砌体机构概念题.docx
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砌体机构概念题
1．一砖柱，采用MU10粘土砖和M5混合砂浆砌筑，抗压强度设计值；截面尺寸为b×h=370mm×490mm，计算高度l0=4.5m；设荷载标准值作用下偏心距e=60mm。
试求该砖柱的承载能力。
提示：
（1）高厚比和偏心距影响系数：
（2）砌体强度调整系数
。
（1答．Nu=160Kn）
2.截面为240mm×240mm的钢筋混凝土柱，支承在厚h=240mm的砖墙上，采用砖MU7.5，混合砂浆M2.5的砌体，由柱支承的上部设计荷载产生的轴向力设计值N0=60kN，试计算柱下砌体的局部承载力设计值。
（2答．N1=102.5kN>N0=60kN）
例题1某教学楼平面布置如图所示，采用钢筋混凝土空心板楼面，底层墙高4.2m，纵墙均为240mm,承重横墙为240mm，用砂浆M5；非承重横墙为120mm，用M2.5,墙高3.6m。
试验算各种墙的高厚比。
【解】:
1）确定允许高厚比
横墙间距S=14.4m<32m,查表14-2可知为刚性方案。
查表14-3可得：
承重墙：
[β]=24；
非承重墙：
[β]=22。
2）纵墙高厚比验算
S>2H,查表14-4得，H0=1.0H=4.2m
相邻窗间墙间距s=3.6m,bs=1.8m
纵墙高厚比
满足要求。
3）横墙高厚比验算
横墙高厚比
，满足要求。
4）非承重墙高厚比验算
因隔墙上端砌筑时一般用斜放立砖顶着楼板，故应按顶端为不动铰支座考虑，两侧与纵横拉结不好，故应按两侧无拉结考虑。
则
满足要求。
1-4．砌体结构的主要特点有哪些？
【答】：
一、主要用于受压构件
砌体结构的抗压能力高而抗拉能力很低，因此主要用于轴心受压构件或偏心距比较小的偏心受压构件，如墙、柱等。
二、砌体结构的尺寸应与块体尺寸相匹配
例如，用标准砖砌筑而成的砖墙厚度一般为240mm（1砖），370mm（1砖半）和490mm（2砖）等
三、块体与砂浆的选择
在选择块体和砂浆时，除了要满足承载力的要求外，还要满足耐久性的要求。
四、砌体结构的受力性能的离散性比较大
这是由于块体的形状和尺寸的不规则以及砌筑质量的分散性所造成。
五、砌体结构的整体性比较差
六、砌体结构不宜用于振动比较大的结构。
在地震区，应按抗震构造要求设置构造柱和圈梁等来加强砌体结构的整体性。
2-1．砌体结构中砂浆的作用是什么？
对砌体所用块体与砂浆的基本要求有哪些？
【答】：
砌体中砂浆的作用是将砌体中的砖石粘结成整体而共同工作。
同时，因砂浆抹平砖石表面使砌体受力均匀，此外，砂浆填满砖石间缝隙，提高了砌体的保温性与抗冻性。
对砌体所用块体与砂浆，从使用功能着眼，主要考虑材料的强度和耐久性这两方面的要求。
2-2．什么是砌体结构？
砌体的种类有哪些？
【答】：
砌体结构是指用砖、石或块材，用砂浆砌筑的结构。
砌体的种类，按有无配筋分为：
无筋砌体、配筋砌体和组合砌体；按使用材料的不同分为：
砖砌体、石砌体、砌块砌体；砖砌体中又分为实心砌体和空斗砌体；等。
2-3．砌体轴心受压时分哪几个受力阶段？
它们的特征如何？
【答】：
根据试验，砌体轴心受压从加荷开始直至破坏，大致经历着以下三个阶段。
第一阶段：
在压力作用下，砌体内砖和砂浆所受的应力大约在极限荷载的50%—70%时，单块砖内产生细小裂缝。
如不增加荷载，单块砖内的裂缝也不发展。
第二阶段：
随着压力的增加，约为极限荷载的80%—90%时，单块砖内的裂缝连接起来而成连续裂缝，沿竖向通过若干皮砌体。
此时，即使不增加荷载，裂缝仍会继续发展，砌体已接近破坏。
第三阶段：
压力继续增加，接近极限荷载时，砌体中裂缝发展很快，并连成几条贯通裂缝，从而将砌体分成若干小柱体，个别砖可能被压碎，出现失稳，砌体明显向外鼓出而导致砌体试件的破坏。
