砌体结构设计.pptx

砌体结构1、绪论砌体：是把块体（包括粘土砖、空心砖、砌块、石材等）用砂浆砌筑而成的结构材料砌体结构：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。1、砖结构：如古塔、长城、砖穹无梁殿2、石结构：如桥梁、金字塔3、砖混结构(混合结构)：竖向承重构件 由砖、石、砌块砌筑 水平承重构件 RC(或PC)屋盖、楼盖。易混淆：木结构：木柱木梁，填充砖墙。砖木结构：砖石墙柱，木楼屋盖。15.115.1 概述概述第1页/共87页砌体结构1、绪论 砌体结构的优缺点优点:就地取材，造价低，运输和施工简便；耐久性和耐火性好，保温、隔热、隔声性好。缺点:强度低，抗拉、抗弯抗剪强度很低；自重大；整体性差，手工操作，占用农田。砌体结构的新进展和发展趋势块体轻质高强并改善物理性能；砂浆提高强度和粘结度，改善砌体整体性和抗震性；发展各种砌块，节省和利用资源，保护农田；采用配筋砌体，甚至预应力筋，改善砌体的抗拉、剪强度；施工方面发展机械化和工业化方法；改善结构布置，避免砌体受拉、弯、剪。第2页/共87页砌体结构2、砌体材料及其力学性能15.2 砌体材料及其力学性能砌体材料及其力学性能15.2.1块体（MansonryUnitMU）定义定义：各种砖、砌块和石材的总称。1、砖（1）烧结粘土砖普通粘土砖标准砖尺寸为24011553mm，机砖，机制红砖，九五砖，八五砖粘土空心砖承重粘土空心砖(多孔砖)；非承重粘土空心砖（2）非烧结硅酸盐砖-蒸压灰砂砖；蒸压粉煤灰砖2、砌块普通混凝土砌块；加气混凝土砌块；轻骨料混凝土砌块3、石材-料石；毛石第3页/共87页砌体结构普通空心砖普通空心砖2、材料及砌体的力学性能KM1型砖及配砖型砖及配砖24015011524053115普通砖普通砖第4页/共87页砌体结构4、块体等级划分块体等级划分（MU）按砌墙砖试验方法（GB/T2542-92）空心块材按毛截面积确定。烧结普通砖、烧结多孔砖等的强度等级烧结普通砖、烧结多孔砖等的强度等级：MU30；MU25；MU20；MU15；MU10；蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖的强度等级蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖的强度等级：MU25；MU20；MU15；MU10砌块的强度等级：砌块的强度等级：MU20；MU15；MU10；MU7.5；MU5；石材的强度等级：石材的强度等级：MU100；MU80；MU60；MU50；MU40；MU30；MU20；2、砌体材料及其力学性能第5页/共87页1、砌体材料及其力学性能砂浆（Mortar-M）1、定义：由一定比例的胶凝材料(石灰、水泥等)和细骨料(砂)加水配制而成的砌筑材料。（GB/T50083-97）砂浆种类：水泥砂浆；混合砂浆；非水泥砂浆。砌体结构2、作用：将单个块体粘结为整体，接触面产生粘结力、摩擦力；垫平块体的表面，使块体压应力分布均匀；填满块体间的缝隙，提高隔热、防水等性能。砂浆品种砂浆品种塑性掺合料塑性掺合料和易保水性和易保水性强度强度耐久性耐久性耐水性耐水性水泥砂浆水泥砂浆无无差差较高较高好好好好混合砂浆混合砂浆有有好好高高较好较好差差非水泥砂浆非水泥砂浆有有好好低低差差无无第6页/共87页1、砌体材料及其力学性能砌体结构3、试验：龄期为28d的砂浆立方块（70.7mm70.7mm70.7mm）标准条件下养护28天抗压强度平均值，以Mpa计。砂浆的强度等级分为M15、M10、M7.5、M5、M2.5五个 当验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体强度时，可按砂浆强度等级为零确定。当验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体强度时，可按砂浆强度等级为零确定。砌筑空心砌块用灌孔砂浆，符号用Mb5、块材和砂浆的选择块材和砂浆的选择（P317）（1）因地置宜，就地取材，充分利用工业废料。（2）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。（3）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。（4）地面以下或防潮层以下的砌体，潮湿房间墙所用材料的最低等级 表2-14、要求要求：强度、和易性、保水性。第7页/共87页2-3砌体1.定义：由砖、石材和砌块等块体与砂浆或其它粘结材料砌筑而成的结构材料。(GB/T50083-97)2.分类:（1）无筋砌体：仅由块体和砂浆组成的砌体。