砌體結(jié)構(gòu)是指由塊體和砂漿砌筑而成的墻、柱作為建筑物的主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu),是磚砌體、砌塊砌體和石砌體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱(chēng)。
我國(guó)常用的塊材: 磚、砌塊、石材。
1)磚
砌體結(jié)構(gòu)常用的磚有燒結(jié)普通磚 ( 簡(jiǎn)稱(chēng)為普通磚或粘土磚 )、粘土空心磚( 簡(jiǎn)稱(chēng)空心磚 ) 和非燒結(jié)硅酸鹽磚( 簡(jiǎn)稱(chēng)硅酸鹽磚 ) 等。
a) 燒結(jié)普通磚
●是以砂質(zhì)粘土為原料,經(jīng)配料調(diào)制、制坯、干燥、熔燒而成。
●按制作工藝分為機(jī)制磚和手工磚。按顏色分為青磚和紅磚青磚比紅磚堅(jiān)實(shí)、耐堿、耐久。
●磚的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)尺寸為 240mm ×115mm× 53mm
●現(xiàn)行砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50003-2001)將磚分為MU30、 MU25 、MU20 、 MU15 和 MU10 五個(gè)強(qiáng)度等級(jí),MU表示塊材,后面的數(shù)字表示抗壓強(qiáng)度平均值為多少兆帕 (MPa)●燒結(jié)普通磚具有良好的保溫隔熱性能和耐久性能,強(qiáng)度也能滿(mǎn)足使用要求,砌筑較為方便,在磚混結(jié)構(gòu)中,常用來(lái)砌筑承重墻、柱及條型基礎(chǔ)。
b) 粘土空心磚
●在我國(guó)即指孔洞率大于等于 15%的磚
●粘土空心磚有豎孔空心和水平空心磚兩種。豎孔空心磚的一種型號(hào)KP1。水平孔空心磚KM1,孔大而少,自重較輕,因孔洞平行于受壓面,故其強(qiáng)度較低,一般多用于非承重墻。
●粘土空心磚具有自重小 保溫隔熱性能好 , 磚厚度較大,從而抗彎、抗剪能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)
c) 非燒結(jié)硅酸鹽磚
●是由硅酸鹽材料壓制成型并經(jīng)高壓釜蒸養(yǎng)而成。
●分為蒸壓灰砂磚、 粉煤灰磚、礦渣磚、爐渣 磚、碳化磚等。
●強(qiáng)度等級(jí)分為MU25、 MU20、 MU15和 MU10四級(jí)。
●與燒結(jié)磚相比,硅酸鹽磚的耐久性較差,不宜用于處在高溫環(huán)境下的砌體
2) 砌塊
砌塊是一種尺寸比燒結(jié)普通磚大,又比條板小的新型墻體材料,目前我國(guó)采用的有粉煤灰、硅酸鹽砌塊、普通混凝土空心砌塊、加氣混凝土砌塊等
●一般稱(chēng)高度為 180~350mm的塊體為小型砌塊,稱(chēng)高度為 360~900mm的塊體為中型砌塊,高度大于900mm 的塊體為大型砌塊。
●砌塊的強(qiáng)度等級(jí)是根據(jù)單個(gè)砌塊的破壞荷載按毛截面折算的抗壓強(qiáng)度來(lái)確定的。強(qiáng)度等級(jí)分為 MU20、MU15、 MU10 、MU7.5 和MU5 五級(jí)。