2-4．砖砌体的抗压强度为什么低于它所用砖的抗压强度？
【答】：
砌体抗压强度远低于它所用砖的抗压强度，其原因可以由砌体内单块砖的受压特点对砌体强度的影响加以说明：
a.由于砖之间的灰缝厚度及密实性不均匀，再加上砖本身的不平整，受力后，使砖处于受弯、受剪甚至受扭，而砖的抗弯、抗剪性能差。
b.由于砖和砂浆的弹性模量及横向变形系数的不同，砌体受压时要产生横向变形，当砂浆强度较低时，砖的横向变形比砂浆小，在砂浆粘着力与摩擦力的作用下，砖将阻碍砂浆的横向变形，从而使砂浆受压，砖就受到横向拉力。
由于砖内出现了附加拉应力，便加快了砖的裂缝出现。
c.砌体内的砖可视为弹性地基上的梁，砂浆的弹性模量愈小，砖的弯曲变形愈大，因而砖内产生的弯剪应力愈高。
d.砌体内的垂直灰缝往往不能很好地填满，同时垂直灰缝内砂浆和砖的粘结力也不能保证砌体的整体性。
因此，位于垂直灰缝上的砖内，将发生横向拉力和剪应力的集中，加快砖的开裂。
由于以上几点原因，砌体中的单块砖实际上处于受压、受弯、受剪和受拉的复杂应力状态下，而砖的抗剪、抗弯、抗拉强度都低于抗压强度，以致砌体在砖的抗压强度未得到充分发挥，就发生破坏，所以砌体的抗压强度总是比砖的抗压强度低。
2-5．影响砌体抗压强度的主要因素有哪几方面？
【答】：
影响砌体抗压强度的因素，主要有以下几个方面。
a.块体对砌体强度的影响
提高块材的抗压强度和抗弯强度，砌体强度随之提高；
砌体强度随着块材厚度的增加而增加，随着块材长度增加而降低；
块体的表面愈平整，灰缝的厚薄将愈均匀，有利于砌体抗压强度的提高。
b.砂浆对砌体强度的影响
砌体内如采用和易性好的砂浆，则在砌筑时能使灰缝厚度较均匀及密实性较好，因而可减小单块砖内所产生的复杂应力，使砌体强度得以提高。
c.砌筑质量对砌体强度的影响
灰缝均匀、尺寸合适、灰缝中砂浆均匀饱满密实，对砌块在砌体中的受力状态有好的影响。
水平灰缝的厚度对砌体的强度也有一定的影响。
太厚，虽砂浆易铺砌均匀，但是增加了砖的拉应力。
太薄，砖面不能填平，导致砖受力复杂。
因为干砖要吸取灰缝中的砂浆的水分，使砂浆失水而达不到结硬后应有的强度。
因此在砌筑过程中，砖应提前浇水湿润。
d.此外，搭缝方式、砂浆砖的粘结力、竖向灰缝饱满程度以及构造方式等影响因素。
2-6．说明砖砌体的抗压强度平均值、砖砌体抗压强度标准值及设计值三者的关系。
【答】：
各类砌体轴心抗压强度的平均值
砌体抗压强度平均值的计算公式：
式中：
—砌体轴心抗压强度平均值；
—块体抗压强度平均值（MPa）
—砂浆抗压强度平均值（MPa）
—砌体种类和砌筑方法等因素对砌体抗压强度的影响系数
—砂浆强度不同时，砌体抗压强度的影响系数
a—与块体高度有关的系数
砌体抗压强度标准值
和设计值
材料强度的标准值：
设计值：
式中：
δf——砌体强度的变异系数
γf——砌体结构的材料性能分项系数，对各类砌体的各种强度，γf=1.5。
综上所述，各类砌体的强度的平均值、标准值和设计值的大小顺序是：
2-7．为什么工程上不允许采用垂直与水平通缝截面轴心受拉的构件？
【答】：
由于粘结力与砖石表面特征几其清洁程度及砖石本身湿润情况等因素有关，因而粘结强度分散性也较大，并且法向粘结强度往往不易保证，所以在工程中不允许设计成利用法向粘结强度的轴心受拉构件。
2-8．砌体在轴心受拉时有哪几种破坏形态？
【答】：
按照力作用于砌体方向的不同，有三种破坏可能。
当轴向拉力与砌体的水平灰缝平行时，砌体可能沿齿缝截面破坏；也可能沿块体和竖向灰缝截面破坏；当轴向拉力与砌体的水平灰缝垂直时，砌体可能沿通缝截面破坏。
2-9．砌体在弯曲受拉时有哪几种破坏形态？
【答】：
砌体弯曲受拉时，有三种破坏形态。
可分为：
沿齿缝截面破坏；沿块体和竖向灰缝截面破坏；沿通缝截面破坏。
3-1．砌体受压时，随着偏心距的变化，截面应力状态如何变化？
【答】：
