混凝土结构及砌体结构原理10砌体结构课件.ppt

1、第十三章 砌体结构 1.1.了解块体和砂浆的种类、强度等级和基本性能及了解块体和砂浆的种类、强度等级和基本性能及砌体种类；掌握材料选用原则。砌体种类；掌握材料选用原则。2.2.了解砌体的各种受力性能和强度设计取值，理解了解砌体的各种受力性能和强度设计取值，理解影响砌体强度的因素。影响砌体强度的因素。3.3.掌握无筋砌体受压构件承载力计算方法。掌握无筋砌体受压构件承载力计算方法。4.4.掌握梁端支承处砌体和设置刚性垫块时砌体的承掌握梁端支承处砌体和设置刚性垫块时砌体的承载力计算方法。载力计算方法。5.5.了解受拉和受弯及受剪构件的承载力计算方法。了解受拉和受弯及受剪构件的承载力计算方法。6.6.

2、了解各类配筋砌体构件的受力性能和适用范围。了解各类配筋砌体构件的受力性能和适用范围。7.7.了解砌体结构房屋墙体承重体系布置的特点和了解砌体结构房屋墙体承重体系布置的特点和适用情况。适用情况。8.8.掌握墙、柱高厚比验算的方法。掌握墙、柱高厚比验算的方法。9.9.掌握多层刚性方案房屋承重纵、横墙的承载力掌握多层刚性方案房屋承重纵、横墙的承载力计算方法。计算方法。10.10.了解单层单跨房屋墙、柱承载力计算的基本了解单层单跨房屋墙、柱承载力计算的基本方法和墙、柱的主要构造要求。方法和墙、柱的主要构造要求。11.11.掌握过梁的荷载分析和承载力计算方法。掌握过梁的荷载分析和承载力计算方法。12.1

3、2.了解挑梁承载力计算的要点。了解挑梁承载力计算的要点。第一节 概 述第二节 砌体材料及种类第三节 砌体的力学性能第四节 砌体构件承载力计算第五节 砌体结构房屋墙体设计第六节 过梁与挑梁的设计第一节 概 述一、概念一、概念 砌体结构：砌体结构：指建筑物的主要受力构件由块体和砂指建筑物的主要受力构件由块体和砂浆砌筑而成的结构。浆砌筑而成的结构。块体：块体：指人工制造的各种砖和砌块以及天然石材。指人工制造的各种砖和砌块以及天然石材。砌体结构分类：砌体结构分类：砖砌体结构、砌块砌体结构和石砖砌体结构、砌块砌体结构和石砌体结构，砌体结构，二、特点二、特点1）材料来源广。）材料来源广。2）技术性能好。）

4、技术性能好。3）节约水泥和钢材。）节约水泥和钢材。4）施工技术简便。）施工技术简便。5）结构自重大。）结构自重大。6）抗震性能差。）抗震性能差。7）砌筑工作重。）砌筑工作重。8）考虑对环境影响。）考虑对环境影响。三、应用范围三、应用范围 1）大量的民用建筑。）大量的民用建筑。2）一般的中小型工业建筑。）一般的中小型工业建筑。3）一般的工业构筑物。）一般的工业构筑物。4）中小型水利水电工程。）中小型水利水电工程。5）道路交通工程。）道路交通工程。四、发展趋势四、发展趋势 1）发展高性能块体。）发展高性能块体。2）发展高性能砂浆。）发展高性能砂浆。3）充分利用工业废料。）充分利用工业废料。4）研究

5、和应用新的结构体系。）研究和应用新的结构体系。5）完善计算理论和方法。）完善计算理论和方法。砌体结构设计规范砌体结构设计规范GB50003-2001(简称简称规规范范)2002年年3月月1日正式实施。日正式实施。第二节 砌体材料及种类一、砌体材料一、砌体材料1.1.块体块体（1）砖）砖 1）烧结普通砖（标准砖）烧结普通砖（标准砖）原料及生产：原料及生产：粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，焙烧而成的实心或空洞率小于要原料，焙烧而成的实心或空洞率小于15%的砖。的砖。分类：分类：烧结粘土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结粘土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰

6、砖。烧结粉煤灰砖。尺寸：尺寸：直角六面体，直角六面体，240mm115mm53mm。强度等级：强度等级：MU10、MU15、MU20、MU25和和MU30 五五个强度等级。个强度等级。应用：应用：房屋的墙、柱、基础及中小型构筑物。房屋的墙、柱、基础及中小型构筑物。2）烧结多孔砖（多孔砖）烧结多孔砖（多孔砖）原料及生产：原料及生产：主要原料和生产工艺同烧结普通砖，主要原料和生产工艺同烧结普通砖，空洞率不小于空洞率不小于25%，孔的尺寸小而数量多。，孔的尺寸小而数量多。规格：规格：M型和型和P型，如图型，如图a、b。尺寸：尺寸：长度长度290mm、240mm、190mm，宽度宽度240mm、190

