第11章砌体结构.pptx

2/17/2023第一节砌体结构概述 砌体结构的主要缺点是:(1)强度低。(2)自重大。(3)整体性较差，受力性能的离散性较大。(4)劳动强度高。块体较小，基本为手工操作，砌筑工作量大，劳动强度高。(图片)二、砌体材料 1.块体材料 (1)块体材料一般分为人工砖石和天然石材两大类。人工砖石有经过焙烧的烧结普通砖、烧结多孔砖;不经过焙烧的蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖，以及混凝土、粉煤灰砌块等。T下一页返回上一页第1页/共113页2/17/2023第2页/共113页2/17/2023第3页/共113页2/17/2023第4页/共113页2/17/2023第5页/共113页2/17/2023第6页/共113页2/17/2023烧结普通砖是以黏土、页岩、煤矸石为主要原料，经过焙烧而成的实心或孔洞率不大于15%15%的砖。全国统一规格的尺寸为240mm*115mm*53mm240mm*115mm*53mm。烧结多孔砖是以黏土、页岩、煤矸石为主要原料，经过焙烧而成孔洞率不小于15%15%，孔形可为圆孔或非圆孔。孔的尺寸小而多，主要用于承重部分，简称多孔砖。分为p p型砖和m m型砖。主要尺寸分别为p p：240*115*90240*115*90m m：190*190*90190*190*90蒸压灰砂砖以石英和石灰为主要原料，粉煤灰砖则以煤灰为主要原料，加入其他掺和料后，压制成型，蒸压养护而成。使用这种砖时受环境限制。第7页/共113页2/17/2023第8页/共113页2/17/2023第9页/共113页2/17/2023砌块是指普通混凝土或轻混凝土以及硅酸盐材料制作的实心和空心块材。纳入砌体结构设计规范的砌块主要有普通混凝土和轻骨料混凝土小型空心砌块（主要规格尺寸：390*190*190，空心率25%至50%）。形状不规则、中部厚度不小于200mm的块石成为毛石。第10页/共113页2/17/2023第11页/共113页2/17/2023第12页/共113页2/17/2023(2)块体材料的强度等级用符号“MU表示，强度等级由标准试验方法得出的块体极限抗压强度的平均值确定，单位为“MPa。其中，因普通砖和空心砖的厚度较小，在砌体中易因弯剪作用而过早断裂，确定强度等级时还应符合抗折强度的指标。砌体结构设计规范(GB 50003-2001)(以下简称砌体规范)中规定的块体强度等级分别为:1)烧结普通砖、烧结多孔砖等:MU30,MU25,MU20,MU15和MU10;2)蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖:MU25,MU20,MU15和MU10;3)砌块:MU20,MU15,MU10,MU7.5和MU5;4)石材:MU100,MU80,MU60,MU50,MU40,MU30和MU20。下一页返回上一页第13页/共113页2/17/2023 2.砂浆 砂浆在砌体中的作用是将块材连成整体并使应力均匀分布，保证砌体结构的整体性。此外，由于砂浆填满块材间的缝隙，减少了砌体的透气性，提高了砌体的隔热性及抗冻性。砂浆按其组成材料的不同，分为水泥砂浆、混合砂浆和石灰砂浆。水泥砂浆具有强度高、耐久性好的特点，但保水性和流动性较差，适用于潮湿环境和地下砌体。混合砂浆具有保水性和流动性较好、强度较高、便于施工而且质量容易保证的特点，是砌体结构中常用的砂浆。石灰砂浆具有保水性、流动性好的特点，但强度低、耐久性差，只适用于临时建筑或受力不大的简易建筑。下一页返回上一页第14页/共113页2/17/2023 砂浆的强度等级是用龄期为28天的边长为70.7 mm立方体试块所测得的极限抗压强度来确定的，用符号“M”表示，单位为“MPa(N/mm2)”。砂浆强度等级分为Ml5,M10,M7.5,M5和M2.5五个等级。验算施工阶段砌体结构的承载力时，砂浆强度取为零。当采用混凝土小型空心砌块时，应采用与其配套的砌块专用砂浆Mb和砌块灌孔混凝土Cb。下一页返回上一页第15页/共113页2/17/2023 3.块体和砂浆的选择 在砌体结构设计中，块体及砂浆的选择既要保证结构的安全可靠，又要获得合理的经济技术指标。一般应按照以下的原则和规定进行选择。(1)选择的原则。1)应根据“因地制宜，就地取材”的原则，尽量选择当地性能良好的块体和砂浆材料，以获得较好的技术经济指标。2)为了保证砌体的承载力，要根据设计计算选择强度等级适宜的块体和砂浆。3)不但考虑受力需要，而且要考虑材料的耐久性问题。4)应考虑施工队伍的技术条件和设备情况，而且应方便施工。5)应考虑建筑物的使用性质和所处的环境因素。