9砌体结构设计1汇总.ppt
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1、 第第九九章章 砌体和砌体结构砌体和砌体结构了解砌体结构的特点和适用范围;了解砌体结构的特点和适用范围;熟悉砌体材料及熟悉砌体材料及力学力学性能性能;掌握无筋砌体受压构件承载力计算方法;掌握无筋砌体局部受压承载力计算方法。本章本章本章本章要求要求要求要求砌体结构砌体结构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。砌体种类砌砌 体体配配筋筋砌砌体体无无筋筋砌砌体体l优点:就地取材,造价低;就地取材,造价低;耐久性和耐火性好;耐久性和耐火性好;保温、隔热、隔音性能好;保温、隔热、隔音性能好;施工设备和方法简单,可连续施工施工设备和方法简单,可连续施工。砌体结构的特点及发展趋势l缺点
2、:强度低;强度低;自重大;自重大;整体性较差;整体性较差;劳动强度高;劳动强度高;采用黏土砖侵占大量农田。采用黏土砖侵占大量农田。l发展趋势:发展趋势:轻质高强;轻质高强;约束砌体;约束砌体;墙体改革;墙体改革;工业化。工业化。l适用范围:适用范围:轴压、小偏压构轴压、小偏压构件。件。如如:墙、柱、中小跨的桥、墙、柱、中小跨的桥、隧道、坝、水池、烟囱、料仓隧道、坝、水池、烟囱、料仓等。等。l设计依据:设计依据:砌体结构设计规范砌体结构设计规范(GB50003-2011)砌体结构的适用范围研究内容:块体的种类及其力学性质;砂浆的种类及其力学性质;砌体的种类及其力学性质;9 9.1.1 砌体材料和
3、砌体力学性能砌体材料和砌体力学性能*块体的种类块体的种类砖石砌块实心砖空心砖料石毛石细料石半细料石粗料石毛料石烧结普通砖非烧结硅酸盐砖小型砌块中型砌块大型砌块(按大小分)(按大小分)(按材料分)(按材料分)混凝土空心砌块加气混凝土砌块硅酸盐砌块块块体体分类烧结粘土砖烧结页岩砖烧结煤矸石砖烧结粉煤灰砖(1 1)烧结普通砖烧结普通砖实心砖实心砖烧结普通砖是由粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料,经过焙烧而成的实心或孔洞率不大于15%且外形尺寸符合规定的砖。定义标准砖的尺寸标准砖的尺寸 240115 53mm 重力密度为:1819kN/m3(2 2)非烧结硅酸盐砖非烧结硅酸盐砖硅酸盐砖是用硅酸盐材料
4、压制成形并经高压蒸汽养护而成的。定义分类蒸压灰砂砖蒸压粉煤灰砖重力密度为:1418kN/m3注意:不适用于高温环境下的砌体结构。空空心心砖砖是以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料,经焙烧而成,孔洞率大于15的砖。空心砖空心砖目前最常用的是粘土空心砖。孔洞率大于孔洞率大于4040的烧结空心砖,用于围护结构。的烧结空心砖,用于围护结构。按受力分类承重粘土空心砖是以粘土为主要原料,经焙烧而成,孔洞率在1540,孔的尺寸小而数量多,主要用于承重部位的砖。非承重粘土空心砖一般用于非承重墙,重量较轻且隔热、隔声性能好,孔洞率一般为4060,又称大孔空心砖。石材一般采用重质天然石,如花岗岩、砂岩、石灰岩等
5、,石材一般采用重质天然石,如花岗岩、砂岩、石灰岩等,具有具有强度高、抗冻性好、耐久性好强度高、抗冻性好、耐久性好,可作为承重墙体、基础、,可作为承重墙体、基础、挡挡土土墙等。墙等。天然石材天然石材 石材导热系数大,在寒冷及炎热地区不宜作建筑物外墙。石材导热系数大,在寒冷及炎热地区不宜作建筑物外墙。石砌体石砌体由石材和砂浆或石材和混凝土砌筑而成的砌体,分为料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。混凝土砌块混凝土砌块混凝土砌块混凝土砌块是指采用普通混凝土或利用浮石、火山渣、是指采用普通混凝土或利用浮石、火山渣、陶粒等为骨料的轻集料混凝土制成的实心或空心砌块。陶粒等为骨料的轻集料混凝土制成的实心或空心砌