7、mm、180mm、115mm，高度高度90mm。强度等级：强度等级：MU10、MU15、MU20、MU25和和MU30五个强度等级。五个强度等级。应用：应用：承重部位。承重部位。砌筑要求：砌筑要求：孔洞垂直于受压面。孔洞垂直于受压面。3）蒸压灰砂砖（灰砂砖）蒸压灰砂砖（灰砂砖）原料及生产：原料及生产：石灰和砂为主要原料，经坯料制备、石灰和砂为主要原料，经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成的实心砖。压制成型、蒸压养护而成的实心砖。规格尺寸：规格尺寸：同烧结普通砖。同烧结普通砖。强度等级：强度等级：MU10、MU15、MU20和和MU25四个四个强度等级。强度等级。应用注意：应用注意：强度等级强度等

8、级MU10的灰砂砖不可用于基的灰砂砖不可用于基础或受冻融和干湿交替作用的建筑部位；础或受冻融和干湿交替作用的建筑部位；不得用于长期受热不得用于长期受热200以上、受急冷急热和有酸以上、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位。性介质侵蚀的建筑部位。4）蒸压粉煤灰砖（粉煤灰砖）蒸压粉煤灰砖（粉煤灰砖）原料及生产：原料及生产：粉煤灰、石灰为主要原料，掺加适粉煤灰、石灰为主要原料，掺加适量石膏和集料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养量石膏和集料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成的实心砖。护而成的实心砖。规格尺寸：规格尺寸：同烧结普通砖。同烧结普通砖。强度等级：强度等级：MU10、MU15、MU20

9、和和MU25四个强四个强度等级。度等级。应用注意：应用注意：不得用于长期受热不得用于长期受热200以上，受急冷以上，受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位，用于基础或受冻急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位，用于基础或受冻部融和干湿交替作用的建筑部位必须使用一等砖与优部融和干湿交替作用的建筑部位必须使用一等砖与优等砖。等砖。（2 2）砌块）砌块 定义：定义：指外形尺寸比标准砖大的人造块体。指外形尺寸比标准砖大的人造块体。生产：生产：一般由普通混凝土或轻骨料混凝土制成（轻一般由普通混凝土或轻骨料混凝土制成（轻骨料指浮石、陶粒、煤渣、火山渣等）。骨料指浮石、陶粒、煤渣、火山渣等）。规格尺寸：规格尺寸：混凝

10、土小型空心砌块的主规格尺寸为混凝土小型空心砌块的主规格尺寸为390 mm 190 mm 190 mm，空心率在空心率在25%50%。配。配以必要的辅助规格砌块，使用便利（如图）。以必要的辅助规格砌块，使用便利（如图）。强度等级：强度等级：MU5、MU7.5、MU10、MU15和和MU20五个强度等级。五个强度等级。(3）石材）石材 材质要求：材质要求：强度高、不风化天然石材。强度高、不风化天然石材。种类：种类：料石和毛石。料石又分为细料石、半细料料石和毛石。料石又分为细料石、半细料石、粗料石和毛料石。石、粗料石和毛料石。强度等级：强度等级：MU20、MU30、MU40、MU50、MU60、MU

11、80和和 MU100。应用：应用：建筑承重结构。细料石和半细料石一般用建筑承重结构。细料石和半细料石一般用于饰面工程。于饰面工程。2.2.砂浆砂浆（1）作用）作用 将块体粘结成整体共同承力，使砌体传力均匀，将块体粘结成整体共同承力，使砌体传力均匀，提高砌体的保温、隔热、隔声、防水和抗冻性能。提高砌体的保温、隔热、隔声、防水和抗冻性能。(2)种类和特点种类和特点1)1)水泥砂浆水泥砂浆 特点：特点：硬化快、强度高、耐久性好、和易性差。硬化快、强度高、耐久性好、和易性差。应用：应用：对砂浆强度要求高或处于潮温环境及水中对砂浆强度要求高或处于潮温环境及水中的砌体。的砌体。2)2)混合砂浆混合砂浆 特

12、点：特点：较高的强度与耐久性，较好的和易性。较高的强度与耐久性，较好的和易性。应用：应用：非潮湿环境中的砌体。非潮湿环境中的砌体。3）砌块专用砂浆）砌块专用砂浆 标准：标准：混凝土小型空心砌块砌筑砂浆混凝土小型空心砌块砌筑砂浆JC860JC86020002000。组成：组成：由水泥、砂、水以及根据需要掺入的掺合料由水泥、砂、水以及根据需要掺入的掺合料和外加剂等组分，按一定的配合比例经机械拌和而成。和外加剂等组分，按一定的配合比例经机械拌和而成。特点：特点：高粘结、高强度和工作性能好。高粘结、高强度和工作性能好。4 4）非水泥砂浆）非水泥砂浆 组成：组成：不含水泥的石灰砂浆、石膏砂浆和粘土砂浆不

13、含水泥的石灰砂浆、石膏砂浆和粘土砂浆等。等。特点：特点：强度低，耐久性差。强度低，耐久性差。应用：应用：仅用于受力小或临时性建筑。仅用于受力小或临时性建筑。(3)强度等级强度等级 强度等级：强度等级：M2.5、M5、M7.5、M10 和和M15五五个强度等级。砌块专用砂浆用符号个强度等级。砌块专用砂浆用符号“Mb”表示。表示。注意：注意：在验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体在验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定性时，可取砂浆强度为零。的强度和稳定性时，可取砂浆强度为零。3.3.混凝土砌块灌孔混凝土混凝土砌块灌孔混凝土 标准：标准：混凝土小型空心砌块灌孔混凝土混凝土小型空心砌块灌孔混凝

