砌体结构原理与设计1砌体结构原理与设计第一章 绪论1.1砌体材料和砌体结构 砌体： 采用砌筑方法，用砂浆将单个块体粘结而成的整体(masonry). 砌体结构： 由砌体组成的主要受力构件作为建筑物（如多层住宅、办公楼、仓库等）或构筑物（如拱桥、围墙、挡土墙等）的受力结构称为砌体结构（masonry structure）.2砌体结构原理与设计1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构1.1.1 砌体材料（块体、砂浆）一、一、块体（块材）块体（块材）占砌体总体积的占砌体总体积的78%78%以上，是组成以上，是组成砌体的主要材料。目前我国主要采用砌体的主要材料。目前我国主要采用的块体有人造砖块、混凝土砖块、天的块体有人造砖块、混凝土砖块、天然石块等。然石块等。（1 1）人造砖块人造砖块（BrickBrick）按抗压强度，分为按抗压强度，分为 MU30MU30、MU25MU25、MU20MU20、MU15MU15、MU10MU10五个等级。五个等级。 烧结砖烧结砖： 烧结普通砖、烧结普通砖、 烧结多孔砖、烧结多孔砖、 蒸压砖蒸压砖：蒸压灰砂砖、：蒸压灰砂砖、 蒸压粉煤灰砖蒸压粉煤灰砖1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构烧结普通砖：烧结普通砖：烧结普通烧结普通砖（砖（fired commmon brickfired commmon brick）简称）简称普通普通砖砖，指以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经过焙烧而成，指以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经过焙烧而成的实心砖的实心砖，或孔洞率不大于规定值（，或孔洞率不大于规定值（15%15%）且外形尺寸符合规定的）且外形尺寸符合规定的砖。按所采用的材料分砖。按所采用的材料分烧结黏土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结黏土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖、烧结粉煤灰砖等。烧结粉煤灰砖等。 尺寸为尺寸为240mm240mm115mm115mm53mm53mm。烧结多孔砖：烧结多孔砖：烧结多孔砖（烧结多孔砖（fired perforated brickfired perforated brick）简称）简称多孔砖多孔砖，是指以黏土、页岩、煤矸石或粉煤，是指以黏土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的具有竖向孔洞，灰为主要原料，经焙烧而成的具有竖向孔洞，且孔洞率不小于且孔洞率不小于2525的的, ,孔的尺寸小而数量多，孔的尺寸小而数量多，主要用于承重部位的砖。主要有主要用于承重部位的砖。主要有MM型砖型砖与与P P型型砖砖。P型240mmX115mmX90mm ，M型190mmX190mmX90mm。具有具有水平孔洞水平孔洞者称为者称为烧结空心砖烧结空心砖，用于非承，用于非承重隔墙。重隔墙。KP1KP1型烧结多孔砖型烧结多孔砖尺寸：尺寸：240X115X90240X115X90（mmmm）1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构蒸压灰砂砖： 蒸压灰砂砖（autoclaved sand-lime brick）简称灰砂砖，是以石灰和砂为主要原料，经坯料制备、压制成型、蒸压养护而成的实心砖。砌体结构原理与设计5蒸压粉煤灰砖： 蒸压粉煤灰砖（autoclaved flyash-lime brick）简称粉煤灰砖，是以粉煤灰、石灰为主要原料，掺加适量石膏和集料、经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而成的实心砖。1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构强度等级根据强度等级根据标准试验标准试验方法所得的方法所得的极限抗压强度极限抗压强度MpaMpa值来划分值来划分（GB/T5101-1998GB/T5101-1998）. . 