建筑師復(fù)習(xí)講義之砌體結(jié)構(gòu)（二）

    (二)砌體材料的強(qiáng)度等級(jí)
    塊材和砂漿的強(qiáng)度等級(jí)，依據(jù)其抗壓強(qiáng)度來劃分。它是確定砌體在各種受力情況下強(qiáng)  度的基本數(shù)據(jù)。
    1．燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚的強(qiáng)度等級(jí)：分為5級(jí)，以MU表示，單位為MPa，即MU30、MU25、MU20、MUl5、MU10。磚的抗壓強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度綜合評(píng)定。
    2．蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚的強(qiáng)度等級(jí)：分為4級(jí)，即MU25、MU20、MUl5、    MU10。
    3。砌塊的強(qiáng)度等級(jí)：分為5級(jí)，即MU20、MUl5、MUIO、MU7．5、MU5。
    4。石材的強(qiáng)度等級(jí)：由邊長為70mm的立方體試塊的抗壓強(qiáng)度來表示，可分為7級(jí)，
  即MUl00、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。
    5．砂漿的強(qiáng)度等級(jí)：由邊長為70．7mm的立方體試塊，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，取其抗壓強(qiáng)度平均值。砂漿強(qiáng)度等級(jí)分為5級(jí)，以M表示，即M15、MIO、M7．5、
  M5、M2．5，當(dāng)驗(yàn)算施工階段砌體承載力時(shí)，砂漿強(qiáng)度取為0。
    (三)砌體的受力性能
    1．砌體受壓破壞特征
    磚砌體軸心受壓時(shí)，從加載至破壞，可分為三個(gè)階段。
    第一階段：從開始加載到出現(xiàn)第一條裂縫(圖11-5a)，其壓力約為破壞時(shí)壓力的50％～70％；
第二階段：隨著壓力增加，單塊磚內(nèi)的裂縫不斷發(fā)展，并沿豎向通過若干皮磚，同時(shí)  產(chǎn)生新的裂縫(圖11-5b)。此時(shí)，即使壓力不再增加，裂縫仍會(huì)繼續(xù)開展。砌體已處于臨界破壞狀態(tài)，其壓力約為破壞時(shí)壓力的80％～90％；
 
第三階段：壓力繼續(xù)增加，裂縫加長加寬，使砌體形成若干小柱體，磚被壓碎或小柱體失穩(wěn)，整個(gè)砌體也隨之破壞(圖11-5c)。此時(shí)，以破壞時(shí)的壓力除以砌體橫截面面積所得應(yīng)力即稱為砌體的極限強(qiáng)度。
    2．砌體受壓時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)
    (1)砌體中的塊材受有彎剪應(yīng)力
在砌體中，由于灰縫厚度不一，砂漿飽滿度不均勻及塊體表面不平整，使砌體受壓時(shí)塊體并非均勻受壓，而是處于彎剪應(yīng)力狀態(tài)(圖11-6)。
 
    (2)砌體中的塊材受有水平拉應(yīng)力
    塊材與砂漿的彈性模量與變形系數(shù)存在差異，――般情況下塊材的橫向變形比中等強(qiáng)度以下砂漿的橫向變形小。砌體受壓時(shí)，由于兩者共同工作，砌體的變形將介于塊材變形與砂漿層變形之間。塊材的橫向變形因受砂漿層的影響而增大，塊材中產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力。砂漿的橫向變形則因受到材料的影響而減小，使砂漿中產(chǎn)生橫向壓應(yīng)力(圖11-7)，從而使砂漿處于三向受壓狀態(tài)。
    (3)豎向灰縫的應(yīng)力集中
    由于砌體內(nèi)的豎向灰縫不飽滿，因此灰縫中的砂漿與塊材間的粘結(jié)力難以保證砌體的整體性，塊材在豎向灰縫中易產(chǎn)生應(yīng)力集中，因而加速了塊材的開裂，引起砌體強(qiáng)度的降低。
綜上所述，砌體受壓時(shí)單塊塊材處在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下工作，使塊材抗壓強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，因此，砌體的抗壓強(qiáng)度低于所用塊材的抗壓強(qiáng)度。
 