下一页返回上一页第16页/共113页2/17/2023(2)砌体规范对块体和砂浆的选择作了如下规定:5层、5层以上房屋的墙以及受振动或层高大于6 m的墙、柱所用的块体和砂浆最低强度等级:砖为MU10,砌块为MU7.5、石材为MU30、砂浆为M5。地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间的墙，所用材料的最低强度等级应符合表11-1的要求。三、砌体的种类 砌体是由块材通过砂浆砌筑而成的整体，分为无筋砌体和配筋砌体两大类，见表11-2。下一页返回上一页第17页/共113页 第十三章第十三章 砌体结构砌体结构1.无筋砌体 无筋砌体不配置钢筋，仅由块材和砂浆组成，包括砖砌体、砌块砌体和石砌体。无筋砌体抗震性能和抵抗地基不均匀沉降的能力较差。（1）砖砌体 由砖和砂浆砌筑而成，可用作内外墙、柱、基础等承重结构以及围护墙和隔热等非承重结构。第18页/共113页 1919第十三章第十三章 砌体结构砌体结构1)实心砖砌体 搭砌方式：一顺一丁，梅花丁和三顺一丁砌法（如图a、b、c）等。对砖柱则禁止采用包心砌法。（只砌四周不填心的砌法，中间一般用来插钢筋灌混凝土.)第19页/共113页 2020第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 砌体尺寸：按半砖进位：240mm（1砖）、370 mm（1.5砖）、490 mm（2砖）等。砌体特点：承载能力较高，整体性较好，但自重较大。目前，工程中普遍采用。2）砌块砌体：砂浆+砌块，轻体改革重要措施。特点：自重轻，保温隔热性能好，施工进度快，经济效益好。第20页/共113页 2222第十三章第十三章 砌体结构砌体结构（3）石砌体 砌体分类：料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。使用范围：料石砌体可用于建造房屋、桥涵、闸坝等。毛石砌体多用于挡土墙或低层房屋的基础。毛石混凝土的应用范围基本同毛石砌体，但承载能力较高。第21页/共113页 2323第十三章第十三章 砌体结构砌体结构2.配筋砌体 可显著提高砌体的承载力，加强结构的整体性，扩大砌体结构的使用范围。（1）网状配筋砖砌体（横向配筋砌体）定义：在砌体中每隔几皮砖在其水平灰缝中配置一层钢筋网。方格网式：直径34mm钢筋 连弯式：直径58mm钢筋 第22页/共113页 2424第十三章第十三章 砌体结构砌体结构第23页/共113页 第十三章第十三章 砌体结构砌体结构（2）组合砖砌体 1）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。适用偏心距较大的受压构件，或进行增曾改造的墙和柱。第24页/共113页第十三章第十三章 砌体结构砌体结构2）砖砌体和钢筋混凝土构造柱组成的组合砖墙。第25页/共113页第十三章第十三章 砌体结构砌体结构（3）配筋砌块砌体定义：在混凝土空心砌块砌体的竖向孔洞中配置竖向钢筋，并用混凝土灌实，同时在砌体的水平灰缝内设置水平钢筋形成的砌体。书图 特点：配筋砌块砌体的力学性能与钢筋混凝土的性能非常相近，抗震性好，造价低，主要用于剪力墙和柱。第26页/共113页2/17/2023 四、砌体的力学性能 1.1.砌体轴心受压性能1)1)标准试件的尺寸为370 mm 370 mm 490 mm 490 mm 970mm 970mm，常用的尺寸为240 mm 240 mm 370 mm 370 mm 720 mm 720 mm。为了使试验机的压力能均匀地传给砌体试件，可在试件两端各加砌一块混凝土垫块，对于常用试件，垫块尺寸可采用240 mm 240 mm 370 mm 370 mm 200 200 mmmm，并配有钢筋网片。砌体轴心受压从加荷开始直到破坏，大致经历三个阶段:1)1)当砌体加载达极限荷载的50%70%50%70%时，单块砖内产生细小裂缝。此时若停止加载，裂缝亦停止扩展图11-8 11-8(a)(a)。下一页返回上一页第27页/共113页2/17/20232)当加载达极限荷载的80%90%时，砖内有些裂缝连通起来，沿竖向贯通若干皮砖图11-8(b)。此时，即使不再加载，裂缝仍会继续扩展，砌体实际上已接近破坏。3)当压力接近极限荷载时，砌体中裂缝迅速扩展和贯通，将砌体分成若干个小柱体，砌体最终因被压碎或丧失稳定而破坏图 11-8(c)。(2)根据上述受压试验结果，砖抗压强度、弹性模量：16 MPa,1.3 104 MPa;砂浆：1.36MPa、(0.281.24)104 MPa;砌体：4.55.4 MPa,(0.180.41)104 MPa。下一页返回上一页第28页/共113页2/17/2023可以发现:1)砖的抗压强度和弹性模量值均大大高于砌体。