烧结普通砖烧结普通砖：MU30MU30、MU25MU25、MU20MU20、MU15MU15、MU10MU10五个等级。五个等级。 蒸压砖蒸压砖： MU25 MU25、MU20MU20、MU15MU15、MU10MU10四个等级。四个等级。实心砖，以实心砖，以MpaMpa来反映来反映多孔砖，除了用多孔砖，除了用MpaMpa来反映外，尚应考虑其来反映外，尚应考虑其抗折荷重抗折荷重（GB13544-GB13544-9292）. . 粉煤灰砖，粉煤灰砖，6砌体结构原理与设计尚应乘以自然碳化系数，当无自然碳化系数时，可取人工碳化系数1.15，其中，Mu砌体中的块体Masonry unity1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构10.0.1 砌体结构的材料（2 2）、）、砌块砌块（BlockBlock） 砌块是混凝土小型空心砌块砌块是混凝土小型空心砌块（concrete small hollow concrete small hollow blockblock）的简称。由普通混凝）的简称。由普通混凝土或轻骨料混凝土制成，主要土或轻骨料混凝土制成，主要尺寸为尺寸为390mmX190mmX190mm,390mmX190mmX190mm,空空心率在心率在25%-50%25%-50%之间。分为小之间。分为小型、中型、大型三类，最常用型、中型、大型三类，最常用的是混凝土的是混凝土小型砌块。小型砌块。MU20MU20、MU15MU15、MU10MU10、MU7.5MU7.5、MU5 MU5 五个等级。五个等级。高度在高度在180180350mm350mm小型砌块，小型砌块，高度在高度在350350900mm900mm之间之间中型砌块，中型砌块，高度大于高度大于900mm900mm大型砌块大型砌块受起重设备限制，中、大型砌块已很少应用。受起重设备限制，中、大型砌块已很少应用。主要有混凝土空心砌块、加气混凝土砌块、水主要有混凝土空心砌块、加气混凝土砌块、水泥炉渣空心砌块、粉煤灰硅酸盐砌块。泥炉渣空心砌块、粉煤灰硅酸盐砌块。 加气混凝土砌块加气混凝土砌块长度：长度：600 600 高度：高度：200200、250250、300 300 宽度：宽度：200200、125125、150150、200200、250250、300300 1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构3 3、天然石块（、天然石块（StoneStone）天然石块包括毛石、料石。天然石块包括毛石、料石。毛石毛石：未经加工的、形状不规则的：未经加工的、形状不规则的石材称为毛石（其中部厚度不应小于石材称为毛石（其中部厚度不应小于200200mmmm）；）；料石料石：经加工的石材称为料石（料：经加工的石材称为料石（料石高度不应小于石高度不应小于200200mmmm）。根据加工）。根据加工后的外形规则程度，料石又分为后的外形规则程度，料石又分为细料细料石、半细料石、粗料石、毛料石等石、半细料石、粗料石、毛料石等。石材一般都采用重天然石，如花岗石材一般都采用重天然石，如花岗岩、砂岩、石灰岩等，其重力密度岩、砂岩、石灰岩等，其重力密度大于大于18KN/m3.18KN/m3.特点：强度高、耐久性好、多用于特点：强度高、耐久性好、多用于砌筑产石地区的基础及挡土墙。传砌筑产石地区的基础及挡土墙。传热系数较高，如用作墙体，往往需热系数较高，如用作墙体，往往需要较大厚度。要较大厚度。强度等级共分七级：强度等级共分七级： MU100MU100、MU80MU80、MU60MU60、MU50MU50、MU40MU40、MU30MU30、MU20MU20。 1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构块体强度等级汇总：块体强度等级汇总： 1.烧结普通砖、烧结多孔砖： MU30、MU25、MU20、MU15、MU10； 2.蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖： MU25、MU20、MU15、MU10； 3.砌块的强度等级： MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5； 4.