砌体及其基本力学性能.ppt

13砌体及其基本力学性能本章内容13.1砌体的种类在房屋建筑中，砖砌体通常用作内外墙、柱及基础等承重结构，围护墙及隔断墙等非承重结构。承重墙一般多做成实心的。实心砖砌体按照砖的搭砌方式，有一顺一丁、三顺一丁或五顺一丁的砌筑方法。有些砖必须侧砌而形成180mm、300mm和420mm等厚度。空心砖也可砌成90mm、180mm、240mm、290mm及390mm厚的墙体。空斗墙是将部分或全部砖侧砌而成。砌筑方法有一眠一斗、一眠多斗和无眠斗墙（图13.1）。空斗墙与实心墙相比，具有节约砖和砂浆，降低造价及减轻自重的优点。图13.1空斗墙砌筑方法13.1.2砌块砌体13.1.3石砌体13.1.4配筋砖砌体图13.2网状配筋砖砌体图13.3组合砖砌体构件截面13.2材料强度等级13.2.2砌块石材的强度等级分为七级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20。石材的强度等级是以边长为70mm的立方体试块测得的抗压强度来确定的。13.2.4砂浆13.3砌体的力学性能第三阶段，砌体完全破坏的瞬间为第三阶段。继续增加荷载，裂缝将迅速开展，砌体被几条贯通的裂缝分割成互不相连的若干小柱，如图13.4(c)所示，小柱朝侧向突出，其中某些小柱可能被压碎，以致最终丧失承载力而破坏。图13.4砌体轴心受压的破坏特征当砌体受压时，砖承受的压力是不均匀的，而处于受弯、受剪和局部受压状态下，如图13.5所示。由于砖的厚度小，又是脆性材料，其抗剪、抗弯强度远低于抗压强度，砌体的第一批裂缝就是由于单块砖的受弯、受剪破坏引起的。单块砖在砌体内除了受弯、受剪外还要受拉。这种横向拉力也是促使砖在较小的荷载下提早开裂的原因之一。图13.5砌体中的应力状态（1）块体的强度、尺寸和形状的影响砌体的强度主要取决于块体的强度。增加块体的厚度，其抗弯、抗剪能力亦会增加，同样会提高砌体的抗压强度。块体的表面愈平整，灰缝的厚度将愈均匀，从而减少块体的受弯受剪作用，砌体的抗压强度就会提高。（2）砂浆的强度及和易性的影响砂浆强度过低将加大块体与砂浆横向变形的差异，对砌体抗压强度不利。和易性好的砂浆具有很好的流动性和保水性。在砌筑时易于铺成均匀、密实的灰缝，减少了单个块体在砌体中弯、剪应力，因而提高了砌体的抗压强度。（3）砌筑质量的影响砌筑质量对砌体抗压强度的影响，主要表现在水平灰缝砂浆的饱满程度。灰缝的厚度也将影响砌体强度。水平灰缝厚些容易铺得均匀，但增加了砖的横向拉应力；灰缝过薄，使砂浆难以均匀铺砌。实践证明，水平灰缝厚度宜为8~12mm。（1）各类砌体轴心抗压强度的平均值fm根据国内试验资料，经统计分析而建立了各类砌体都适用的砌体抗压强度平均值fm的计算公式，如下式所示：fm=K1f1a(1+0.07f2)K2（2）各类砌体轴心抗压强度标准值fk各类砌体轴心抗压强度标准值是表示其抗压强度的基本代表值，由概率分布的0.05分位数确定。即fk=fm(1+1.645δf)(3)各类砌体轴心抗压强度设计值砌体的抗压强度设计值f与其抗压强度标准值fk的关系式为f=fk/γf（4）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应按下式计算fg=f+0.6αfcα=δρ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（图13.6）。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13.6(a)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13.6(a)中的Ⅱ-Ⅱ）。图13.6砌体的轴心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（图13.7）。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13.7(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13.7(a)中的Ⅱ-Ⅱ）。（3）当弯矩较大时，砌体将沿弯矩最大截面的水平灰缝产生沿通缝的弯曲破坏（图13.7(b)中的Ⅲ-Ⅲ）。图13.7砌体弯曲受拉砌体结构中的门窗砖过梁、拱过梁支座均属受剪构件（图13.8）。它们可能沿阶梯形截面受剪破坏（图13.8(a)），沿通缝截面受剪破坏（图13.8(b)）。龄期为28d的以毛截面计算的各类砌体的轴心抗拉强度设计值、弯曲抗拉强度设计值和抗剪强度设计值，当施工质量控制等级为B级时，可由表13.8中查得。图13.8砌体的受剪破坏表13.8沿砌体灰缝截面破坏时砌体的轴心抗拉强度设计值、弯曲抗拉强度设计值和抗剪强度设计值（MPa）13