1、第十三章砌體結構基本知識砌體結構的定義：以塊材和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物主要受力構件的結構均可稱為砌體結構。砌體結構是以受壓為主的結構形式。砌體結構的優缺點優點： 便于就地取材； 成本低廉； 耐久性較好：磚石材料具有良好的耐火性、化學穩定性和大氣穩定性；磚石材料具有較好的隔熱、隔音性能；此外，砌體結構施工中不需要特殊的設備。缺點： 砌筑勞動強度大；結構自重大； 構件強度較低，承載力有限。砌體結構的應用砌體結構廣泛用于多層建筑結構中。我國目前磚砌體材料約占85%以上。§13-1 砌體材料及其力學性能一、磚石材料磚石材料一般分為天然石材和人工磚石兩類；天然石材：當自重大于18N/m

2、3的稱為重石，如花崗石、石灰石、砂石等； 當自重小于18N/m3的稱為輕石，如凝灰石、貝殼灰巖等；重石材由于強度大，抗凍性、抗水性、抗汽性均較好，通常用于建筑物的基礎和擋土墻等。人工磚石：經過燒結的普通磚、粘土空心磚、陶土空心磚；以及不經過燒結的硅酸鹽磚、礦渣磚、混凝土砌塊、土坯等。普通粘土磚全國統一規格：240x115x53，具有這種尺寸的磚稱為標準磚；空心磚分為三種型號：KP1(240x115x90)、KP2 (240x180x115)、KM1 (190x190x90)。前兩種可以與標準磚混砌；塊體的強度等級： 燒結普通磚、燒結多孔磚：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10； 蒸

3、壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚：MU25、MU20、MU15、MU10； 塊體的強度等級：MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5； 石材的強度等級：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20，塊體（Masonry Unit）的縮寫。二、砂漿砂漿是由砂、礦物膠結材料與水按合理配比經攪拌而制成的；砌體結構對砂漿的基本要求：強度、可塑性（流動性）、保水性；砂漿的強度等級：邊長為70毫米的立方體試塊在150C- 250C的室內自然條件下養護24小時，拆模后再在同樣的條件下養護28天，加壓所測得的抗壓強度極限值；砂漿的強度等級：M15、M10、M7.5、M5、M2.5，其中

4、M表示Mortar的縮寫；砂漿的分類：水泥砂漿、混合砂漿（如水泥石灰砂漿、水泥粘土砂漿）、非水泥砂漿（如環氧樹脂砂漿）。三、磚石和砂漿的選擇磚石和砂漿最低強度等級要求基土的潮濕程度粘土磚混凝土砌塊石材混合砂漿水泥砂漿嚴寒地區一般地區稍潮濕的很潮濕的含飽和水MU10MU15MU20MU10MU10MU15MU5MU7.5MU7.5MU20MU20MU20M5  M5M5M7.5四、砌體的種類1、實心砌體：通常用作承重外墻、內墻以及磚柱；2、輕型氣體：空斗墻、空氣夾層墻、填充墻、多層墻等；3、大型砌塊和大型墻板4、天然石材砌體：料石砌體和毛石砌體；5、配筋砌體：在砌體內部配筋。

5、通常分為網狀配筋砌體和組合砌體。五、砌體的力學性能1、砌體的軸心受壓破壞特征破壞的三個階段：荷載達到破壞荷載的 50-70%-單磚出現裂縫； 80-90%-個別裂縫連成幾皮磚通縫； 90%以上砌體裂成相互不連接的小立柱，最終被壓碎或上失穩定而破壞。2、為什么有時砌體的強度高于砂漿的強度？（1） 砂漿表面不平整：塊體不僅受壓而且受彎和剪；（2） 豎向受壓時，產生橫向變形：砂漿的變形比磚大，由于粘接力的存在，砂漿橫向受壓，砌塊橫向受拉。砂漿強度提高（套箍作用）；（3） 砌體的灰縫不可能充滿：截面面積有所減少；在垂直裂縫截面上的磚內產生橫向拉應力和剪應力的應力集中，引起砌體結構強度的降低。3、影響砌

6、體抗壓強度的主要因素1）磚和砂漿的強度: 一般情況下，砌體強度隨磚和砂漿強度的提高而提高；2）砂漿的彈塑性性質：砂漿強度越低，變形越大，轉受到的拉應力和剪應力也越大，砌體強度也越低；3）砂漿鋪砌時的流動性：流動性越大，灰縫越密實，可降低磚的彎剪應力；但流動性過大，會增加灰縫的變形能力，增加磚的拉應力；4）磚的形狀和灰縫厚度：灰縫平整、均勻、等厚可以減小彎剪應力；方便施工的條件下，砌塊越大越好；5）砌筑質量4、砌體的抗壓強度平均值（1）砌體的抗壓強度平均值：對于MU20的砌體適當降低強度值；f1和f2分別為砌塊和砂漿的強度；（2）單排孔混凝土砌塊對孔砌筑時，灌孔砌體的抗壓強度設計值：fg為灌孔砌