石材的强度等级： MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、 MU30、MU20。1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构砂浆的主要作用：砂浆的主要作用：粘结块体，使单个块体形成受力粘结块体，使单个块体形成受力整体；整体； 找平块体间的接触面，促使应力找平块体间的接触面，促使应力分布较为均匀；分布较为均匀； 充填块体间的缝隙，减少砌体的充填块体间的缝隙，减少砌体的透风性，提高砌体的隔热性能和抗透风性，提高砌体的隔热性能和抗冻性能。冻性能。砂浆搅拌机砂浆砂浆：是由胶凝材料（如水泥、石灰、石膏等）及细骨料：是由胶凝材料（如水泥、石灰、石膏等）及细骨料（如粗砂、中砂、细砂）加水搅拌而成的粘结块体的材料。（如粗砂、中砂、细砂）加水搅拌而成的粘结块体的材料。二、砂浆1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构砂浆强度等级砂浆强度等级是以边长为70.7mm的立方体试块（一组6块），在标准养护条件（温度（202）、相对湿度为95%以上）下，用标准试验方法测得28d龄期的抗压强度平均值（单位为MPa）确定。分为分为M15M15、M10M10、M7.5M7.5、M5M5、M2.5M2.5五个等级。五个等级。验算施工阶段砌体结构的承载力时，砂浆强度取为0。砂浆种类砂浆种类水泥砂浆混合砂浆柔性砂浆砌块专用砂浆1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构砌体结构原理与设计12水泥的主要成分：主要成分是硅酸盐。水泥的种类较多，其组成有所区别。普通水泥主要成分的名称、化学式：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙：3CaOSiO2,2CaOSiO2,3CaOAl2O3 。水泥：水泥：一种细磨材料，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地粘结在一起，形成坚固的石状体的水硬性胶凝材料。（1 1）、）、水泥砂浆水泥砂浆 （Cement mortarCement mortar）水泥水泥+ +砂砂+ +水水强度高、硬化快、耐久性好，也称为刚性砂浆。但水强度高、硬化快、耐久性好，也称为刚性砂浆。但水泥用量大，和易性差。适合用于受力大或潮湿、有防水防泥用量大，和易性差。适合用于受力大或潮湿、有防水防潮要求的砌体。潮要求的砌体。1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构（2 2）、）、水泥混合砂浆水泥混合砂浆（ Mixed mortarMixed mortar）水泥水泥+ +石灰石灰+ +砂砂+ +水水 混合砂浆混合砂浆是指在水泥砂浆中掺入一定塑化剂的砂浆，如水是指在水泥砂浆中掺入一定塑化剂的砂浆，如水泥石灰砂浆。泥石灰砂浆。 保水性和和易性比水泥砂浆好，水泥用量较少，强度比石保水性和和易性比水泥砂浆好，水泥用量较少，强度比石灰砂浆高，但比水泥砂浆低，易于砌筑，适用于砌筑一般的灰砂浆高，但比水泥砂浆低，易于砌筑，适用于砌筑一般的墙、柱等结构构件。墙、柱等结构构件。 塑化剂塑化剂（英语：Plasticizer,Phthalate），或称增塑剂、可塑剂，是一种增加材料的柔软性或使材料液化的添加剂。1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构砌体结构原理与设计143 3）、）、柔性砂浆（柔性砂浆（非水泥砂浆）非水泥砂浆）（ Lime mortarLime mortar ） 柔性砂浆是指不含水泥的石灰砂浆、粘土砂浆、石膏砂浆柔性砂浆是指不含水泥的石灰砂浆、粘土砂浆、石膏砂浆等。等。 此类砂浆强度低、耐久性较差，只适用于砌筑受力不大的此类砂浆强度低、耐久性较差，只适用于砌筑受力不大的砌体或临时性简易建筑的砌体。砌体或临时性简易建筑的砌体。石灰砂浆石灰砂浆：是石灰+砂+水组成的拌合物。石灰砂浆是由石灰膏和砂子按一定比例搅拌而成的砂浆，完全靠石灰的气硬而获得强度。