14、土JC8612000。组成：组成：由水泥、集料、水以及根据需要掺入的掺由水泥、集料、水以及根据需要掺入的掺和料和外加剂等组分，按一定的配合比例，经机械搅和料和外加剂等组分，按一定的配合比例，经机械搅拌而成。拌而成。特点：特点：高流态、高强度、低收缩。高流态、高强度、低收缩。强度等级符号：强度等级符号：用用“Cb”表示。表示。4.4.材料选用材料选用 对五层及五层以上房屋的墙、受振动或层高大于对五层及五层以上房屋的墙、受振动或层高大于6m的墙柱、安全等级为一级或设计使用年限大于的墙柱、安全等级为一级或设计使用年限大于50年年的房屋墙柱、地面以下或防潮层以下的砌体等，所用的房屋墙柱、地面以下或防潮

15、层以下的砌体等，所用材料的最低强度等级应符合材料的最低强度等级应符合规范规范或教材所列要求。或教材所列要求。二、砌体种类二、砌体种类1.1.无筋砌体无筋砌体（1）砖砌体）砖砌体1)1)实心砖砌体实心砖砌体 搭砌方式：搭砌方式：一顺一丁，梅花丁和三顺一丁砌法（一顺一丁，梅花丁和三顺一丁砌法（如图如图a、b、c）等。）等。对砖柱则对砖柱则禁止禁止采用采用包心砌法包心砌法。砌体尺寸：砌体尺寸：按半砖进位：按半砖进位：240mm（1砖）、砖）、370 mm（1.5砖）、砖）、490 mm（2砖）等。砖）等。砌体特点：砌体特点：承载能力较高，整体性较好，但自重承载能力较高，整体性较好，但自重较大。目前，

16、工程中普遍采用。较大。目前，工程中普遍采用。2 2）多孔砖砌体）多孔砖砌体 砌体尺寸：砌体尺寸：90 mm、190 mm、240 mm 及及290 mm 的砖墙。的砖墙。砌体特点：砌体特点：节约能源，自重轻，增加房屋使用面节约能源，自重轻，增加房屋使用面积，工程造价低，应大力推广使用。积，工程造价低，应大力推广使用。（2）砌块砌体）砌块砌体 砌体分类：砌体分类：混凝土小型空心砌块砌体，混凝土小型空心砌块砌体，轻骨轻骨料混凝土砌块砌体。料混凝土砌块砌体。砌筑方式：砌筑方式：空心砌块应孔对孔、肋对肋砌筑。空心砌块应孔对孔、肋对肋砌筑。实心砌块应分皮错缝搭砌。实心砌块应分皮错缝搭砌。砌体特点：砌体特

17、点：自重轻，保温隔热性能好，施工进度自重轻，保温隔热性能好，施工进度快，经济效益好。快，经济效益好。（3 3）石砌体）石砌体 砌体分类：砌体分类：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。使用范围：使用范围：料石砌体可用于建造房屋、桥涵、闸坝料石砌体可用于建造房屋、桥涵、闸坝等。等。毛石砌体毛石砌体多用于挡土墙或低层房屋的基础。多用于挡土墙或低层房屋的基础。毛石混凝土毛石混凝土的应用范围基本同毛石砌体，但承载能的应用范围基本同毛石砌体，但承载能力较高。力较高。2.2.配筋砌体配筋砌体 配筋砌体可显著提高砌体的承载力，加强结构的整配筋砌体可显著提高砌体的承载力，加强结

18、构的整体性，扩大砌体结构的使用范围。体性，扩大砌体结构的使用范围。（1 1）网状配筋砖砌体）网状配筋砖砌体 定义：定义：在砖砌体的水平灰缝中配置钢筋网的砌体在砖砌体的水平灰缝中配置钢筋网的砌体(如图如图a a、c)c)。适用：适用：偏心距较小的受压构件。偏心距较小的受压构件。构造要求：构造要求：详见详见规范规范或教材所列。或教材所列。（2 2）组合砖砌体）组合砖砌体 1 1）砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组）砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组成的组合砖砌体。成的组合砖砌体。适用：适用：偏心距较大的受压构件。偏心距较大的受压构件。构造要求：构造要求：详见详见规范规范或教材所列。或教材所

19、列。2 2）砖砌体和钢筋混凝土构造柱组成的组合砖墙。）砖砌体和钢筋混凝土构造柱组成的组合砖墙。适用：适用：轴心受压情况。轴心受压情况。构造要求：构造要求：详见详见规范规范或教材所列。或教材所列。（3 3）配筋砌块砌体）配筋砌块砌体 定义：定义：在混凝土空心砌块砌体的竖向孔洞中配置竖在混凝土空心砌块砌体的竖向孔洞中配置竖向钢筋，并用混凝土灌孔注芯，同时在砌体的水平灰向钢筋，并用混凝土灌孔注芯，同时在砌体的水平灰缝内设置水平钢筋形成的砌体。缝内设置水平钢筋形成的砌体。特点：特点：配筋砌块砌体的力学性能与钢筋混凝土的性配筋砌块砌体的力学性能与钢筋混凝土的性能非常相近，主要用于剪力墙和柱。能非常相近，

