建筑结构设计原理brgu.pptx
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1、建筑结构设计原理建筑结构设计原理李章政李章政博士博士 教授教授3/22/20231建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理第第1010章章 砌体的力学性能砌体的力学性能10.1 砌体结构材料砌体结构材料10.2 砌体结构的类型砌体结构的类型10.3 砌体的受压性能砌体的受压性能10.4 砌体的其他受力性能砌体的其他受力性能10.5 砌体强度取值砌体强度取值3/22/20232建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理10.1 砌体结构材料砌体结构材料10.1.1 块体的种类及强度等级块体的种类及强度等级砖砖烧结砖烧结砖烧结普通砖烧结普通砖烧结多孔砖
2、烧结多孔砖非烧结砖非烧结砖蒸压灰砂砖蒸压灰砂砖蒸压粉煤灰砖蒸压粉煤灰砖 五块砖抗压强度平均值,五块砖抗压强度平均值,并考虑抗折强度,确定并考虑抗折强度,确定强度等级。强度等级。MU25MU20MU15 MU10MU30MU25MU20MU15MU103/22/20233建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理砌块砌块v类型类型混凝土砌块混凝土砌块混凝土砌块混凝土砌块轻骨料混凝土砌块轻骨料混凝土砌块轻骨料混凝土砌块轻骨料混凝土砌块加气混凝土砌块加气混凝土砌块加气混凝土砌块加气混凝土砌块v强度等级强度等级三个砌块毛截面抗压强度平均值确定强度三个砌块毛截面抗压强度平均值确定强
3、度三个砌块毛截面抗压强度平均值确定强度三个砌块毛截面抗压强度平均值确定强度等级等级等级等级强度等级:五级强度等级:五级强度等级:五级强度等级:五级 MU20 MU15 MU10 MU20 MU15 MU10 MU7.5 MU5 MU7.5 MU5空心率空心率25%50%3/22/20234建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理石材石材v类型类型料石:六面体高、宽料石:六面体高、宽料石:六面体高、宽料石:六面体高、宽200mm200mm,长度长度长度长度/4/4 细料石细料石细料石细料石叠砌面凹入深度叠砌面凹入深度叠砌面凹入深度叠砌面凹入深度 10mm10mm 半细料石
4、半细料石半细料石半细料石叠砌面凹入深度叠砌面凹入深度叠砌面凹入深度叠砌面凹入深度 15mm15mm 粗料石粗料石粗料石粗料石叠砌面凹入深度叠砌面凹入深度叠砌面凹入深度叠砌面凹入深度 20mm20mm 毛料石毛料石毛料石毛料石叠砌面凹入深度叠砌面凹入深度叠砌面凹入深度叠砌面凹入深度 25mm25mm毛石:形状不规则,中部厚度毛石:形状不规则,中部厚度毛石:形状不规则,中部厚度毛石:形状不规则,中部厚度 200mm200mmv强度等级强度等级标准试块标准试块70mm 70mm 70mm三个试块抗压强度平均值定等级三个试块抗压强度平均值定等级MU60、MU50、MU40、MU30、MU20MU100
5、、MU80经过加工经过加工形状规则形状规则3/22/20235建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理10.1.2 砂浆的种类及强度等级砂浆的种类及强度等级砂浆的种类砂浆的种类v水泥砂浆:纯水泥砂浆水泥砂浆:纯水泥砂浆强度高,耐久性好强度高,耐久性好强度高,耐久性好强度高,耐久性好流动性、保水性差流动性、保水性差流动性、保水性差流动性、保水性差用于防潮层以下、或强度要求较高的砌体用于防潮层以下、或强度要求较高的砌体用于防潮层以下、或强度要求较高的砌体用于防潮层以下、或强度要求较高的砌体v混合砂浆:水泥石灰砂浆混合砂浆:水泥石灰砂浆一定的强度和耐久性一定的强度和耐久性一定
6、的强度和耐久性一定的强度和耐久性流动性、保水性好流动性、保水性好流动性、保水性好流动性、保水性好 工程上常用的砂浆工程上常用的砂浆工程上常用的砂浆工程上常用的砂浆3/22/20236建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理v非水泥砂浆非水泥砂浆石灰砂浆石灰砂浆石灰砂浆石灰砂浆黏土砂浆黏土砂浆黏土砂浆黏土砂浆v砌块专用砂浆砌块专用砂浆水泥、水、砂,掺合料、外加剂水泥、水、砂,掺合料、外加剂水泥、水、砂,掺合料、外加剂水泥、水、砂,掺合料、外加剂专门砌筑混凝土砌块专门砌筑混凝土砌块专门砌筑混凝土砌块专门砌筑混凝土砌块砂浆的强度等级砂浆的强度等级v确定依据确定依据试样试样试样
