1、砌體結構基本理論和影響因素 第二章 砌體結構基本理論 第1節 概述 砌體結構是指用磚、石或塊材，用砂漿砌筑的結構。砌體按照所采用塊材不同，可分為磚砌體、石砌體和砌塊砌體三類。 砌體結構的特點是材料的復合性和低強度、結構的空間性和多功能、構件的受壓性和大截面、砌筑的手工性和現場制作。 砌體結構具有很多明顯的優點，因此應用范圍廣泛。但也存在明顯缺點，也限制它在某些場合下的應用 。第2節 砌體的性能、強度等級及其指標 2.2.1 塊材性能 砌體所有塊材的種類很多，如：燒結普通磚；燒結多孔（或空心）磚；非燒結蒸養磚；工業廢料砌塊；混凝土空心砌塊；石材等。 以燒結普通粘土磚（也稱粘土磚或磚）為代表，以粉

2、煤灰砌塊為代表，以混凝土小型空心砌塊為代表，以料石和毛石為代表。 粘土磚對磚砌體性能的主要影響因素有（1）強度 指抗壓強度和抗折強度。其中抗壓強度相對較高，抗折強度相對很低，它們之間有一定關系。有的磚以抗壓強度為主要指標，有的磚以抗壓和抗折兩項強度為主要指標。（2）吸水率和飽和系數 反映磚體的密實度，以及對砂漿中水分的吸收能力。（3）質地 指原材料中含可溶性鹽類（如硫酸鈉等）和石灰石等雜質的程度。如可溶性鹽類過多，會引起磚表面泛霜、酥松甚至剝落；如夾雜石灰石過多，會導致磚塊開裂、磚體爆裂。（4）抗風化性能 指在干濕、溫度、凍融變化等物理因素下，材料保持原有性能的能力。它對砌體結構構件的耐久性有

3、重要影響。（5）外觀質量 指尺寸偏差、彎曲度、磚棱掉角等。粉煤灰砌塊砌體性能主要影響因素有立方體抗壓強度、人工碳化后強度、抗凍性、密度、干縮值、外觀質量等。混凝土小型空心砌塊砌體性能的主要影響因素有砌塊抗壓強度、干縮率、自然碳化系數、抗凍性、外觀質量等。料石砌體性能的主要影響因素有立方體（邊長70mm）抗壓強度、表觀密度、吸水性、耐水性（軟化系數）、抗凍性、風化程度等。毛石則為形狀不規則的石材，中部厚度不應小于200mm。2.2.2 塊材強度等級及其指標 燒結普通磚、燒結多孔磚的強度等級為：MU30、MU25、MU20、MU15和MU10；蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚的強度等級為： MU25、MU

4、20、MU15和MU10。其中MU表示砌體中的塊體（masonry unity），其后數字表示塊體的強度大小，單位為MPa。確定粉煤灰磚的強度等級時應乘以自然碳化系數，當無自然碳化系數時，可取人工碳化系數的倍。燒結普通磚、燒結多孔磚的強度等級指標分別見表21和表22。 混凝土空心砌塊的強度等級是根據標準試驗方法，按毛截面面積計算的極限抗壓強度MPa值來劃分的。 混凝土小型砌塊的強度等級為：MU20、MU15、MU10、和MU5； 輕集料混凝土小型空心砌塊的強度等級為MU10、和MU5；非承重砌塊的強度等級為。混凝土小型空心砌塊的強度等級指標見表23。對摻有粉煤灰15%以上的混凝土砌塊，在確定其

5、強度等級時，砌塊抗壓強度應承以自然碳化系數，當無自然碳化系數時，可取人工碳化系數的倍。 石材的強度等級為：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20。2.2.3 砂漿性能和強度等級 砂漿是由膠凝材料（水泥、石灰、粘土）、細骨料和水按適當比例配制而成的材料。砂漿對砌體性能的主要影響因素有：（1）強度 指砂漿立方體（邊長）的抗壓強度。它直接影響砌體的抗壓強度，也間接影響砌體中塊材與砂漿間的粘著力和粘結強度。（2）變形 指砂漿受壓后的豎橫向變形性能。與砂漿的抗壓強度直接相關，也是砌體彈性模量的主要影響因素。（3）和易性 指砂漿均勻鋪砌在粗糙磚石或砌塊基面上的容易程度，是保