20、主要用于剪力墙和柱。构造要求：构造要求：详见详见规范规范或教材所列。或教材所列。第三节 砌体的力学性能一一、砌体的受压性能砌体的受压性能1.1.砖受压时的应力状态砖受压时的应力状态 砌体的抗压强度总是低于组成其材料的抗压强砌体的抗压强度总是低于组成其材料的抗压强度，其原因为：度，其原因为：1）砖的平整度和砂浆层的均匀密实性，使砖）砖的平整度和砂浆层的均匀密实性，使砖处于受弯、受剪和局部承压的应力状态。处于受弯、受剪和局部承压的应力状态。2）横向变形大的）横向变形大的砂浆对砖产生水平拉砂浆对砖产生水平拉力。力。3）竖向灰缝上的）竖向灰缝上的砖产生受拉和受剪的砖产生受拉和受剪的应力集中现象。应力集

21、中现象。2.2.影响砌体抗压强度的因素影响砌体抗压强度的因素（1）块体和砂浆的强度）块体和砂浆的强度 块体和砂浆强度等级高，砌体的抗压强度大。块体和砂浆强度等级高，砌体的抗压强度大。（2）块体的外形尺寸）块体的外形尺寸 块体的外形规则、表面平整，灰缝铺的均匀密实，块体的外形规则、表面平整，灰缝铺的均匀密实，砌体的抗压强度较高。砌体的抗压强度较高。块体的截面高度大，砌体的抗压强度较大。块体的截面高度大，砌体的抗压强度较大。（3）砂浆的工作性能）砂浆的工作性能 砂浆的和易性和保水性好，砌体的抗压强度高。砂浆的和易性和保水性好，砌体的抗压强度高。水泥砂浆砌筑的砌体抗压强度降低水泥砂浆砌筑的砌体抗压强

22、度降低10%20%。（4）砌筑质量）砌筑质量 1)施工技术水平施工技术水平 施工质量控制等级分为施工质量控制等级分为A、B、C三级三级。A级时，级时，砌体强度设计值提高砌体强度设计值提高5%；B级时，砌体强度设计值级时，砌体强度设计值按按规范规范直接取用；直接取用；C级时，砌体强度设计值降低级时，砌体强度设计值降低11%。2)水平灰缝的饱满度水平灰缝的饱满度 水平灰缝砂浆愈饱满，砌体抗压强度愈高。砌体水平灰缝砂浆愈饱满，砌体抗压强度愈高。砌体水平灰缝的砂浆饱满度不得小于水平灰缝的砂浆饱满度不得小于80%。3)水平灰缝的厚度水平灰缝的厚度 水平灰缝的厚度应适宜。砖和砌块砌体应控制在水平灰缝的厚度

23、应适宜。砖和砌块砌体应控制在8 mm 12 mm。4)砖的含水率砖的含水率 砖的含水率适宜，有利于提高砌体的强度，便于砖的含水率适宜，有利于提高砌体的强度，便于施工。烧结普通砖和多孔砖宜为施工。烧结普通砖和多孔砖宜为10%15%。3.3.砌体的抗压强度砌体的抗压强度1）抗压强度平均值抗压强度平均值 fm 2211)07.01(kffkfm 分析可见：分析可见：fm与块体抗压强度与块体抗压强度f1、砂浆抗压强度、砂浆抗压强度f2、砌体类别、砌筑方法、块体高度有关。砌体类别、砌筑方法、块体高度有关。单排孔混凝土砌块对孔砌筑，并在砌块的竖向孔洞单排孔混凝土砌块对孔砌筑，并在砌块的竖向孔洞内用灌孔混凝

24、土灌实时，其抗压强度平均值：内用灌孔混凝土灌实时，其抗压强度平均值：mcmmgfff,94.0mcummgfff,63.0 或或 fmkff645.12）砌体抗压强度标准值）砌体抗压强度标准值fk各类砌体的抗压强度标准值见各类砌体的抗压强度标准值见规范规范。3）砌体抗压强度设计值）砌体抗压强度设计值 f fkff f砌体结构材料性能分项系数，当施工质量控砌体结构材料性能分项系数，当施工质量控制等级为制等级为B级时，取级时，取f为为1.6；当为；当为C级时，取级时，取f为为1.8。cgfff6.0 施工质量控制等级为施工质量控制等级为B级、龄期为级、龄期为28d的以毛截的以毛截面计算的各类砌体抗

25、压强度设计值面计算的各类砌体抗压强度设计值 f 见见规范规范或教或教材表所列。材表所列。单排孔混凝土砌块对孔砌筑时，灌孔砌体的抗压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：强度设计值：二、砌体的受拉、受弯及受剪性能二、砌体的受拉、受弯及受剪性能1.1.砌体轴心受拉砌体轴心受拉 圆形水池在内水压力作用下，圆形水池在内水压力作用下，池壁承受轴向拉力作用。池壁承受轴向拉力作用。1）破坏特征）破坏特征 在平行灰缝的轴心拉力作用在平行灰缝的轴心拉力作用下，一般将发生沿下，一般将发生沿齿缝破坏齿缝破坏。不允许采用拉力垂直水平灰不允许采用拉力垂直水平灰缝的受拉构件。缝的受拉构件。23,fkfmt