如砖砌体、石砌体、砌块砌体（2）配筋砌体：在砌体中设置了钢筋或钢筋混凝土材料的砌体。如：水平网状配筋砖砌体组合砖砌体配筋砌块砌体3.砖墙厚度：60（立砌），120（半砖），180（120+60，半砖+立砌），240（一砖），370（一砖半），490（两砖），620（两砖半）1m高砖墙=？皮砖(16皮)（所谓“皮”是指砖的层度）砌体结构2、砌体材料及其力学性能Go第8页/共87页砌体结构2、材料及砌体的力学性能三顺一丁三顺一丁梅花丁梅花丁一顺一丁一顺一丁组砌方式组砌方式:目的-错开灰缝严禁严禁”包心砌法包心砌法”Back第9页/共87页砌体结构2、材料及砌体的力学性能空斗墙的砌合方式空斗墙的砌合方式(眠斗式或平立式）眠斗式或平立式）第10页/共87页1、砌体受压试验研究（以普通粘土砖砌体为例，标准试件240mm370mm720mm，轴心受压，f=N/A）（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。砌体受压破坏三阶段砌体结构2、砌体材料及其力学性能15.3砌体的受压性能第11页/共87页思考：某试件采用MU10砖，M5砂浆，实测砌体的抗压强度f=3.30MpaMU10，为什么砖的抗压强度未得到发挥？为什么单砖先出现裂缝？砌体结构2、砌体材料及其力学性能原因：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）砂浆使块体横向受拉（见图）第12页/共87页（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，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。砌体结构2、砌体材料及其力学性能第13页/共87页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）：块体抗压强度越高，砌体的抗压强度越高。（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。如毛料石砌体比毛石砌体的抗压强度高4倍；如砖厚53/60/70，f=1/1.06/1.12。（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：砂浆的变形性能越好，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%。砌体结构2、砌体材料及其力学性能第14页/共87页（6）砌筑质量灰缝的厚度（10/20/30，f=1.0/0.78/0.64，灰缝的厚度太厚或太薄都会使f降低，标准8-12mm，1m高砖墙的灰缝厚度为1000/1653=9.5mm）砂浆的饱满度（从80%降到65%时，f 下降20%，合格80%）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（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。砌体结构2、砌体材料及其力学性能第15页/共87页4、砌体的抗压强度设计值f 及其调整系数a(P320)（p.429附表11-1附表11-8）（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号砂浆，f 0，冬季施工、砂浆未凝固砌体的抗拉、抗弯和抗剪性能（p.323-325）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。TTSS砌体结构2、砌体材料及其力学性能第16页/共87页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121233砌体结构2、砌体材料及其力学性能第17页/共87页砌体的弯曲抗拉性能（1）沿齿缝截面的弯曲受拉破坏（见图15-9-a：护壁式挡土墙）：拉应力水平灰缝（2）沿水平通缝截面的弯曲受拉破坏（见图b：重力式挡土墙）：拉应力水平灰缝4.砌体的抗剪性能（1）沿水平通缝截面的剪切破坏：重力式挡土墙和砖(石)拱）（2）沿齿缝截面的剪切破坏：砖过梁(阶梯形缝)）砌体的轴心抗拉、弯曲抗拉及抗剪强度设计值ft、ftm、fv见p.431附表11-10。砌体结构2、砌体材料及其力学性能第18页/共87页砌体的弹性模量、线膨胀系数、收缩率和摩擦系数1.线膨胀系数当温度变化时，砌体发生热胀冷缩变形，这种变形受到约束时产生温度裂缝。如砖砌体510-6/，混凝土结构1010-6/，12。2.收缩率当砌体含水量降低时，发生干缩变形，这种变形受到约束时，产生干燥收缩裂缝。如砖砌体0.1mm/m。