组成的结构称为混合结构。6.0概述1.砌体和砌体结构的概念砌体:用块体和砂浆由人工砌筑而成的一类整体建筑材料.

（2）特点

主要优点：

1）取材方便，造价低廉；

2）具有良好的耐火性及耐久性；

3）具有良好的保温、隔热、隔音性能，节能效果好；

4）施工简单，技术容易掌握和普及，也不需要特殊的设备。

主要缺点：自重大，强度低（特别是抗拉、抗弯性能差），整体性差，砌筑劳动强度大。砌体结构目前主要应用于多层住宅、医院、办公楼等。砌体结构种类

按块体材料砖砌体砌块砌体石砌体烧结粘土砖烧结煤矸石砖烧结页岩砖烧结粉煤灰砖P型砖M型砖烧结普通砖（标准砖）烧结多孔砖（）蒸压砖蒸压灰砂砖蒸压粉煤灰砖砼小型空心砌块砌体砼小型空心砌块灌孔砌体毛石料石混凝土砖普通砖多孔砖

按配筋情况无筋砌体配筋砌体水平配筋砌体配筋砌块砌体剪力墙竖向配筋砖砌体砖砌体—砼构造柱组合墙网状配筋砌体柱水平配筋砌体墙砂浆面层砼面层SnL1L2l=(L1+L2)/2AnAcb上海园南小区18层住宅国内第一栋配筋砌体住宅1996哈尔滨阿继科技园18层商住楼2001

是目前国内最高采用该体系商住楼第六节墙体的设计计算横墙承重体系纵墙承重体系纵横墙承重体系内框架承重体系底部框架承重体系

按承重方案山墙内纵墙横墙板外纵墙

横墙承重横墙承重体系特点：1.横墙为主要承重墙，间距较小（3～4.5m），结构整体性好，空间刚度大，有利于抵抗水平作用和调整地基的不均匀沉降。2.纵墙作为围护、隔断墙，其设置门窗洞口的限制较少，纵墙立面处理比较灵活，可保证横墙的侧向稳定。3.楼盖的材料用量较少，但墙体的用料较多，施工方便。——适用于宿舍、住宅、旅馆等居住建筑和由小房间组成的办公楼等。山墙梁外纵墙板

纵墙承重纵墙承重体系特点：1.纵墙为主要承重墙，横墙数量相对较少，承重墙间距一般较大，房屋的空间刚度比横墙承重体系小；纵墙上门窗洞口的大小和位置受到限制。2.横墙为自承重墙，可保证纵墙的侧向稳定和房屋的整体刚度，房屋的划分比较灵活。3.楼盖的材料用量较多，墙体的材料用量较少。——适用于教学楼、图书馆、食堂、俱乐部、中小型工业厂房等单层和多层空旷房屋。

纵横墙承重内纵墙山墙横墙梁外纵墙纵横墙承重体系特点：兼有横墙和纵墙承重体系的特点，房屋平面布置比较灵活，空间刚度较好。

——适用于住宅、教学楼、办公楼及医院等建筑。

内框架承重砼柱砼梁山墙砼板外纵墙内框架承重体系特点：1.室内空间较大，梁的跨度并不相应增大。2.由于横墙少，房屋的空间刚度和整体性较差。3.由于钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性能不同，结构易产生不均匀的竖向变形。4.框架和墙的变形性能相差较大，在地震时易由于变形不协调而破坏。目前已经禁止使用。

底层框架砌体房屋底层框架承重体系特点：1.底层使用空间较大，梁的尺度并不相应增大。2.由于底层墙体较少，沿房屋高度方向，结构空间刚度将发生变化。3.经过合理设计，可获得使用和抗震性能较好的底层框架结构体系，实现强柱弱梁的目标。——适用于上部住宅底层商店或车库类房屋。6.1砌体结构材料

1、了解块体及砂浆的种类及强度等级；2、掌握影响砌体抗压强度的主要因素；3、掌握各类砌体的强度设计值f在哪些情况下应乘以调整系数γa；4、了解砌体的抗拉、抗剪强度；5、了解砌体的应力-应变关系及弹性模量。本节要点

块体种类砖砌块石材烧结粘土砖烧结煤矸石砖烧结页岩砖烧结粉煤灰砖P型砖M型砖烧结普通砖（标准砖）烧结多孔砖（）蒸压硅酸盐砖蒸压灰砂砖蒸压粉煤灰砖小型空心砌块砌体中型、大型空心砌块毛石料石混凝土砖普通砖多孔砖6.1.1块体、砂浆1.块体

（1）烧结普通砖：由粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰为主要原料焙烧而成。标准尺寸：240×115×53，γ=18-19kN/m3适用范围：房屋上部及地下基础等部位。6.1.1块体、砂浆1、烧结砖：