26、2 2）轴心抗拉强度平均值）轴心抗拉强度平均值 ft,m 各类砌体的轴心抗拉强度标准值见各类砌体的轴心抗拉强度标准值见规范规范。轴心抗拉强度设计值轴心抗拉强度设计值 ft见见规范规范或教材表所列。或教材表所列。2.2.砌体弯曲受拉砌体弯曲受拉 挡土墙在土压力作用下，挡土墙在土压力作用下，承受弯矩和剪力作用。承受弯矩和剪力作用。1 1）破坏特征）破坏特征l 弯矩作用方向平行于水平灰弯矩作用方向平行于水平灰缝，将发生沿缝，将发生沿齿缝破坏齿缝破坏。l 弯矩作用方向垂直于水平灰弯矩作用方向垂直于水平灰缝时，将发生沿缝时，将发生沿通缝破坏通缝破坏。2 2）弯曲抗拉强度平均值）弯曲抗拉强度平均值ftm,

27、mtm,m,42tm mfkf 各类砌体的弯曲抗拉强度标准值和设计值各类砌体的弯曲抗拉强度标准值和设计值 ftmtm分分别见别见规范规范或教材表所列。或教材表所列。3.3.砌体受剪砌体受剪 1）破坏特征）破坏特征 沿沿通缝破坏通缝破坏和沿和沿齿缝齿缝破坏破坏（如图（如图a、b）。）。52vmfkf0.550.2vggff2 2）抗剪强度平均值）抗剪强度平均值fvmvm 各类砌体的抗剪强度标准值和设计各类砌体的抗剪强度标准值和设计fvmvm分别见分别见规范规范或教材表所列。或教材表所列。单排孔混凝土砌块对孔砌筑时，灌孔砌体的抗剪强单排孔混凝土砌块对孔砌筑时，灌孔砌体的抗剪强度设计值度设计值fvg

28、vg：三、砌体强度设计值调整系数三、砌体强度设计值调整系数 当符合表所列使用情况时，各类砌体的强度设计当符合表所列使用情况时，各类砌体的强度设计值应乘以调整系数值应乘以调整系数a。砌体强度设计值的调整系数表砌体强度设计值的调整系数表(转下页转下页)使用情况使用情况a a有吊车房屋砌体、跨度有吊车房屋砌体、跨度9m的梁下烧结普通砖砌体、的梁下烧结普通砖砌体、跨度跨度7.5m的梁下烧结多孔砖、的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体、混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体煤灰砖砌体、混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体0.9构件截面面积构件截面面积A0.3m2的无筋砌体的无筋砌体0.7+A构

29、件截面面积构件截面面积A0.2m2的配筋砌体的配筋砌体0.8+A采用水泥砂浆砌筑的砌体采用水泥砂浆砌筑的砌体（若为配筋砌体，仅对其强（若为配筋砌体，仅对其强度设计值调整）度设计值调整）对表对表13-4表表13-9中的中的数值数值0.9对表对表13-10中的数值中的数值0.8施工质量控制等级为施工质量控制等级为C级时级时0.89验算施工中房屋的构件时验算施工中房屋的构件时1.1 砌体强度设计值的调整系数砌体强度设计值的调整系数注注:表中构件截面面积以表中构件截面面积以m2计。计。四、砌体的变形系数四、砌体的变形系数1.1.砌体的应力与应变关系砌体的应力与应变关系 砌体受压的应力与应变关系砌体受压

30、的应力与应变关系按曲线规律变化，砌体为弹塑按曲线规律变化，砌体为弹塑性材料。性材料。tanAAE 2.2.砌体的弹性模量砌体的弹性模量E E 一般取一般取A=0.43 fm时，过时，过A A点点的割线正切作为砌体的受压弹的割线正切作为砌体的受压弹性模量性模量E：规范规范给出各类砌体的受压弹性模量给出各类砌体的受压弹性模量 E见见规范规范或教材表所列。或教材表所列。3.3.砌体的剪变模量砌体的剪变模量G G EG4.0 砌体的线膨胀系数、收缩率和摩擦系数见砌体的线膨胀系数、收缩率和摩擦系数见规范规范或教材表所列。或教材表所列。4.4.砌体的线膨胀系数、收缩率和摩擦系数砌体的线膨胀系数、收缩率和摩

31、擦系数第四节 砌体构件承载力计算一、砌体结构设计方法一、砌体结构设计方法 采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行计算。设计表达式进行计算。承载力极限状态通过设计计承载力极限状态通过设计计算保证，正常使用极限状态一般由结构措施保证算保证，正常使用极限状态一般由结构措施保证。1）按承载能力极限状态设计时，应按下列公式）按承载能力极限状态设计时，应按下列公式中的最不利组合进行计算：中的最不利组合进行计算：0(1.2SGK+1.4SO1K+)R(f,ak)