在砌体中，温度裂缝和干燥收缩裂缝几乎占可遇裂缝的80以上。砌体结构2、砌体材料及其力学性能第19页/共87页砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算15.4.1无筋砌体受压构件 1、受压构件截面应力分析短柱偏心受压时,截面上应力随偏心变化而不同.e2Ne1NNe3ea)b)c)1f2132按材料力学计算的应力15.4 砌体结构构件的承载力砌体结构构件的承载力第20页/共87页砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算2.2.影响受压构件承载力的因素影响受压构件承载力的因素（1）偏心矩e=M/Ne：受拉应力，出现水平裂缝，受压区面积，构件刚度，稳定性，导致承载力（2）高厚比=H0 /hH0-受压构件的计算高度h-对矩形截面，偏心受压时取轴向力偏心方向的边长；轴心受压时取截面较小边长（即与H0相对应方向的墙体尺寸）。对T形截面(如壁柱)，采用折算厚度hT=3.5i代替h。3 时，为短柱；3 时，为长柱，应考虑纵向弯曲产生的附加偏心矩，导致柱的承载力降低。第21页/共87页（1）计算公式）计算公式 NNu Nu=f A砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算式中：式中：N荷载产生的轴向压力设计值荷载产生的轴向压力设计值 Nu受压承载力设计值受压承载力设计值 f砌砌体体抗抗压压强强度度设设计计值值（注注意意强强度度调调整整系系数数a 见见p.320）A受压构件的截面面积受压构件的截面面积 高高厚厚比比和和轴轴向向力力偏偏心心矩矩对对受受压压构构件件承承载载力力的的影响系数影响系数 3.受压构件承载力的计算公式第22页/共87页砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算（2）应用条件e0.6y，y为截面形心到偏心一侧截面边缘的距离；对矩形截面，当偏心方向为长边（h）时，还应对短边(b）方向按轴心受压验算。的取值：当砂浆强度等级M5时，0.0015；当砂浆强度等级为M2.5时，0.002；当砂浆强度为零时，0.009。对于偏心受压构件：当3时(不计影响)，当3时，对于轴心受压构件：推导第23页/共87页 4.砌体结构设计时的荷载效应组合 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。（2）由可变荷载控制：S=1.2恒+1.4活砌体结构5.例题分析 例题1 某轴心受压柱，bh=370490mm，采用MU10砖和M7.5混合砂浆砌筑，柱顶作用标准值G0k=108kN，Q0k=40kN，H0=1.0H=3500mm，试验算其受压承载力。(1)基本参数 f=1.69N/mm2（查附表11-4）A=0.370.49=0.1813m20.3m2，a=0.7+A=0.7+0.1813=0.8813第24页/共87页砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算 (2)影响系数 =H0/h=3500/370=9.46(3)承载力验算 取柱底为控制截面（柱底轴力比柱顶轴力大，只需取柱底截面验算承载力即可）柱自重标准值：G1k=0.370.493.519=12.06kN （砖砌体自重密度为19kN/m3）按恒荷载控制：N=1.35（108+12.06）+1.040=202.1kN 按活荷载控制：N=1.2（108+12.06）+1.440=200.1kN N=(N1，N2)max=N1=202.1kN Nu=(a f )A=0.882(0.88131.69)0.1813106=238.2kN N=202.1kN （安全）（砂浆强度M5，=0.0015）第25页/共87页例例题题2在例题1中柱顶长边方向作用设计值为M=11.15kNm的弯矩，按恒载控制的组合计算，其它条件不变，试验算其受压承载力。(1)基本参数同上(2)影响系数柱顶轴向力设计值：N=1.35108+1.040=185.8kN e=M/N=11.15/185.8=0.060m =H0/h3500/4907.14 e/h=60/490=0.122由公式计算：(3)承载力验算柱顶承载力验算(偏心受压)N=185.8kN,M=11.15kNm 则Nu=(af)A=0.672(0.88131.69)0.1813106=181.5kNN=185.8kN（不安全）砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算第26页/共87页改进措施：提高砂浆强度等级M7.5为M10；或加大截面尺寸为bh=490490mm；或采取降低偏心矩的措施。