随着轴向荷载N偏心距的增大，砌体截面受力特征将逐渐发生变化：
1）轴心受压时，全截面均匀受压，破坏时极限压应力；2）偏心距较小时，全截面非均匀的受压，近压力一侧的压应力值较大，破坏时此处的压应力；3）偏心距较大时，大部分受压，远离压力一侧的小部分受拉，但拉应力小于极限弯曲拉应力，破坏仍发生在受压一侧；4）偏心距进一步增大，拉应力超过极限弯曲拉应力，出现裂缝，轴向荷载由未开裂截面上压应力的合力相平衡；5）偏心距非常大时，截面的极限承载力由拉区砌体弯曲受拉强度控制，裂缝一出现，构件即破坏。
3-2．受压构件承载力计算时偏心距的限值是多少？
当轴向力偏心距超过规定的限值时，应如何计算？
【答】：
3-3．砌体在局部压力作用下承载力为什么会提高？
因为砌体在局部压力作用下，不仅直接局部承压面下的砌体发生变形，在它周围的砌体也将发生变形，可以说直接受压面周围的砌体协同承载，因而提高了截面抵抗局部压力的能力。
另外，周围未承受压力的砌体，约束了中间直接承受荷载的局部受压砌体的横向变形，起到“套箍作用”，产生三向受压应力状态，也大大提高了砌体的局部抗压强度。
3-4．偏心受压构件承载力的影响系数与哪些因素有关？
【答】：
构件的影响系数与砂浆强度等级、构件高厚比以及偏心程度（
）有关。
思考题
一、填空
1．多层混合结构房屋主要由屋盖、楼盖、墙体、柱和基础等结构和构件组成。
2．墙体的分类：
位于房屋外围的墙是外墙；位于房屋内部的墙是内墙。
布置在房屋平面较短方向的墙体为横墙；布置在房屋平面较长方向的墙体为纵墙；除承受墙体自重外还承受屋盖和楼盖传来荷载的墙，称为“承重墙”；而仅仅承受自身重量的墙体，则称为“非承重墙”.
3．常用的预制铺板有实心板、空心板、槽形板、单T形板和双T形板，其中空心板、槽形板应用最广泛。
3．当预制铺板排下来还剩下一定空隙时，可根据所剩空隙宽度不同而采用以下措施：
调整板缝、调缝板、挑砖、局部现浇。
4．铺板式楼盖的连接包括有板与板的连接、板与墙和板与梁的连接、梁与墙的连接。
4-1、什么是混合结构？
【答】：
多层混合结构是指房屋的内外墙体、柱和基础等竖向承重构件采用砌体结构，而屋盖、楼盖等水平承重构件则是采用钢筋混凝土结构，以及钢木结构所组成的房屋承重结构体系。
4-2、混合结构房屋的结构布置方案有哪些？
它们特点各是什么？
【答】：
混合结构房屋的结构布置方案有纵墙承重体系，横墙承重体系，纵横墙承重体系，内框架承重体系。
各自的特点如下：
1）纵墙承重体系的特点是：
a、主要承重墙为纵墙，横墙间距可根据需要确定，因此满足需要有较大空间的房屋，建筑平面布置较灵活。
b、纵墙是主要承重墙，设置在纵墙上的门窗洞口大小和位置受到一定的限制。
c、横墙数量较少，横向刚度小，整体性差，一般适用于单层厂房，仓库、酒店，食堂等建筑。
2）横墙承重体系的特点是：
a、横墙是主要承重墙。
纵墙主要起围护、隔断作用，因此其上开设门窗洞口限制较少。
b、横墙数量多、间距小，又有纵墙拉结，因此房屋的横向空间刚度大，整体性好，有良好的抗风、抗震性能及调整地基不均匀沉降的能力。
c、横墙承重方案结构较简单、施工方便，但墙体材料用量较多。
d、房间大小较固定，因而一般适用于宿舍、住宅、寓所等。
3）纵横墙承重体系的特点是：
a、既保证了有灵活布置的房间，又具有较大的空间刚度和整体性。
适用于教学楼、办公楼、医院等。
4）内框架承重体系的特点是：
a、外墙和柱为竖向承重构件，内墙可以取消，因此有较大的使用空间，平面布置灵活。
b、由于竖向承重构件材料不同，基础形式也不同，因此施工较复杂，易引起地基不均匀沉降。
c、横墙较少，房屋的空间刚度交差。
4-3、怎样确定房屋的静力计算方案？
【答】：
在理论上应根据房屋空间性能系数来定，当η>0.77时，房屋按弹性方案计算；当0.77>η>0.33时，房屋按刚弹性方案计算；当η<0.33时，房屋按刚性方案计算。