●小型砌快尺寸較小、自重較輕、型號(hào)多、使用靈活、便于手工操作,目前我國(guó)應(yīng)用很廣泛。中型、大型砌塊尺寸較大、自重較重、適用于機(jī)械起吊和安裝,可提高施工速度、減輕 勞動(dòng)強(qiáng)度,但其型號(hào)不多,使用不夠靈活,在我國(guó)很少采用。
3) 石材
石材主要來(lái)源于重質(zhì)巖石和輕質(zhì)巖石。根據(jù)石材的加工程度可分為細(xì)料石、 粗料石和毛石。
●石材的強(qiáng)度等級(jí)分為 MU100 MU80、 MU60、 MU50、 MU40、 MU30 和 MU20 級(jí)。
●石材抗壓強(qiáng)度高、抗凍性強(qiáng)、導(dǎo)熱系數(shù)大,但整體性差 (尤其毛石),適宜于砌基礎(chǔ)、擋土墻和圍墻,不適用于砌房屋墻體
(2)砂漿
1)砂漿的作用
是把塊材粘成整體并使塊材間應(yīng)力均勻分布,用砂漿填滿(mǎn)塊材之間的縫隙,還能減小砌體的透氣性,從而提高砌體隔熱性能和抗凍性。
2)砂漿按其組成可分以下三類(lèi) :
a) 水泥砂漿
●指不加任何塑性摻合料的純水泥砂漿。
●這種砂漿強(qiáng)度高,耐久性好但和易性較差,灰縫不宜鋪勻,砌筑質(zhì)量難以保證,在一般砌體中較少采用。
b) 混合砂漿
●指在水泥砂漿中加一些塑性摻合料形成的砂漿。如水泥石灰砂漿、水泥粘土砂漿等。
●這種砂漿具有一定的強(qiáng)度和耐久性,且保水性、和易性較好,便于施工,砌筑質(zhì)量容易保證,是一般砌體中常用的砂漿。
●與水泥砂漿相比,當(dāng)強(qiáng)度等級(jí)相同時(shí),混合砂 漿砌筑的砌體其強(qiáng)度要高于水泥砂漿砌筑的砌體的強(qiáng)度。因此砌體規(guī)范規(guī)定,當(dāng)用水泥砂漿砌筑時(shí),各類(lèi)砌體的強(qiáng)度應(yīng)按混合砂漿砌筑的砌體強(qiáng)度乘以小于 1 的調(diào)整系數(shù)。
c) 非水泥砂漿
●指不含水泥的砂漿,如石灰砂漿、粘土砂漿等。
●這種砂漿強(qiáng)度不高,耐久性也差,故只能用在受力不大的砌體或簡(jiǎn)易建筑、臨時(shí)性建筑的砌體中
●砂漿的強(qiáng)度等級(jí)共有 M15、M10、M7.5、 M5和M2.5 五級(jí)
2.砌體的強(qiáng)度
砌體強(qiáng)度是砌體的計(jì)算指標(biāo),分為抗壓強(qiáng)度、軸心抗拉強(qiáng)度、彎曲抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度
a)磚砌體軸心受壓破壞特征
破壞的三個(gè)階段:
●第一階段——荷載達(dá)到破壞荷載的50%~70%,磚內(nèi)的單皮磚出現(xiàn)裂縫,其特點(diǎn)是如果停止加載,裂縫也不擴(kuò)展。
●第二階段——荷載達(dá)到破壞荷載的80%~90%,裂縫擴(kuò)展成幾皮磚的豎向裂縫。其特點(diǎn)是如果荷載不在增加,裂縫仍然繼續(xù)發(fā)展。
●第三階段——荷載達(dá)到破壞荷載90%以上,裂縫迅速加長(zhǎng)加寬,使砌體形成小柱體被壓碎或而失穩(wěn)破壞。
(1)承重方案
1)橫墻承重方案
a)特點(diǎn)
▲橫墻是主要承重墻?v墻起承擔(dān)墻體自重和維護(hù)、隔斷及與橫墻連結(jié)成整體的作用。故在一般情況下,縱墻的承載力是有富余的,在其上開(kāi)設(shè)洞口較靈活,為墻面的裝飾也容易。
▲由于橫墻數(shù)量多,又有縱墻拉結(jié),故房屋的橫向剛度大,整體性好,對(duì)抵抗風(fēng)力、地震的作用和調(diào)整地基不均勻沉降都較縱墻承重方案有利。