柱底承载力验算(轴心受压)：计算同例题1。(4)短边方向应按轴心受压验算其受压承载力，取控制截面为柱底（Nmax），同例题1。砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算2.某轴心受压柱，柱顶作用轴向力设计值195kN，柱高5.1m，H0=1.0H，采用MU10砖和M5混合砂浆砌筑，砖砌体自重密度为19kN/m3，试确定柱截面尺寸(按恒荷载控制)，要求安全、经济并符合常规砖墙厚度尺寸。布置作业一：1.某柱，bh=370490mm，采用MU10砖和M7.5混合砂浆砌筑，柱顶作用轴向力标准值如右图所示，试按活荷载控制验算其受压承载力。（H0=1.0H，用公式计算。）G1k=100kNQk=50kNG2k=20kN3300200第27页/共87页4-2砌体局部受压计算砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算1.基本概念（1）局部受压的形式压力作用在砌体局部面积上的受力状态按部位和应力状态可分为3类：中心局部受压：如砖柱支承于基础上（见图）中部局部受压：如梁支承于墙体上（见图）端部局部受压：如梁支承于墙体上（见图）第28页/共87页劈裂破坏（一裂即坏）：A大，Al较小时发生砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算（3）砌体局部抗压强度ff 为砌体抗压强度设计值为砌体局部抗压强度提高系数(套箍作用,应力扩散)式中：A0影响砌体局部抗压强度的计算面积Al局部受压面积（见p.52图4-6）（2）砌体局压破坏形态竖向裂缝发展破坏（先裂后坏）局部压碎（未裂先坏）:砌体强度偏低由计算防止；由构造措施防止。第29页/共87页hahA0AlA0=(a+h)h 1.25d)为了避免A 0/A l大于某一限值时会出现危险的劈裂破坏，对值应规定上限：对图a 的情况，2.5;对图b 的情况,2.0;对图c 的情况,1.5;对图d 的情况，1.25;A0hac hbhA0=(a+c+h)h 2.5Ala)砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算A0=(2h+b)h 2.0hhbA0Alb)hAlA0h1bhah1c)A0=(a+h)h+(b+h1-h)h11.5h第30页/共87页砌体结构3.梁端支承处砌体局部受压承载力计算（1）梁端有效支承长度a0（见图）（a0a时，取a0a）式中：hc梁的截面高度（mm）f砌体抗压强度设计值（N/mm2）Al局部受压面积，Ala0b梁端支承压力Nl的作用点到墙内边距离取为0.4a0。Nla0hcal2.砌体截面局部均匀受压承载力计算Nl Nuf Al式中：Nl局部受压面积上轴向力设计值 Nu砌体局部受压承载力第31页/共87页砌体结构式中：N0局部受压面积(Al)上由墙体上部荷载产生的轴向力设计值，N00Al，0为上部荷载在局部受压面上产生的平均压应力设计值，Ala0b；Nl局部受压面积上由梁上荷载q产生的梁端支承压力设计值-上部荷载的折减系数，（当A0/Al3时，0）梁端底面压应力图形的完整系数，的取值如下：对于简支梁底面非均匀受压，0.7；对于过梁、墙梁，1.0（均匀局压）对于薄腹梁、屋架等大跨度梁，1.0（均匀局压）00NlNlN0l0上部荷载与梁端传来荷载上部荷载的内拱卸载作用（2）梁端支承处砌体局部受压承载力 计算公式第32页/共87页（1 1）预制刚性垫块下砌体局部受压承载力计算公式（见下页图）式中：N0垫块面积(Ab)上由墙体上部荷载产生的轴向力设计值，N00Ab，0为上部荷载在局部受压面上产生的平均压应力设计值，Ababbb；Nl 梁端支承压力设计值；垫块上N0与Nl的合力对垫块形心的偏心距影响系数，按3查受压构件系数表4-2表4-4，其中e/h按e/ab计算(ab为垫块伸入墙内的长度)；1垫块外砌体面积对局压强度的提高系数，1=0.8 (11.0)(此式中：A0=h(2h+bb)，h为墙厚，bb为垫块宽度；以Ab 代替Al计算)砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算4.垫块下砌体局部受压承载力计算 刚性垫块：梁支座处设置混凝土垫块（预制式、现浇式）柔性垫块：钢筋混凝土圈梁 l6m的屋架，l4.8m的梁均应设垫块。