钢筋混凝土结构与砌体结构.doc

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钢筋混凝土结构与砌体结构

第一章绪论

  1.1砌体结构发展概况

  1.1.1砌体结构发展简史

   由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为主要受力构件的结构称为砌体结构；

    从材料上分为砖砌体、石砌体、砌块砌体三大类。

    混合结构房屋：

由两种以及两种以上材料作为主要承重结构的房屋。

 1.1.2我国砌体结构发展概况

（1）应用范围扩大

    民用建筑、工业建筑、构筑物、桥梁工程等

（2）新材料、新技术和新结构不断使用承重空心砖发展较快配筋砖砌体和约束砖砌体研究工作不断深入混凝土砌块应用发展很快

    （3）砌体结构计算理论和计算方法不断完善

    《砖石及钢筋砖石结构设计标准及技术规范》1956

    《砖石结构设计规范》（GBJ3-73）1973

    《砌体结构设计规范》（GBJ3-88）1988

    《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）2002

 1.1.3国外砌体结构的发展简介

（1）苏联最早建立较完整的砌体结构理论和设计方法《砖石结构设计标准及技术规范》1939

极限状态设计法1950s。

（2）瑞士苏黎世空心砖应用；19层、24层空心砖住宅1950s

    （3）砌体材料发展

    抗压强度：

英国多孔砖35-70MPa、美国商品砖17.2-140MPa、国外砂浆的强度20-30MPa；砖砌体的强度20MPa（1970s）接近甚至超过普通混凝土。

预制墙板和配筋砌体研究：

美国、新西兰、英国等国都有配筋砌体在地震区兴建的实例

1.2砌体结构的优点及其应用范围

  1.2.1砌体结构的优缺点

    优点：

（1）砌体结构材料来源广泛，易于就地取材。

（2）砌体结构有很好的耐火性和较好的耐久性，使用年限长。

    （3）砌体特别是砖砌体的保温、隔热性能好，节能效果明显。

    （4）采用砌体结构较钢筋混凝土结构可以节约水泥和钢材，并且砌体砌筑时不需要模板及特殊的技术设备，可以节省木材。

新砌筑的砌体上即可承受一定荷载，因而可以连续施工。

    （5）当采用砌块或大型板材作墙体时，可以减轻结构自重，加快施工进度，进行工业化生产和施工

    缺点：

（1）砌体结构自重大。

（2）砌筑砂浆和砖、石、砌块之间和粘结力较弱，因此无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度低，抗震及抗裂性能较差。