7、试样70.7mm70.7mm 70.7mm70.7mm 70.7mm70.7mm,养护,养护,养护,养护28d28d六个试样抗压强度的平均值六个试样抗压强度的平均值六个试样抗压强度的平均值六个试样抗压强度的平均值目前较少采用目前较少采用3/22/20237建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理v砂浆的强度等级砂浆的强度等级普通砂浆:普通砂浆:普通砂浆:普通砂浆:M15M15、M10M10、M7.5M7.5、M5M5、M2.5M2.5砌块专用沙浆:砌块专用沙浆:砌块专用沙浆:砌块专用沙浆:Mb15Mb15、Mb10 Mb10 Mb7.5 Mb7.5、Mb5Mb5砂浆的性
8、能砂浆的性能流动性流动性重重3N、顶角、顶角30 锥体沉入深度表示锥体沉入深度表示=可塑性可塑性用于砖砌体:用于砖砌体:70100mm用于砌块砌体:用于砌块砌体:5070mm用于石砌体:用于石砌体:3050mm保水性保水性分层度表示:静止分层度表示:静止30min,砂浆上下,砂浆上下层沉入量之差作为层沉入量之差作为分层度。分层度。1020mm尚未结硬时尚未结硬时取取M0或或Mb03/22/20238建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理10.2 砌体的类型砌体的类型10.2.1 无筋砌体无筋砌体砖砌体砖砌体v应用类型应用类型砖墙砖墙砖墙砖墙砖柱砖柱砖柱砖柱v砌筑方法砌
9、筑方法实心砌体实心砌体实心砌体实心砌体空斗砌体空斗砌体空斗砌体空斗砌体砖砌体砖砌体砌块砌体砌块砌体石砌体石砌体顺砖顺砖丁丁砖砖梅花丁砌法梅花丁砌法3/22/20239建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理3/22/202310建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理3/22/202311建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理砌块砌体砌块砌体v类型类型混凝土小型空心砌块砌体混凝土小型空心砌块砌体混凝土小型空心砌块砌体混凝土小型空心砌块砌体轻骨料混凝土小型空心砌块砌体轻骨料混凝土小型空心砌块砌体轻骨料混凝土小型空心砌块砌体
10、轻骨料混凝土小型空心砌块砌体加气混凝土砌块砌体加气混凝土砌块砌体加气混凝土砌块砌体加气混凝土砌块砌体v应用应用承重墙承重墙承重墙承重墙维护墙维护墙维护墙维护墙加气混凝土砌块加气混凝土砌块3/22/202312建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理石砌体石砌体v类型类型料石砌体料石砌体料石砌体料石砌体毛石砌体毛石砌体毛石砌体毛石砌体毛石混凝土砌体毛石混凝土砌体毛石混凝土砌体毛石混凝土砌体v应用应用房屋墙、柱房屋墙、柱房屋墙、柱房屋墙、柱房屋基础房屋基础房屋基础房屋基础挡土墙挡土墙挡土墙挡土墙护坡、拱桥、水坝护坡、拱桥、水坝护坡、拱桥、水坝护坡、拱桥、水坝3/22/202
11、313建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理10.2.2 配筋砌体配筋砌体横向配筋砖砌体横向配筋砖砌体v水平灰缝内配置钢筋水平灰缝内配置钢筋方格钢筋网方格钢筋网方格钢筋网方格钢筋网连弯钢筋网连弯钢筋网连弯钢筋网连弯钢筋网v钢筋作用钢筋作用约束砌体的横向变形约束砌体的横向变形约束砌体的横向变形约束砌体的横向变形提高砌体抗压强度提高砌体抗压强度提高砌体抗压强度提高砌体抗压强度3/22/202314建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理纵向配筋砌体纵向配筋砌体v纵向钢筋纵向钢筋竖向灰缝内竖向灰缝内竖向灰缝内竖向灰缝内孔洞内孔洞内孔洞内孔洞内v应用应
12、用空心砖内设置纵向钢筋空心砖内设置纵向钢筋空心砖内设置纵向钢筋空心砖内设置纵向钢筋=纵向配筋砖砌体纵向配筋砖砌体纵向配筋砖砌体纵向配筋砖砌体砌块内设置纵向、横向钢筋砌块内设置纵向、横向钢筋砌块内设置纵向、横向钢筋砌块内设置纵向、横向钢筋=配筋砌块剪力墙配筋砌块剪力墙配筋砌块剪力墙配筋砌块剪力墙组合砌体组合砌体v砌体砌体+钢筋混凝土面层钢筋混凝土面层v砌体砌体+钢筋砂浆面层钢筋砂浆面层3/22/202315建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理10.3 砌体的受压性能砌体的受压性能砖砌体受压破坏特点砖砌体受压破坏特点v第第I阶段:弹阶段:弹(塑塑)性阶段,个别砖初始裂缝