2)砌体的抗压强度和弹性模量可能高于、也可能低于砂浆相应的数值。产生上述结果的原因为:砌体中的砖处于复合受力状态。砌体中的砖受有附加水平拉应力。竖向灰缝处存在应力集中。下一页返回上一页第29页/共113页2/17/2023(3)影响砌体抗压强度的因素很多，建立一个相当精确的砌体抗压强度公式是比较困难的。砌体规范采用了一个比较完整、统一的表达砌体轴心抗压强度平均值的计算公式 fm=k1f1(1+0.07f2)k2 2.砌体轴心受拉性能 (1)与砌体的抗压强度相比，砌体的抗拉强度很低。按照力作用于砌体方向的不同，砌体可能发生如图11-10所示的三种破坏。第30页/共113页2/17/2023第一节 砌体结构概述(2)砌体规范对砌体的轴心抗拉强度只考虑沿齿缝截面破坏的情况，表11-4中列出了规范采用的砌体轴心抗拉强度平均值f t,m的计算公式。3.砌体弯曲受拉性能 (1)与轴心受拉相似，砌体弯曲受拉时，也可能发生三种破坏形态:沿齿缝截面破坏如图11-11(a)所示;沿砖与竖向灰缝截面破坏，如图11-11(b)所示;沿通缝截面破坏如图11-11(c)所示。砌体的弯曲受拉破坏形态也与块体和砂浆的强度等级有关。(2)砌体规范采用的砌体弯曲抗拉强度平均值f tm,m的计算公式见表11-5。对砌体的弯曲受拉破坏，规范考虑了沿齿缝截面破坏和沿通缝截面破坏两种情况。下一页返回上一页第31页/共113页2/17/2023 4.砌体受剪性能 (1)砌体的受剪破坏有两种形态:一种是沿通缝截面破坏图11-12 (a);另一种是沿阶梯形截面破坏图11-12 (b)，其抗剪强度由水平灰缝和竖向灰缝共同决定。如上所述，由于竖向灰缝不饱满，抗剪能力很低，竖向灰缝强度可不予考虑。因此，可以认为这两种破坏的砌体抗剪强度相同。(2)影响砌体抗剪强度的因素主要有以下几方面:1)砂浆和块体的强度。对于剪摩和剪压破坏形态，由于破坏沿砌体灰缝截面发生，所以砂浆强度高，抗剪强度也随之增大，此时，块体强度影响很小。对于斜压破坏形态，由于砌体沿压力作用方向裂开，所以块体强度高，抗剪强度亦随之提高，此时，砂浆强度影响很小。下一页返回上一页第32页/共113页2/17/2023 2)法向压应力。在法向压应力小于砌体抗压强度60%的情况下，压应力愈大，砌体抗剪强度愈高。3)砌筑质量。砌体的灰缝饱满度及砌筑时块体的含水率对砌体的抗剪强度影响很大。4)其他因素。(3)砌体规范采用的砌体抗剪强度平均值f v,m的计算公式见表11-6。下一页返回上一页第33页/共113页 4242第十三章第十三章 砌体结构砌体结构四、砌体的变形系数1.砌体的应力与应变关系 砌体受压的应力与应变关系按曲线规律变化，砌体为弹塑性材料。2.砌体的弹性模量E 一般取A=0.43 fm时，过A点的割线正切作为砌体的受压弹性模量E：规范给出各类砌体的受压弹性模量 E见规范或教材表所列。第34页/共113页 4343第十三章第十三章 砌体结构砌体结构3.砌体的剪变模量G 砌体的线膨胀系数、收缩率和摩擦系数见规范或教材表所列。4.砌体的线膨胀系数、收缩率和摩擦系数第35页/共113页2/17/20235.砌体变形性能 (1)砌体是弹塑性材料，从受压一开始，应力与应变就不成直线变化。随着荷载的增加，变形增长逐渐加快。在接近破坏时，荷载很少增加，变形急剧增长。所以对砌体来说，应力应变关系是一种曲线变化规律。(2)根据国内外资料，应力应变-曲线符合下列关系式 (11-2)下一页返回上一页第36页/共113页2/17/2023(3)砌体的变形模量反映了砌体应力与应变之间的关系。由于砌体是一种弹塑性材料，曲线上各点应力与应变之间的关系在不断变化。通常用下列三种方式表达砌体的变形模量。1)在砌体受压的应力应变曲线上任意点切线的正切，也即该点应力增量与应变增量的比值，称为该点的切线弹性模量，如图11-17所示中的A点。2)砌体在应力很小时呈弹性性能。3)割线模量是指应力应变曲线上某点(图11-17中A点)与原点所连割线的斜率。4)根据材料力学公式，剪变模量G为 (11-11)下一页返回上一页第37页/共113页2/17/2023(4)温度变化引起砌体热胀、冷缩变形。当这种变形受到、约束时，砌体会产生附加内力、附加变形及裂缝。当计算这种附加内力及变形裂缝时，砌体的线膨胀系数是重要的参数。国内外试验研究表明，砌体的线膨胀系数与砌体种类有关，砌体规范规定的各类砌体的线膨胀系数见表11-8。砌体材料的含水率降低时，会产生较大的干缩变形，这种变形受到约束时，砌体中会出现干燥收缩裂缝。对于烧结制品砌体，其干燥收缩变形较小，而非烧结块体砌体会产生较大的收缩变形。这种变形裂缝有时是相当严重的，在设计、施工以及使用过程中，均不可忽视砌体干燥收缩造成的危害。各类砌体的收缩率见表11-8。