第2章砌體材料及其力學性能1砌體材料基本知識砌體結構是由塊體材料和砂漿組成的，塊體與砂漿的力學性能決定了砌體的力學性能。塊體是砌體結構的主要組成部分，占有砌體總體積的78%以上。砌體結構常用的塊體主要有磚、砌塊和石材。砂漿的流動性與砂漿的加水量、水泥用量、石灰膏用量、砂子的顆粒大小和形狀、砂子的孔隙以及砂漿攪拌的時間等有關。對砂漿流動性的要求，可以因砌體種類、施工時大氣溫度和濕度等的不同而異。一般要求如表2-1所示。施工時，砂漿的稠度往往由操作者根據經驗來掌握。

表2-1砌筑砂漿的施工稠度砌體種類砂漿施工稠度燒結普通磚砌體、粉煤灰磚砌體70-90混凝土磚砌體、普通混凝土小型空心砌塊砌體、灰砂磚砌體50-70燒結多孔磚砌體、燒結空心磚砌體、輕集料混凝土小型空心砌塊砌體、蒸壓加氣混凝土砌塊砌體60-80石砌體30-50

1.1砂漿拌制及使用

砌筑砂漿應采用砂漿攪拌機進行拌制。砂漿攪拌機可選用活門卸料式、傾翻卸料式或立式，其出料容量常用200L。

攪拌時間從投料完算起，應符合下列規定：（1）水泥砂漿和水泥混合砂漿，不得少于2min。（2）水泥粉煤灰砂漿和摻用外加劑的砂漿，不得少于3min。（3）摻用有機塑化劑的砂漿，應為3～5min。

1.2預拌砂漿

1.濕拌砂漿

濕拌砂漿是指水泥、細集料、保水增稠材料、外加劑和水以及根據需要摻人的礦物摻合料等組分按一定比例，在攪拌站經計量、拌制后，采用攪拌運輸車運送至使用地點，放人專用容器儲存，并在規定時間內使用完畢的砂漿拌合物。2.干混砂漿

干混砂漿俗稱干拌砂漿，又稱干粉砂漿，是指經干燥篩分處理的細集料與水泥、保水增稠材料以及根據需要摻人的外加劑、礦物摻合料等組分按一定比例在專業生產廠混合而成的固態混合物，在使用地點按規定比例加水或配套液體拌和使用。

2

砌體的種類

2.1

無筋砌體結構

無筋砌體不配置鋼筋，僅由塊材和砂漿組成，包括磚砌體、砌塊砌體和石砌體。無筋砌體抗震性能和抵抗不均勻沉降的能力較差。2.1.1

磚砌體

（a）實心磚砌體（b）多孔磚砌體（c）空心磚砌體

（a）無眠空斗

（b）一眠一斗

（c）一眠二斗空斗墻砌體

2.1.2砌塊砌體砌塊砌體是用中小型混凝土砌塊或硅酸鹽砌塊與砂漿砌筑而成的砌體，可用于定型設計的民用建筑房屋，如宿舍、學校、辦公樓以及一般工業建筑的承重墻或圍護墻。2.1.3

石材砌體

（a）料石砌體（b）毛石砌體

（c）毛石混凝土砌體

2.2

配筋砌體結構

配筋砌體是:在砌體中配置鋼筋的砌體，以及砌體和鋼筋砂漿或鋼筋混凝土組合成的整體，可統稱為配筋砌體。在對配筋砌體的研究基礎上，人們用配筋小砌塊興建于地震區的建筑已高達28層。在配筋砌體中，又可分為配縱筋的、直接提高砌體抗壓、抗彎強度的砌體和配橫向鋼筋網片的、間接提高砌體抗壓強度的砌體。2.2.1配筋磚砌體

配筋磚砌體可以分為四種:（1）網狀配筋磚砌體(柱、墻)，如下圖；（2）磚砌體和鋼筋混凝土面層或鋼筋砂漿面層的組合砌體(柱和墻)；（3）磚砌體和混凝土構造柱組合砌體(墻或柱)；

（a）用方格網配筋的磚柱（b）連彎式鋼筋網

網狀配筋磚砌體

網狀配筋磚砌體的構造規定：（1）網狀配筋磚砌體中的體積配筋率，不應小于0.1%，并不應大于1%。采月l方格鋼筋網時.鋼筋的直徑宜采用3-4mm;當采用連彎鋼筋網時，鋼筋的直徑不大于8mm。（2）鋼筋網中鋼筋的間距不應大于120mm，并不應小于30mm。（3）鋼筋網的間距，不應大于5皮磚，并不應大于400mm。（4）網狀配筋磚砌體所用的砂漿不應低于M7.5;鋼筋網應設置在砌體的水平灰縫中灰縫厚度應保證鋼筋上下至少各有2mm厚的砂漿層。（a）箍筋截面形式