第33页/共87页bpbb tb tb120hp11刚性垫块刚性垫块钢筋砼梁钢筋砼梁翼墙翼墙壁柱壁柱1-10.4 a0tbNlNbab刚性垫块刚性垫块钢筋砼梁钢筋砼梁壁柱壁柱翼墙翼墙Back砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算第34页/共87页 Ab刚性垫块的面积，Ababbb a0刚性垫块上表面梁端有效支承长度，另应有 :ab a0 tb 为刚性垫块影响系数（按 查表15-6 P334）砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算注意：垫块厚度tb180mm，且自梁边算起的垫块挑出长度ctb 比较：无垫块时局部受压面积：Ala0b 有垫块时局部受压面积：AlAbabbb 比较：无垫块时计算面积：A0h(2hb)有垫块时计算面积：A0h(2hbb)（2）与梁整浇的刚性垫块 Ala0bb（预制时的Alabbb）第35页/共87页5.柔性垫梁下砌体局部受压承载力计算 如梁支承于现浇钢筋混凝土圈梁上，梁垂直于墙时：砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算Nlhbh0Nl0.4a0bbh垫梁垫梁aaa-a第36页/共87页式中：N0垫梁在0.5h0bb范围内上部荷载产生的轴向力设计值，N00.5h0bb0；Nl梁端荷载产生的支承压力设计值；砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算 bb、hb垫梁的宽度和高度；h0垫梁折算高度；E Eb b、I Ib b垫梁的弹性模量和截面惯性矩；E E、h h砌体的弹性模量和厚度；沿墙厚方向应力不均匀系数，应力不均匀时，0.80.8；应力均匀时，1.01.0。整理后得：第37页/共87页6.例题分析 例题3 某窗间墙，采用MU10砖和M5混合砂浆砌筑，钢筋混凝土梁bh250600mm，支承于砖墙上，如图所示，梁端支承压力设计值Nl100kN，上部荷载设计值 N0 50kN，试验算梁端支承处局部受压承载力。砌体结构大梁NlN02406002401200475250475(1)基本参数 f1.50N/mm2N0Nl27.1100127.1kN（安全）砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算第42页/共87页 例题5按例题3条件，梁端下设240240mm钢筋混凝土圈梁，混凝土C20，试求砌体局压承载力。(1)基本参数混凝土C20，其弹性模量：Eb2.55104N/mm2砌体M5砂浆，其弹性模量：E1600f16001.502.4103N/mm2垫梁惯性矩：砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算Nl240h0垫梁aaNl0.4a0a-a240垫梁加垫梁计算简图第43页/共87页垫梁折算高度：(2)上部荷载计算 00.174N/mm2（同前）0.5h0bb范围内上部荷载产生的轴向力设计值：N00.5h0bb0=0.53.144612400.174=30.2kN(3)垫梁下砌体局压承载力N0Nl30.2100130.2kN=2.42404611.500.8=318.6kN（安全）砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算第44页/共87页布置作业二：某370mm厚外纵墙，MU10砖和M7.5砂浆砌筑，钢筋混凝土梁（bh=200600mm）支承于窗间墙（宽1200mm）上，支承长度370mm，梁端支承压力设计值Nl=120kN，上部荷载设计=150kN。试按下列三种情况分别验算砌体局部受压承载力：(1)不设垫块；(2)设预制刚性垫块tbabbb=240370650mm；(3)设圈梁，混凝土C20，bh=370180mm。应绘制出必要的简图。砌体结构4、无筋砌体构件的承载力计算第45页/共87页配筋砌体计算一、水平网状配筋砖砌体（p.341图15-21）1.受压性能（1）第一阶段（0.60.75）Pu时开裂，与无筋砌体相比，延缓了裂缝出现。（2）第二阶段钢筋网阻止了裂缝发展。（3）第三阶段部分砖压碎破坏，但不形成小柱体。（由于钢筋网的弹性模量大于砌体的弹性模量，故能阻止砌体横向变形，避免被竖向裂缝分割成小柱体而发生失稳破坏。）砌体结构aasn第46页/共87页砌体结构6、配筋砌体构件的承载力计算2.受压承载力计算NNufnA式中：fn水平网状配筋砌体抗压强度设计值式中fy为钢筋抗拉强度设计值，当fy320N/mm2时，取fy320N/mm2钢筋网体积配筋率（0.11.0）、e/h对网状配筋砌体受压构件承载力的影响系数（查表6-1）3.适用范围(1)对于矩形截面：e/h0.17；(2)高厚比：16构造要求(如钢筋直径、间距等)：见p.102第47页/共87页4.