32、niQikciQiS2 0(1.35SGK+1.4niQiKciS1)R(f,ak)2）当砌体结构作为一个刚体，需验算整体稳定）当砌体结构作为一个刚体，需验算整体稳定性（倾覆、滑移、漂浮等），应按下式进行验算：性（倾覆、滑移、漂浮等），应按下式进行验算：0(1.2SG2K+1.4SQ1K+niQiKS2)0.8SG1K 式中式中 SG1K起有利作用的永久荷载标准值的效应；起有利作用的永久荷载标准值的效应；SG2K起不利作用的永久荷载标准值的效应。起不利作用的永久荷载标准值的效应。二、无筋砌体受压构件二、无筋砌体受压构件1.1.影响受压构件承载力的因素影响受压构件承载力的因素l 构件的截面面积构

33、件的截面面积A；l 砌体的抗压强度设计值砌体的抗压强度设计值f；l 轴向力的偏心距轴向力的偏心距e=M/N；l 构件的高厚比构件的高厚比=H0/h。2.2.短柱偏心距对承载力的影响短柱偏心距对承载力的影响 3时称为短柱，短柱的承载力可不考虑时称为短柱，短柱的承载力可不考虑的影响。的影响。短柱随偏心距增大，截面压应力的分布和极限承短柱随偏心距增大，截面压应力的分布和极限承载力载力Nui 的变化如图。的变化如图。分析可见，分析可见，砌体受压构件的承载力随轴向力的偏砌体受压构件的承载力随轴向力的偏心距增大而显著降低。心距增大而显著降低。根据试验研究结果，对矩形、根据试验研究结果，对矩形、T形及十字形

34、截面受形及十字形截面受压短柱，偏心距对承载力的影响系数压短柱，偏心距对承载力的影响系数的计算公式为的计算公式为211()ei式中式中 i截面回转半径，截面回转半径，IiAI，A截面惯性距和截面面积。截面惯性距和截面面积。当为矩形截面时，影响系数当为矩形截面时，影响系数 按下列式计算：按下列式计算：211 12()eh 式中式中 h矩形截面沿轴向力偏心方向的边长，轴心矩形截面沿轴向力偏心方向的边长，轴心受压时为截面较小边长。受压时为截面较小边长。当为当为T形或十字形截面时，影响系数形或十字形截面时，影响系数按下式计算：按下式计算：2)(1211The 式中式中 hTT形或十字形截面的折算厚度，形

35、或十字形截面的折算厚度，hT=3.5i。3.3.长柱侧向变形对承载力的影响长柱侧向变形对承载力的影响（1 1）轴心受压长柱）轴心受压长柱 3称为长柱。轴心受压长柱在轴向压力作用称为长柱。轴心受压长柱在轴向压力作用下产生纵向弯曲而破坏，承载力较同条件的短柱减下产生纵向弯曲而破坏，承载力较同条件的短柱减小，用稳定系数小，用稳定系数0来考虑，其计算公式为来考虑，其计算公式为 211o 当当3时，时，0=1.0；当砂浆强度等级大于或等于；当砂浆强度等级大于或等于M5时，时，=0.0015；当砂浆强度等极等于；当砂浆强度等极等于M2.5时，时，=0.002；当砂浆强度为；当砂浆强度为0时，时，=0.00

36、9。（2 2）偏心受压长柱）偏心受压长柱 偏心受压长柱因纵向弯曲产生侧向偏心受压长柱因纵向弯曲产生侧向变形，引起附加偏心距变形，引起附加偏心距ei，使得构件的，使得构件的轴向力偏心距增大为（轴向力偏心距增大为（e+ei），加速了），加速了构件的破坏。构件的破坏。经推导，经推导，矩形截面受压构件承载矩形截面受压构件承载力的影响系数力的影响系数的计算公式为的计算公式为201111 12(1)12eh 对对T形或十字形截面受压构件将式中的形或十字形截面受压构件将式中的h用用hT代代替即可。替即可。讨论：讨论：当式中当式中e=0时，可得时，可得=0，即为轴心受压构，即为轴心受压构件的稳定系数；件的稳定

37、系数；当式中当式中3，0=1时，即得受压短柱的承载力影响系数。时，即得受压短柱的承载力影响系数。可见，可见，上式是计算无筋砌体受压构件承载力影响上式是计算无筋砌体受压构件承载力影响系数的统一公式。系数的统一公式。影响系数影响系数已制成表格，可根据砂浆强度等级、已制成表格，可根据砂浆强度等级、及及e/h或或e/hT查表得。查表得。4.4.受压构件的承载力计算受压构件的承载力计算（1）计算公式）计算公式 NfA （2）注意的问题）注意的问题 1）矩形截面构件，除按偏心受压计算外，还应对）矩形截面构件，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。较小边长方向按轴心受压进行验算。2）计算

38、影响系数）计算影响系数或查或查表时，构件高厚比表时，构件高厚比按下按下列公式确定：列公式确定：0Hh0THh对矩形截面对矩形截面 对对T形截面形截面 3）轴向力的偏心距）轴向力的偏心距e不超过不超过0.6y。三、局部受压三、局部受压1.1.局部均匀受压局部均匀受压（1）砌体局部抗压强度提高系数）砌体局部抗压强度提高系数 考虑局部受压时压应力的扩散和非直接受压部考虑局部受压时压应力的扩散和非直接受压部分的约束作用，砌体的局部抗压强度可取分的约束作用，砌体的局部抗压强度可取f。称称为砌体局部抗压强度提高系数，按下式计算：为砌体局部抗压强度提高系数，按下式计算：01 0.351lAA 式中式中 Al