（b）箍筋T型截面形式

（c）箍筋、拉結筋截面形式圖2-6組合磚砌體構件截面

圖2-7混凝土或砂漿面層組合墻

組合磚砌體的構造規定：（1）燒結普通磚砌體，所用砌筑砂漿強度等級不得低于M7.5，磚的強度等級不宜低于MU10。（2）混凝土面層，所用混凝土強度等級宜采用C20。混凝土面層厚度應大于45mm。（3）砂漿面層，所用水泥砂漿強度等級不得低于M7.5。砂漿面層厚度為30-45mm。（4）豎向受力鋼筋宜采用HPB235級鋼筋，對于混凝土面層，亦可采用HRB335級鋼筋。受力鋼筋的直徑不應小于8mm。鋼筋的凈間距不應小于30mm。受拉鋼筋的配筋率，不應小于0.1。受壓鋼筋一側的配筋率，對砂漿面層，不宜小于0.1%;對混凝土面層，不宜小于0.2%。（5）箍筋的直徑，不宜小于4mm及0.2倍的受壓鋼筋直徑，并不宜大于6mm。箍筋的間距，不應大于20倍受壓鋼筋的直徑及500mm，并不應小于120mm。（6）當組合磚砌體一側受力鋼筋多于4根時，應設置附加箍筋或拉結鋼筋。（7）對于組合磚墻，應采用穿通墻體的拉結鋼筋作為箍筋，同時設置水平分布鋼筋。水平分布鋼筋豎向間距及拉結鋼筋的水平間距，均不應大于500mm。（8）受力鋼筋的保護層厚度，不應小于表2-2中的規定。受力鋼筋距磚砌體表面的距離，不應小于5mm。

3

墻柱承載力計算

3.1

砌體的物理力學性能3.1.1砌體受壓破壞機理受壓是砌體的基本受力狀態，砌體能承受的最大壓應力，稱為砌體的抗壓強度。抗壓強度是確定砌體及其構建受壓破壞能力的一個重要指標。試驗研究表明，砌體軸心受壓從加載直到破壞，按照裂縫的出現、發展和最終破壞，大致經歷三個階段。（1）第一階段從加載開始至第一條（批）裂縫出現的彈性階段。單磚出現細小裂縫，若不繼續加載，裂縫則不會發展，壓力約為破壞壓力的50-70%（如圖2-8（a））。

（2）第二階段為裂縫發展的彈塑性階段。隨著壓力增大，砌體內裂縫增多，個別裂縫連成幾皮磚通縫；即使不繼續加載，裂縫仍會繼續發展，壓力約為破壞壓力的80-90%（如圖2-8（b））。

（3）第三階段是破壞階段。砌體中裂縫急劇加長增寬，砌體裂成相互不連接的小立柱，最終被壓碎或喪失穩定而破壞，壓力約為破壞壓力的90%以上（如圖2-8（c））。

（a）彈性階段（b）彈塑性階段

（c）破壞階段圖2-8磚柱軸心受壓破壞的3個階段3.1.2壓強度與磚及砂漿強度的關系

試驗結果上述磚、砂漿和砌體的受壓試驗中，當磚的抗壓強度和彈性模量分別為16MPa、1.3×104MPa；砂漿的抗壓強度和彈性模量分別為1.3-6MPa、（0.28-1.24）×104MP時；砌體體的抗壓強度和彈性模量卻分別為4.5-5.4MPa，（0.18-0.14）×104MPa。由此可見:磚的抗壓強度和彈性模量值均大大高于砌體;砌體的抗壓強度和彈性模量可能高于、也可能低于砂漿相應的數值。

原因分析造成上述試驗結果的原因有:（1）由于磚的表面不平整、砂漿鋪砌又不可能十分均勻，這就造成了砌體中每一塊磚不是均勻受壓，而同時受彎曲及剪切的作用[圖2-9(a),(b)]，因為磚的抗剪、抗彎強度遠低于抗壓強度，所以在砌體中常常由于單塊磚承受不了彎曲應力和剪應力而出現第一批裂縫。在砌體破壞時也只是在局部截面上磚被壓壞，對整個截面來說，磚的抗壓能力并沒有被充分利用，所以砌體的抗壓強度總是比磚的抗壓強度要小。（2）砌體豎向受壓時，要產生橫向變形。強度等級低的砂漿橫向變形比磚大（彈性模量比磚小），由于兩者之間存在著粘接力，保證兩者具有共同的變形，因此產生了兩者之間的交互作用。磚阻止砂漿變形，使砂漿橫向也受到壓力，反之磚在橫向受砂漿作用而受拉。砂漿處于各向受壓狀態，其抗壓強度有所增加，因而用強度等級低的砂漿砌筑的砌體的抗壓強度可以高于砂漿強度。（圖2-9（c））。（a）磚的表面不平衡

（b）磚表面的砂漿不均勻

（c）砌體中磚和砂漿的受力狀態

圖2-9砌體內磚和砂漿的復雜受力狀態

3.1.3

影響磚砌體抗壓強度的因素1.塊體和砂漿強度2.砂漿的強度3.塊體的尺寸、形狀與灰縫的厚度3.1.4砌體抗壓強度標準值、設計值1.砌體的平均抗壓強度2.砌體的抗壓強度標準值3.砌體的強度設計值3.1.5砌體的軸心受拉性能1.齒縫破壞2.塊體截面破壞3.沿通縫破壞

3.2無筋砌體結構構件的承載力計算3.2.1無筋砌體受壓構件的承載力計算1.基本計算公式2.承載力影響系數3.2.2砌體局部受壓承載力計算

根據試驗，砌體局部受壓有3種破壞形態：（1）在局部壓力作用下，首