保水保水性好、流动性好、但强度低、耐久性好、流动性好、但强度低、耐久性差、成本低。适用于强度要求低、性差、成本低。适用于强度要求低、低层建筑和不受潮的地上砌体中。低层建筑和不受潮的地上砌体中。石灰石灰一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料。石灰是用石灰石、白云石、白垩、贝壳等碳酸钙含量高的原料，经9001100煅烧而成。石灰是人类最早应用的胶凝材料。1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构15砌体结构原理与设计4 4）、）、砌块专用砂浆砌块专用砂浆水泥水泥+ +砂砂+ +水水+ +掺和料掺和料+ +外加剂外加剂强度等级用强度等级用MbMb表示表示 由水泥、砂、水以及根据需要掺入掺和料和外加剂等组分，由水泥、砂、水以及根据需要掺入掺和料和外加剂等组分，按一定比例，采用机械搅拌而制成的砂浆，专门用于砌筑混按一定比例，采用机械搅拌而制成的砂浆，专门用于砌筑混凝土砌块，故也称为混凝土砌块砌筑砂浆（凝土砌块，故也称为混凝土砌块砌筑砂浆（mortar for mortar for concrete small hollow blockconcrete small hollow block）, ,简称砌块专用砂浆。简称砌块专用砂浆。掺合料掺合料（extender）:制造水泥或拌制混凝土和砂浆时，为改善性能、节省水泥、降低成本而掺加的矿物质粉状材料。掺合料可分为活性掺合料和非活性掺合料。活性矿物掺合料活性矿物掺合料本身不硬化或者硬化速度很慢,但能与水泥水化生成氧化钙起反应,生成具有胶凝能力的水化产物,如粉煤灰,粒化高炉矿渣粉,沸石粉,硅灰等.非活性矿物掺合料非活性矿物掺合料基本不与水泥组分起反应,如石灰石,磨细石英砂等材料.1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构1.1.21.1.2砌体的种类和砌体构件砌体的种类和砌体构件1）砖砌体是由砖和砂浆砌筑而成的砌体结构。是由砖和砂浆砌筑而成的砌体结构。承重墙一般采用实心砌体，砌合方式一顺一丁、梅花丁、三顺一丁 墙体厚度才采用：120mm（半砖）、240mm（一砖）、370mm（一砖半）、490mm（两砖）、620（两砖半）等。也可侧砌成180mm、300mm、420mm。一、砌体的种类根据砌体的块体类型分砖砌体、石砌体、砌块砌体；根据砌体内是否配筋，分无筋砌体、配件砌体。我们目前最广泛采用的砌体是无筋砖砌体。1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构 2) 砌块砌体3) 石砌体混凝土砌块堆料场莫干山皇后饭店为石砌建筑由砌块和砂浆砌筑而成的结构。由天然石材和砂浆砌筑而成的结构。如：挡土墙、承重墙或基础。1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构4）配筋砌体分分横向配筋砌体横向配筋砌体和和组合砌体组合砌体。 在砖柱或墙体的水平在砖柱或墙体的水平灰缝内配置钢筋网片，称灰缝内配置钢筋网片，称为为横向配筋砌体横向配筋砌体。 在竖向灰缝内或预留在竖向灰缝内或预留的竖槽内配置纵向钢筋，的竖槽内配置纵向钢筋，并浇筑混凝土，形成并浇筑混凝土，形成组合组合砌体砌体，也称为，也称为纵向配筋砌纵向配筋砌体体，适用于承受偏心压力，适用于承受偏心压力较大的墙和柱。较大的墙和柱。砌体砌筑注意事项：各层块体间的竖向缝隙应当错开搭接，不可存在通缝。1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构1.1.3 砌体结构的优缺点：砌体结构的砌体结构的优点优点 1 1）、取材方便）、取材方便 2 2）、性能优良）、性能优良 3 3）、施工简单）、施工简单 4 4）、造价低廉）、造价低廉砌体结构的砌体结构的缺点缺点： 1 1）、强度较低）、强度较低 2 2）、自重较大）、自重较大 3 3）、劳动量大）、劳动量大 4 4）、占用农田）、占用农田基于这些特点，砌体结构的使用受一定的限制，基于这些特点，砌体结构的使用受一定的限制，主要适用主要适用于受压构件于受压构件。如：用作住宅、办公楼、学校、旅馆、小型礼堂、小型厂如：用作住宅、办公楼、学校、旅馆、小型礼堂、小型厂房的墙柱基础等。