（2）烧结多孔砖：原材料同烧结普通砖，但孔洞率不小于15%。承重多孔砖尺寸：P型(240×115×90)，M型(190×190×90)多孔砖优点：节约粘土、提高工效、减轻自重、减小砂浆用量。适用范围：房屋上部结构（不宜用于冻胀地区地下部位）。6.1.1块体、砂浆1、烧结砖：

（1）蒸压粉煤灰砖。原料：以粉煤灰和石灰为主要原料并掺加适量石膏和集料经蒸压养护而成。尺寸：同烧结普通砖。适用范围：不得用于长期受热200以上、急冷急热及有酸性介质侵蚀的建筑部位。6.1.1块体、砂浆2、蒸压硅酸盐砖：

（2）蒸压灰砂砖。以石灰和砂为主要原料。尺寸：同烧结普通砖。适用范围：同蒸压粉煤灰砖。以水泥为胶结材料，以砂、石等为主要集料，加水搅拌、成型、养护制成的一种多孔的半盲孔或实心砖。尺寸：(240×115×90)，(240×190×90)，(190×190×90)。6.1.1块体、砂浆3、混凝土多孔砖：6.1.1块体、砂浆4、混凝土砌块：由普通混凝土或轻骨料混凝土制成，分大型、中型、小型空心砌块。单排孔混凝土小型空心砌块：主规格尺寸为390mm×190mm×190mm，空心率为25％～50％。按其加工后的外形规则程度可以分为料石和毛石。6.1.1块体、砂浆5、石材复合节能混凝土小型空心砌块块体的强度等级：烧结砖：MU30，MU25，MU20，MU15，MU10非烧结硅酸盐砖:MU25，MU20，MU15，MU10混凝土砌块:MU20，MU15，MU10，MU5石材：MU100，MU80，MU60，MU50，MU40，MU30，MU20混凝土多孔砖：MU30、MU25、MU20、MU15第一节砌体材料及力学性能MU（Masonryunit)—块材强度等级的符号，数值表示块体抗压强度，单位MPa。如MU15表示块材的强度等级为15MPa。水泥砂浆、混合砂浆、砌块砌筑砂浆。2.砂浆第一节砌体材料及力学性能砂浆的种类：—起到粘结、衬垫和传递应力的作用。第十五章砌体结构设计砂浆的强度等级：强度等级分为：M15，M10，M7.5，M5，M2.5混凝土砌块砌筑砂浆强度等级分为:Mb15，Mb10，Mb7.5，Mb5第一节砌体材料及力学性能砂浆的基本要求：强度要求、可塑性（流动性）和保水性。第十五章砌体结构设计砖与砌块的区别：主要是砌筑方式不同。砖砌体只有主砖（有时有配砖），砌筑时可根据实际情况安排砖类型，不能满足时可砍砖。还可通过调整砖的位置来砌成空心和实心墙及改变墙体厚度。混凝土小型砌块砌体砌筑复杂，一方面要保证上下皮砌块搭接长度不得小于90，另一方面，要保证空心砌块的孔、肋对齐砌筑。一般在砌筑前要将各配套砌块的排列方式进行设计。第一节砌体材料及力学性能第十五章砌体结构设计原则：因地置宜，就地取材，充分利用工业废料，并考虑建筑物耐久性要求、工作环境、受荷性质与大小、施工技术水平等。对于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：砖为MU10，砌块MU7.5，石材MU30，砂浆M5。地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿的房间的墙，按规范选择材料。见P163表5-13.材料的选择第一节砌体材料及力学性能第十五章砌体结构设计（一）砌体的破坏过程：6.1.2无筋砌体的强度和变形性能