例题分析 例题例题6 6:已知砖柱490490mm，H05.88m，MU10、M5混合砂浆，轴心压力设计值为500kN，试验算其受压承载力。（1）不配筋 f1.50MPa(查表3-3)，A0.4920.2401m20.3m2a0.7A0.70.24010.9401，H0/h5880/49012 Nu=(af)A=0.822(0.94011.50)0.2401106278.3kNN500kN(不安全)（2）配筋采用b4冷拔带肋钢筋（fy340MPa，取320MPa）方格网a=60mm，每3皮砖一层（Sn180mm）砌体结构6、配筋砌体构件的承载力计算查表6-1：e/h0，12，0.233插入得：0.733 NufnA0.7332.990.2401106526.4kNN500kN（安全）(1)(2)比较：fn/f=2.99/1.502.0Nu2/Nu1=526.4/278.31.9第48页/共87页砌体结构二、组合砖砌体构件砌体内设置部分 钢筋混凝土 或钢筋砂浆面层混凝土强度等级宜用C15或C20，面层砂浆强度等级不得低于M7.5；砌筑砂浆强度等级不低于M5。轴心受压时组合砖砌体偏心受压时，按下式计算受压区高度按下式计算第49页/共87页砌体结构6、配筋砌体构件的承载力计算三、砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙在房屋墙体中设置间距不大于4m的构造柱四、配筋砌块砌体在混凝土小型空心砌块的孔洞中配置竖向和水平钢筋，再灌注芯柱混凝土。计算公式P114（6-15）、（6-16）计算见P119125第50页/共87页 砖混结构由砖、石、砌块砌筑成墙、柱（竖向承重构件），并与钢筋混凝土或 预应力混凝土屋盖、楼盖（水平承重构件）共同组成的房屋建筑结构。俗称混合结构。楼盖承受竖向荷载；墙体承受水平荷载(风、地震)形成抗侧力构件。墙体占总重的60，总造价的40。结构布置方案满足建筑或工艺要求，按重力荷载的主要传递方向划分为：1.横墙承重方案 荷载传力路线：板 横墙 基础（见图）适用范围：适用于小开间，如宿舍、住宅等。特点：受楼板跨度限制，横墙间距较小、较密，使房屋的空间刚度大，侧向抗震、抗风能力强；楼盖布置简单、节约钢材和水泥。砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计15.5 砖混结构房屋的砌体结构设计第51页/共87页砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计屋面大梁屋面板外纵墙山墙横墙承重纵墙承重纵横墙承重山墙屋面大梁屋面板外纵墙柱内框架承重第52页/共87页2.纵墙承重方案荷载传力路线：板 梁 纵墙 基础（见图）适用范围：适用于大空间，如单层厂房、食堂等。特点：纵墙可能存在开洞与承载的矛盾，可设置壁柱或构造柱；横墙少，侧向刚度弱；楼屋盖造价较大。3.3.纵横墙承重方案纵横墙承重方案荷载传力路线：板 梁 纵墙/横墙 基础（见图）适用范围：适用于办公楼、教学楼、实验楼等。特点：综合横、纵墙承重的优点，建筑平面布置灵活，空间刚度较好，但纵墙缺陷仍可能存在。砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计第53页/共87页4.4.内框架承重方案内框架承重方案荷载传力路线：板(次梁)主梁 柱/外纵墙 基础（见图）适用范围：适用于空间较大的房屋，如旅馆、商店等。特点：横墙较少，房屋的空间刚度较差。5.5.底部框架结构底部框架结构适用范围：适用于建筑功能底部与上部不同的房屋。特点：底部为钢筋混凝土框架结构，空间较大，抗侧刚度较差，抗震设计时限两层；上 部为砌体结构，抗侧刚度较大。（上刚下柔结构）砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计第54页/共87页砌体结构的静力计算方案目的：确定空间结构的计算模型1.1.概述概述水平作用的传递（1）不设山墙（见p.353图15-30）墙顶水平位移up；平面传力体系：水平荷载 纵墙 基础；空间刚度为零，按平面单元计算，计算模型如图所示。砌体结构a）b）c）d）第55页/共87页砌体结构（2）设山墙（见图）墙顶水平位移u2山墙顶水平位移屋面水平梁跨中水平位移；（u2up）纵墙下端嵌于基础，上端支承于屋盖，承受水平荷载并传递给屋盖和基础，墙顶水平位移受屋盖和山墙的约束；屋盖可以看成是两端弹性支承于山墙上的水平深梁，承受水平荷载并传递给山墙；山墙可以看成是嵌固于基础的竖立悬臂梁，具有较大的刚度；空间传力体系：水平荷载纵墙纵墙基础地基屋面水平梁山墙山墙基础具有空间刚度，空间工作性能强，计算模型如图所示。