7、體的強度設計值；f 為未灌孔砌體的抗壓強度設計值；fc 為灌孔混凝土的軸心抗壓強度設計值；為砌塊砌體中混凝土灌孔混凝土面積和砌體毛面積的比值。5、砌體的抗拉、抗彎和抗剪強度平均值砌體的抗壓性能要比抗拉、抗彎和抗剪好的多。但工程中也會遇到受拉、受剪情況。砌體受拉、受彎和受剪破壞可能發生三種破壞：沿齒縫的破壞，沿磚石和豎向灰縫的破壞，沿通縫（灰縫）的破壞。（1）砌體的受拉破壞不允許出現沿通縫截面的受拉構件，（如圖C）。水平受拉時，可能沿齒縫破壞（如圖B），也可能沿磚和豎向灰縫破壞（如圖A）（2）砌體的彎曲受拉破壞在豎向彎曲時，應采用沿通縫的抗拉強度；當在水平方向上彎曲時，可能有兩種破壞形式：沿齒縫

8、截面和沿豎向灰縫截面。取兩種強度較小的計算。（3）砌體的受剪砌體常見的受剪工作是沿通縫截面或沿階梯形截面。砌體的粘接力分為法向粘接力和切向粘接力兩種。對于各類砌體的拉、彎、剪強度平均值采用統一的計算公式。可見，砌體抗拉、彎曲抗拉及抗剪強度主要取決于灰縫的強度。6、砌體的彈性模量根據國內外資料, 砌體的應力和應變關系曲線為:為與砂漿強度和塊體品種有關的系數彈性模量的定義為: 在實際工程中，取時的變形模量為砌體的彈性模量。砌體的彈性模量砌體種類砂漿強度等級M10M7.5M5M2.5燒結普通磚、燒結多孔磚砌體1600f1600f1600f1390f蒸壓粉砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體1060f1060f10

9、60f960f混凝土砌塊砌體1700f1600f1500f-粗料石、毛料石、毛石砌體7300f5650f4000f2250f細料石、半細料石砌體2200017000120006750注：f是砌體抗壓強度設計值。7、砌體結構的強度計算指標.（1）砌體結構的可靠指標砌體結構按承載能力極限狀態設計時，應按下列公式進行最不利組合：結構的重要性系數：一級或設計年限50年以上的不應小于1.1；二級或設計年限50年的，不應小于1.0；三級或設計年限1-5年的，不應小于0.9；：第I個可變荷載的組合值系數。一般情況下取0.7；對書庫、檔案庫、儲藏室或通風機房、電梯機房應取0.9。（2）砌體結構的抗壓強度設計值

10、砌體抗壓強度標準值的取值:為砌體受壓強度的變異系數.砌體抗壓強度設計值的取值為:為砌體結構的材料性能分項系數，一般情況下，易按施工控制等級為B級考慮，取為1.6；當為C級時，取1.8。（3）砌體的強度設計值調整系數各類砌體的強度設計值在下列情況下應乘以調整系數。有吊車房屋砌體、跨度不小于9米的梁下燒結普通磚砌體、跨度不小于7.5米的梁下燒結多孔磚、蒸壓粉灰磚、蒸壓粉煤灰磚砌體，混凝土和輕骨料混凝土砌塊砌體，為0.9；對無筋配筋砌體,其截面面積小于0.3m2時，為其截面面積加0.7。對配筋砌體構件，當其中砌體截面面積小于0.2m2時，為其截面面積加0.8。構件截面面積以m2計。當砌體用水泥砂漿砌

11、筑時，對規范第3.2.1條各表中的數值,為0.9；第3.2.2條表3.2.2中的數值，為0.8；對于配筋砌體構件，當其中的砌體采用水泥砂漿砌筑時，進對砌體的強度的設計值乘以調整系數；當施工質量控制等級為C級時，為0.89;當驗算施工中的房屋時,為1.1。 §13-2 砌體結構房屋承重體系和靜力計算方案一、承重墻體的布置1、 橫墻承重方案2、 縱墻承重方案3 、內框架承重方案二、房屋的靜力計算方案房屋的靜力計算，根據房屋的空間工作性能分為剛性方案、剛彈性方案和彈性方案三類。屋面承受荷載R后分成兩部分：一部分R1通過屋面水平梁傳給山墻；另一部分R2通過平面排架直接傳給外墻的基礎。1、彈性