▲橫墻承重方案的屋蓋、樓蓋結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,施工方便。與縱墻比較,樓面結(jié)構(gòu)材料用量較少,而墻體材料用量較多。因此,橫墻承重方案多用于住宅。
b)荷載主要傳遞路線(xiàn) 屋(樓)面荷載 橫墻 基礎(chǔ) 地基
2)縱墻承重方案
a)特點(diǎn)
▲縱墻是主要承重墻,但為滿(mǎn)足房屋空間剛度要求,應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的橫墻,橫墻間距可以加大,使室內(nèi)形成較大的空間,有利于使用上的靈活布置。
▲由于縱墻承受主要荷載,故一般縱墻上荷載比較大,當(dāng)縱墻開(kāi)設(shè)洞口時(shí),洞口的位置大小都受到一定限制▲橫墻數(shù)量少,房屋橫向杠桿度較差!c橫墻承重方案比較,屋蓋樓蓋構(gòu)件所用材料較多而墻體材料用量較少因此,縱墻承重方案多用于辦公樓、教學(xué)樓。
b)荷載主要傳遞路線(xiàn) 屋(樓)面荷載 縱墻 基礎(chǔ) 地基
3)縱橫墻混合承重方案
結(jié)構(gòu)布置靈活,但墻體材料用量較多。多用于多功能的建筑。 屋(樓)面荷載 縱墻 基礎(chǔ) 地基
橫墻
4)內(nèi)框架承重方案
由房屋內(nèi)部的鋼筋混凝土框架和為部磚墻、磚柱構(gòu)成的結(jié)構(gòu)布置方案。其空間大,剛度差。
為保證橫墻具有足夠的剛度,剛性和剛彈性方案的房屋的橫墻應(yīng)符合下列要求:
▲ 橫墻中開(kāi)有洞口時(shí),洞口的水平截面面積不應(yīng)
超過(guò)橫墻截面面積的50%;
▲ 橫墻的厚度不宜小于180mm;
▲ 單層房屋的橫墻長(zhǎng)度不宜小于其高度,多層房
屋的橫墻長(zhǎng)度不宜小于H/2(H為橫墻總高度)。
當(dāng)橫墻不能同時(shí)符合上述要求時(shí),應(yīng)對(duì)橫墻的剛度進(jìn)行驗(yàn)算,如其最大水平位移小于等于H/400時(shí),仍可視為剛性或剛彈性方案房屋。
1墻、柱高厚比驗(yàn)算
為了保證墻、柱本身具有足夠的穩(wěn)定性,提高房屋的空間剛度和整體工作性能,墻、柱的高厚比不能太大,應(yīng)按下式驗(yàn)算
(1)局部受壓的破壞形態(tài)
1)當(dāng) A/AL 不太大時(shí),發(fā)生豎向裂縫及斜裂縫破壞,
2)當(dāng) A/AL 較大時(shí),劈裂破壞,一條主要豎向裂縫,
3)當(dāng)塊材強(qiáng)度較低時(shí),局部砌體被壓碎破壞,
承重墻的獨(dú)立磚柱截面尺寸不應(yīng)小于240mm×370mm。
構(gòu)造柱最小截面可采用 240 mm×180 mm,縱向鋼筋宜采用2根直徑12mm,箍筋間距不宜大于250 mm ,且在柱上下端宜適當(dāng)加密;7 度時(shí)超過(guò)六層、 8 度時(shí)超過(guò)五層和 9 度時(shí),構(gòu)造柱縱向鋼筋宜采用4根直徑14 mm,箍筋間距不應(yīng)大于200 mm;房屋四角的構(gòu)造柱可適當(dāng)加大截面及配筋。
(2)開(kāi)裂原因
開(kāi)裂原因有二:一是由于溫度變化引起的,鋼筋混凝土線(xiàn)膨脹系數(shù)α=1.0×105 ,磚墻線(xiàn)膨脹系數(shù)α=0.5 ×105 ;二是由于地基不均勻沉降引起的