房的墙柱基础等。砌体结构设计规范砌体结构设计规范（GB50003-2001GB50003-2001）1.1砌体材料和砌体结构砌体材料和砌体结构二、砌体构件 按砌体受力形式的不同，砌体构件主要有受压构件、受弯构件、受拉构件、受剪构件。房屋建筑中量大面广的砌体构件是受压构件，如墙、柱、基础。1.2砌体结构的发展历史与发展方向砌体结构的发展历史与发展方向砌体结构原理与设计201.2砌体结构的发展历史与发展方向砌体结构的发展历史与发展方向砌体结构历史悠久，砌体结构历史悠久，“秦砖汉瓦秦砖汉瓦”之说，代表两千之说，代表两千年前，我国砖瓦材料运用已很普遍。年前，我国砖瓦材料运用已很普遍。 十九世纪中叶发明了水泥（十九世纪中叶发明了水泥（cementcement），加入砂浆，），加入砂浆，形成水泥砂浆等，提高了砌体强度。形成水泥砂浆等，提高了砌体强度。古代采用砌体结构的几个著名建筑：古代采用砌体结构的几个著名建筑：长城、嵩岳寺砖塔、安济桥、大雁塔、无梁殿等。长城、嵩岳寺砖塔、安济桥、大雁塔、无梁殿等。1.2.1发展历史简要嵩岳寺砖塔： 嵩岳寺，是屹立在“五岳”之中岳河南省嵩山南麓的一座古老佛刹。建于北魏，是我国现存大型古塔实物中年代最早的一座，具有极高的建筑和艺术价值，它高39.8米，共15层，底层直径10.6米，内径5米，壁厚2.5米，如此多层之高塔在全国范围内罕有。它是一座砖塔，全塔除塔刹和基石外，均以砖砌筑，砖呈灰黄色，以粘土砌缝。汉魏时塔多为木构楼阁式，后来才渐渐被砖石材料代替，嵩岳寺塔则是这一转化的最早实例，因而极为可贵。该塔的外形和下层平面为十二边形，是现存塔的实物中的孤例。 西安大雁塔： 全称“慈恩寺大雁塔”，位于距西安市区4公里的慈恩寺内，始建于公元652年，是一座楼阁式砖塔，塔高64余米，塔基边长25米，共有七层，塔身呈方形锥体。全塔采用磨砖对缝，砖墙上显示出棱柱，可以明显分出墙壁开间，具有中国传统建筑艺术的风格。 我国古代砌体结构：21砌体结构原理与设计1.2砌体结构的发展历史与发展方向砌体结构的发展历史与发展方向河北赵县安济桥河北赵县安济桥赵州桥，又称安济桥 该桥在隋大业初年（公元605年左 右）为李春所创建，是一座空腹式的圆弧形石拱桥，净跨37m, 宽9m，拱矢高度7.24m，在拱圈两肩各设有二个跨度不等的腹 拱，这样既能减轻桥身自重，节省材料，又便于排洪、增加美观，赵州桥的设计构思和工艺的精巧，不仅在我国古桥是首屈一指，据世界桥梁的考证，像这样的敞肩拱桥，欧洲到19世纪中期才出现，比我国晚了一千二百多年砌体结构原理与设计23长长城城 长城是古代中国在不同时期为抵御塞北游牧部落联盟侵袭而修筑的规模浩大的军事工程的统称。长城东西绵延上万华里，因此又称作万里长城。长城建筑于两千多年前的春秋战国时代，现存的长城遗迹主要为建于十四世纪的明长城。据2012年国家文物局发布数据，历代长城总长为21196.18千米；而国家文物局曾于2009年公布明长城调查数据，中国明长城总长为8851.8千米。长城是我国古代劳动人民创造的伟大的奇迹，是中国悠久历史的见证。它与罗马斗兽场、比萨斜塔等列为中古世界七大奇迹之一。1987年12月，长城被列为世界文化遗产。希腊雅典卫城希腊雅典卫城罗马斗兽场罗马斗兽场外国古代砌体结构：砌体结构原理与设计25 罗马斗兽场罗马斗兽场： 建于公元72至82年间，是古罗马文明的象征。遗址位于意大利首都罗马市中心，它在威尼斯广场的南面，古罗马市场附近。从外观上看，它呈正圆形；俯瞰时，它是椭圆形的。它的占地面积约2万平方米，最大直径为188米，小直径为156米，圆周长527米，围墙高57米，这座庞大的建筑可以容纳近九万人数的观众。 雅典雅典卫城卫城 是希腊最杰出的古建筑群，是综合行的公共建筑，为宗教政治的中心地。雅典卫城面积约有4平方千米，位于雅典市中心的卫城山丘上，始建于公元前580年。卫城中最早的建筑是雅典娜神庙和其他宗教建筑。雅典卫城，也称为雅典的阿克罗波利斯，希腊语为“阿克罗波利斯”，原意为“高处的城市”或“高丘上的城邦”。砌体结构在我国发展的三个阶段：第一阶段（19世纪中叶以前），砖石结构主要为城墙、佛塔、石桥及少数砖砌重型穹拱佛殿。第二阶段（19世纪中叶-新中国成立前），广泛采用粘土砖建造承重墙房屋。