6、块。小型砌块小型砌块中型砌块中型砌块大型砌块大型砌块按大小分混凝土混凝土空心砌块空心砌块加气混加气混凝土砌块凝土砌块粉煤灰硅粉煤灰硅酸盐砌块酸盐砌块砌块按材料分目前最常用的是目前最常用的是小型砌块小型砌块,中型、大型砌块使用较少。,中型、大型砌块使用较少。MU 块块体体强强度等度等级级的符号的符号,如如MU15表示表示该块该块体的体的强强度等度等级为级为15MPa。*块体的强度等级块体的强度等级定义:作用:将块材粘结成整体并找平块体间的接触面,使砌体受力均匀,同时因砂浆填满块材间的缝隙还能减少砌体的透气性、提高砌体的保温性及抗冻性等。砂浆是用砂和适量的无机胶凝材料(水泥、石灰、石膏、粘土等)加
7、水搅拌而成的一种粘结材料。*砂浆砂浆砂浆分类混合砂浆:水泥砂浆:由水泥、砂和水拌合而成的无塑性掺和料的纯水泥砂浆砌筑受力砌筑受力较大或潮湿环境中的砌体。较大或潮湿环境中的砌体。有塑性掺和料的水泥砂浆砌筑砌筑一般墙、柱砌体。一般墙、柱砌体。不含水泥的砂浆低层建筑和低层建筑和不受潮的地上砌体。不受潮的地上砌体。水泥砂浆混合砂浆非水泥砂浆强强 度度流动性流动性保水性保水性非水泥砂浆:*砂浆的强度等级M15、M10、M7.5、M5、M2.5M 砂浆强度等级的符号砂浆强度等级的符号,如:M5表示该砂浆的强度等级为5MPa。采采用用类类似似混混凝凝土土的的标标准准试试验验方方法法,进进行行抗抗压压试试验验
8、得得出出的以的以Mpa为单位的强度值划分为以下为单位的强度值划分为以下5级:级:一.无筋砌体的抗压强度(一)砌体受压的破坏特征*砌体的受力性能砌体的受力性能第一阶段未裂阶段 当荷载小于50%70%破坏荷载时,单块砖出现裂缝。出现第一条(或第一批)裂缝时的,此时如果荷载不增加,裂缝也不会继续扩大。第二阶段裂缝阶段 随着荷载的继续增加,原有裂缝不断扩展,同时产生新的裂缝,这些裂缝沿竖向形成通过几皮砖的连续裂缝(条缝)。此时即使荷载不再增加,裂缝仍会继续发展。第三阶段破坏阶段 当荷载增大至80%90%破坏荷载时,裂缝迅速开展,其中几条连续的竖向裂缝把砌体分割成一个个单独的半砖小柱,整个砌体明显向外鼓
9、出。最终砌体丧失承载力而破坏。1.裂缝首先在单块砖中出现 2.砌体的抗压强度远小于块体的抗压强度结论?1)砌体中单砖处于压、弯、剪复合受力状态2)砂浆使块体在横向受拉砂浆使块体在横向受拉3)竖向灰缝处应力集中使砖处于不利受力状态 1 1.砂浆表面不平整:砂浆表面不平整:块体不仅受压而且受弯和剪;块体不仅受压而且受弯和剪;2 2.竖竖向向受受压压时时,产产生生横横向向变变形形:砂砂浆浆的的变变形形比比砖砖大大,由由于于粘粘结结力力的的存存在在,砂砂浆浆横横向向受受压压,砌砌块块横横向向受受拉拉。砂砂浆浆强强度度提高(套箍作用);提高(套箍作用);3 3.砌砌体体的的灰灰缝缝不不可可能能充充满满:
10、截截面面面面积积有有所所减减小小;在在垂垂直直裂裂缝缝截截面面上上的的砖砖内内产产生生横横向向拉拉应应力力和和剪剪应应力力的的应应力力集集中中,引引起砌体结构的降低。起砌体结构的降低。当当砌砌体体受受压压时时,砖砖承承受受的的压压力力是是不不均均匀匀的的,而而处处于于受受弯弯、受受剪剪和和局局部部受受压压状状态态下下,如如下下图图所所示示。由由于于砖砖的的厚厚度度小小,又又是是脆脆性性材材料料,其其抗抗剪剪、抗抗弯弯强强度度远远低低于于抗抗压压强强度度,砌砌体体的的第第一一批批裂缝就是由于单块砖的受弯、受剪破坏引起的。裂缝就是由于单块砖的受弯、受剪破坏引起的。单单块块砖砖在在砌砌体体内内除除了
