3.影響砌體抗壓強度的因素
(1)塊材和砂漿強度的影響
塊材和砂漿強度是影響砌體抗壓強度的主要因素,砌體強度隨塊材和砂漿強度的提高而提高。對提高砌體強度而言,提高塊材強度比提高砂漿強度更有效。
一般情況下,砌體強度低于塊材強度。當(dāng)砂漿強度等級較低時,砌體強度高于砂漿強度;當(dāng)砂漿強度等級較高時,砌體強度低于砂漿強度。
(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,砌體的抗壓強度可提高。當(dāng)塊材翹曲時,砂漿層嚴重不均勻,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,其抗彎、抗剪和抗拉能力增大;塊材較長時,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,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%);砌筑時磚砌體應(yīng)上下錯縫,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,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,砌體沿通縫截面破壞(圖11-8c)。
當(dāng)塊材強度較高而砂漿強度較低時,砌體沿齒縫受拉破壞;當(dāng)塊材強度較低而砂漿強度較高時,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,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.砌體抗剪強度
砌體受抗剪破壞時,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)。
影響砌體抗剪強度的因素有:
(1)砂漿強度的影響
砌體抗剪強度隨砂漿強度等級的提高而提高,但塊體強度對抗剪強度的影響較小。
(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,砌體的抗剪強度隨豎向壓應(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,砌體的抗剪強度可達到規(guī)范規(guī)定值。
磚砌筑時,隨含水量的增加砌體抗剪強度相應(yīng)提高。當(dāng)磚含水量約為10%時,砌體 抗剪強度最高。
砌體抗剪強度主要取決于水平灰縫中砂漿與塊體的粘結(jié)強度!(五)砌體強度計算值
1.砌體強度平均值fm
2.砌體強度標(biāo)準值fk
砌體強度標(biāo)準值是結(jié)構(gòu)設(shè)計時采用的強度基本代表值。考慮了強度的變異性,強度標(biāo) 準值fk與平均值fm的關(guān)系為:
式中 δf—砌體強度變異系數(shù)。對磚砌體δf =0.17;
對抗拉、抗彎和抗剪強度δf =0.20。
3.砌體強度設(shè)計值
砌體強度設(shè)計值是由可靠度分析或工程經(jīng)驗校準法確定的,引入了材料性能分項系數(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)件的承載力計算。
砌體強度設(shè)計值f與標(biāo)準值fk的關(guān)系為:
式中 rf—砌體結(jié)構(gòu)材料性能分項系數(shù),對各類砌體的各種強度均取1.5,用以保證結(jié)
構(gòu)的可靠度。
各類砌體軸心抗拉、彎曲抗拉和抗剪強度設(shè)計值,見表11—9。
單排孔混凝土砌塊對孔砌筑時,灌孔砌體的抗剪強度設(shè)計值fvg,應(yīng)按下列公式計算:
式中fg——灌孔砌體的抗壓強度設(shè)計值(MPa)。
二、砌體房屋的靜力計算
房屋中的墻、柱等豎向構(gòu)件用砌體材料,屋蓋、樓蓋等水平承重構(gòu)件用鋼筋混凝土或其他材料建造的房屋,由于采用了兩種或兩種以上材料,稱為混合結(jié)構(gòu)房屋,或稱為砌體結(jié)構(gòu)房屋。
注:①對于用形狀規(guī)則的塊體砌筑的砌體,當(dāng)搭接長度與塊體高度的比值小于1時,其軸心抗拉強度設(shè)計值ft和彎曲抗拉強度設(shè)計值ftm應(yīng)按表中數(shù)值乘以搭接長度與塊體高度比值后采用;
②對孔洞率不大于35%的雙排孔或多排孔輕骨料混凝土砌塊砌體的抗剪強度設(shè)計值,可按表中混凝土砌塊砌體抗剪強度設(shè)計值乘以1.1;
③對蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體,當(dāng)有可靠的試驗數(shù)據(jù)時,表中強度設(shè)計值允許作適當(dāng)調(diào)整;
④對燒結(jié)頁巖磚、燒結(jié)煤矸石磚、燒結(jié)粉煤灰磚砌體,當(dāng)有可靠的試驗數(shù)據(jù)時,表中強度設(shè)計值允許作適當(dāng)調(diào)整!(一)砌體結(jié)構(gòu)房屋承重墻布置的四種方案
1.橫墻承重體系