12、計算方案當山墻（橫墻）間距很大時，屋面水平梁的水平剛度較小， 值比較大。2、剛彈性計算方案當山墻（橫墻）間距比較小時，屋面的跨度相對短一些，相應的水平剛度相對較大。樓板處的相對位移比彈性方案小一些。3、剛性構造方案當山墻（橫墻）間距更短時，由于屋面水平梁的水平剛度很大，可以認為屋面沒有水平位移。比較以上三種房屋，剛性方案最好，一般應盡量設計成剛性方案。三、規范中混合結構房屋靜力計算方案劃分規定屋蓋類別剛性方案剛彈性方案彈性方案1整體式、裝配整體式和裝配式無檁體系鋼筋混凝土屋蓋或樓蓋S<3232<S<72S>722裝配式有檁體系鋼筋混凝土屋蓋、輕鋼屋蓋和木屋蓋或樓板S&l

13、t;2020<S<48S>483冷攤瓦木屋蓋和石棉水泥瓦輕鋼屋蓋S<1616<S<36S>36S為山墻（橫墻）間距四、剛性方案和剛彈性方案中橫墻應當滿足的要求橫墻中開有洞口時,洞口的水平截面面積應不超過橫墻截面面積的50%;橫墻的厚度一般不小于180mm;單層房屋的橫墻長度不小于其高度，多層房屋的橫墻長度，不小于其總高度的1/2；當不符合上述要求時，應對橫墻的剛度進行驗算；最大的水平位移不超過橫墻總高度的1/4000。§13-3 砌體結構房屋的受力特點與構造要求一、剛性構造方案房屋墻柱計算1、承重縱墻的計算（1）計算簡圖計算簡圖：設計時取一段

14、具有代表性的一段進行計算。豎向荷載作用下的計算簡圖為豎向的連續梁。由于樓板端部翹起作用, 使梁端反力產生偏心, 偏心距距墻邊為0.4a0, 所以墻體受彎；由于樓板使墻體截面削弱，故可以將該處簡化成鉸支座，以便于計算；水平荷載作用下簡化成連續梁。（2）最不利截面的位置及內力計算一般取以下幾段為最不利截面：I-I 截面，樓蓋大梁的底面，該處的彎矩最大；II-II截面處，該處的彎矩雖然不是最大，但是截面面積較小。III-III截面即窗口下邊緣處IV-IV截面處即下層樓蓋大梁底面處剛性方案外縱墻在水平荷載作用下的內力計算方法在水平風荷載作用下，計算單元可以看作一個豎向的連續梁，跨中和支座處的彎矩可以近

15、似為對于剛性方案外墻，當洞口水平截面面積不超過全截面面積的2/3時，其層高不超過下表要求，求屋面自重不小于，可以不考慮風荷載的影響。基本風壓值層高(m)總高（m）0.44.0280.54.0240.64.0180.73.518（3）截面承載力計算：按受壓構件強度公式計算。2、承重橫墻的計算剛性構造方案房屋由于橫墻間距不大，在水平荷載作用下，縱墻傳給橫墻的水平力對橫墻的承載力計算影響很小，因此，橫墻只需計算垂直荷載作用下的承載力。（1）計算簡圖剛性方案的計算簡圖取1米寬的墻體作為計算單元。樓板削弱了墻體，將連接處視為鉸支座。（2）最不利截面位置及內力計算由于是軸心受壓，可以取IIIIII處為最不

16、利截面，該截面處的軸向力為（3）截面承載力計算按軸心受壓構件計算；橫墻上設有洞口時，取洞口中心線之間的墻體作為計算單元；由樓面大梁作用于橫墻時，應取大梁間距作為計算單元；局部受壓驗算。二、砌體受壓承載力計算當壓力作用于構件截面的重心時為軸心受壓構件，不作用于重心時為偏心受壓構件。M、N為截面上所受的設計彎矩和軸力；e不應該超過0.6y，y為截面中心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離。受壓構件的承載力應按下式計算:N-為軸向力設計值；A為截面面積，按毛截面計算；f-砌體的抗壓強度設計值；為高厚比和軸向力偏心距e對受壓構件承載力的影響系數。構件高厚比的計算公式 對于矩形截面： 對于T形截面：為不同

