砌体结构(工管)课件.ppt
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1、 砌体结构砌体结构砌体砌体 是把是把块体块体(包括(包括粘土砖粘土砖、空心砖空心砖、砌块砌块、石材石材等)和等)和砂浆砂浆通过砌筑而成的结构材料。通过砌筑而成的结构材料。第一章第一章 绪论绪论砌体结构砌体结构 系指将由块体和砂浆砌筑而成的墙、系指将由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构体系。柱作为建筑物主要受力构件的结构体系。砌体材料性能特点:砌体材料性能特点:抗压强度远大于抗拉、抗剪强度。一、定义一、定义安济桥安济桥古塔古塔国家墙材政策:国家墙材政策:2003年,160个大中城市禁用粘土砖(0以下除外)。Excalibur 上海18层配筋砌块楼 一、砌体材料一、砌体材料A.
2、块材块材1.1.烧结砖烧结砖(1)(1)烧结普通砖烧结普通砖 (机制砖、八五砖、九五砖)(机制砖、八五砖、九五砖)原料:粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰原料:粘土、煤矸石、页岩或粉煤灰标准砖尺寸标准砖尺寸:24024011511553 53 mm强度等级:强度等级:MU30、MU25、MU20、MU15、MU10适用范围:适用范围:房屋上部及地下基础等部位房屋上部及地下基础等部位(2)(2)烧结多孔砖烧结多孔砖原料:同烧结砖,但孔洞率不小于原料:同烧结砖,但孔洞率不小于25%25%尺寸:承重多孔砖目前主要采用尺寸:承重多孔砖目前主要采用 P型:(型:(2402401151159090)M型砖(型砖(
3、1901901901909090)优点:节约粘土、减少砂浆用量、提高工效、节省墙优点:节约粘土、减少砂浆用量、提高工效、节省墙 体造价;减轻块体自重、增强墙体抗震性能。体造价;减轻块体自重、增强墙体抗震性能。强度等级:同强度等级:同烧结普通砖烧结普通砖 适用范围:适用范围:房屋上部结构房屋上部结构 (不宜用于冻胀地区地下部位)(不宜用于冻胀地区地下部位)2.2.非烧结硅酸盐砖非烧结硅酸盐砖(包括蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖(包括蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖 )原料:石灰和砂原料:石灰和砂尺寸:同烧结普通砖尺寸:同烧结普通砖适用范围:不得用于长期受热适用范围:不得用于长期受热200200以上、受急冷急热
4、和有以上、受急冷急热和有 酸性介质侵蚀的建筑部位,酸性介质侵蚀的建筑部位,MU15MU15和和MU15MU15以上的以上的 蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑部位,蒸压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用的建筑部位必须使用一等砖强度等级:强度等级:MU25、MU20、MU15、MU104.4.石材石材 分类:(按容重)重质岩石、轻质岩石分类:(按容重)重质岩石、轻质岩石 (按外形规则程度)可分为料石和毛石(按外形规则程度)可分为料石和毛石强度等级:强度等级:MU100、MU80、MU