在多層住宅、宿舍中,橫墻間距較小,可做成橫墻承重體系,樓面和屋面荷載直接傳至橫墻和基礎(chǔ)。這種承重體系由于橫墻間距小,因此房屋空間剛度較大,有利于抵抗水平風(fēng)載和地震作用,也有利于調(diào)整房屋的不均勻沉降。
2.縱墻承重體系
在食堂、禮堂、商店、單層小型廠房中,將樓、屋面板(或增設(shè)檁條)鋪設(shè)在大梁 (或屋架)上,大梁(或屋架)放置在縱墻上,當(dāng)進深不大時,也可將樓、屋面板直接放置在縱墻上,通過縱墻將荷載傳至基礎(chǔ),這種體系稱為縱墻承重體系。
縱墻承重體系可獲得較大的使用空間,但這類房屋的橫向剛度較差,應(yīng)加強樓、屋蓋與縱墻的連接,這種體系不宜用于多層建筑物。
3.縱橫墻承重體系
在教學(xué)樓、實驗樓、辦公樓、醫(yī)院門診樓中,部分房屋需要做成大空間,部分房間可以做成小空間,根據(jù)樓、屋面板的跨度,跨度小的町將板直接擱置在橫墻上,跨度大的方向可加設(shè)大梁,板荷載傳至大梁,大梁支承在縱墻廠,這樣設(shè)汁成縱橫墻同時承重,這種體系布置靈活,其空間剛度介于上述兩種體系之間。
4.內(nèi)框架承重體系
在商場、多層廠房中,常需要較大的空間,可在房屋中部設(shè)柱,大梁一端支承在柱上,另一端支承在周邊承重墻上,這樣,在大梁中部形成內(nèi)框架承重體系。這種體系房屋橫墻少,空間剛度差,且柱基礎(chǔ)與基礎(chǔ)型式不同,容易產(chǎn)生不均勻沉降。
(二)砌體結(jié)構(gòu)房屋的空間工作
砌體結(jié)構(gòu)房屋是由墻、柱、樓(屋蓋)、基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成的空間工作體系。豎向 荷載的傳遞路線是:樓(屋)面板一樓(屋)而梁—墻(柱)一基礎(chǔ)一地基;水平荷載(風(fēng)載、地震作用和豎向偏心荷載引起的水平力)的傳遞路線與房屋的空間剛度有關(guān)。
圖11-11(a)為從外墻上截取的典型計算單元(一般可取典型開間的窗中至窗中的距離),其上作用有風(fēng)壓力。外縱墻計算單元可看作是下端支承在基礎(chǔ),上端支承在屋面上的豎向柱子,屋面結(jié)構(gòu)可看作是一根水平方向的梁,兩端支承在山墻上,跨度為屋面長度S,山墻可看作是豎向懸臂柱支承在基礎(chǔ)上。屋面梁承受部分風(fēng)載R后,分為兩部分:
一部分Rl通過屋面梁的平面彎曲傳至山墻,冉傳至基礎(chǔ);另—部分R2通過平面排架直接傳至外縱墻基礎(chǔ)。
由圖11-11(b)可看出,縱墻頂點水平位移在房屋中間部位最大,在山墻處最小,其包括兩部分:—部分是屋蓋水平梁中間部位的最大值;另—部分為山墻頂點的水平位移Δ,則
式中ymax——縱墻中間部分計算單元墻頂?shù)乃轿灰疲?
Δ——山墻頂點的水平位移;
u——屋蓋沿水平梁的最大水平位移;
ν——在考慮山墻影響時,在水平荷載作用下按平面排架計算的水平位移。
顯然,ymax的大小與屋蓋水平梁在自身平面內(nèi)的剛度、山墻間距以及山墻在自身平面內(nèi)的剛度有關(guān)。對單層房屋,令
式中 ηi——空間性能影響系數(shù),即考慮空間工作后,水平位移的折減系數(shù)。見表11-12。
表中屋蓋或樓蓋類別同表11-13!(三)砌體結(jié)構(gòu)房屋靜力計算的三種方案
砌體結(jié)構(gòu)房屋,根據(jù)其橫墻間距的大小、屋(樓)蓋結(jié)構(gòu)剛度的大小及山墻在自身平 面內(nèi)的剛度(即房屋空間剛度),可將房屋的靜力計算分為三種方案,下面以單層房屋為例。
1.剛性方案
房屋空間剛度大,在荷載作用下墻柱內(nèi)力可按頂端具有不動鉸支承的豎向結(jié)構(gòu)計算。
2.剛彈性方案
在荷載作用下,墻柱內(nèi)力可考慮空間工作性能影響系數(shù),按頂端為彈性支承的平面排 架計算。
3.彈性方案
在荷載作用下,由于空間剛度很差,墻柱內(nèi)力按有側(cè)移的平面排架計算。
規(guī)范將房屋按屋蓋或樓蓋的平面剛度分為三種類型,并按房屋橫墻間距確定靜力計算方案。見表11-13。
注:①表中s為房屋橫墻間距,其長度單位為m;
②當(dāng)屋蓋、樓蓋類別不同或橫墻間距不同時,可按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第4,2.7條的規(guī)定確定房屋的靜力計算方案。
③對無山墻或伸縮縫處無橫墻的房屋,應(yīng)按彈性方案考慮。
對于單層砌體房屋,在風(fēng)載作用下,一般可按剛性、彈性、剛彈性三種方案進行設(shè) 計。
對于多層砌體房屋,在風(fēng)載作用下,一般均按剛性方案設(shè)計,很少情況下按彈性方案設(shè)計。
作為剛性和剛彈性方案的橫墻,為了保證屋蓋水平梁的支座位移不致過大,橫墻應(yīng)符 合下列要求,以保證其平面剛度。
(1)橫墻中開有洞口時,洞口的水平截面面積不應(yīng)超過橫墻截面面積的50%。
(2)橫墻厚度不宜小于180mm。
(3)單層房屋的橫墻長度不宜小于其高度,多層房屋橫墻長度,不宜小于H/2(H為 橫墻總高度)。
當(dāng)橫墻不能同時滿足上述要求時,應(yīng)對橫墻剛度進行驗算,如其最大水平位移值umax ≤H/4000時,仍可視作剛性或剛彈性方案的橫墻.