返回上一页第38页/共113页 4444第十三章第十三章 砌体结构砌体结构第二节 砌体构件承载力计算一、砌体结构设计方法 1）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：0(1.2SGK+1.4SO1K+)R(f,ak)0(1.35SGK+1.4)R(f,ak)第39页/共113页 4545第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 2）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：0(1.2SG2K+1.4SQ1K+)0.8SG1K 式中 SG1K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。第40页/共113页 4646第十三章第十三章 砌体结构砌体结构二、无筋砌体受压构件1.影响受压构件承载力的因素l 构件的截面面积A；l 砌体的抗压强度设计值f；l 轴向力的偏心距e=M/N；l 构件的高厚比=H0/h。第41页/共113页 4747第十三章第十三章 砌体结构砌体结构2.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的影响。短柱随偏心距增大，截面压应力的分布和极限承载力Nui 的变化如图。第42页/共113页 4848第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 分析可见，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。根据试验研究结果，对矩形、T形及十字形截面受压短柱，偏心距对承载力的影响系数的计算公式为式中 i截面回转半径，I，A截面惯性距和截面面积。第43页/共113页 4949第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 当为矩形截面时，影响系数 按下列式计算：式中 h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。当为T形或十字形截面时，影响系数按下式计算：式中 hTT形或十字形截面的折算厚度，hT=3.5i。第44页/共113页 5050第十三章第十三章 砌体结构砌体结构3.长柱侧向变形对承载力的影响（1）轴心受压长柱 3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小，用稳定系数0来考虑，其计算公式为 当3时，0=1.0；当砂浆强度等级大于或等于M5时，=0.0015；当砂浆强度等极等于M2.5时，=0.002；当砂浆强度为0时，=0.009。第45页/共113页 5151第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 （2）偏心受压长柱 偏心受压长柱因纵向弯曲产生侧向变形，引起附加偏心距ei，使得构件的轴向力偏心距增大为（e+ei），加速了构件的破坏。经推导，矩形截面受压构件承载力的影响系数的计算公式为 对T形或十字形截面受压构件将式中的h用hT代替即可。第46页/共113页 5252第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 讨论：当式中e=0时，可得=0，即为轴心受压构件的稳定系数；当式中3，0=1时，即得受压短柱的承载力影响系数。可见，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。影响系数已制成表格，可根据砂浆强度等级、及e/h或e/hT查表得。4.受压构件的承载力计算（1）计算公式 NfA 第47页/共113页 5353第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 （2）注意的问题 1）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。2）计算影响系数或查表时，构件高厚比按下列公式确定：对矩形截面 对T形截面 3）轴向力的偏心距e不超过0.6y。第48页/共113页2/17/2023 二、局部受压 1.受压特点 (1)局部受压是砌体结构中常见的一种受力状态，其特点在于轴向力仅作用于砌体的部分截面上。如承受上部柱或墙传来的压力的基础顶面;支撑梁或屋架的墙柱，在梁或屋架端部支撑处的砌体截面上，均产生局部受压。作用在局部受压面积上的应力可能均匀分布，也可能不均匀分布。当砌体截面上作用局部均匀压力，称为局部均匀受压。当砌体截面上作用局部非均匀压力，称为局部不均匀受压。