5、60、MU50 MU20七级七级3.3.砌块砌块原料:普通混凝土、加气混凝土或轻骨料混凝土原料:普通混凝土、加气混凝土或轻骨料混凝土主规格尺寸:主规格尺寸:390390190190190190mm空心率:空心率:20%20%50%50%强度等级:强度等级:MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5B.砂浆砂浆2.砂浆作用砂浆作用(1)将单个块体粘结为整体,接触面产生粘结力将单个块体粘结为整体,接触面产生粘结力(2)将单个的块体粘结成整体、促使构件应力分布均匀;)将单个的块体粘结成整体、促使构件应力分布均匀;(3)填实块体之间的缝隙,提高砌体的保温和防水性能,)填实块体之间的缝隙,提高砌体
6、的保温和防水性能,增强墙体抗冻性能增强墙体抗冻性能1、定义、定义:由一定比例的胶凝材料由一定比例的胶凝材料(石灰、水泥等石灰、水泥等)和细和细 骨料骨料(砂砂)和水配制而成的砌筑材料。和水配制而成的砌筑材料。3.砂浆分类砂浆分类 1)水泥砂浆水泥砂浆;2)混合砂浆;混合砂浆;3)非水泥砂浆(石灰、粘土砂浆)非水泥砂浆(石灰、粘土砂浆)4.强度等级强度等级按龄期按龄期28天的立方体(边长天的立方体(边长70.7mm)测)测得的抗压强度平得的抗压强度平均值,分为:均值,分为:M15、M10、M7.5、M5、M2.5五级。五级。施工阶段的砌体强度可按砂浆强度为零确定其砌体强度施工阶段的砌体强度可按砂
7、浆强度为零确定其砌体强度 5.要求:要求:强度、和易性、保水性。强度、和易性、保水性。C.砌体材料的选择砌体材料的选择1、原则:、原则:因地制宜,就地取材,充分利用工业废料,并因地制宜,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。与大小、施工技术水平等。2、对于五层及五层以上房屋的墙,以及受振动或层高大、对于五层及五层以上房屋的墙,以及受振动或层高大于于6m的墙、柱所用材料的最低强度等级:的墙、柱所用材料的最低强度等级:砖为砖为MU10,砌块砌块MU7.5,石材,石材MU30,砂浆,砂浆M5。3、地面
8、以下或防潮层以下的砌体,潮湿的房间的墙,按、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。规范选择材料。A.无筋砌体无筋砌体B.仅由块体和砂浆组成的砌体仅由块体和砂浆组成的砌体。1.砖砌体砖砌体砌筑方法:砌筑方法:一顺一丁一顺一丁、梅花丁梅花丁和和三顺一丁三顺一丁施工严禁:施工严禁:包心柱和不同强度等级砖块混用包心柱和不同强度等级砖块混用 墙体尺寸:墙体尺寸:240mm(一砖)、(一砖)、370mm(一砖半)、一砖半)、490mm(二砖)、(二砖)、620mm(二砖半)(二砖半)1m高砖墙=16皮砖 (所谓“皮”是指砖的层度)二、砌体的种类二、砌体的种类2.砌块砌体砌块砌体先排块
9、后施工,施工时砌块底面向上反向砌筑。先排块后施工,施工时砌块底面向上反向砌筑。墙体尺寸:墙体尺寸:190、200、240、290 mm砌块砌体为加快建设速度、减轻结构自重开辟新的途径。砌块砌体为加快建设速度、减轻结构自重开辟新的途径。目前使用最多的是混凝土小型空心砌块砌体。目前使用最多的是混凝土小型空心砌块砌体。3.石砌体石砌体(产石地区适用)(产石地区适用)石砌体的类型有石砌体的类型有料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。B.B.配筋砌体配筋砌体C.在砌体中设置了钢筋或钢筋混凝土材料的砌体。在砌体中设置了钢筋或钢筋混凝土材料的砌体。1.1.配筋砖砌体配筋砖砌体