第三阶段（新中国成立后），广泛采用砖砌多层房屋，扩大石结构应用范围，发展新结构和新技术（比如建造砖薄壳、采用蒸压灰砂砖和粉煤灰砖、混凝土空心砌块，采用各种配筋砌体和大型墙板等）。砌体结构原理与设计261.2砌体结构的发展历史与发展方向砌体结构的发展历史与发展方向1.1.2主要发展方向砌体结构原理与设计271、研制轻质高强块体 我国烧结砖抗压强度较低，美国可达140N/mm2.砖的抗压强度的提高，意味着砌体抗压强度的提高，因而墙厚可减薄，自重可减轻。发展大尺寸、高孔洞率、高强度的空心砖，对减轻结构自重、节约材料、降低工程造价有重要作用。2、利用工业废料既可处理城市建设中的部分工业废料，又可缓和烧砖与征地的矛盾。3、采用大型墙板结构 对加快建筑速度、减轻砌墙的繁重体力劳动，促进建筑工业化、施工机械化有很大推动作用。4、采用工业化方法和机械化施工1.2砌体结构的发展历史与发展方向砌体结构的发展历史与发展方向 补充：补充：烧结普通砖烧结普通砖 1、概述 （1）定义 以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而 成的普通实心砖。（2）种类 粘土砖(N)、页岩砖(Y)、煤矸石砖(M)、粉煤灰砖(F)。（3）质量等级 三个：优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）。 （1 1）尺寸偏差）尺寸偏差（2 2）外观质量）外观质量（3 3）强度等级）强度等级（4 4）泛霜）泛霜（5 5）石灰爆裂）石灰爆裂（6 6）抗风化性能）抗风化性能2 2、技术要求、技术要求（1 1）尺寸偏差：）尺寸偏差：标准尺寸为：标准尺寸为：240mm240mm115mm115mm53mm53mm。 （2 2）外观质量：）外观质量：两条面高度差、弯曲、杂质凸出高度、两条面高度差、弯曲、杂质凸出高度、 缺棱掉角、裂纹长度、完整面和颜色等。缺棱掉角、裂纹长度、完整面和颜色等。（3 3）强度等级：）强度等级： 烧结普通砖是通过取烧结普通砖是通过取1010块砖试样进行抗压强度试验，块砖试样进行抗压强度试验， 根据根据抗压强度值平均值抗压强度值平均值和和强度标准值强度标准值来划分。来划分。2 2、技术要求、技术要求 S S1010块砖试样的抗压强度标准差块砖试样的抗压强度标准差,MPa ,MPa 1 1）计算参数）计算参数 为为1010块砖试样的平均值，块砖试样的平均值，MPaMPa。 fi fi单块砖的抗压强度值，单块砖的抗压强度值，MPaMPa。 f fk k烧结普通砖的抗压强度标准值，烧结普通砖的抗压强度标准值，MPaMPa 变异系数变异系数0.210.21，评定方法：，评定方法：抗压强度值平均值和强度标准值抗压强度值平均值和强度标准值0.210.21，评定方法：，评定方法：抗压强度值平均值和单个测定最小值抗压强度值平均值和单个测定最小值 2 2）强度等级评定）强度等级评定（4 4）泛霜）泛霜 原料中含有硫、镁等可溶原料中含有硫、镁等可溶性盐，在砖使用中，盐类会随性盐，在砖使用中，盐类会随砖内水分蒸发而在砖表面产生砖内水分蒸发而在砖表面产生盐析，一般为白色粉末。盐析，一般为白色粉末。 常见在砖表面形成絮团状斑常见在砖表面形成絮团状斑点，严重的会起粉、掉角或脱点，严重的会起粉、掉角或脱皮。皮。（5 5）石灰爆裂）石灰爆裂 原料中有石灰石，烧成过程中生石灰留在砖内，生石灰在原料中有石灰石，烧成过程中生石灰留在砖内，生石灰在 砖内吸收外界的水分，消化并产生体积膨胀，称为石灰爆裂。砖内吸收外界的水分，消化并产生体积膨胀，称为石灰爆裂。（6 6）抗风化性能）抗风化性能 能抵抗干湿变形、冻融变化等气候作用的性能；能抵抗干湿变形、冻融变化等气候作用的性能； 根根据据其其地地区区风风化化程程度度而而定定，常常以以抗抗冻冻性性、吸吸水水率率及及饱饱和和系系数等指标判别。数等指标判别。3 3、应用：、应用：墙体材料。墙体材料。4 4、注意：、注意：砖的吸水率大，应预先润湿。砖的吸水率大，应预先润湿。1.3 砌体结构的设计方法1.3.1设计方法的发展简况 早期：凭经验 随着力学与材料等科学的发展，经历了按容许应力方法设计、按破损阶段发设计、按极限状态法设计等阶段。1.3.2现行规范的设计方法 砌体结构设计规范（GB50003-2001）采用以概率理论为基础的极限状态设计法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行计算。