    （3）砌体结构砌筑工作繁重。

    （4）砖砌体结构的粘土砖用量很大，往往占用农田，影响农业生产。

1.3砌体结构以展展望

（1）积极发展新材料

（2）积极推广应用配筋砌体结构

    （3）加强对防止和减轻墙体裂缝构造措施的研究

    （4）加强对砌体结构理论的研究

    （5）提高砌体结构的施工技术水平和施工质量

第二章砌体及其基本材料力学性能

    1.砌结构的应用：

（1）主要用于承受压力的构件；

（2）无筋砌体房屋可建5~7层，配筋砌体房屋可建8~18层；

    （3）在盛产石材的地区可采用毛石、料石砌筑5层；

    （4）桥梁、隧道等工程应用也很广；

    （5）砌体材料广泛用于填充及维护构件；

    2.砌体结构发展与展望：

（1）积极发展新材料；

（2）推广应用配筋砌体；

    （3）加强对防止和减轻墙体裂缝构造措施的研究；

    （4）加强砌体结构理论研究。

    （5）提高施工水平和施工质量

  2.1砌体材料及其强度等级

  2.1.1砖

    我国目前用于砌体结构的砖主要有烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖等四种。

    经过烧结的普通砖、粘土空心砖、陶土空心砖等；非烧结硅酸盐砖（煤渣、粉煤灰、生石灰及石膏经蒸压成型）。

    普通粘土砖全国统一规格：

240x115x53，具有这种尺寸的砖称为标准砖；

   空心砖主要分为三种型号：

KP1（240x115x90）、KP2（240x180x115）、KM1（190x190x90）。

前两种可以与标准砖混砌；

    K表示空心，M、P为两种型号，P表示普通。

   砖的强度等级：

    烧结普通砖、烧结多孔砖：

MU30、MU25、MU20、MU15、MU10；《规范GB50003-2001》取消了MU7.5级

    蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖：

MU25、MU20、MU15、MU10；

 2.1.2砌块

    砌块一般指混凝土空心砌块、加气混凝土砌块脏乱硅酸盐实心砌块。

此外还有用粘土、煤矸石等为原料，经焙烧而制成的烧结空心砌块。

    混凝土小型空心砌块；轻骨料混凝土空心砌块（火山渣、浮石等）。

主要尺寸：

390x190x190 

混凝土砌块:

（1）小型：

高度180-350mm

（2）中型：

高度360-900mm

    （3）大型：

高度大于900mm

   砌块的强度等级：

    MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5；《规范GB50003-2001》取消了MU3.5级砖与砌块的区别：

主要是砌筑方式不同砖砌体只有主砖（有时有配砖），砌筑时可根据实际情况安排砖类型，不能满足时可砍砖。

还可通过调整砖的位置来砌成空心和实心墙及改变墙体厚度混凝土小型砌块砌体砌筑复杂，一方面要保证上下皮砌块搭接长度不得小于90，另一方面，要保证空心砌块的孔、肋对齐砌筑。

一般在砌筑前要将各配套砌块的排列方式进行设计。

  2.1.3石材

    当自重大于18N/m3的称为重石，如花岗石、石灰石、砂石等；当自重小于18N/m3的称为轻石，如凝灰岩、贝壳灰岩等；重石材由于强度大，抗冻性、抗水性、抗汽性均较好，通常用于建筑物的基础和挡土墙等；

    石材强度等级：

    MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。

  2.1.4砂浆

    砂浆的作用是将砌体中的块体连成一个整体，并因抹平块体表面面促使应力的分布较为均匀。

    对砌体所用砂浆的基本要求为：

（1）在强度及抵抗风雨侵蚀方面，砂浆应符合砌体强度及建筑物耐久性要求；

（2）砂浆的可塑性，应保证砂浆在砌筑时能很容易且较均匀地铺开，以提高砌体强度和施工劳动效率；

    （3）砂浆应具有足够的保水性。

    砂浆是由砂、矿物胶结材料与水按合理配比经搅拌而制成的；

    砂浆的强度等级：

采用边长为70.7mm的立方体标准试块，在温度为20±3oC环境下，水泥砂浆在湿度为90%以上、水泥石灰砂浆在湿度为60%-80%条件下养护28天，具有95%保证率的抗压强度。

    砂浆的强度等级：

M15、M10、M7.5、M5、M2.5，其中M表示Mortar的缩写；

    混凝土砌块砌筑砂浆（专用砂浆）强度等级分为:

Mb15，Mb10，Mb7.5，Mb5

    砂浆的分类：

    水泥砂浆

    混合砂浆（如水泥石灰砂浆、水泥粘土砂浆）

    非水泥砂浆（如环氧树脂砂浆）；

    砌体结构对砂浆的基本要求：

    强度、可塑性（流动性）、保水性；

    强度：

满足建筑强度和耐久性的要求；

    可塑性（流动性）：

施工时能均匀铺开，提高强度和效率；

    保水性：

影响砌筑吸水。

 2.1.5砖石和砂浆的选择

    强度的要求；

    耐久性的要求：

耐久性不足时，经冻融循环后会引起砖石剥落和强度降低；

    地面以下或防潮层以下的砂浆的最低强度要求：

砖石和砂浆最低强度等级要求

   另外有冻胀环境和条件的地区，地面以下或防潮层以下的砌体，不宜采用多孔砖。

当采用混凝土砌体时，其孔洞应采用强度等级不低于c20的混凝土灌实。

2.2砌体种类

    可按材料、砌筑形式、作用、配筋程度等分类

  2.2.1砖砌体

    在房屋建筑中，砖砌体可用作内外墙、柱、基础等承重结构以及围护墙与隔墙等非承重结构等。

通常用作承重外墙、内墙、砖柱、维护墙及隔墙；注意砌筑方式。

    为使砌体整体性好，砌筑时块体必须合理排列；相互搭接，竖向灰缝错开。

   490×490mm砖柱的四皮砌筑法

 2.2.2砌块砌体

    采用砌块砌体，特别是采用混凝土小型砌块体，是墙体改革的一项重要措施。

    新发展：

混凝土小型、中型空心砌块砌体、轻骨料混凝土空心砌块；

    砌块砌体也应分皮错缝搭接。

排列砌块是设计工作中的一个重要环节，要求砌块类型最少，排列规律整齐，避免竖向通缝。

排列空心砌块时还应做到对孔，对齐上下皮砌块的肋部，以利于传递荷载。

  2.2.3石砌体

    石砌体是由天然石材和砂浆（或混凝土）砌筑而成，可分为料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体等

料石砌体可以用作民用房屋的承重墙、柱和基础，还可以用于建造石拱桥、石坝和涵洞。

    毛石混凝土砌体由混凝土和毛石交替铺砌而成。

    毛石砌体在基础工程中应用较多，也常用于建造挡土墙、路堤和护坡等。

 2.2.4配筋砌体

    为提高砌体强度、减少其戴百尺寸、增加砌体结构（或构件）的整体性，可采用配筋砌体。

配筋砌体可分为配筋砖体和配筋砌块砌体。

    通常分为网状配筋砖砌体、组合砖砌体和配筋砌块砌体。

    网状配筋砖砌体是指在砖砌体的水平灰缝内配置钢筋网片或水平钢筋形成的砌体。

这种砌体可以提高抗压承载能力及抗震性能，一般在轴心受压或偏心受压构件中应用。

    组合砖砌体是砌体外侧预留的竖向凹槽内或外侧配置纵向钢筋，再灌注混凝土或砂浆形成的砌体。

    1.外包式组合砖砌体

    外包式组合砖砌体指在砖砌体墙或柱外侧配有一定厚度的钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层，以提高砌体的抗压、抗弯和抗剪能力。

   2.内嵌式组合砖砌体

    砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙是一种常用的内嵌式组合砖砌体。

工程实践证明，在砌体墙的纵横墙交接处及大洞口边缘，设置钢筋混凝土构造柱不但可以提高构件的承载力，同时构造柱与房屋圈梁连接组成钢筋混凝土空间骨架，对增强房屋的变形能力和抗倒塌内力十分明显。

   配筋混凝土空心砌块砌体

    混凝土空心砌块在砌筑中，上下孔洞对齐，在竖向孔中配置钢筋、浇注灌孔混凝土，在横肋凹槽中配置水平钢筋并浇注灌孔混凝土或在水平灰缝配置水平钢筋，所形成的砌体结构称为配筋混凝土空心砌块砌体，简称配筋砌块砌体。

    这种配筋砌体自重轻，地震作用小，抗震性能好，受力性能类似于钢筋混凝土结构，但造价较钢筋混凝土结构低。

    强调几个概念:

    配筋砌体约束砌体集中配筋砌体

    配筋砌体:

严格意义上的配筋砌体为所配钢筋在墙体破坏时强度达到屈服的砌体。

    约束砌体:

通过垂直和水平钢筋砼构件约束砌体，使其在破坏时主要增加墙体的极限水平变形，增强墙体的延性。

但钢筋在受力过程中可能达不到屈服。

一般来说，不会改变墙体的破坏特征。

    集中配筋砌体:

在约束砌体的基础上，除了墙端柱和楼盖处圈梁之外，又增设墙中柱和水平配筋带。

不仅增加了对墙体的约束作用，而且增强了墙体的水平承载力和竖向承载力。

2.3砌体的受压性能

  2.3.1砌体的受压破坏特征

    砌体轴心受压从加载到破坏大致经历三个阶段，如图2.3所示

    第一阶段：

从