(2)局部均匀受压，可分为中心局部受压图11-20 (a)、边缘局部受压图11-20(b)、中部局部受压图11-20(c)、端部局部受压图11-20(d)、角部局部受压图11一20(e)。下一页返回上一页第49页/共113页2/17/2023 (3)局部不均匀受压状态，主要是由梁端传来的压力偏心作用于墙上，如图11-21所示。2.局部受压计算(1)局部均匀受压承载力应按下列公式计算 (11-22)Nt-局部受压面积上的轴力设计值;-砌体局部抗压强度提高系数;f-砌体抗压强度设计值，可不考虑强度调整系 数a的影响;At-局部受压面积。下一页返回上一页第50页/共113页 5656第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 2.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如图所示，用上部荷载的折减系数来考虑，按下式计算：当A0/Al3时取=0。第51页/共113页 5757第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 （2）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形较大，梁的末端部分与砌体脱开，梁端有效支承长度a0计算公式为 梁端有效支承长度 a0大于支承长度a时，取a0=a；hc为梁的截面高度。第52页/共113页 5858第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 （3）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得：N0+NlAl f 式中 N0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；梁端底面压应力图形的完整系数，一般 取0.7，对于过梁和墙梁可取1.0；Al局部受压面积，Al=a0b；b梁宽。第53页/共113页 5959第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 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。（1）刚性垫块分类 预制刚性垫块；与梁端现浇成整体的刚性垫块。3.梁端垫块下砌体局部受压第54页/共113页 6161第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 （3）垫块下砌体局部受压承载力计算 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1=0.8；计算公式为 N0+Nl1fAb 式中 N0垫块面积Ab内上部轴向力设计值，N0=0Ab，0的意义同前；垫块上的N0及Nl合力的影响系数，可 根据e/ab查值表中 3的值，e=Nl(ab/20.4a0)/N0+Nl；第55页/共113页 6262第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 1垫块外砌体面积的有利影响系数，1=0.8，但不小于1.0；砌体局部抗压强度提高系数，计算时以Ab 代替式中Al；Ab 垫块面积，Ab=ab.bb。（4）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按下式计算：1为刚性垫块的影响系数，按表采用。梁端支承压力设计值Nl距墙内边缘的距离可取0.4a0。第56页/共113页 6363第十三章第十三章 砌体结构砌体结构 4.梁端垫梁下砌体局部受压 垫梁下的砌体局部受压承载力可按下列公式计算：N0+Nl2.42 f bbh0 式中符号意义及取值见规范或教材。可起垫块作用的连续钢筋混凝土梁，称为垫梁。第57页/共113页2/17/2023三、轴心受拉构件 由于砌体的抗拉性能很差，所以在实际工程中很少采用砌体作为轴心受拉构件。只有由砌体构成的圆形水池或筒状料仓，在液体或松散物料的侧压力作用下，砌体壁内才会出现拉力，如图11-27所示。轴心受拉构件承载力应按下式计算 NtftA 四、受弯构件(1)受弯构件承载力计算公式 MftmW (2)受弯构件的受剪承载力计算公式 Vfvbz,z=I/S 返回上一页第58页/共113页2/17/2023第三节 配筋砌体构件 一、网状配筋砖砌体 1.1.网状配筋砖砌体构件的配筋方式 网状配筋砖砌体是在砖砌体的水平灰缝内设置一定数量和规格的钢筋网以共同工作。常用的钢筋方式有方格钢筋网(即由两层互相垂直的钢筋点焊制成)()(图11-2911-29,11-3011-30)和连弯钢筋网(图11-3111-31)。