建筑结构设计原理(李章政) 10章 砌体材料.pptx

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1、建筑结构设计原理建筑结构设计原理博士博士 教授教授4/19/20231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4/19/2023210.1 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一般砖烧结一般砖烧结多孔砖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

2、虑抗折强度，确定强度等级。强度等级。MU25MU20MU15 MU10MU30MU25MU20MU15MU104/19/20233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 MU1

3、0 MU7.5 MU5 MU7.5 MU5空心率空心率25%50%4/19/20234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

4、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、MU80经过加工经过加工形状规则形状规则4/19/2023510.1.2 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

5、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4/19/20236v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、

6、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4/19/20237v砂浆的强度等级砂浆的强度等级一般砂浆：一般砂浆：一般砂浆：一般砂浆：M15M15、M10M10、M7.5M7.5、M5M5、M2.5M2.

7、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Mb04/19/2023810.2 砌体的类型砌体的类型10.2.1 无筋砌体无筋砌

8、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4/19/202394/19/2023104/19/202311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

9、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4/19/202312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、柱房屋根底房屋根底房屋根底房屋根底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4/19/20231310.2.2 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

10、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4/19/202314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

11、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4/19/20231510.3 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，不增载自开展阶段：裂缝形成小段，不增载自开展v第第III阶段：小段裂缝贯穿，分割成假设干阶段：小段裂缝贯穿，分割成假设干 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4/19/202316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

12、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4/19/202317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块体强度和尺寸块体强度和尺寸v砂浆强

13、度和性能砂浆强度和性能砂浆的性能：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

14、分A、B、C三级三级4/19/20231810.3.2 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假设砂浆强度等级取假设砂浆强度等级取假设砂浆强度等级取假设砂浆强度等级取M0M04/19/20231910.3.3 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非线性关系非线性关系4

15、/19/202320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 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

16、4/19/20232110.4 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防止应防止这种受这种受力方式力方式4/19/202322砌体轴心抗拉强度平均值砌体轴心抗拉强度平均值v破坏类型与强度的关系破坏类型与强度的关系沿齿缝破坏的抗拉强度主要与块材和砂浆沿齿缝破坏的抗拉强度主要与块材和砂浆沿齿缝破坏的抗拉强度主要与块材和砂浆沿齿缝破坏的抗拉强度主要与块材和砂浆的黏结强度有关的黏结强度

17、有关的黏结强度有关的黏结强度有关沿竖向灰缝和块体截面破坏的抗拉强度仅沿竖向灰缝和块体截面破坏的抗拉强度仅沿竖向灰缝和块体截面破坏的抗拉强度仅沿竖向灰缝和块体截面破坏的抗拉强度仅与块体强度有关与块体强度有关与块体强度有关与块体强度有关v抗拉强度平均值抗拉强度平均值沿齿缝沿齿缝沿块体沿块体烧结砖烧结砖烧结砖烧结砖k k3 3=0.141=0.141蒸压砖蒸压砖蒸压砖蒸压砖k k3 3=0.09=0.09混凝土砌块混凝土砌块混凝土砌块混凝土砌块k k3 3=0.069=0.069毛石毛石毛石毛石k k3 3=0.075=0.0754/19/20232310.4.2 砌体的弯曲受拉性能砌体的弯曲受拉性

18、能沿齿缝、通缝沿齿缝、通缝沿块体沿块体k k4 4 见表见表见表见表10-410-4弯曲受拉破坏特征类似于轴心受拉弯曲受拉破坏特征类似于轴心受拉弯曲抗拉强度平均值弯曲抗拉强度平均值4/19/20232410.4.3 砌体的受剪性能砌体的受剪性能纯剪破坏形式纯剪破坏形式v沿通缝破坏沿通缝破坏v沿阶梯形截面破坏沿阶梯形截面破坏抗剪强度平均值抗剪强度平均值v竖向灰缝砂浆往往不饱满，抗剪力低竖向灰缝砂浆往往不饱满，抗剪力低v取两种破坏形式的抗剪强度相等取两种破坏形式的抗剪强度相等k k5 5 见表见表见表见表10-410-44/19/20232510.5 砌体的强度指标取值砌体的强度指标取值10.5.

19、1 砌体强度标准值砌体强度标准值按按95%保证率，砌体强度标准值应为保证率，砌体强度标准值应为砌体强度平均值砌体强度平均值-1.645标准差标准差砌体强度标准值砌体强度标准值 =砌体强度平均值砌体强度平均值(1-1.645变异系数变异系数)变异变异系数系数非毛石砌体：抗压非毛石砌体：抗压0.17，抗拉、弯、剪，抗拉、弯、剪0.2毛石砌体：抗压毛石砌体：抗压0.24，抗拉、弯、剪，抗拉、弯、剪 0.264/19/20232610.5.2 砌体强度设计值砌体强度设计值一般砌体强度设计值一般砌体强度设计值v砌体强度标准值除以材料分项系数为砌体强度标准值除以材料分项系数为砌体的强度设计值砌体的强度设计

20、值fv取材料分项系数取材料分项系数 f=1.6v砌体强度设计值砌体强度设计值计算公式：计算公式：计算公式：计算公式：f f=f fk k/f f 计算结果修约到计算结果修约到计算结果修约到计算结果修约到 0.01 MPa 0.01 MPa附表附表17附表附表234/19/202327灌孔砌体强度设计值灌孔砌体强度设计值v抗压强度设计值抗压强度设计值fg 灌孔混凝土轴心灌孔混凝土轴心抗压强度设计值抗压强度设计值灌孔面积和砌体灌孔面积和砌体毛面积的比值毛面积的比值灌孔率，灌孔面积灌孔率，灌孔面积和孔洞面积的比值和孔洞面积的比值砌块孔洞率砌块孔洞率v抗剪强度设计值抗剪强度设计值fvg 4/19/20