10、2.2.配筋砌块砌体配筋砌块砌体砖砌体以受压破坏为主。砖砌体以受压破坏为主。三、砌体的受压性能三、砌体的受压性能砌体抗压强度低于块体砌体抗压强度低于块体材料强度材料强度1、砌体受压试验研究 受压破坏分为三阶段:受压破坏分为三阶段:(以普通粘土砖砌体轴心受压为例)(标准试件240mm370mm720mm)(1)(0.5-0.7)Pu时,单砖出现裂缝;(Pu为砌体的极限荷载)(2)单砖裂缝上下开展和延伸,形成上下贯通多皮砖的连续裂缝;(3)(0.8-0.9)Pu时,砌体被贯通的竖向裂缝分割成若干小柱体,发生失稳破坏或局部压碎。思考:某试件采用MU10砖,M5砂浆,实测砌体的抗压强度f=3.30Mp
11、aMU10,为什么砖的抗压强度未得到发挥?为什么单砖先出现裂缝?原因:砖表面不平整;砂浆不饱满、不密实;灰缝厚度不均匀。原因:砖与砂浆的横向变形性能不一致,砂浆的泊桑系数砖(1.5-5.0 倍),因此,砂浆的横向变形砖 的横向变形,使得砖内产生横向拉 应力,促使单砖裂缝出现。2、砌体中单砖的受力状态分析(1)单砖的压、弯、剪复合受力(见图)(2)单砖的受拉(见图)(3)竖向灰缝处的应力集中 原因:竖向灰缝处的砖内产生较大的横向拉应力和切应力 的集中,加速单砖开裂。(4)弹性地基梁作用 原因:砖与砂浆的变形模量不一致,砂浆的变形模量E 砖,单砖可视为以砂浆和下部砌体为弹性地基的 梁,产生弯剪应力
12、,弯曲产生的拉应力和切应力使 单砖首先出现裂缝。结论:在上述复杂应力作用下,因抗拉、剪弯强度较小导致单 砖出现裂缝,继而裂缝开展。3、影响砌体抗压强度的因素(6方面)(1)块体的强度等级(最主要因素)(2)块体的形状与尺寸:块体外形规则平整,厚度大,砌体的 抗压强度越高。(3)砂浆的强度等级:砂浆强度等级较低时,其强度提高,砌 体的抗压强度随之提高;较高时其影响不明显。(4)砂浆的变形性能:砂浆的变形性能越大,砌体的抗压强度 越低。(5)砂浆的流动性和保水性:砂浆的流动性和保水性越好,砌 体的抗压强度越高;但流动性过大,砌体的抗压强度反而 降低。如采用纯水泥砂浆,砌体强度降低10%20%。(6
13、)砌筑质量 灰缝的厚度:灰缝的厚度太厚或太薄都会使f降低,标准 8-12mm,(10/20/30,f=1.0/0.78/0.64)。砂浆的饱满度:合格80%。(从80%降到65%时,f 下降20%)砖的含水率:砖的含水率太大或太小都会使f降低(如干 砖f下降20%,适宜10-15%)组砌方式:要求内外搭砌,上下错缝,不留通缝。垂直灰缝饱满度 施工质量控制等级(A/B/C),f=1.05/1.0/0.89,取决于 现场质量保证体系、材料强度、工人技术水平。4、砌体的抗压强度设计值 f 及其调整系数a(1)砌体截面面积A0.3m2时,a=0.7+A;(2)采用水泥砂浆砌筑时,a=0.9;(3)0号
14、砂浆,f 0,冬季施工、砂浆未凝固 四、四、砌体的抗拉、抗弯和抗剪性能砌体的抗拉、抗弯和抗剪性能 1.砂浆和块体的粘结强度(见图)法向粘结强度S:与轴向拉力垂直的灰缝(垂直灰缝)中砂浆 与块体的粘结力 切向粘结强度T:与轴向拉力平行的灰缝(水平灰缝)中砂浆 与块体的粘结力。TTSS2.砌体的轴心抗拉性能(1)沿齿缝截面破坏:块体MU较高,砂浆M较低时发生(2)沿块体和竖向灰缝截面破坏:块体抗拉强度较低时发生(3)沿水平通缝截面破坏:轴向拉力与水平灰缝垂直时发生1212333.砌体的弯曲抗拉性能(1)沿齿缝截面的弯曲受拉破坏:拉应力水平灰缝(2)沿水平通缝截面的弯曲受拉破坏:拉应力水平灰缝4.砌