2.2.网状配筋砖砌体构件受压破坏的特征 网状配筋轴心受压构件，从加荷至破坏与无筋砌体轴心受压构件类似，可分为三个阶段:第一阶段，从开始加荷至第一条(批)单砖出现裂缝为受力的第一阶段。试件在轴向压力作用下，纵向发生压缩变形的同时，横向发生拉伸变形，网状钢筋受拉。由于钢筋的弹性模量远大于砌体的弹性模量，故能约束砌体的横向变形，同时网状钢筋的存在，改善单砖在砌体中的受力状态，从而推迟了第一条(批)单砖裂缝的出现。下一页返回第59页/共113页2/17/2023 第二阶段，随着荷载的增大，裂缝数量增多，但由于网状钢筋的约束作用，裂缝发展缓慢，并且不沿试件纵向形成贯通连续裂缝。此阶段的受力特点与无筋砌体有明显的不同。第三阶段，当荷载加至极限荷载时，在网状钢筋之间的砌体中，裂缝多而细，个别砖被压碎而脱落，宣告试件破坏。3.网状配筋砖砌体配筋率对构件抗压性能的影响 由于网状钢筋的约束和连接作用，试件在破坏时没有被分隔成多个竖向小柱而发生失稳破坏，使砖的抗压强度能得到充分利用，因此砌体的极限承载力较无筋砌体明显提高。网状配筋砌体的极限强度与体积配筋率有关(图11-33)(k为强度提高系数)，从图中可以看出配筋率过大时，强度提高的程度反而较小。下一页返回上一页第60页/共113页2/17/20234.承载力计算以下情况不宜采用网状配筋砖砌体构件：a.a.偏心距超过截面核心范围，对于矩形截面，即e/he/h1717 b.b.偏心距未超过截面核心范围，但构件高厚比1616 配筋砌体承载力提高的原因：网状配筋砌体在荷载作用下，由于摩擦力和砂浆的粘结力，钢筋被粘结在水平灰缝内，并和砌体共同工作。钢筋能起横向拉结作用，使被纵向裂缝分割的砌体小柱子不至于过早失稳破坏。第61页/共113页2/17/20234.承载力计算承载力计算公式 二、组合砖砌体构件 1.组合砖砌体构件的概念 组合砖砌体构件系指由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构件。与网状配筋相比，它不仅能提高砌体的抗压强度，还能大幅度砌体的抗弯能力，而且组合砖砌体偏心受压时的承载能力和变形性能与钢筋混凝土相近。下一页返回上一页第62页/共113页2/17/2023 2.砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙 (1)组合墙在竖向荷载作用下，由于混凝土柱、砌体的刚度不同和内力重分布的结果，混凝土柱分担墙体上的荷载。由于混凝土柱、圈梁形成的“弱框架”的约束作用，使砌体处于双向受压状态，减少了砌体的横向变形，因此显著地提高了砌体的受压承载力和受压稳定性。(2)边柱和中柱的受力性能不一样:边柱由于约束墙体的横向变形而成为偏心受压状态;中柱为两侧应力对称的轴心压力柱，处于双向受压应力状态。(3)构造柱的间距是影响组合墙承载力的最显著的因素:对中间柱，它对每边的影响长度为1.2 m，对边柱其影响长度为1 m。构造柱间距为2 m左右时，柱的作用得到充分发挥。构造柱间距大于4m时，其对墙体受压承载力的影响很小。而当l/b4时，组合墙受压承载力的计算公式又与组合砖砌体受压构件相衔接。下一页返回上一页第63页/共113页2/17/2023 (4)由于构造柱的截面面积远小于墙体的水平截面面积，如2 m时仅为墙体的12%,且纵向钢筋的配筋率也很小，当柱间距为1 4 m时，墙厚240 mm,配筋率均小于0.2%。因此这种墙体的纵向弯曲的影响可按无筋墙体考虑。(5)由于组合墙系强约束砌体，有门窗洞口时，洞口的大小、形状及位置均对其相应部位的共同工作有一定程度的影响。为此规定当洞口较大，如大于2m时，应在洞边设置构造柱。3.承载力计算(1)组合砖砌体构件轴心受压承载力应按下式计算。(11-43)下一页返回上一页第64页/共113页2/17/2023(2)组合砖砌体偏心受压构件的承载力如图11-34所示，应按下列公式计算。(11-44)(11-45)(3)砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙(图11-36)的轴心受压承载力应按下列公式计算。(11-60)(11-61)下一页返回上一页第65页/共113页2/17/2023(4)砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙的偏心受压承载力计算。当组合墙的含钢率低于0.2%时，其平面外的偏心受压承载力可按下列公式计算 下一页返回上一页第66页/共113页2/17/2023(5)砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙中构造柱的承载力验算。