在设计工作中，房屋的计算方案是根据楼（屋）盖的类型以及横墙的间距来确定，具体见下表。
屋盖或楼盖的类别
刚性方案
刚弹性方案
弹性方案
1
整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖或钢筋混凝土楼盖
s<32
32≤s≤72
s>72
2
装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和有密铺望板的木屋盖或木楼盖
s<20
20≤s≤48
s>48
3
冷摊瓦木屋盖和石棉水泥瓦轻钢屋盖
s<16
16≤s≤36
s>36
注：
1、表中s为横墙间距，单位为m;
2、对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，应按弹性方案房屋考虑。
思考题
4-4、为什么要验算墙、柱高厚比？
高厚比验算考虑了哪些因素？
【答】：
混合结构房屋中的墙、柱均是受压构件，除了要满足承载力要求外，还必须保证其稳定性。
《规范》中规定用验算墙、柱高厚比的方法进行墙、柱稳定性的验算。
高厚比验算考虑了下列因素：
a、砂浆强度等级
砂浆强度等级是影响允许高厚比的重要因素，砂浆强度等级愈高，允许高厚比相应愈大。
b、砌体截面刚度
截面惯性矩愈大，稳定性愈好。
当墙上有门窗洞口时，允许高厚比采用修正系数予以降低。
c、砌体类型
空斗墙、中型砌块墙和柱，以及毛石墙柱的刚度较实心砌体差，允许高厚比予以降低。
d、构件的重要性和房屋的使用情况
对次要构件，如自承重墙允许高厚比可以提高，通过系数加以修正。
e、构造柱间距及截面
构造柱间距愈小，截面愈大，对墙的约束愈大，因此墙的稳定性愈好，也是通过修正系数加以考虑。
f、横墙间距
横墙间距愈小，墙体稳定性和刚度愈大。
验算时用改变墙体和柱的计算高度来考虑。
g、支承条件
刚性方案房屋的墙柱在屋盖和楼盖支承处假定为不动铰支座，刚性好，而弹性和刚弹性房屋的墙柱在楼盖处侧移较大，稳定性较差。
验算时用改变其计算高度来考虑。
4-5、房屋的空间工作性能的影响因素是什么？
房屋空间性能影响系数η的意义是什么？
【答】：
影响房屋的空间工作性能的因素很多，包括以下因素：
屋盖或楼盖的刚度，横墙的间距，屋架的跨度、排架的刚度、荷载类型等，其中最主要影响因素是屋盖或楼盖的刚度，横墙的间距。
房屋空间性能影响系数η的意义是
式中
——考虑空间工作时，外荷载作用下房屋排架水平位移的最大值。
——在外荷载作用下，平面排架的水平位移；
η愈大，表示整体房屋的水平侧移与平面排架愈接近，即空间工作愈小；反之，η愈小，房屋的水平侧移愈小，房屋的空间工作愈大。
4-6.刚性方案、刚弹性方案及弹性方案单层房屋墙柱计算简图是怎样的？
为什么？
【答】：
1）刚性方案的计算简图为：
纵墙、柱下端在基础顶面处固接，上端与屋面大梁为不动铰支座，在荷载作用下的内力按结构力学方法确定。
2）弹性方案计算简图是：
纵墙、柱下端在基础顶面处固接，上端与屋面大梁为铰接的有侧移平面排架，在水平风荷作用下的内力按二步叠加法计算。
3）刚弹性方案计算简图是：
在弹性方案基础上，考虑空间作用，在墙柱顶处加一弹性支座；其内力仍按二步叠加法计算。
思考题
4-9．在一般砌体结构房屋中，圈梁的作用是什么？
【答】：
1）增强房屋的空间刚度和整体性，加强纵、横墙的联系，圈梁在验算墙、柱高厚比时作为不动铰支座，以减小墙、柱的计算高度，提高其稳定性。
2）承受地基不均匀沉降在墙体中所引起的弯曲应力，可抑制墙体裂缝的出现或减小裂缝的宽度，还可有效地消除或减弱较大振动荷载对墙体产生的不利影响。
3）跨过门窗洞口的圈梁，如配筋不少于过梁时，可兼作过梁。
4-10．设计砌体房屋时，为什么除进行承载力计算和验算之外，还要满足构造要求？
【答】：
砌体房屋可以通过承载力计算和验算保证各构件的承载力的要求。