6、證砌體工程質量的重要因素。它包括兩方面： 流動性（也稱稠度），用砂漿稠度儀測定的沉入度（mm）表示； 保水性，是新拌砂漿保持水分的能力，用分層度儀測定的分層度（mm）表示。 砌筑砂漿的強度等級為M15、M10、M5和；其中M表示砂漿（mortar），其后數字表示砂漿的強度大小（單位為MPa）。 確定砂漿強度等級時應采用同類塊體為砂漿強度試塊底模，由邊長為的立方體試塊，在溫度為1525oC環境下硬化、齡期28天（石膏砂漿為7天）的抗壓強度來確定。當驗算施工階段砂漿尚未硬化的新砌體強度時，可按砂漿強度為零來確定其砌體強度。2.2.4 砌體的受壓性能（一）砌體的受壓破壞特征 試驗研究表明，砌體軸心受

7、壓從加載到破壞大致經歷三個階段: 第一階段：從砌體受壓開始，當壓力增大至50%70%的破壞荷載時，在砌體內某些單塊磚在拉、彎、剪復合作用下出現第一批裂縫。在此階段裂縫細小，未能穿過砂漿層，如果不再增加壓力，但塊磚內的裂縫也不繼續發展（圖23a）。 第二階段：隨荷載增加，當壓力增大至80%90%的破壞荷載時，單塊磚內的裂縫將不斷發展，并沿著豎向通過若干皮磚，在砌體內逐漸連接成一段段較連續的裂縫。若此時荷載不再增加，裂縫仍會繼續發展，砌體已臨近破壞，在工程實踐中應視為構件處于危險狀態（圖23b） 。 第三階段：隨荷載繼續增加，則砌體中的裂縫迅速延伸、寬度增大，并連成通縫，連續的豎向貫通裂縫把砌體分

8、割成1/2磚左右的小柱體（個別磚可能壓碎）而失穩破壞（圖23c）。以砌體破壞時的壓力除以砌體截面面積所得應力值稱為砌體極限抗壓強度。(a) 單磚開裂 (b) 砌體內形成一段段裂縫(c) 豎向貫通裂縫形成圖23砌體軸心受壓破壞特點 （二）影響砌體的受壓強度的因素 （1）塊體與砂漿的強度等級 塊體與砂漿的強度等級是確定砌體強度最主要的因素。一般來說，強度等級高的塊體的抗彎、抗拉強度也較高，因而相應砌體的抗壓強度也高，但并不與塊體強度等級的提高成正比；而砂漿的強度等級越高，砂漿的橫向變形越小，砌體的抗壓強度也有所提高。（2）砌塊的尺寸與形狀 塊體的尺寸、幾何形狀及表面的平整程度對砌體的抗壓強度也有較

9、大的影響。 高度大的塊體，其抗彎、抗剪及抗拉能力增大；塊體長度較大時，塊體在砌體中引起的彎、剪應力也較大。因此砌體強度隨塊體厚度的增大而加大，隨塊體長度的增大而降低；而塊體的形狀越規則，表面越平整，則塊體的受彎、受剪作用越小，推遲單塊塊材內豎向裂縫的出現，因而提高砌體的抗壓強度。（3）砂漿的流動性、保水性及彈性模量的影響 砂漿的流動性大與保水性好時，容易鋪成厚度和密實性較均勻的灰縫，因而可減少單塊磚的彎剪應力而提高砌體強度。 所以同一強度等級的混合砂漿砌筑的砌體強度要比相應純水泥砂漿砌體為高； 砂漿彈性模量的大小對砌體強度亦具有決定性的作用。當磚不變時，砂漿的彈性模量決定其變形率，而磚與砂漿的

