第七章

第七章 砌体结构

见教材：P54及P261

第一节砌体的种类及强度 砌体结构——指主要承重构件（墙、柱）的材料是由块体和砂浆砌筑而成的结构。一．砌体的种类 1．根据材料分: 砖砌体结构—— 石砌体结构—— 砌块砌体结构——

2. 根据砌块大小分： 小型、中型、大型砌块

3. 根据配筋情况分： 配筋砌体结构、无筋砌体结构

（a）页岩、页岩煤矸石烧结实心砖 （b）页岩、页岩煤矸石多孔转（c）页岩、页岩煤矸石多孔转（d）混凝土小型空心砖块主砌块（e）混凝土小型空心砖块辅砌块（f）混凝土小型空心砖块组合芯柱（g）混凝土中、大型砌块（h）配筋砌块砌体

二. 砌体结构的特点

分析： 1．砖砌体和钢筋混凝土同是两种材料的复合体，但钢筋可大大提高混凝土构件的承载能力，而砖和砂浆组成的砌体的抗压能力反而低于砖或砂浆本身。 2．砖砌体的抗压强度比混凝土的低13.4/5.15=2.6倍，而砖砌体的抗拉强度却要比混凝土的低 1.54/0.27=5.7倍。从e=0.6y以后的大偏心受压情况下砖柱的承载能力大幅下降也可看出。 3．设计砖砌体构件组成的墙体结构的布置时，设法使截面内力均处于轴心受压或较小偏心情况，避免大偏心！

砌体结构的特色 1．从受力性能看，砌体结构的抗压、抗弯、抗拉性能比混凝土差； 2．从材料来源看——就地取材，经济。 3．从施工制作来看——不需模板和特殊技术设备。可连续施工，但是手工方式。 4．从技术性能看——有更好的保温、隔热、耐火、耐久及化学和大气稳定性。 5．从发展方向看——配筋砌块砌体剪力墙结构建筑取得进展。

结论：砌体结构的特点： 1．从材料看—— 由于砌体的强度低，因此构件需要的截面尺寸大，其自重也大；砂浆和砖、石、砌块之间的粘结力较弱—— 因此无筋砌体结构的抗拉、抗剪和抗弯强度低，抗震及抗裂性能较差。 ——故应推广高粘结的砂浆，必要时用配筋砌体，并加强抗震、抗裂的构造措施。

2．砌体构件多为受压构件，如墙、柱、基础等，因此砌体结构设计时，墙体的布置和受压构件的稳定问题要考虑。2．砌体构件多为受压构件，如墙、柱、基础等，因此砌体结构设计时，墙体的布置和受压构件的稳定问题要考虑。 3．从结构看，由于墙体在结构中具有空间性质，因此设计中要考虑其空间工作性能。 4．施工中保证砌筑质量重要。一般，无筋砌体可建5~7层；配筋砌体可建8~18层。

砌体结构的应用范围 • 根据其特色，适于以受压为主的结构构件，以及就地取材的工程：民用建筑中墙柱、基础、过梁等；工业建筑物和构筑物中的承重墙和围护墙、烟囱、小型水池、地沟等；交通建筑中的拱桥、隧道、挡土墙等；水利工程中的石坝、围堰等。

砌体结构的发展趋势 1．大力发展轻质高强的各种实心和空心砖、砌块和高强度砂浆。国外砌体抗压强度达到20~45N/mm2；我国规定的最高砌体抗压强度不足10N/mm2 。 2．大力发展各种工业废料和混凝土砌块。采用页岩、煤矸石、粉煤灰为主要材料的烧结砖、混凝土小型空心砌块。 3．发展配筋砌体结构； 4．推广小型砌块、振动成型的墙板等。

三. 砌体的力学性能 （一）块体材料的种类和强度等级 1．块材：（1）烧结普通砖——以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰等砂质粘土为主要原料，经配料调制、制坯、干燥、烧制而成的实心或孔洞率不大于15%的砖。如烧结粘土砖、烧结煤矸砖、烧结页岩砖、烧结粉煤灰砖—— 其截面尺寸为240×115×53mm；

（2）蒸压硅酸盐砖——以硅质材料和石灰为主要材料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成，如灰砂砖、粉煤灰砖、矿渣硅酸盐砖等。（2）蒸压硅酸盐砖——以硅质材料和石灰为主要材料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成，如灰砂砖、粉煤灰砖、矿渣硅酸盐砖等。（3）烧结多孔砖——以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经烧制而成，有贯穿孔洞，孔洞率在25%以上；