第56页/共87页砌体结构山墙HbS+外墙风压力外墙计算单元R2R风压力外墙计算单元R1屋面水平梁屋面水平梁变形后位置屋面水平梁原来位置+变形后山墙位置山墙原来位置有山墙单跨房屋在水平力作用下的变形情况第57页/共87页2.2.砌体结构的静力计算方案砌体结构的静力计算方案（1）弹性方案：空间刚度近似为零，仅用于单层；（2）刚性方案：空间刚度近似为无穷大，墙顶水平位移0；（3）刚弹性方案：空间刚度介于上述两者之间。注：非抗震设计时，静力计算方案的选择：单层不限；多层可采用刚性、刚弹性方案及上柔下刚结构方案(即底层刚性、上层刚弹性)。砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计刚性方案刚性方案弹性方案弹性方案刚弹性方案刚弹性方案第58页/共87页3.影响砌体结构空间刚度的因素（见p.355表15-8）（1）屋盖自身平面内的刚度（分类）（屋面水平梁的刚度）刚性屋盖：现浇、装配式钢筋混凝土屋盖或楼盖；中等刚性屋盖：有檩钢筋混凝土屋盖或楼盖；柔性屋盖：木、轻钢屋盖。（2）山墙或横墙的间距（屋面水平梁的跨度）（3）山墙或横墙自身平面内的刚度（洞口、墙厚、墙长）刚性横墙应符合下列要求：横墙洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的50%;横墙的厚度不宜小于180mm；单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度不宜小于H/2，（H为横墙总高度）。当横墙不能同时符合上述要求时，应对横墙的刚度进行验算。砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计第59页/共87页屋盖或楼盖的类别刚性方案刚弹性方案弹性方案1整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋砼屋盖或钢筋砼楼盖s722装配式有檩体系钢筋砼屋盖、轻钢屋盖和有密铺望板的木屋盖或木楼盖s483冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖s36 房屋的静力计算方案房屋的静力计算方案 表15-8(P355)注：1、表中s为横墙间距，其长度单位为m;2、对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，应按弹性方案考虑。砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计第60页/共87页砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计5-3墙柱高厚比验算（见p.357）目的：保证墙体的稳定性和刚度。验算条件：要求墙柱高厚比不大于允许高厚比，即：H0/h121.影响墙柱允许高厚比的因素（1）砂浆强度等级：砂浆强度等级越高，墙柱的越大.墙柱的允许高厚比墙柱的允许高厚比 值值 p.357表15-9 砂浆强度等级墙柱M2.52215M5.02416 M7.52617第61页/共87页砌体结构（2）砌体类型（墙、柱）；（3）构件重要性：非承重墙的修正系数11.0，1根据墙的厚度按下列规定采用：h=240mm;1=1.2；h=90mm;1=1.5；240mm 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。第62页/共87页2.墙柱的计算高度H0（见p.357表15-10）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。(仅高厚比验算时这样取,强度验算时仍取到基础顶面)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砌体结构第63页/共87页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：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）砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计第64页/共87页5-4 例题分析 例题7某砌体结构单层食堂，跨度15m，柱距3.6m，总长36m，纵墙窗bh1.83.6m，檐口标高5m，采用MU10砖和M5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）(1)纵墙静力计算方案 查表5-1，2类屋盖，20s3648，刚弹性方案。