11、了受受弯弯、受受剪剪外外还还要要受受拉拉。这这种种横横向向拉拉力也是促使砖在较小的荷载下提早开裂的原因之一。力也是促使砖在较小的荷载下提早开裂的原因之一。(二)影响砌体抗压强度的因素1)块体和砂浆的强度3)砂浆的性能 2)块体尺寸和几何形状的影响4)砌筑质量灰缝的厚度 水平灰缝的均匀和饱满程度 灰缝厚度在812mm较好,一般采用10mm 块材的搭接方式砖的含水量1.砌体砌体抗压强度抗压强度设计值设计值 f*砌体的计算指标砌体的施工质量控制等级2.砌体抗拉砌体抗拉ft、抗弯、抗弯强强度度ftm和抗剪和抗剪强强度度fv轴心受拉轴心受拉ft弯曲抗拉弯曲抗拉ftm 受剪破坏受剪破坏fv1)对对无无筋筋
12、砌砌体体构构件件,其其截截面面面面积积A0.3m2时时,a=A+0.7。对对配配筋筋砌砌体体构构件件,当当其其中中砌砌体体截截面面面面积积A3,与偏心距和高厚比均相关,与偏心距和高厚比均相关 对矩形:对矩形:对对T形:形:公式公式方法方法h矩形截面矩形截面轴轴向力偏心方向的向力偏心方向的边长边长,轴轴心受心受压时为压时为截面截面 较较小小边长边长。可可根根据据高高厚厚比比、砂砂浆浆强强度度等等级级、及及偏偏心心矩矩(e/h、e/hT)查查表。表。高厚比高厚比按下式计算:按下式计算:对对矩形截面矩形截面:对对T形截面:形截面:其中,其中,高厚比修正系数高厚比修正系数,按按表表15-4采用;采用;
13、hT T形截面折算厚度,形截面折算厚度,hT=3.5i,i为回转半径。为回转半径。查表查表方法方法对对矩矩形形截截面面构构件件,当当轴轴向向力力偏偏心心方方向向的的截截面面边边长长大大于于另另一一方方向向的的边边长长时时,除除按按偏偏心心受受压压计计算算外外,还还应应对对较较小小边边长长方方向,按向,按轴心受压轴心受压进行验算。进行验算。由于各类砌体在强度达到极限时的变形值有较大的差别,由于各类砌体在强度达到极限时的变形值有较大的差别,因此砌体的类型对构件的承载力有较大的影响。为了考虑因此砌体的类型对构件的承载力有较大的影响。为了考虑不同种类砌体在受力性能上的差异,不同种类砌体在受力性能上的差
14、异,在确定影响系数在确定影响系数 时,时,应按砌体的类型及构件的高厚比应按砌体的类型及构件的高厚比乘以不同砌体材料的高厚乘以不同砌体材料的高厚比修正系数比修正系数。v设计计算时应注意下列问题:设计计算时应注意下列问题:对对于于偏偏心心距距超超过过限限值值的的构构件件应应优优先先考考虑虑采采取取适适当当的的措措施施来来减减小小偏偏心心距距,如如采采用用垫垫块块来来调调整整偏偏心心距距,也也可可采采取取修修改改构构件件截截面面尺尺寸寸的的方方法法调调整整偏偏心心距距。规规范范规规定定,按按荷荷载设计值计载设计值计算算轴轴向力的偏心距,并不向力的偏心距,并不应应超超过过0.6y,即:,即:y截面重心
15、到截面重心到轴轴向力所在偏心方向截面向力所在偏心方向截面边缘边缘的距离。的距离。若若e 0.6y,则则宜采用宜采用组组合合砖砖砌体。砌体。轴向力的偏心距轴向力的偏心距e较大时的设计方法较大时的设计方法【例例15.1】截截面面为为370mm490mm的的砖砖柱柱,采采用用强强度度等等级级为为MU10的的烧烧结结普普通通砖砖及及M2.5混混合合砂砂浆浆砌砌筑筑,柱柱计计算算高高度度H0=4.2m,柱柱顶顶承承受受轴轴心心压压力力设设计计值值为为155kN,试试验验算算其其承承载载力是否力是否满满足要求。足要求。【解解】(1)考考虑虑砖砖柱柱自自重重后后,柱柱底底截截面面所所承承受受轴轴心心压压力力
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