17、砌體材料的高厚比修正系數。例題13-1截面尺寸為370*490mm的磚柱，磚的強度等級為MU7.5，混合砂漿的強度等級為M2.5，柱高為3.2m，兩端為不動鉸支座。柱頂承受設計軸心壓力N=117kN(已考慮荷載分項系數，不包括柱自重)，試驗算柱的承載力。解先計算柱底壓力設計值，磚的標準容重為19kN/m3，則N=117+=117+1.2 *0.37 *0.49 *19 *3.2=130kN查表柱截面面積為A=0.37 *0.49=0.18m2<0.3m2故 =0.7+0.18=0.88查表可得砌體軸心受壓抗壓強度為則,安全三、砌體局部受壓局部受壓是砌體結構常見的受力形式之一。1、砌體截面

18、局部均勻受壓局部受壓承載力計算公式如下：式中，局部受壓面積上荷載設計值產生的軸向力局部受壓面積；局部抗壓強度提高系數；影響局部抗壓強度的計算面積。2、梁端有效支承長度梁端底面沒有離開砌體的長度稱為有效支承長度。令：梁端底面壓應力圖形完整系數；：邊緣最大局壓應力。按彈性地基梁理論有：為墊層系數；為墻體邊緣最大變形；代入上式得：所以： 經過簡化：3、梁端砌體局部受壓規范規定梁端砌體局部受壓承載力采用如下公式計算：上部荷載的折減系數，當A0/Al大于等于3時，應取等于0；局部受壓面積內上部軸壓力設計值（N）；梁端支承壓力設計值（N）；上部平均壓應力設計值（N/mm2）；梁端底面壓應力圖形完整系數，可

19、取0.7，對于過梁和墻梁可取1.0；梁端有效支承長度（mm），當a0大于a時， 應取a0等于a ；梁端實際支承長度；梁的截面寬度；梁的截面高度； 砌體的抗壓強度設計值。4、墊塊下砌體的局部受壓梁下設置剛性墊塊墊塊面積Ab上由上部荷載設計值產生的軸壓力，墊塊上N0和Nl的軸向力影響系數，不考慮縱向彎曲影響，取 的值。基本上是偏心受壓公式。墊塊外砌體面積的有利影響系數，但不小于1.0，為砌體局部抗壓強度提高系數，以Ab代替Al；墊塊面積（mm2）；墊塊伸入墻內的長度（mm）； 墊塊的寬度（mm）。5、梁下設有墊梁的局部受壓承載力計算梁下設有長度大于墊梁下的局部受壓承載力計算:四、墻柱的高厚比及墻體

20、的構造措施1、墻柱的允許高厚比墻柱的高度與厚度之比稱為高厚比。在進行墻體設計時必須限制其高厚比，保證墻體的穩定性和剛度。影響高厚比的主要因素為：砂漿的強度等級；橫墻的間距；構造支撐條件。如剛性方案允許高厚比可以大一些，彈性和剛彈性方案可以小一些；砌體的截面形式；構件的重要性和房屋的使用條件。2、墻、柱的高厚比驗算式對于矩形截面墻、柱的高厚比應符合下列要求： 式中， 墻柱的允許高厚比； 墻柱的計算高度。非承重墻的修正系數. 當厚度為240mm時，；當厚度為90mm時，；當厚度在240mm和90mm之間時，插值。有門窗洞口墻的的修正系數：式中，為寬度s范圍內的門窗洞口的寬度；s為相鄰窗間墻或壁柱之

21、間的距離。墻、柱的允許高厚比限值砂漿強度等級墻柱>=M7.52617M52416M2.522153、帶壁柱墻和帶構造柱墻的高厚比驗算當驗算帶壁柱墻的高厚比時，公式中的應當改為折算厚度 ，確定計算高度時，s應當取相鄰橫墻的間距；當構造柱截面寬度不小于墻厚時，h取墻厚，確定計算高度時，s應當取相鄰橫墻的間距，允許高厚比乘以提高系數。式中，系數。對于細石料、半細石料砌體，；對于混凝土砌塊、粗料石、毛料石及毛石砌體；其它砌體，。為構造柱沿墻長方向的寬度；構造柱的間距。當時，取，當時，取。4、防止墻體開裂的主要措施（1）房屋墻身裂縫的主要部位：房屋的高度、重量、剛度有較大變化處；地質條件變化處；基