2．砌块 ——采用普通混凝土或利用浮石、火山渣、陶粒等为骨料的轻集骨料混凝土制成的实心或空心砌块。我国有粉煤灰、硅酸盐砌块、普通混凝土空心砌块、加气混凝土砌块等。分：小型砌块：高度为190~390mm（应用广泛）；中型砌块：高度为360~900mm；大型砌块：高度大于900mm。小型砌块型号多，使用灵活，便于手工操作，应用广泛。中性、大型砌块型号不多，使用不灵活，很少采用。

3．天然石材——料石、毛石。 主要来源于重质岩石和轻质岩石。抗压强度高、抗冻性强，整体系数较差（尤其乱毛石）适宜于砌基础、挡土墙和围墙，不适于砌房屋结构。

烧结普通砖的强度等级 本节介绍烧结普通砖，泛指由粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料的砖。现行《砌体结构设计规范》（GB500003-2001）规定：砌体强度等级的符号用MUXX表示。共分五级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10；

（二）砂浆的强度 1. 砂浆组成和作用： ——由胶结料、细骨料、掺加料和水按一定比例配制而成，在砌体构件中的块体之间起粘结、衬垫和传递应力的作用，它将块材粘结成整体，并因在铺砌时填平了块材不平的表面而使块材在砌体受压时能均匀的受力。 ——因砂浆填满块材之间的缝隙而减少了砌体的透气性，增加了砌体的隔热性、防冻性和密实性。

砂浆中—— 砂子是细骨料，水泥起活化剂胶结料的作用，石灰膏或粘土既是胶结料又是塑性掺合料，能增加铺砌时的和易性，方便施工，且因易于铺砌平整可提高砌体的强度。

常用的三种砂浆——按其成分： 纯水泥砂浆——硬化快、强度高、耐久性好、但和易性差，适于水中及潮湿环境中的砖砌体。混合砂浆（水泥石灰砂浆）——有塑性掺合料，适于非地下水位以下的砖砌体，应用最广泛。石灰砂浆——和易性好，但硬化慢、强度低、抗水性差，仅适于地面以上简易建筑物。

砌体结构 砂浆的其他性能要求 ——流动性、保水性等要求：砂浆的流动性：也称稠度，指砂浆在外力作用下易于产生流动的性能。砂浆的保水性（和易性）：指砂浆在运输和使用过程中保持水分不很快流失的能力，以保证砂浆在块材上铺设均匀。工程实践证明：凡流动性、保水性好的砂浆，都能使砖砌体得到较高的强度。

2. 砂浆的强度 规范规定：以M或Mb表示：强度等级有： M15、M 10、M7.5、 M 5、M2.5等五种，大于、等于5层的墙、柱常用M 5。特殊的情况：在工程设计中要使用砂浆强度为0的值 ——在施工中验算新砌筑尚未硬结的砌体强度时使用；特殊情况

（三）砌体的种类 • 按配筋与否分无筋砌体和配筋砌体 1．无筋砌体——包括砖砌体、砌块砌体、石砌体；

2．配筋砌体——网状配筋砖砌体、组合砖砌体、砖砌体和钢筋混凝土组合墙和配筋砌块砌体2．配筋砌体——网状配筋砖砌体、组合砖砌体、砖砌体和钢筋混凝土组合墙和配筋砌块砌体

（四）砖砌体的抗压强度 1．砖砌体抗压强度试验与破坏特征试验分析表明，砌体的受力及破坏过程大体上分为以下三个阶段：

第一阶段——加载开始到第一条 （批）裂缝出现的弹性阶段。特征：仅在单块砖内产生微小裂缝。若不继续增加压力，裂缝不会发展。此时，荷载约为破坏荷载的50 ~ 70% 。

砌体结构 第二阶段—— 裂缝发展的弹塑性阶段随着加载继续，砖体内裂缝增多，单块砖内裂缝沿竖向通过若干层砖，逐渐形成一段一段的裂缝。

砌体结构 特征：此后，即使荷载增加不多，裂缝亦会发展迅速，再以后若不增加荷载，裂缝仍能不断增加—— 使成段的裂缝逐渐形成上下贯通到底的通长裂缝、此时荷载达到砖砌体极限压应力的80 ~ 90%，表明砌体已接近破坏；