组合墙中的构造柱与砌体共同工作而分担了作用于墙上的荷载(指均布荷载)。在构造柱处无另外集中荷载的情况下，构造柱的承载力裕度较大，无需进行承载力验算。但是在有另外集中荷载时，构造柱应按分担的部分墙体荷载和外加集中荷载进行承载力验算 (11-63)(11-64)(11-65)下一页返回上一页第67页/共113页2/17/2023三、配筋砌块砌体 配筋砌块砌体构件的受力性能类似于钢筋混凝土构件，又称为“预制装配整体式”钢筋混凝土构件。国际有关规范均把配筋砌块砌体结构划为与钢筋混凝土结构具有相同应用范围的一种结构体系。(1)矩形截面配筋砌块砌体正截面(图11-37)受弯承载力可按下列公式计算 (11-66)砌体受压区的高度可按下列公式计算 (11-67)下一页返回上一页第68页/共113页2/17/2023砌体受压区的高度应当符合下列要求 (11-68)(11-69)(2)矩形、翼缘为混凝土的T形和倒L形截面配筋砌体受弯构件，其斜截面受剪承载力可按下列规定计算:1)梁的截面应符合下列要求 (11-75)2)梁的斜截面受剪承载力应按下列公式计算 (11-76)下一页返回上一页第69页/共113页2/17/2023第三节配筋砌体构件(3)配筋砌块砌体轴心受压构件的承载力应按下列公式计算 (11-77)(11-78)(4)大、小偏心受压界限应按下列规定确定当xb h 0时,为大偏心受压;当x b h 0时,为小偏心受压。1)矩形截面大偏心受压时应按下列公式计算:(11-79)(11-80)下一页返回上一页第70页/共113页2/17/2023第三节配筋砌体构件2)矩形截面小偏心受压时应按下列公式计算:(11-82)(11-83)(11-84)3)偏心受压和偏心受拉配筋砌块砌体构件(含剪力墙)，其斜截面受剪承载力应根据下列情况进行计算:剪力墙的截面应满足下列要求下一页返回上一页第71页/共113页2/17/2023第三节配筋砌体构件剪力墙在偏心受压时的斜截面受剪承载力应按下列公式计算 (11-88)(11-89)剪力墙在偏心受拉时的斜截面受剪承载力应按下列公式计算 (11-90)返回上一页第72页/共113页2/17/2023 一、墙、柱高厚比1.墙、柱高厚比的影响因素(1)砂浆强度等级。由于砌体弹性模量和砂浆强度等级有关，所以砂浆强度等级是影响允许高厚比的一项重要因素，详见表11-13。(2)横墙间距。如果横墙间距越远，那么墙体的稳定性和刚度越差，墙、柱的允许高厚比也应该越小;反之，如果横墙间距越近，那么墙体的稳定性和刚度越好，墙、柱的允许高厚比可以适当放大。(3)构造的支撑条件。刚性方案时，墙、柱的允许高厚比可以相对大一些，而弹性和刚弹性方案时，墙、柱的允许高厚比应该相对小一些。(4)砌体截面形式。如果截面惯性矩越大，则越不易丧失稳定，此时，墙、柱的允许高厚比可以适当大一些;相反，如果墙体上门窗洞口较多，对墙体截面惯性矩削弱越多，对墙体的稳定性也越不利，此时，墙、柱的允许高厚比应该减小些。下一页返回第73页/共113页2/17/2023(5)构件重要性和房屋使用情况。房屋中的次要构件，如非承重墙，墙、柱的允许高厚比可以适当提高，对使用时有振动的房屋，墙、柱的允许高厚比应比一般房屋适当降低。2.高厚比验算(1)无壁柱墙或矩形截面柱的高厚比验算 (11-91)(11-92)带壁柱墙的高厚比验算(图11-39)下一页返回上一页第74页/共113页2/17/2023(3)带构造柱墙的高厚比验算 (11-94)(11-95)二、过梁1.过梁的适用范围(1)钢筋砖过梁的跨度不应超过1.5m。(2)砖砌平拱的跨度不应超过1.2m。(3)跨度超过上述限值的门窗洞口以及有较大振动荷载或可能产生不均匀沉降的房屋的门窗洞口，应采用钢筋混凝土过梁。下一页返回上一页第75页/共113页2/17/20232.过梁的形式(1)砖砌平拱过梁。(2)砖砌弧拱过梁。(3)钢筋砖过梁。(4)钢筋混凝土过梁 3.过梁的破坏特征 过梁可能出现三种破坏形式:(1)过梁跨中正截面的受弯承载力不足而破坏。(2)过梁支座附近截面受剪承载力不足，沿灰缝产生45方向的阶梯形斜裂缝不断扩展而破坏。(3)过梁支座端部墙体宽度不够，引起水平灰缝的受剪承载力不足而发生支座滑移破坏。下一页返回上一页第76页/共113页2/17/20234.过梁承载力计算(1)砖砌平拱受弯承载力计算 MftmW (11-96)(2)砖砌平排受剪承载力计算 V fvbz (11-97)Z=I/S=2h/s(3)钢筋砖过梁受弯承载力的计算 M 0.85fyASh0 (11-98)h0=h-as下一页返回上一页第77页/共113页2/17/2023 三、墙梁 1.墙梁的适用范围 (1)主要适用于工业与民用建筑工程中承受重力荷载为主的简支墙梁、连续墙梁和框支墙梁的非抗震设计。