(2)整片墙的高厚比验算 高厚比 T形截面折算厚度hT432mm（过程略）H0.55.05.5m 查表4-1，无吊车、单跨、刚弹性方案，H01.2H1.25.56.6m H0/hT6.6/0.43215.3 允许高厚比 查表5-4，M5、墙，24砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计15000500010*3600=3600030002404901800250180018001800第65页/共87页 210.4bs/s10.41.8/3.60.80.7（可取）121.00.82419.215.3（可以）(3)壁柱间墙的高厚比验算（任取一开间，矩形截面、刚性方案）查表4-1，ss3.6mH5.5m，H00.6s0.63.62.16m H0/h2.16/0.249121.00.82419.2 （可以）例题例题8 上题的山墙如图所示，试验算山墙高厚比。（见图）(1)山墙静力计算方案 查表5-1，2类屋盖，s1520，刚性方案。(2)整片墙的高厚比验算 高厚比 T形截面折算厚度hT348 mm（过程略）墙高(算至壁柱顶)H0.55.05/37.17m 查表4-1，无吊车、单跨、刚性方案，砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计第66页/共87页 s=15m 2H=27.17=14.34m H01.0H7.17m H0/hT=7.17/0.348=20.6 允许高厚比 2=10.4bs/s=10.43/15=0.920.7（可取）12=1.00.9224=22.08=20.6（可以）(3)壁柱间墙的高厚比验算（矩形截面、刚性方案）山尖处高度 墙高H=(0.55.015/2/3)7.17/2 =7.585ms=s=5m 查表4-1，sH，H0=0.6s=0.65=3.0m =H0/h=3.0/0.2412.5 210.4bs/s10.43/5=0.760.7（可取）12=1.00.7624=18.24=12.5（可以）砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计0.0005000133*5000=150002404902505000第67页/共87页例题9某砖混结构实验楼，楼屋盖现浇，五层，MU10砖和M5混合砂浆砌筑，底层平面如图所示。底层层高3.6m，梁高600mm，基础埋深-1.200m，室外标高-0.300m。试验算砌体高厚比。（见图）(1)确定静力计算方案查表5-1，1类屋盖，横墙最大间距s=43.6=14.432，刚性方案。(2)确定高厚比计算单元 370外纵墙，开间均匀，bs/s=1.8/3.6=0.5；D/1-5轴，240内纵墙，B/1-3轴，C/4-5轴这二段墙体的洞口比例、横墙间距均不相同，因此各自的H0的取值不同，在无经验时应一一验算；240内横墙 120内隔墙注意：底层纵墙高度H=3.6-0.6(梁高)+0.3(室外)+0.5(基础埋深较大时)=3.8m砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计第68页/共87页5000370240120100010003600360036003600360036002500660066002402401800370240求底层求底层D/1-5轴承重墙;3/A-B轴非承重墙 高厚比验算M5砂浆;第69页/共87页减少高厚比的有效措施：加大墙厚h；设壁柱；减小洞口尺寸；设圈梁。15.6墙体的设计计算一、承重纵墙的计算1.计算模型（见图）（1）计算单元：取有代表性的、宽度为相邻洞口中心线的竖向墙带（2）简化原型：忽略楼屋盖的水平位移，墙体简化为以楼屋盖为不动铰支座，与基础铰接的竖向连续梁。墙底的弯矩与轴力相比对承载力不起控制作用。（3）竖向荷载作用下的计算模型：墙体被楼盖嵌入，连续性被削弱，传递弯矩的能力不大，且竖向荷载产生的弯矩较小，可忽略墙体对楼盖的嵌固而简化为铰接，竖向墙带可按简支梁分层计算。砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计第70页/共87页砌体结构5、砖混结构房屋的墙体设计竖向荷载作用下的计算模型第71页/共87页（4）水平荷载作用下按竖向连续梁计算（5）结构层高底层：取基础顶面至二层楼盖结构支承面的距离；其余层：取上下层结构支承面之间的距离。2.荷载分析（1）竖向荷载（以二层墙体为例，见下页图）墙体顶部(1-1)荷载：Nu：上层墙体传来轴向力设计值，作用于上层墙体截面形心处，包括：900mm高240厚女儿墙自重；屋盖梁高600mm范围内240厚墙体自重(女儿墙底至屋盖梁底)；屋盖传来的恒载、活载；四层楼