极限荷载的50％～70％时，在单块砖中出现细小裂缝极限荷载的80％～90％时，在多块砖中出现连续裂缝砌体被连续裂缝分割成若干独立小柱，最终它们被压碎或失稳破坏。第二节砌体的受压性能一、砌体的抗压强度—主要取决于块体的强度第十五章砌体结构设计（二）砌体受压时的应力应变关系第二节砌体的受压性能砌块砌体第十五章砌体结构设计1、砌体内单块砖处于压、弯、剪复合应力状态；砌体的抗压强度低于块体的原因：图2-11砌体中单砖受力示意图2、砌体内单块砖内也存在拉应力；3、砖在竖向灰缝处有应力集中。第二节砌体的受压性能第十五章砌体结构设计1、块体的强度高：高；2、砂浆的强度：不宜太高或太低；3、砂浆的变形性能：变形性能大，砌体抗压强度低；4、砂浆的可塑性和保水性：砂浆的可塑性和保水性好，灰缝的厚度和密实性都较好，块材受力越均匀，砌体的强度相对较高（纯水泥砂浆的可塑性和保水性较差，会使砌体强度降低10%-20%）；（三）影响砌体抗压强度的主要因素：第二节砌体的受压性能第十五章砌体结构设计5、块体形状和灰缝厚度：平整，灰缝厚度适当；6、施工技术和施工管理水平7、块体含水量和水平灰缝饱满度：水平灰缝均匀、饱满（≥80%），砖的含水率（5%—8%)。（三）影响砌体抗压强度的主要因素：第二节砌体的受压性能第十五章砌体结构设计第二节无筋砌体的强度和变形性能（四）砌体抗压强度设计值第十五章砌体结构设计第二节无筋砌体的强度和变形性能第十五章砌体结构设计二、砌体的抗拉、抗弯、抗剪强度—主要取决于粘结强度。（一）砌体的抗拉性能及强度：当轴心拉力与水平灰缝平行时，砌体的受拉破坏主要有（a）沿齿缝受拉破坏，此时，砌体抗拉强度主要与粘结力有关；（b）沿块材和竖向灰缝的破坏，此时，砌体抗拉强度主要与块体强度有关；当轴心拉力与水平灰缝垂直时，砌体发生沿水平通缝截面破坏，此时，砌体抗拉强度主要与法向粘结强度有关。第二节砌体的受压性能第十五章砌体结构设计（二）砌体的抗弯性能及强度：砌体发生受弯破坏时，总是发生弯曲受拉破坏砌体的受弯破坏主要有（a）沿水平通缝截面破坏；（c）沿块材和竖向灰缝的破坏。（b）沿齿缝受拉破坏；第二节砌体的受压性能第十五章砌体结构设计（三）砌体的抗剪性能及强度：砌体的受剪破坏主要有：（a）沿水平通缝截面破坏。（c）沿阶梯形灰缝的破坏；（b）沿齿缝受拉破坏；第二节砌体的受压性能第十五章砌体结构设计强度类别

破坏特征及砌体种类砂浆强度等级≥M10M7.5M5M2.5轴心抗拉烧结普通砖、烧结多孔砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖混凝土砌块毛石0.190.120.090.080.160.100.080.070.130.080.070.060.090.06－0.04弯曲抗拉烧结普通砖、烧结多孔砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖混凝土砌块毛石0.330.240.110.130.290.200.090.110.230.160.080.090.170.12－0.07烧结普通砖、烧结多孔砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖混凝土砌块0.170.120.080.140.100.060.110.080.050.080.06－抗剪烧结普通砖、烧结多孔砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖混凝土和轻骨料混凝土砌块毛石0.170.120.090.210.140.100.080.190.110.080.060.150.080.06－0.10砌体沿灰缝的轴心抗拉强度、弯曲抗拉及抗剪强度设计值：P.221第二节砌体的受压性能第十五章砌体结构设计规范规定，各类砌体的强度设计值f在下列情况下还应乘以调整系数γa：（1）无筋砌体截面面积A＜0.3m2时，γa=0.7＋A，这是考虑截面较小的砌体构件，局部碰损或缺陷对强度影响较大而采用的调整系数，此时A以m2计；对配筋砌体构件，当其中砌体的截面积A<0.2m2时，γa

＝A+0.8；第二节砌体的受压性能四、砌体强度设计值的调整：第十五章砌体结构设计（2）各类砌体，当采用强度小于M5.0水泥砂浆砌筑时，由于水泥砂浆可塑性差，对抗压强度γa=0.9；对抗剪、抗拉强度γa=0.8;对配筋砌体构件，当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑时，仅对砌体的强度乘以调整系数γa；（3）当施工质量控制等级为C级时，γa=0.89；（4）当验算施工中房屋的构件时，γa=1.l。第二节砌体的受压性能第十五章砌体结构设计五、砌体的变形性能：砌体在短期荷载作用下的变形曲线与混凝土类似。第二节砌体的受压性能主要影响因素:砂浆强度第十五章砌体结构设计砌体变形性能的主要指标:弹性模量砌体的变形模量有三种表示方式：切线模量Et、初始弹性模量E0、割线模量Eb对一般砌体，取砌体应力σ=0.43fm

（fm为砌体抗压强度平均值）时的割线模量作为砌体的弹性模量:E≈0.8E0第二节砌体的受压性能第十五章砌体结构设计砌体的线膨胀系数当砌体的变形受到约束时，温度变化会产生附加内力和变形，其与砌体的线膨胀系数有关。砌体的收缩系数温度裂缝和砌体收缩产生的裂缝几乎占出现裂缝的80