39、局部受压面积；局部受压面积；A0影响砌体局部抗压强度的计算面积，按影响砌体局部抗压强度的计算面积，按规定采用。规定采用。（2）局部均匀受压承载力计算）局部均匀受压承载力计算 NlfAl 式中式中 Nl 局部受压面积局部受压面积Al上的轴向力设计值。上的轴向力设计值。01.50.5lAA2.2.梁端支承处砌体局部受压梁端支承处砌体局部受压（1）上部荷载对砌体局部抗压的影响）上部荷载对砌体局部抗压的影响 上部荷载对砌体局部抗压的影响如图所示，用上上部荷载对砌体局部抗压的影响如图所示，用上部荷载的折减系数部荷载的折减系数来考虑，来考虑，按下式计算：按下式计算：当当A0/Al3时取时取=0。10coh

40、af（2）梁端有效支承长度）梁端有效支承长度 考虑梁受力变形翘曲和支座内边缘处砌体压缩变考虑梁受力变形翘曲和支座内边缘处砌体压缩变形较大，梁的末端部分与砌体脱开，梁端有效支承长形较大，梁的末端部分与砌体脱开，梁端有效支承长度度a0计算公式为计算公式为 梁端有效支承长度梁端有效支承长度 a0大于支承长度大于支承长度a时，取时，取a0=a；hc为梁的截面高度。为梁的截面高度。（3）梁端支承处砌体局部受压承载力计算）梁端支承处砌体局部受压承载力计算 根据梁端支承处砌体应力状态和砌体强度条件根据梁端支承处砌体应力状态和砌体强度条件得：得：N0+NlAl f 式中式中 N0局部受压面积内上部轴向力设计值

41、，局部受压面积内上部轴向力设计值，N0=0Al；0上部平均压应力设计值；上部平均压应力设计值；梁端底面压应力图形的完整系数，一般梁端底面压应力图形的完整系数，一般 取取0.7，对于过梁和墙梁可取，对于过梁和墙梁可取1.0；Al局部受压面积，局部受压面积，Al=a0b；b梁宽。梁宽。梁端砌体局部受压承载力不满足的要求时，可在梁端砌体局部受压承载力不满足的要求时，可在梁端下的砌体内设置垫块。梁端下的砌体内设置垫块。（1）刚性垫块分类）刚性垫块分类 预制刚性垫块；预制刚性垫块；与梁端现浇成整体与梁端现浇成整体的刚性垫块。的刚性垫块。3.3.梁端垫块下砌体局部受压梁端垫块下砌体局部受压 （2）刚性垫块

42、的构造要求）刚性垫块的构造要求l 垫块的高度垫块的高度tb180mm，自梁边缘算起的垫块挑出，自梁边缘算起的垫块挑出长度不宜大于垫块的高度长度不宜大于垫块的高度tb。l 在带壁柱墙的壁柱内设置刚性垫块时（如图），其在带壁柱墙的壁柱内设置刚性垫块时（如图），其计算面积应取壁柱范围内的面积，不应计算翼缘部分，计算面积应取壁柱范围内的面积，不应计算翼缘部分，同时壁柱上垫块伸入翼墙内的长度不应小于同时壁柱上垫块伸入翼墙内的长度不应小于120mm。l 现浇垫块与梁端整体浇筑时，垫块可在梁高范围内现浇垫块与梁端整体浇筑时，垫块可在梁高范围内设置。设置。（3）垫块下砌体局部受压承载力计算）垫块下砌体局部受压

43、承载力计算 考虑垫块底面以外的砌体对局部受压范围内的砌考虑垫块底面以外的砌体对局部受压范围内的砌体有约束作用，但垫块底面压应力分布不均匀，故取体有约束作用，但垫块底面压应力分布不均匀，故取垫块外砌体的有利影响系数垫块外砌体的有利影响系数1=0.8；计算公式为；计算公式为 N0+Nl1fAb 式中式中 N0垫块面积垫块面积Ab内上部轴向力设计值，内上部轴向力设计值，N0=0Ab，0的意义同前；的意义同前；垫块上的垫块上的N0及及Nl合力的影响系数，可合力的影响系数，可 根据根据e/ab查查值表中值表中 3的值，的值，e=Nl(ab/20.4a0)/N0+Nl；1垫块外砌体面积的有利影响系数，垫块

44、外砌体面积的有利影响系数，1=0.8，但不小于，但不小于1.0；砌体局部抗压强度提高系数，计算时以砌体局部抗压强度提高系数，计算时以Ab 代替式中代替式中Al；Ab 垫块面积，垫块面积，Ab=ab.bb。（4）梁端有效支承长度）梁端有效支承长度 考虑刚性垫块的影响，梁端有效支承长度考虑刚性垫块的影响，梁端有效支承长度a0按下按下式计算：式计算：1ohaf1为刚性垫块的影响系数，按表采用。为刚性垫块的影响系数，按表采用。梁端支承压力设计值梁端支承压力设计值Nl距墙内边缘的距离可取距墙内边缘的距离可取0.4a0。4.4.梁端垫梁下砌体局部受压梁端垫梁下砌体局部受压 垫梁下的砌垫梁下的砌体局部受压承