第三阶段——破坏阶段。 特征：裂缝急剧加长增宽，个别砖被压碎或形成的小柱体发生失稳破坏。其他块体的破坏过程和特征与粘土砖砌体相似。

砌体结构 试验还表明—— 砌体的抗压强度（即承载力）低于块体强度——块体的抗压强度不能充分发挥！

原因：砖砌体与单一匀质材料受压工作性能的差别——原因：砖砌体与单一匀质材料受压工作性能的差别—— 砌体受压时，砖块处于受弯、受剪、局部受压、横向受拉和应力集中等复杂应力状态。

砌体结构 2．影响砖砌体抗压强度的因素（1）块材和砂浆的强度块体和砂浆的强度是影响砌体强度的主要因素，其中块材的强度又是最主要的因素。所以采用提高砂浆强度等级来提高砌体强度的做法，不如用提高块材的强度等级更为有效。

（2）块体表面的规则、平整程度对砌体抗压强度有一定的影响：（2）块体表面的规则、平整程度对砌体抗压强度有一定的影响： • 块体表面越规则、平整， • 灰缝厚度越均匀， • 砖所受的复杂应力愈小， ——其砌体的抗压强度则愈高。

砌体结构 （3）砌筑质量对砌体强度也有较大的影响砌筑质量包括：水平灰缝砂浆饱满程度、砌筑时的含水率、砂浆灰缝饱满厚度、砌体组砌方法、以及施工质量控制等级。

3．抗压强度设计值 （1）烧结普通砖和烧结多孔砖砌体（2）蒸压灰砂砖和蒸压粉煤灰砖砌体（3）混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体 • 单排孔混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体的空洞率不大于35%的双排或多孔轻骨料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值

（4）灌孔混凝土砌块砌体 （5）料石砌体（6）毛石砌体

空心砌块砌体抗压强度 （a）与砖砌体同样经历三个阶段：弹性、弹塑性和塑性阶段。补充：

（b）空心砌块砌体在空心块体的空洞内灌以混凝土（称注芯混凝土砌块砌体），其破坏过程与前类似，但其破坏则首先引起砌块外壁受拉胀裂，出现剥皮现象后，砌块退出工作，荷载由孔内芯柱混凝土承受，直至芯柱体破坏。（b）空心砌块砌体在空心块体的空洞内灌以混凝土（称注芯混凝土砌块砌体），其破坏过程与前类似，但其破坏则首先引起砌块外壁受拉胀裂，出现剥皮现象后，砌块退出工作，荷载由孔内芯柱混凝土承受，直至芯柱体破坏。（c）注芯砌块砌体的抗压强度比空心砌块砌体的抗压强度约高30%~40%，还与灌孔率有关。

（五）砖砌体轴心受压时的变形及弹性模量 试验表明，各类砌体的应力应变曲线总的趋势与砼的应力应变曲线类似：当应力较小时，可近似地认为砖砌体具有弹性性质；随着应力的增大，其应变的增长速度将逐渐加快，具有愈来愈明显的塑性性质。

（六）砖砌体中块材和砂浆的粘结作用 砖砌体在竖向压力作用下，砌块与砂浆在产生竖向压缩的同时会发生横向的拉伸。但由于两者材性不同，其拉伸率不同，因此——需靠块材和砂浆的粘结作用，使二者能较好的共同承受竖向荷载。

为保证两者之间有良好的粘结作用，结构工程中需对各类砌块、砂浆及砌筑方法提出要求：为保证两者之间有良好的粘结作用，结构工程中需对各类砌块、砂浆及砌筑方法提出要求： 1．砖的大面应该是粗糙的，不宜做成光滑面，以增加砖块与砂浆层间的机械咬合力。同时砖表面要平整，以增加两者的吻合接触面。

2．砖在砌筑时要有一定的含水率。 因干燥的砖会吸掉砂浆中的水分造成界面接触不良。 3．要保证砂浆的流动性和保水性。 4．要保证在砖面上铺砌砂浆的饱满度。 5．砌筑时各层砖块间必须有效的搭接。

四．砌体强度设计值的调整 工程上，砌体强度在某些情况下可能会降低，而在某些情况下又须适当提高或降低结构构件的安全储备。因此—— 设计计算时须考虑砌体强度的调整， • 砌体强度设计值取γaf， • 其中γa为砌体强度设计值的调整系数，应按下列规定采用：见P267

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