但由于砌体的抗裂性差，温度变化、砌体干缩和地基不均匀沉降等都可使墙体产生裂缝，影响房屋的整体性、耐久性、使用、美观甚至安全，而这些是不能通过承载力计算解决的，必须采用适当的构造措施加以防止。
而且砌体房屋的整体性差，抗震性差，这只有通过一定的构造措施才能提高其的整体性和抗震性。
4-11．在多层工业和民用建筑中圈梁的设置有哪些要求？
【答】：
1）车间、仓库、食堂等空旷的单层房屋应按下列规定设置圈梁
a、砖砌体房屋，檐口标高为5-8m时，应在檐口设置一道圈梁，檐口标高大于8m时，宜增设。
b、砌块和料石砌体房屋，檐口标高为4-5m时，应在檐口标高处设置圈梁一道；檐口标高大于5m时，宜增设。
c、对有吊车或较大振动设备的单层工业厂房，除在檐口或窗顶标高处设置圈梁一道外，尚应在吊车梁标高处或其他适当位置增设。
2）多层工业和民用建筑应按下列规定设置圈梁
a、住宅、宿舍、办公楼等多层砌体民用房屋，层数为3-4层时，应在檐口标高处设置圈梁一道；当层数超过4层时，应在所有纵横墙上隔层设置。
b、多层工业建筑，宜每层设置圈梁。
c、设置墙梁的多层砌体房屋应在托梁、墙梁顶面和檐口标高处设置圈梁，其他楼盖处宜在所有纵横墙上每层设置。
d、采用现浇钢筋混凝土楼盖的多层砌体房屋，当层数超过5层时，除在檐口标高处设置一道圈梁外，可隔层设置圈梁，并与楼盖面板现浇。
3）建筑在软弱地基或不均匀地基上的砌体房屋，除按本节规定设置圈梁外，尚应符合国家现行标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007）的有关规定。
4-12．引起墙体开裂的主要因素是什么？
【答】：
引起墙体开裂的主要因素有温度和收缩变形以及由于地基不均匀沉降等。
由于气温变化或材料收缩时，钢筋混凝土屋盖、楼盖和砖墙由于线膨胀系数和收缩率的不同，将产生各自不同的变形，而引起彼此的约束作用而产生应力，当所产生的拉应力超过材料的抗拉强度时，墙体就易开裂。
由于地基不均匀沉降，会在墙体内产生附加应力，当在墙体内引起的拉应力或剪应力一旦超过砌体的强度时，就会产生裂缝。
4-13混合结构房屋在水平地震作用下的破坏形态有哪些？
【答】：
纵墙水平裂缝、窗间墙交叉裂缝、房屋刚度中心与质量中心不重合引起的扭转、横墙连接处的竖向裂缝、转角墙体崩落、碰撞损坏。
思考题
4-14混合结构房屋的震害有哪些特点？
【答】：
尽管多层混合结构房屋的震害是多式多样的，但还是有规律可循的。
其震害特点如下：
1）经抗震设防的房屋，震害较轻；未经抗震设防的房屋，震害严重。
2）平面规整、简单的房屋，震害较轻；平面复杂、凹凸变化过多的房屋，震害严重。
房屋的竖向刚度分布均匀的震害较轻；房屋的体型复杂、竖向刚度有突变、屋顶建有小屋或水箱的震害严重。
3）空间刚度好的横墙承重体系房屋和纵横墙承重体系房屋震害较轻；而空间刚度差的纵墙承重体系房屋和内框架承重体系房屋震害严重。
4）房屋端部因受力集中或扭转效应往往比房屋中部严重；房屋的转角处和突出部分也比其它部位震害严重。
5）房屋的横向刚度弱，则房屋的上层震害严重；横向刚度强，则下层震害严重；横向刚度强而各层结构刚度不同，则薄弱层震害严重。
6）楼盖为现浇结构时整体性好，震害较轻；楼盖为预制装配式时，震害较重；屋盖轻时，地震作用小震害较轻，屋盖重时房屋震害严重。
习 题
4-1某无吊车的刚性方案单层房屋，纵向承重砖柱截面尺寸为370mm×490mm，H=4.5m，有柱间支撑，用M7.5砖和M5混合砂浆砌筑。
试验算该柱高厚比是否满足。
4-2某无吊车带壁柱墙单层厂房，承重带壁柱墙及窗洞尺寸见下图，横墙间距为30m，二类屋盖体系，用MU10砖和M2.5混合砂浆砌筑，带壁柱墙H=5m。
试验算带壁柱墙高厚比。
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