22、礎底面或埋深變化處；房屋平面形狀復雜的轉角處；整體式屋蓋或裝配整體式房屋的頂層的墻體；房屋底層梁端部的縱墻；老房屋中相鄰于新建房屋的墻體等。（2）產生裂縫的根本原因：由于溫度變化引起的；由于地基不均勻沉降引起的。溫度變形：結構由于溫度的變化引起熱脹冷縮的變形稱為溫度變形。混凝土的線膨脹系數為1.0E-5; 磚墻的線膨脹系數為0.5E-5; （3）幾種比較典型的裂縫:1）平屋頂下邊外墻的水平裂縫和包角裂縫。2）內外縱墻和橫墻的八字裂縫3）房屋錯層處的局部垂直裂縫（4）防止由于收縮和溫度變化引起墻體開裂的主要措施1）設置溫度伸縮縫；2）在房屋頂層宜設置鋼筋混凝土圈梁；3）優先采用裝配整體式有檁體系

23、鋼筋混凝土瓦才屋蓋、裝配式無檁體系鋼筋混凝土屋蓋或加氣混凝土屋蓋；4）屋蓋結構的上層設置保溫層或隔熱層；5）當房屋的樓蓋或屋蓋不在同一標高時，較低的屋蓋或樓蓋與頂層較高的部分的墻體脫開做成變形縫。（5）防止由于地基不均勻沉降引起墻體開裂的主要措施1）設置沉降縫。2）設置鋼筋混凝土圈梁或鋼筋磚圈梁；3）房屋應力求簡單，橫墻間距不宜過大；較長的房屋易設置沉降縫；4）合理安排施工程序，易先建較重的單元，后建較輕單元。五、網狀配筋磚砌體構件1、網狀配筋磚砌體受壓構件應符合下列規定：1）偏心距超過截面的核心范圍，對于矩形截面即e/h>0.17時或偏心距雖未超過截面的核心范圍，但構件的高厚比 不宜采

24、用網狀配筋磚砌體構件；2）對矩形截面構件，當軸向壓力偏心方向的截面邊長大于另一方向的邊長時，除按偏心受壓計算外，還應對較小邊長方向按軸心受壓進行計算；3）當網狀配筋砌體構件下端與無配筋砌體交接時，尚應驗算交接處無筋砌體的局部受壓承載力。2、網狀配筋磚砌體的構造要求網狀配筋砌體中的體積配筋率，不應小于0.1%，并不應大于1%；采用鋼筋網時，鋼筋的直徑宜采用3-4mm；當采用鏈彎鋼筋網時，鋼筋的直徑不應大于8mm；鋼筋網中的鋼筋間距，不應大于120mm，并不應小于30mm；鋼筋網的豎向間距，不應大于五皮磚，并不應大于400mm；網狀配筋砌體所用的砂漿強度等級不應低于M7.5；鋼筋網應設置在砌體的水

25、平灰縫之中，灰縫厚度應保證鋼筋上下至少各有2mm后的砂漿層。§13-4 混合結構房屋中的其它結構構件一、過梁承受門窗洞口上部墻體的重量和樓蓋傳來的荷載的梁稱為過梁。 一般包括磚砌過梁和鋼筋混凝土過梁。1、關于過梁的跨度的規定：鋼筋磚過梁為1.5米； 磚砌平拱為為1.2米；對有較大振動荷載或可能產生不均勻沉降的房屋，應采用鋼筋混凝土過梁。2、過梁的荷載：（1）梁板荷載對于磚和小型砌塊砌體, 當梁板下墻體的高度時（為過梁的凈跨），應計入梁板傳來的荷載。當梁板下的墻體高度時，不考慮梁板荷載。（2）墻體荷載對磚砌體，當過梁上的墻體高度時，應按墻體的均布自重采用；當墻體的高度時，應按高度為墻體

26、的均布自重采用；對混凝土砌塊砌體，當過梁上的墻體高度時，應按墻體的均布自重采用；當墻體的高度時，應按高度為墻體的均不自重采用。3、過梁的設計平拱過梁：受彎承載力，；受剪承載力。 式中，z為內力臂，當截面為矩形時等于2h/3。鋼筋磚過梁：過梁的彎曲抗剪承載力計算方法與平拱過梁相同，過梁跨中截面抗彎承載力計算如下鋼筋混凝土過梁：按鋼筋混凝土受彎構件計算。二、圈梁圈梁是沿建筑物外墻四周及縱橫墻內墻設置的連續封閉梁。圈梁的作用是增強房屋的整體性和墻體的穩定性，防止由于地基不均勻沉降或較大振動荷載等對房屋引起的不利影響。混合結構房屋可以按下列規定設置圈梁：（1）對于車間、倉庫、食堂等空曠的單層房屋：磚砌體房屋：檐口標高為5-8米時，應在檐口標高處