45、载体局部受压承载力可按下列公式力可按下列公式计算：计算：002bob hN32b boE IhEhN0+Nl2.42 f bbh0 式中符号意义及取值见式中符号意义及取值见规范规范或教材。或教材。可起垫块作用的连续钢筋混凝土梁，称为可起垫块作用的连续钢筋混凝土梁，称为垫梁垫梁。四、轴向受拉和受弯及受剪构件四、轴向受拉和受弯及受剪构件 1.1.轴向受拉构件轴向受拉构件 工程中可按轴向受拉构件计算的有小型圆形水工程中可按轴向受拉构件计算的有小型圆形水池或筒仓等。轴心受拉构件的承载力按下式计算：池或筒仓等。轴心受拉构件的承载力按下式计算：Ntft A 2.2.受弯构件受弯构件 工程中常见的砌体受弯构

46、件有砖砌平拱过梁及工程中常见的砌体受弯构件有砖砌平拱过梁及挡土墙等。对受弯构件，除进行受弯承载力计算外，挡土墙等。对受弯构件，除进行受弯承载力计算外，还应进行受剪承载力计算。还应进行受剪承载力计算。1)受弯承载力计算公式受弯承载力计算公式 MftmW 2)受剪承载力计算公式受剪承载力计算公式 Vfv b z 3.3.受剪构件受剪构件 砌体拱型结构在砌体拱型结构在拱的支座截面处，除拱的支座截面处，除承受剪力外，还作用承受剪力外，还作用有垂直压力。垂直压有垂直压力。垂直压力可使砌体的抗剪强力可使砌体的抗剪强度提高。度提高。砌体沿通缝或沿阶梯形截面破坏时受剪构件承砌体沿通缝或沿阶梯形截面破坏时受剪构

47、件承载力计算公式为载力计算公式为 V(fv+0)A f0当当G=1.35时，时，=0.230.065式中符号意义及取值见式中符号意义及取值见规范规范或教材。或教材。f0 当当G=1.2时，时，=0.260.082 五、配筋砌体构件五、配筋砌体构件 1.1.网状配筋砖砌体构件网状配筋砖砌体构件（1）受力性能）受力性能 1）钢筋直接承受拉力。）钢筋直接承受拉力。2）钢筋阻止砌体的横向变形，间接提高砌体的承）钢筋阻止砌体的横向变形，间接提高砌体的承载能力。载能力。3）砌体与钢筋可共同工作到砌体破坏，块体的抗）砌体与钢筋可共同工作到砌体破坏，块体的抗压强度可充分利用。压强度可充分利用。（2）适用范围）

48、适用范围 1）偏心距不超过截面核心范围，对矩形截面）偏心距不超过截面核心范围，对矩形截面e/h0.17；2）构件高厚比）构件高厚比 16时。时。21111 12112noneh100VsV 式中符号意义及取值见式中符号意义及取值见规范规范或教材。或教材。211 31667on22 1100nyefffy（3）承载力计算公式）承载力计算公式 N n fn A 2.2.组合砖砌体构件组合砖砌体构件（1）受力性能）受力性能 1）轴心受压时，混凝土或砂浆面层被压碎，竖向）轴心受压时，混凝土或砂浆面层被压碎，竖向钢筋在箍筋间压屈，组合砖砌体破坏。水泥砂浆面层钢筋在箍筋间压屈，组合砖砌体破坏。水泥砂浆面层

49、中的受压钢筋应力达不到屈服强度，用受压钢筋的强中的受压钢筋应力达不到屈服强度，用受压钢筋的强度系数来考虑。度系数来考虑。2）偏心受力时）偏心受力时,受力性能与钢筋混凝土构件相近，受力性能与钢筋混凝土构件相近，具有较高的承载能力和延性。具有较高的承载能力和延性。（2）适用范围）适用范围 采用无筋砖砌体不能满足要求或轴向力偏心距采用无筋砖砌体不能满足要求或轴向力偏心距e超过超过0.6y时。时。（3）承载力计算）承载力计算 1）轴心受压构件计算公式：）轴心受压构件计算公式：Ncom（fA+fcAc+sfyAs）式中符号意义及取值见式中符号意义及取值见规范规范或教材。或教材。2）偏心受压构件计算公式：

50、）偏心受压构件计算公式：Nf A+fcAc+sfyAssAs 或或 NeNf Ss+fcSc,s+sfyAs(h0as)2(1 0.022)2200ahe 组合砖砌体钢筋组合砖砌体钢筋As的应力的应力s以正值为拉应力，负以正值为拉应力，负值为压应力，按下列规定计算：值为压应力，按下列规定计算：此时受压区的高度此时受压区的高度x可按下列公式计确定：可按下列公式计确定：f SN+fcSc,N+s fyAseNsAseN=0 eN=e+ea+(h/2as)eN=e+ea(h/2as)小偏心受压时小偏心受压时,即即b s=650800 -fysf y 大偏心受压时，即大偏心受压时，即b s=f y 组