砌体结构原理与设计35砌体结构原理与设计36结构的可靠性：结构在规定的设计年限内、规定的条件下完成预定功能的能力（安全性、适用性、耐久性等功能）。这种能力既取决于结构的作用和作用效应S，也取决于结构的抗力R。结构的可靠度：对结构可靠性的定量描述，既结构在规定的时间内（结构的设计使用年限）、规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用条件，不考虑人为过失的影响）完成预定功能的概率。这是从统计学观点出发的比较科学的定义，因为在各种随机因素的影响下，结构完成预定功能的能力只能用概率来度量。Z=R-S RS ,结构可靠 RS，结构失效 R=S，结构处于极限状态，R-S=0称为极限状态方程。结构可靠的基本条件：Z 0.规范规范的设计准则的设计准则（按可靠指标的设计准则）：（按可靠指标的设计准则）： 结构在规定的设计使用年限内应具有足够的可靠度，基本内容与混凝土结构所阐述的设计准则完全相同。砌体结构原理与设计37可靠指标： 是结构功能函数Z的平均值z 与其标准差z 之比。按可靠指标的设计准则： 在建筑结构设计时，根据建筑物的安全等级，按规定的可靠指标（也称目标可靠指标）进行设计的设计准则，称为按可靠指标的设计准则。砌体结构原理与设计381、设计使用年限的定义：设计使用年限design working life设计规定的结构或结构构件在正常设计、正常施工、正常使用和维护下不需进行大修加固即可按其预定目的使用的时期。2、设计使用年限的取值：设计使用年限应按现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标准GB50068确定：若建设单位提出更高要求，也可按建设单位的要求确定。类别类别 设设 计计 使使 用用 年限年限（年）（年） 示示 例例 1 15 5临时性结构临时性结构2 22525易于替换的结构构件易于替换的结构构件3 35050普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物4 4100100纪念性建筑和特别重要的建筑结构纪念性建筑和特别重要的建筑结构砌体结构原理与设计39（1）安全等级的确定 现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）规定，建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果的严重性，采用不同的安全等级。建筑结构安全等级划分为三个等级（一级：重要的建筑物；二级：大量的一般建筑物；三级：次要的建筑物）。至于重要建筑物与次要建筑物的划分，则应根据建筑结构的破坏后果，即危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等的严重程度确定。见表1.1P6 规范规范的设计方法的设计方法建筑结构的安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋砌体结构原理与设计40 同一建筑物内的各种结构构件宜与整个结构采用相同的安全等级，但允许对部分结构构件根据其重要程度和综合经济效果进行适当调整。如提高某一结构构件的安全等级所需额外费用很少，又能减轻整个结构的破坏，从而大大减少人员伤亡和财物损失，则可将该结构构件的安全等级比整个结构的安全等级提高一级；相反，如某一结构构件的破坏并不影响整个结构或其他结构构件，则可将其安全等级降低一级；任何情况结构的安全等级均不得低于三级。砌体结构原理与设计41（2）设计内容 砌体结构应按承载能力极限状态设计，并满足正常使用极限状态的要求。根据砌体结构的特点（截面尺寸往往较大），砌体结构正常使用极限状态的要求一般情况下都可以由相应的构造措施得到保证。承载能力极限状态 ultimate limit states 结构或构件达到最大承载能力，或达到不适于继续承载的变形的极限状态。