    3．影響砌體抗壓強(qiáng)度的因素
    (1)塊材和砂漿強(qiáng)度的影響
    塊材和砂漿強(qiáng)度是影響砌體抗壓強(qiáng)度的主要因素，砌體強(qiáng)度隨塊材和砂漿強(qiáng)度的提高
  而提高。對(duì)提高砌體強(qiáng)度而言，提高塊材強(qiáng)度比提高砂漿強(qiáng)度更有效。
    一般情況下，砌體強(qiáng)度低于塊材強(qiáng)度。當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級(jí)較低時(shí)，砌體強(qiáng)度高于砂漿強(qiáng)
  度；當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級(jí)較高時(shí)，砌體強(qiáng)度低于砂漿強(qiáng)度。
    (2)塊材的表面平整度和幾何尺寸的影響
    塊材表面愈平整，灰縫厚薄愈均勻，砌體的抗壓強(qiáng)度可提高。當(dāng)塊材翹曲時(shí)，砂漿層嚴(yán)重不均勻，將產(chǎn)生較大的附加彎曲應(yīng)力使塊材過早破壞。
    塊材高度大時(shí)，其抗彎、抗剪和抗拉能力增大；塊材較長時(shí)，在砌體中產(chǎn)生的彎剪應(yīng)力也較大。
    (3)砌筑質(zhì)量的影響
砌體砌筑時(shí)水平灰縫的厚度、飽滿度、磚的含水率及砌筑方法，均影響到砌體的強(qiáng)度和整體性。水平灰縫厚度應(yīng)為8～12mm(一般宜為lOmm)；水平灰縫飽滿度應(yīng)不低于80％；砌體砌筑時(shí)，應(yīng)提前將磚澆水濕潤，含水率不宜過大或過低(一般要求控制在10％～15％)；砌筑時(shí)磚砌體應(yīng)上下錯(cuò)縫，內(nèi)外搭接。
    (四)砌體的受拉、受彎和受剪性能
    1．砌體軸心受拉
    根據(jù)拉力作用方向，有三種破壞形態(tài)(圖11-8)。當(dāng)軸心拉力與砌體水平灰縫平行時(shí)，砌體可能沿灰縫I―I截面破壞(圖11-8a)，也可能沿塊體和豎向灰縫破壞(圖11―8b)；當(dāng)軸心拉力與砌體水平灰縫垂直時(shí)，砌體沿通縫截面破壞(圖11-8c)。
當(dāng)塊材強(qiáng)度較高而砂漿強(qiáng)度較低時(shí)，砌體沿齒縫受拉破壞；當(dāng)塊材強(qiáng)度較低而砂漿強(qiáng)度較高時(shí)，砌體受拉破壞可能通過塊體和豎向灰縫連成的截面發(fā)生。
 
    2．砌體彎曲受拉
砌體彎曲受拉時(shí)，有三種破壞形態(tài)(圖11-9)。即砌體沿齒縫破壞；沿塊體和豎向灰縫破壞和沿通縫破壞。
 
    3．砌體抗剪強(qiáng)度
砌體受抗剪破壞時(shí)，有三種破壞形態(tài)。即沿通縫剪切破壞；沿齒縫剪切破壞；沿階梯形縫剪切破壞(圖11-10)。

 
影響砌體抗剪強(qiáng)度的因素有：
(1)砂漿強(qiáng)度的影響
    砌體抗剪強(qiáng)度隨砂漿強(qiáng)度等級(jí)的提高而提高，但塊體強(qiáng)度對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響較小。
    (2)豎向壓應(yīng)力的影響
    當(dāng)豎向壓應(yīng)力與剪應(yīng)力之比在一定范圍內(nèi)時(shí)，砌體的抗剪強(qiáng)度隨豎向壓應(yīng)力的增加而    提高。
    (3)砌筑質(zhì)量的影響
    主要與砂漿飽滿度和砌筑時(shí)塊體的含水率有關(guān)。當(dāng)砌體內(nèi)水平灰縫砂漿飽滿度大于    92％，豎向灰縫內(nèi)未灌砂漿；或當(dāng)水平灰縫砂漿飽滿度大于80％，豎向灰縫內(nèi)砂漿飽滿    度大于40％時(shí)，砌體的抗剪強(qiáng)度可達(dá)到規(guī)范規(guī)定值。
    磚砌筑時(shí)，隨含水量的增加砌體抗剪強(qiáng)度相應(yīng)提高。當(dāng)磚含水量約為10％時(shí)，砌體  抗剪強(qiáng)度最高。
    砌體抗剪強(qiáng)度主要取決于水平灰縫中砂漿與塊體的粘結(jié)強(qiáng)度。
    (五)砌體強(qiáng)度計(jì)算值
    1．砌體強(qiáng)度平均值fm
    
    2．砌體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fk
    砌體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用的強(qiáng)度基本代表值?？紤]了強(qiáng)度的變異性，強(qiáng)度標(biāo)  準(zhǔn)值fk與平均值fm的關(guān)系為：
      
式中  δf―砌體強(qiáng)度變異系數(shù)。對(duì)磚砌體δf =0．17；
    對(duì)抗拉、抗彎和抗剪強(qiáng)度δf =0．20。
    3．砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值
    砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值是由可靠度分析或工程經(jīng)驗(yàn)校準(zhǔn)法確定的，引入了材料性能分項(xiàng)系數(shù)  來體現(xiàn)不同情況的可靠度要求。該值直接用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力計(jì)算。
    砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f與標(biāo)準(zhǔn)值fk的關(guān)系為：
    

  式中  rf―砌體結(jié)構(gòu)材料性能分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)各類砌體的各種強(qiáng)度均取1．5，用以保證結(jié)
    構(gòu)的可靠度。
    各類砌體軸心抗拉、彎曲抗拉和抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，見表11―9。
    單排孔混凝土砌塊對(duì)孔砌筑時(shí)，灌孔砌體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fvg，應(yīng)按下列公式計(jì)算：
   
  式中fg――灌孔砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)。

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