15、体的抗剪性能(1)沿水平通缝截面的剪切破坏(2)沿齿缝截面的剪切破坏一、计算方法一、计算方法砌体结构与混凝土结构相同,也采用砌体结构与混凝土结构相同,也采用以概率论为基础的极限状态法以概率论为基础的极限状态法二、计算指标二、计算指标A.砌体的抗压强度标准值:砌体的抗压强度标准值:具有具有95%保证率的抗压强度值,查规范保证率的抗压强度值,查规范B.砌体的抗压强度设计值:砌体的抗压强度设计值:fkff 龄期为龄期为28d砌体毛截面强度的设计值砌体毛截面强度的设计值,根据块体和砂浆强度等,根据块体和砂浆强度等级可直接查表获得砌体的抗压强度设计值。级可直接查表获得砌体的抗压强度设计值。C.砌体强度设
16、计值的调整系数砌体强度设计值的调整系数 三、砌体结构设计的荷载效应组合三、砌体结构设计的荷载效应组合 荷载效应组合公式见建筑结构可靠度设计统一标准 当仅有一个可变荷载时:(1)由永久荷载控制:S=1.35恒+1.0活 可变荷载分项系数为1.4,组合值系数在一般情况下为 0.7,1.40.71.0。注:只有一个活荷载也要考虑组合系数0.7。(2)由可变荷载控制:S=1.2恒+1.4活 第四章 无筋砌体受压构件的承载力计算e=0Nu00=f砌体短柱砌体短柱轴心受压时Nu0=Af无筋砌体适用范围无筋砌体适用范围:墙、柱等受压构件:墙、柱等受压构件一、无筋砌体单向偏心受压构件 1、受压构件截面应力分析
17、(与材料力学基本相同)eNuf材料力学计算方法截面应力分布特点截面应力分布特点?砌体短柱偏心受压时,截面上应力随偏心变化而不同.e2Nu2Nu3e3eb)c)2Nu1e1a)13结论:结论:材料力学计算方法不适用。f12 h=90mm;1可按插入法取值;对于承重墙,11.0。(4)砌体截面型式:墙体上门窗洞口削弱越多,墙体越小;有门窗洞口的墙的修正系数210.4bs/s,且20.7时,取20.7;(见图)s相邻窗间墙或壁柱之间的距离;bss范围内的门窗洞口宽度)无门窗洞口时21.0。(5)横墙间距:横墙间距越大,墙柱的越小;(6)静力计算方案:刚性方案,相对大一些;弹性和刚弹 性方案,相对小一
18、些。2.墙柱的计算高度H0 H0表中系数构件高度H 构件高度H的确定:对于底层,构件下端取基础顶面;当基础 埋置较深且有刚性地坪时,可取室外地坪下500mm处。3.墙柱高厚比验算(1)矩形墙柱的高厚比验算:H0/h12 (2)带壁柱墙的高厚比验算:作整片墙的高厚比验算和 壁柱间墙高厚比验算 整片墙的高厚比验算(整体):H0/hT12 式中:hT带壁柱墙截面(T形截面)的折算厚度,3.5i,I、A为T形截面的惯性矩和截面面积;H0按相邻横墙间距s确定。“砌规”中单层房屋带壁柱墙的计算宽度(考虑翼缘bf):壁柱宽+2/3墙高(窗间墙宽度,壁柱间距离)壁柱间墙的高厚比验算(局部):H0/h12 式中
19、:h壁柱间墙厚(矩形截面)H0按刚性方案,且按相邻壁柱间距s确定。说明:对于有圈梁及构造柱时的高厚比验算,按“砌规”确 定。(不做要求)AIh/5.3T四、例题分析 例题例题7 7 某砌体结构单层食堂,跨度某砌体结构单层食堂,跨度15m,柱距柱距3.6m,总长总长36m,纵墙窗纵墙窗bh1.83.6m,檐口标高檐口标高5m,采用采用MU10砖和砖和M5混合砂浆砌筑,屋面采混合砂浆砌筑,屋面采用钢筋混凝土薄腹梁、有檩槽瓦屋盖。试验算纵墙高厚比。(见图)用钢筋混凝土薄腹梁、有檩槽瓦屋盖。试验算纵墙高厚比。(见图)(1)纵墙静力计算方案纵墙静力计算方案 查表查表5-1,2类屋盖,类屋盖,20s364
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