当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态：1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；2）结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度变形而不适于继续承载；3）结构转变为机动体系；4）结构或结构构件丧失稳定（如压屈等）；5）地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）。参见 GB50068-2001砌体结构原理与设计42正常使用极限状态 serviceability limit states 结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态. 如 (1) 影响正常使用或外观的变形;(2) 影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；(3) 影响正常使用的振动；(4) 影响正常使用的其他特定状态；砌体结构原理与设计43（3）承载能力极限状态设计表达式）承载能力极限状态设计表达式 砌体结构和结构构件在设计使用年限内，在正常维护下，必须保证适合使用，而不需大修加固。在按承载能力极限状态设计时，应按下列公式中最不利组合进行计算：(1.1a) (1.1b)砌体结构原理与设计44 结构重要性系数结构重要性系数结构构件的重要性系数，与安全等级对应，结构构件的重要性系数，与安全等级对应，（1）对安全等级为一级或设计使用年限为）对安全等级为一级或设计使用年限为 100 年及以上的结构构件不应小于年及以上的结构构件不应小于 1.1 ；（2）对安全等级为二级或设计使用年限为）对安全等级为二级或设计使用年限为 50 年的结构构件不应小于年的结构构件不应小于 1.0 ；（3）对安全等级为三级或设计使用年限为）对安全等级为三级或设计使用年限为 5 年及以下的结构构件不应小于年及以下的结构构件不应小于 0.9 。（4）在抗震设计中，不考虑结构构件的重要性系数。）在抗震设计中，不考虑结构构件的重要性系数。永久荷载标准值的效应。永久荷载标准值的效应。在基本组合中起控制作用的第在基本组合中起控制作用的第1个可变荷载标准值的效应个可变荷载标准值的效应。第第i个可变荷载标准值的效应个可变荷载标准值的效应。第第i个可变荷载的分项系数，一般取个可变荷载的分项系数，一般取1.4；对荷载标准值大于；对荷载标准值大于4KN/mm2 的的工业厂房楼面结构的活荷载，应取工业厂房楼面结构的活荷载，应取1.3。砌体结构原理与设计45第第i个可变荷载个可变荷载 的组合值系数，一般取的组合值系数，一般取0.7；对书库、档案库、储藏室；对书库、档案库、储藏室或通风机房、电梯机房，应取或通风机房、电梯机房，应取0.9。结构构件的抗力函数结构构件的抗力函数。砌体的强度设计值，砌体的强度设计值， 。其中。其中 为砌体的强度标准为砌体的强度标准值；值； 为砌体结构材料性能分项系数，在一般情况下宜按施工控制等级为砌体结构材料性能分项系数，在一般情况下宜按施工控制等级为为B级考虑，取级考虑，取 ，当为当为C级时，级时，取 。几何参数标准值几何参数标准值。 当楼面活荷载标准值大于4KN/mm2 时，式（1.1）中系数1.4应为1.3；施工质量控制等级划分要求符合砌体工程施工质量验收规范（GB50203）的规定。砌体结构原理与设计46 当砌体结构作为一个刚体，需验算整体稳定性（倾覆、滑移、当砌体结构作为一个刚体，需验算整体稳定性（倾覆、滑移、漂浮等）时，应按下式计算：漂浮等）时，应按下式计算：（1.2）起有利作用的永久荷载标准值的效应起有利作用的永久荷载标准值的效应。起不利作用的永久荷载标准值的效应起不利作用的永久荷载标准值的效应。砌体结构原理与设计471.4 本课程的学习方法（1）材料的特殊性 砌体材料属于脆性材料，抗压强度高、抗拉性能差，因此砌体结构的主要受力构件（墙、柱、基础等），主要是利用其抗压性能。本书的重点是介绍砌体受压性能和砌体受压构件。（2）计算的验算性质 砌体结构构件一般只进行承载能力极限状态计算，正常使用要求是通过构造措施实现。而在进行承载能力极限状态设计时，往往是先确定构件的截面尺寸和材料强度，再进行相应计算，因此承载能力极限状态计算也是以验算形式出现，以满足要求为止。（3）计量单位 计算时，除注明外，均采用法定计量单位N-mm制，与其它结构的计算单位一致。在表达材料强度时，单位采用MPa,1MPa=1N/mm2,与混凝土结构中的表达一致。