(2)墙梁计算高度范围内每跨允许设置一个洞口;洞口边至支座中心的距离ai，距边支座不应小于0.15l0i了，距中支座不应小于0.07l0i了。对多层房屋的墙梁，各层洞口应设置在相同位置，并应上、下对齐。(3)大开间墙梁房屋模型拟动力试验和深梁构件试验表明，对称开两个洞的墙梁的受力性能和偏开一个洞的墙梁类似。对多层房屋的纵向连续墙梁或多跨框支墙梁每跨对称开两个窗洞时，也可参照使用。下一页返回上一页第78页/共113页2/17/20232.墙梁的定义 (1)由混凝土托梁和托梁上计算高度范围内的砌体墙组成的组合构件，称为墙梁。(2)墙梁包括简支墙梁、连续墙梁和框支墙梁，还可划分为承重墙梁和自承重墙梁。(3)墙梁中承托砌体墙和楼(屋)盖的混凝土简支梁、连续梁和框架梁，称为托梁。(4)墙梁中考虑组合作用的计算高度范围内的砌体墙，简称为墙体。(5)墙梁的计算高度范围内墙体顶面处的现浇混凝土圈梁，称为顶梁。(6)墙梁支座处与墙体垂直相连接的纵向落地墙体，称为翼墙。下一页返回上一页第79页/共113页2/17/20233.墙梁的类型 (1)按有无洞口可分为无洞口墙梁(图11-41)和有洞口墙梁(图11-42)。(2)按墙梁是否承受由屋盖、楼盖传来的荷载可分为自承重墙梁和承重墙梁。4.墙梁计算的一般规定 为防止出现上述承载能力较低的破坏形态，保证墙体与托梁有较强的组合作用，砌体规范对采用烧结普通砖砌体、烧结多孔砖砌体以及配筋砌体砌筑的墙梁，规定了尺寸要求，见表11-18。砌体规范还强制性地规定:在墙梁计算高度范围内每跨只允许设一个洞口，洞口边至支座中心的距离ai，对边支座不应小于0.15l0i，对中支座不应小于0.07l0i (l0i为墙梁的计算跨度)。这里，l0i为墙梁的计算跨度。对多层房屋的墙梁，各层洞口宜设置在相同位置，并上、下对齐。5.墙梁的计算简图按图11-43所示下一页返回上一页第80页/共113页2/17/2023 6.墙梁的荷载计算 墙梁是在托梁上砌筑墙体而逐渐形成的。在墙梁设计中，应分别按施工阶段和使用阶段的荷载进行计算。7.墙梁的截面承载力计算 (1)墙梁的托梁正截面承载力计算。托梁取跨中最大弯矩处的截面为计算截面。在此截面上作用有轴向拉力和弯矩，应按偏心受拉构件计算。其弯矩Mbi,及轴心拉力Nbti，按下列公式计算 (11-99)(11-100)下一页返回上一页第81页/共113页2/17/2023(2)墙梁的墙体和托梁斜截面受剪承载力计算。1)墙梁的墙体斜截面受剪承载力，按下列公式计算 (11-109)2)托梁斜截面受剪承载力。托梁斜截面受剪承载力按钢筋混凝土受弯构件计算，其剪力Vbj的计算式为 (11-110)下一页返回上一页第82页/共113页2/17/2023(3)托梁支座上部砌体局部受压承载力按下式计算 (11-111)(11-112)(4)施工阶段承载力验算。施工阶段托梁按钢筋混凝土受弯构件进行受弯承载力验算与受剪承载力验算。由施工阶段托梁上的荷载来确定托梁的内力。返回上一页第83页/共113页2/17/2023返回第84页/共113页2/17/2023返回第85页/共113页2/17/2023返回第86页/共113页2/17/2023图11-12砌体的受剪破坏返回第87页/共113页2/17/2023图11-17砌体受压变形模量返回第88页/共113页2/17/2023图11-18单向偏心受压时截面尺寸示意图返回第89页/共113页2/17/2023图11-19矩形截面双向偏心受压示意图返回第90页/共113页2/17/2023图11-20局部均匀受压返回第91页/共113页2/17/2023图11-21局部不均匀受压返回第92页/共113页2/17/2023图11-27轴心受拉构件的受力状态返回第93页/共113页2/17/2023图11-29用方格网配筋的砖柱返回第94页/共113页2/17/2023图11-30用方格网配筋的砖墙返回第95页/共113页2/17/2023图11-31连弯钢筋网返回第96页/共113页2/17/2023图11-33网状配筋率对砌体强度的影晌返回第97页/共113页2/17/2023图11-34组合砖砌体构件截面返回第98页/共113页2/17/2023图11-36砖砌体和构造柱组合墙截面返回第99页/共113页2/17/2023图11-37矩形截面配筋砌块砌体正截面返回第100页/共113页2/17/2023图11-39带壁柱墙的高厚比验算返回第101页/共113页2/17/2023图11-41无洞口墙梁返回第102页/共113页2/17/2023图11-42有洞口墙梁返回第103页/共113页2/17/2023图11-43墙梁的计算简图返回第104页/共113页2/17/2023表