10、相對變形大小影響單塊磚的彎剪應力及橫向變形的大小，因此砂漿的彈性模量越大，相應砌體的抗壓強度越高。 砂漿鋪砌飽滿、均勻，可改善塊體在砌體中的受力性能，使之較均勻地受壓而提高砌體抗壓強度；反之，則降低砌體強度。 砂漿厚度對砌體抗壓強度也有影響。灰縫厚，容易鋪砌均勻，對改善單塊磚的受力性能有利，但砂漿橫向變形的不利影響也相應增大。實踐證明灰縫厚度在1012mm為宜。 在保證質量的前提下，快速砌筑，能使砌體在砂漿硬化前即受壓，可增加水平灰縫的密實性而提高砌體的抗壓強度。（4）砌筑質量與灰縫的厚度2.2.5 砌體的受拉、受彎、受剪性能 在實際工程中，砌體主要承受壓力，但有時也用來承受軸心拉力、彎曲和剪

11、力。與砌體的抗壓強度相比，砌體的軸心抗拉、彎曲抗拉及抗剪強度很低。 當塊體的強度等級較低，而砂漿的強度等級又較高時，砌體則可能沿塊體與豎向灰縫截面破壞。此時，砌體的軸心抗拉強度取決于塊體的強度等級。（一） 砌體的軸心受拉性能圓形水池的池壁為砌體結構中常遇到的軸心受拉構件，在靜水壓力作用下池壁承受軸向拉力。砌體在軸心拉力作用下，構件一般沿齒縫截面破壞。此時砌體的抗拉強度主要取決于塊體與砂漿連接面的粘結強度，并與齒縫破壞面水平灰縫的總面積有關。由于塊體與砂漿間的粘結強度取決于砂漿的強度等級，故此時砌體的軸心抗拉強度可由砂漿的強度等級來確定。（二） 砌體的受彎性能 砌體結構中常遇到的受彎以及大偏心受

12、壓構件有帶壁柱的擋土墻、地下室墻體等。按其受力破壞特征可分為沿齒縫截面、沿通縫截面以及沿塊體與豎向灰縫截面破壞等三種。 與軸心受拉相同，沿齒縫破壞發生于灰縫粘結強度低于塊體本身的抗拉強度情況，故與砂漿的強度等級有關；沿水平通縫截面破壞主要取決定于砂漿與塊體之間的法向粘結強度，故也與砂漿的強度等級有關；沿塊體與豎向通縫截面破壞發生于灰縫粘結強度高于塊體本身的抗拉強度情況，故主要取決于塊體的強度等級。（三） 砌體的受剪性能（1）砌體的受剪破壞與剪切強度 砌體結構中常遇到的受剪構件有門窗、過梁、拱過梁以及墻體的過梁等，砌體結構的受剪與受壓一樣，是砌體結構的另一種重要受力形式。 實際工程中，砌體截面上

13、往往同時作用受剪應力和垂直壓應力y，因此其受力性能和破壞特征與其所受垂直壓應力相關。在豎向壓應力作用下受剪構件可能發生以下三種受剪破壞：y /較小：砌體沿水平通縫方向受剪且在摩擦力作用下產生滑移，稱為剪摩破壞y /較大：砌體沿階梯形灰縫截面受剪破壞，稱為主拉應力破壞（亦稱剪壓破壞）y /很大：砌體沿塊體與灰縫截面受剪破壞，稱為斜壓破壞（2）影響砌體的抗剪強度的主要因素影響砌體抗剪強度的因素很多，主要有：塊體與砂漿的強度、垂直壓應力、砌筑質量、試驗方法。第3節 砌體結構中過梁、圈梁和墻梁 2.3.1 過梁過梁是砌體結構房屋中門窗洞口上常用的構件。常用的過梁有磚砌過梁和鋼筋混凝土過梁兩類。磚砌過梁按其構造不同又分為磚砌平拱和鋼筋磚過梁等幾種形式。磚砌過梁造價低廉，且節約鋼筋和水泥，但整體性差，對振動荷載和地基不均勻沉降反映敏感，跨度也不宜過大。因此，對有較大振動或可能產生不均勻沉降的房屋，或當門窗洞寬度較大時應采用鋼筋混凝土過梁。 砌體結構房屋中，在墻體內沿水平方向設置封閉的鋼筋混凝土梁稱為圈梁。位于房屋檐口處的圈梁又稱為檐口圈梁，位于以下基礎頂面處設置的圈梁，又稱為地圈梁。2.3.2 圈梁 在砌體結構房屋中設置圈梁可以增強房屋的整體性和空間剛度，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。 以設置在基礎頂面部位和檐口部位的圈梁對抵抗不均勻沉降作用最為有效