13、性阶段,个别砖初始裂缝v第第II阶段:裂缝形成小段,不增载自发展阶段:裂缝形成小段,不增载自发展v第第III阶段:小段裂缝贯通,分割成若干阶段:小段裂缝贯通,分割成若干 小柱,失稳破坏小柱,失稳破坏10.3.1 砖砌体轴心受压试验砖砌体轴心受压试验3/22/202316建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理块材受力块材受力v砌体在压力作用下,块材处于复杂应力砌体在压力作用下,块材处于复杂应力状态工作状态工作砂浆与块材并非完全接触砂浆与块材并非完全接触砂浆与块材并非完全接触砂浆与块材并非完全接触砂浆和块材泊松比不相等砂浆和块材泊松比不相等砂浆和块材泊松比不相等砂浆和块材
14、泊松比不相等竖向灰缝不能填实,不能保证整体性,有应竖向灰缝不能填实,不能保证整体性,有应竖向灰缝不能填实,不能保证整体性,有应竖向灰缝不能填实,不能保证整体性,有应力集中现象发生力集中现象发生力集中现象发生力集中现象发生v受压,受弯受压,受弯+受剪受剪+受拉受拉v砌体抗压强度低于块材抗压强度砌体抗压强度低于块材抗压强度3/22/202317建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理影响砌体抗压强度的主要因素影响砌体抗压强度的主要因素v块体块体强度强度和尺寸和尺寸v砂浆砂浆强度强度和性能和性能砂浆的性能:纯水泥砂浆较差砂浆的性能:纯水泥砂浆较差砂浆的性能:纯水泥砂浆较差砂浆
15、的性能:纯水泥砂浆较差 流动性,保水性流动性,保水性流动性,保水性流动性,保水性纯水泥砂浆砌筑的砌体,强度打折纯水泥砂浆砌筑的砌体,强度打折纯水泥砂浆砌筑的砌体,强度打折纯水泥砂浆砌筑的砌体,强度打折v砌筑质量砌筑质量灰缝厚度:灰缝厚度:灰缝厚度:灰缝厚度:8 12 mm8 12 mm砂浆饱满程度:水平灰缝不低于砂浆饱满程度:水平灰缝不低于砂浆饱满程度:水平灰缝不低于砂浆饱满程度:水平灰缝不低于80%80%竖向灰缝不低于竖向灰缝不低于竖向灰缝不低于竖向灰缝不低于60%60%质量等级分质量等级分A、B、C三级三级3/22/202318建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原
16、理10.3.2 砌体的抗压强度砌体的抗压强度试验数据回归,统计公式试验数据回归,统计公式各系数各系数k1、k2和和 见表见表10-3对于砖砌体对于砖砌体若砂浆强度等级取若砂浆强度等级取若砂浆强度等级取若砂浆强度等级取M0M03/22/202319建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理10.3.3 砌体的变形性能砌体的变形性能应力应力-应变关系应变关系v压缩变形的组成压缩变形的组成块体变形(较小)块体变形(较小)块体变形(较小)块体变形(较小)砂浆变形砂浆变形砂浆变形砂浆变形砂浆和块体之间空隙压密砂浆和块体之间空隙压密砂浆和块体之间空隙压密砂浆和块体之间空隙压密v非线性
17、关系非线性关系3/22/202320建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理砌体的模量砌体的模量v弹性模量弹性模量取取取取 =0.43=0.43f fmm时的割线模量时的割线模量时的割线模量时的割线模量砖砌体、砌块砌体砖砌体、砌块砌体砖砌体、砌块砌体砖砌体、砌块砌体 :E E=352=352f fmm1.51.5石砌体石砌体石砌体石砌体 :E E=576+677=576+677f f2 2 见附表见附表24v剪变模量剪变模量理论上理论上理论上理论上 G G=E E/2(1+/2(1+)按弹性模量的按弹性模量的按弹性模量的按弹性模量的0.40.4倍采用倍采用倍采用倍采用
18、G G=0.4 =0.4 E E弹性模量也可弹性模量也可采用切线模量采用切线模量3/22/202321建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理10.4 砌体的其他受力性能砌体的其他受力性能砌体轴心受拉破坏特征砌体轴心受拉破坏特征v沿齿缝截面破坏沿齿缝截面破坏v沿竖向灰缝和块体截面破坏沿竖向灰缝和块体截面破坏v沿水平通缝截面破坏沿水平通缝截面破坏10.4.1 砌体的轴心受拉性能砌体的轴心受拉性能设计时设计时应避免应避免这种受这种受力方式力方式3/22/202322建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理建筑结构设计原理砌体轴心抗拉强度平均值砌体轴心抗拉强度平均值v
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