建筑師復習講義之砌體結(jié)構(gòu)（二）

    (二)砌體材料的強度等級
    塊材和砂漿的強度等級，依據(jù)其抗壓強度來劃分。它是確定砌體在各種受力情況下強  度的基本數(shù)據(jù)。
    1．燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚的強度等級：分為5級，以MU表示，單位為MPa，即MU30、MU25、MU20、MUl5、MU10。磚的抗壓強度應根據(jù)抗壓強度和抗折強度綜合評定。
    2．蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚的強度等級：分為4級，即MU25、MU20、MUl5、    MU10。
    3。砌塊的強度等級：分為5級，即MU20、MUl5、MUIO、MU7．5、MU5。
    4。石材的強度等級：由邊長為70mm的立方體試塊的抗壓強度來表示，可分為7級，
  即MUl00、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。
    5．砂漿的強度等級：由邊長為70．7mm的立方體試塊，在標準條件下養(yǎng)護，進行抗壓試驗，取其抗壓強度平均值。砂漿強度等級分為5級，以M表示，即M15、MIO、M7．5、
  M5、M2．5，當驗算施工階段砌體承載力時，砂漿強度取為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，從加載至破壞，可分為三個階段。
    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  產(chǎn)生新的裂縫(圖11-5b)。此時，即使壓力不再增加，裂縫仍會繼續(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)，整個砌體也隨之破壞(圖11-5c)。此時，以破壞時的壓力除以砌體橫截面面積所得應力即稱為砌體的極限強度。
    2．砌體受壓時的應力狀態(tài)
    (1)砌體中的塊材受有彎剪應力
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，使砌體受壓時塊體并非均勻受壓，而是處于彎剪應力狀態(tài)(圖11-6)。
 
    (2)砌體中的塊材受有水平拉應力
    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度以下砂漿的橫向變形小。砌體受壓時，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)生應力集中，因而加速了塊材的開裂，引起砌體強度的降低。
綜上所述，砌體受壓時單塊塊材處在復雜應力狀態(tài)下工作，使塊材抗壓強度不能充分發(fā)揮，因此，砌體的抗壓強度低于所用塊材的抗壓強度。
 
    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。當砂漿強度等級較低時，砌體強度高于砂漿強
  度；當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。水平灰縫厚度應為8～12mm(一般宜為lOmm)；水平灰縫飽滿度應不低于80％；砌體砌筑時，應提前將磚澆水濕潤，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)。
當塊材強度較高而砂漿強度較低時，砌體沿齒縫受拉破壞；當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)豎向壓應力的影響
    當豎向壓應力與剪應力之比在一定范圍內(nèi)時，砌體的抗剪強度隨豎向壓應力的增加而    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。當砌體內(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提高。當磚含水量約為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．砌體強度標準值fk
    砌體強度標準值是結(jié)構(gòu)設計時采用的強度基本代表值?？紤]了強度的變異性，強度標  準值fk與平均值fm的關系為：
      
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．砌體強度設計值
    砌體強度設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。
    砌體強度設計值f與標準值fk的關系為：
    

  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計值fvg，應按下列公式計算：
   
  式中fg――灌孔砌體的抗壓強度設計值(MPa)。

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