21、2328例题例题10.1 计算计算计算计算MU15MU15砖与砖与砖与砖与M5M5混合砂浆砌筑的砌体的混合砂浆砌筑的砌体的混合砂浆砌筑的砌体的混合砂浆砌筑的砌体的抗压强度设计值。抗压强度设计值。抗压强度设计值。抗压强度设计值。解解MPa4/19/202329设计值调整设计值调整 设计值设计值=调整系数调整系数 a 表值表值调整系数调整系数v以下情况，调整系数以下情况，调整系数 a=0.9有吊车房屋砌体；有吊车房屋砌体；有吊车房屋砌体；有吊车房屋砌体；跨度不小于跨度不小于跨度不小于跨度不小于9m9m的梁下烧结一般砖砌体；的梁下烧结一般砖砌体；的梁下烧结一般砖砌体；的梁下烧结一般砖砌体；跨度不小于

22、跨度不小于跨度不小于跨度不小于7.5m7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压灰的梁下烧结多孔砖、蒸压灰的梁下烧结多孔砖、蒸压灰的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砌体；砂砖、蒸压粉煤灰砌体；砂砖、蒸压粉煤灰砌体；砂砖、蒸压粉煤灰砌体；混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体。混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体。混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体。混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体。10.5.3 砌体强度设计值调整砌体强度设计值调整4/19/202330v面积较小时面积较小时v用水泥沙浆砌筑时用水泥沙浆砌筑时抗压：抗压：抗压：抗压：a a=0.9=0.9轴心抗拉、弯曲抗拉、抗剪：轴心抗拉、弯曲抗拉、抗剪：轴心抗拉、弯曲抗拉、抗剪

23、：轴心抗拉、弯曲抗拉、抗剪：a a=0.8=0.8对配筋砌体构件，当其中砌体采用水泥砂浆砌对配筋砌体构件，当其中砌体采用水泥砂浆砌对配筋砌体构件，当其中砌体采用水泥砂浆砌对配筋砌体构件，当其中砌体采用水泥砂浆砌筑时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数筑时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数筑时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数筑时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数4/19/202331v当施工质量操作等级为当施工质量操作等级为C级时：级时：a=0.89v当验算施工中房屋的构件时：当验算施工中房屋的构件时：a=1.1同时满足多项条件时，系数应连乘同时满足多项条件时，系数应连乘施工阶段砂浆尚未硬化的新

24、砌体的强施工阶段砂浆尚未硬化的新砌体的强度和稳定性，可按砂浆强度为度和稳定性，可按砂浆强度为0进行进行验算。验算。4/19/202332例题例题10.2 砌体的抗压强度主要取决于：砌体的抗压强度主要取决于：A.A.块体和砂浆的强度等级块体和砂浆的强度等级块体和砂浆的强度等级块体和砂浆的强度等级 B.B.砂浆的强度等级砂浆的强度等级砂浆的强度等级砂浆的强度等级 C.C.灰缝的厚度灰缝的厚度灰缝的厚度灰缝的厚度 D.D.砂浆中水泥的用量砂浆中水泥的用量砂浆中水泥的用量砂浆中水泥的用量例题例题10.3 验算设置在跨度为验算设置在跨度为验算设置在跨度为验算设置在跨度为9m9m的多层房屋中，截面的多层房

25、屋中，截面的多层房屋中，截面的多层房屋中，截面为为为为370mm370mm 10001000mmmm的采用的采用的采用的采用MU10MU10和和和和M5M5水泥水泥水泥水泥砂浆砌筑的梁下砖构件承载力时，砌体抗压砂浆砌筑的梁下砖构件承载力时，砌体抗压砂浆砌筑的梁下砖构件承载力时，砌体抗压砂浆砌筑的梁下砖构件承载力时，砌体抗压强度调整系数强度调整系数强度调整系数强度调整系数 a a应取：应取：应取：应取：A.0.9 B.0.8 A.0.9 B.0.8 C.0.72 D.0.81 C.0.72 D.0.814/19/202333例题例题10.4砂浆强度为砂浆强度为砂浆强度为砂浆强度为0 0，指的是（

26、，指的是（，指的是（，指的是（）。）。）。）。A.A.气温为气温为气温为气温为0 0 C C时的时的时的时的砂浆强度砂浆强度砂浆强度砂浆强度 B.B.刚砌筑完时的砂浆强度刚砌筑完时的砂浆强度刚砌筑完时的砂浆强度刚砌筑完时的砂浆强度 C.C.求变形时的砂浆强度求变形时的砂浆强度求变形时的砂浆强度求变形时的砂浆强度 D.D.冻结法施工砌体融化后砂浆的强度冻结法施工砌体融化后砂浆的强度冻结法施工砌体融化后砂浆的强度冻结法施工砌体融化后砂浆的强度例题例题10.5 当用水泥砂浆砌筑时，各类砌体的强度设计值当用水泥砂浆砌筑时，各类砌体的强度设计值当用水泥砂浆砌筑时，各类砌体的强度设计值当用水泥砂浆砌筑时，

27、各类砌体的强度设计值均要乘以调整系数均要乘以调整系数均要乘以调整系数均要乘以调整系数 a a，这是因为水泥砂浆：，这是因为水泥砂浆：，这是因为水泥砂浆：，这是因为水泥砂浆：A.A.强度设计值较高强度设计值较高强度设计值较高强度设计值较高 B.B.密实性较好密实性较好密实性较好密实性较好 C.C.保水性与和易性差保水性与和易性差保水性与和易性差保水性与和易性差 D.D.耐久性较差耐久性较差耐久性较差耐久性较差4/19/202334谢谢观看/欢送下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH