第六章砌体结构课件（课件）《建筑力学与结构》（中国劳动保障出版社）

第六章 砌体结构 第一节 砌体材料 一、块材 1．砖 （1）烧结普通砖 烧结普通砖是由煤矸石、页岩、粉煤灰或黏土为主要原料，经过焙烧而成的规格尺寸为240 mm×115 mm×53 mm的实心砖，因其尺寸全国统一，故称为标准砖，如图6—1所示。在民间也称为95砖（长边约等于9.5 in），此砖规格的确定兼顾了墙体承载力、稳定性、保温、隔热甚至施工时操作者抓握的可靠性。 图6-1 标准砖 烧结普通砖的强度根据国家标准《砌体结构设计规范》（GB 50003—2011）可分为五级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10。烧结普通砖根据所用配料的不同，又可分为烧结黏土砖、烧结页岩砖、烧结煤矸石砖和烧结粉煤灰砖等。 （2）烧结多孔砖 烧结多孔砖是以煤矸石、页岩、粉煤灰或黏土为主要原料，经焙烧而成、孔洞率不大于35%，孔的尺寸小而数量多，主要用于承重部位的砖，简称多孔砖。根据外形尺寸不同，目前多孔砖分为P型砖和M型砖，为配合砌筑上头角（边缘与转折）的处理，还有相应的配砖。P型砖的规格尺寸为240 mm×115 mm×90 mm，M型砖的规格尺寸为190 mm×190 mm×90 mm，如图6—2所示。 烧结多孔砖的强度等级与烧结普通砖的强度等级相同。 采用多孔砖对减轻结构自重、提高砌筑效率、节约能源和资源、改善隔热隔声效能和降低造价具有重要意义。此外，用黏土、页岩、煤矸石等原料还可以经焙烧制成孔洞较大、孔洞率大于35%的烧结空心砖，用于围护结构，其强度等级为：MU10、MU7.5、MU5和MU3.5。 图6-2 烧结多孔砖 a）P型砖 b）M型砖 除此之外，还有一种主要用于非承重墙体的水平孔空心砖，如图6—3所示。 图6-3 水平孔空心砖 （3）蒸压砖 蒸压砖主要分为两类：蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖。蒸压砖系经坯料制备、压制排气成型、高压蒸养而成的实心砖。蒸压砖的尺寸与烧结普通砖的尺寸相同，强度等级分为三级：MU25、MU20、MU15。 蒸压灰砂普通砖以石灰等钙质材料和砂等硅质材料为主要原料，蒸压粉煤灰普通砖的主要原料是粉煤灰和石灰，适量加入石膏和集料（如水泥）。 相比于烧结普通砖，蒸压砖的耐久性较差，一般可通过加强构造措施的方法来延长其使用寿命（如利用水泥砂浆抹面来防止砖块的碳化）。 （4）混凝土砖 混凝土砖是以水泥为胶结材料，以砂、石等为主要集料，加水搅拌、成型、养护制成的一种多孔的混凝土半盲孔砖或实心砖。多孔砖的主规格尺寸为240mm×115 mm×90 mm、240 mm×190mm×90 mm、190 mm×190 mm×90 mm等，实心砖的主规格尺寸为240 mm×115 mm×53 mm、240 mm×115 mm×90 mm等。 混凝土砖的强度等级分为四级：MU30、MU25、MU20、MU15 2．石材 石材是指以天然石料经加工后形成的砌筑材料，按其加工后外形的规则程度可分为料石和毛石。其中料石还可进一步划分为细料石、半细料石、粗料石和毛料石等。料石的截面高度一般为180～350 mm，且不小于其长度的1/4；毛石要求中部的厚度不小于200 mm。工程中应选用无明显分化的天然石材。 石材的优点是抗压强度高，耐久性好；缺点是自重大，搬运与砌筑不方便。石材一般用于房屋的基础和肋脚部位。石材的强度等级分为七级：MU100、 MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。这一指标值仅对应于毛料石和毛石，其他如细料石、半细料石和粗料石应乘以不同的系数。 3．砌块 前述实心砖、空心砖和石材以外的块体材料统称为砌块。我国目前常用的是混凝土小型空心砌块，有普通混凝土砌块和轻集料混凝土砌块两种。主规格尺寸为390 mm×190 mm×190 mm，空心率为25%~50%，简称混凝土小型砌块，如图6—4所示。承重结构的混凝土砌块、轻集料混凝土砌块的强度等级为MU20、MU15、MU10、MU7.5、MU5；自承重墙的轻集料混凝土砌块的强度等级为MU10、MU7.5、MU5、MU3.5。 除主规格尺寸外，各地尚有地方推行的一些标准，有些尺寸较大，称为中型或大型砌块。 混凝土小型空心砌块如图6—4所示。 图6—4 混凝土小型空心砌块 二、砂浆 砌体中砂浆的作用是将块材连成整体并使应力均匀分布，同时砂浆填满了块材间的缝隙，减少了透气性，提高了砌体的隔热、隔声、抗冻和防潮性能。砂浆按其组成成分的不同，大致可分为以下四类： 1．水泥砂浆 水泥砂浆由水泥、砂和水拌和而成，不掺入任何外加剂。水泥砂浆强度高、耐久性好，但其和易性和保水性差。保水性差使砂浆在砌筑前会游离出较多的水分，砂浆铺筑在砖面上后这部分水分会被砖很快吸收，使铺筑发生困难，降低砌筑质量。失水的砂浆本身也不易达到预期的强度，因此砌体的强度也会受到影响。 2．混合砂浆 混合砂浆是在水泥砂浆的基础上适量加入一些塑性掺和料而形成的砂浆，如水泥石灰砂浆和水泥黏土砂浆等。由于塑性掺和料的作用，混合砂浆具有一定的强度和耐久性，和易性和保水性较好，便于施工，砌筑质量可以保证，是一般砌体中的常用砂浆。与水泥砂浆相比，混合砂浆砌筑的砌体强度要高于水泥砂浆砌筑的砌体强度。 3．非水泥砂浆 非水泥砂浆是指不含水泥的砂浆，如石灰砂浆和黏土砂浆等。这类砂浆强度不高，耐久性也差，不能用于地面以下或防潮层以下的砌体，一般只用于受力不大的简易或临时建筑中。 4．专用砌筑砂浆 专用砌筑砂浆根据所用块材不同分为混凝土砌块（砖）专用砌筑砂浆和蒸压砖专用砌筑砂浆。混凝土砌块砌筑砂浆是由水泥、砂、水以及根据需要掺入的掺和料和外加剂等组分，按一定比例经机械拌和制成，专门用于砌筑混凝土砌块的砌筑砂浆，简称砌块专用砂浆。这类砂浆粘接性和耐久性较好，和易性和保水性也得到了改善，配合混凝土砌块灌孔混凝土，能够确保砌块结构的整体受力性能和工程质量； 蒸压砖专用砌筑砂浆是由水泥、砂、水以及根据需要掺入的掺和料和外加剂等组分，按一定比例经机械拌和制成，专门用于砌筑蒸压灰砂砖或蒸压粉煤灰砖砌体，且砌体抗剪强度应不低于烧结普通砖砌体的取值的砂浆。 国家标准《砌体结构设计规范》（GB 50003—2011）规定砂浆的强度等级应按下列要求采用： （1）烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体采用的普通砂浆强度等级为M15、M10、M7.5、M5、M2.5； （2）蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体采用的专用砌筑砂浆强度等级为Ms15、Ms10、Ms7.5、Ms5.0； （3）混凝土普通砖、混凝土多孔砖、单排孔混凝土砌块和煤矸石混凝土砌块砌体采用的砂浆强度等级为Mb20、Mb15、Mb10、Mb7.5、Mb5； （4）轻集料混凝土砌块砌体采用的砂浆强度等级为Mb10、Mb7.5、Mb5。 （5）毛料石、毛石砌体采用的砂浆强度等级为M7.5、M5、M2.5。 以上砂浆强度表示符号中，M、Ms、Mb表示砂浆，其后数值表示砂浆强度大小（单位为MPa）。 三、砌体材料的耐久性要求 1．砌体结构的环境类别 砌体结构的环境类别见表6—1。 表6—1 砌体结构的环境类别 环境类别 条件 1 正常居住及办公建筑的内部干燥环境 2 潮湿的室内或室外环境，包括与无侵蚀性土和水接触的环境 3 严寒和使用化冰盐的潮湿环境（室内或室外） 4 与海水直接接触的环境，或处于滨海地区的盐饱和的气体环境 5 有化学侵蚀的气体、液体或固态形式的环境，包括有侵蚀性土壤的环境 2. 砌体材料的选择 砌体所用块材和砂浆，主要应依据承载能力、耐久性以及隔热、保温等要求进行选择。 设计使用年限为50年时，地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间的墙或环境类别2的砌体，所用材料的最低强度等级应符合表6—2的规定： 潮湿程度 烧结普通砖 混凝土普通砖、蒸压普通砖 混凝土砌块 石材 水泥砂浆 稍潮湿的 很潮湿的 含水饱和的 MU15 MU20 MU20 MU20 MU20 MU25 MU7.5 MU10 MU15 MU30 MU30 MU40 M5 M7.5 M10 表6—2 地面以下或防潮层以下的砌体所用材料的最低强度等级 对处于环境类别3～5等有侵蚀性介质的砌体，不应采用蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖，应采用实心砖，砖的强度等级不应低于MU20，水泥砂浆的强度等级不应M10，混凝土砌块的强度等级不应低于MU15，灌孔混凝土的强度等级不应低于Cb30，砂浆的强度等级不应低于Mb10。 第二节 砌体结构的承载力 一、砌体的种类 1．无筋砖砌体 由各种规格的砖砌筑而成的整体称为无筋砖砌体。在房屋建筑中，无筋砖砌体可用做内外承重墙和维护墙等。无筋砖砌体房屋的抗震和抵抗不均匀沉降能力较差。承重结构一般采用实心砖或多孔砖砌筑，通常采用一顺一丁、梅花丁或三顺一丁等砌筑方式，如图6—5所示。 无筋砖砌体的常用厚度为120 mm（ 砖）、240 mm（1砖）、370 mm（ 砖）和490 mm（2砖）等。 2．砌块砌体 砌块砌体是指由混凝土砌块和砌块专用砂浆组砌（有时加有砌块灌孔混凝土）而成的砌体。砌块砌体的推广是墙体材料改革、节约能源和可持续发展的重要举措。砌块砌体结构自重较轻，施工效率较高，节约耕地，符合建筑工业化发展的方向。 a） b) c) 图6—5 砖砌筑方式 a）一顺一丁 b）梅花丁 c）三顺一丁 与砖的组砌形式不同，砌块一般只能单片砌筑，只有顺砖，没有丁砖，其整体性和抗震能力有所下降。为了提高砌块砌体的强度、整体性、抗震能力和耐久性，可在混凝土空心砌块的空洞中和其他需要填实部位的孔洞中浇筑砌块灌孔混凝土（竖孔内加入钢筋就可形成配筋砌块砌体）。砌块灌孔混凝土是指由水泥、集料（砂、石类等骨料）、水以及根据需要加入的掺和料和外加剂等组分，按一定比例经机械搅拌后，用于浇筑混凝土砌块砌体芯柱或其他需要填实部位孔洞的混凝土。为了保证质量，砌块灌孔混凝土应为高流动性、低收缩的细石混凝土；要求坍落度为160~200 mm，强度等级用Cb表示，确定方法同普通混凝土；砌块灌孔混凝土的强度等级不应低于Cb20，且不应低于1.5倍块体强度等级。 3．石砌体 石砌体的类型有料石砌体、毛石砌体和毛石混凝土砌体。 料石砌体一般用于房屋墙体、石拱桥和基础等，料石由于自重大、加工困难、砌筑不方便，因此应用不广泛；毛石砌体主要用做基础，用做外墙需要灌注较多的砂浆，截面较厚，抗压强度较低，很少应用。 4．配筋砌体 为了提高砌体的强度、改善砌体的性能及减小构件的断面尺寸，可在砌体的水平灰缝中每隔几皮砖设置一层钢筋网，或在抹灰层中配置钢筋，或在构件的受拉或受压区用钢筋混凝土或钢筋砂浆代替一部分砌体形成配筋砌体。配筋砌体分为横向配筋砌体、竖向配筋砌体和组合砌体三种形式。 （1）横向配筋砌体 横向配筋砌体主要是网状配筋砖砌体。网状配筋砖砌体是指在砌体的水平灰缝中每隔几皮砖放置一道网状钢筋，钢筋网可以约束砌体的横向变形，从而提高砌体的抗压强度。网状配筋的钢筋网可以是方格网或连弯网，如图6—6所示。方格网的钢筋直径为 3～4 mm，网眼大小约40～100 mm；当钢筋直径较大（5～8 mm）时，一般采用连弯网片相互垂直地放置于相邻灰缝内，但工程上很少采用连弯钢筋网。 图6—6 网状配筋砌体 a）方格网 b）连弯网 （2）竖向配筋砌体 在砌体竖缝或空心砖（空心砌块）孔洞内放置竖向钢筋，并用流动性较大的混凝土浇灌，即可形成竖向配筋砌体，如图6—7所示。竖向配筋砌体可以提高砌体的抗压、抗弯和抗剪能力。 （3）组合砌体 当构件偏心较大时，在构件的受拉或受压区用钢筋混凝土或钢筋砂浆代替一部分原有砌体面积并与原砌体共同工作的砌体称为组合砌体，如图6—8所示。组合砌体也可为采用砖砌体和钢筋混凝土构造柱组成的组合砖墙，如图6—9所示。 图6—7 竖向配筋砌体 图6—8 组合砌体 图6—9 组合砖墙 二、砌体的力学性能 1．砌体的受压性能 （1）砌体轴心受压破坏特征 如图6—10所示，砌体从开始受力到破坏，大致经历三个阶段。 从开始加载到个别砖（或砌块，或石砌体）出现裂缝为第一阶段，荷载不增加，裂缝不发展，此时荷载约为破坏荷载的50%~70%，如图6—10a所示。 荷载继续增加，原有裂缝也随之发展，同时新裂缝不断增加，当荷载达到破坏荷载的80%~90%时，裂缝发展，沿竖向通过若干皮砖，形成一段段连续的裂缝，荷载不增加，裂缝也继续发展，如图6—10b所示，此时可认为进入第二阶段。 荷载进一步增加，砌体中的裂缝迅速发展，整个砌体发生横向变形。纵向裂缝贯穿砌体，形成小柱，砖压碎或小柱失稳，砌体破坏，如图6—10c所示，此为第三阶段。 在试验中发现，砌体中的砖块在荷载并不很大时即已出现竖向裂缝，说明砌体的抗压强度远小于砖的抗压强度。虽然轴心受压砌体在总体上呈均匀受压态势，但是由于砂浆铺筑不匀、砖面不平、砂浆本身材质不匀等，造成砖与砂浆不能充分接触，砖在砌体中实际处于受弯、受拉、受剪等复杂应力状态，所以砌体不能作为单一块体抗压墙体。 图6—10 砖砌体轴心受压破坏过程 a）单砖开裂 b）砌体形成一段段裂缝 c）裂缝贯通 （2）影响砌体抗压强度的因素 1）块材和砂浆的强度。块材和砂浆的强度是影响砌体抗压强度的重要因素，其中块材强度又是最主要的因素，所以提高块材强度比提高砂浆强度有效。 2）块体的形状、尺寸及灰缝厚度。由于块体抗弯能力较弱，故厚度的影响至关重要；形状规则与否也直接影响到砌体的强度；灰缝过厚或太薄都会影响砌体的强度。因此，形状平整、规则，则弯、剪应力小，强度相对高（料石比毛石强度高就是例子）；块体高度大则强度高，长度大则强度低；灰缝的厚度为8～12 mm（一般为10 mm），料石砌体一般不大于20 mm。 3）砂浆的性能。砂浆的性能是指除强度以外，砂浆应具有良好的流动性、保水性以及较高的密实性。水泥砂浆砌筑的砌体抗压强度小于混合砂浆砌筑的砌体抗压强度，约降低5%～15%。原因是水泥砂浆容易失水，流动性（和易性或可塑性）和保水性相对较差。 4）砌筑质量。砌筑质量也是影响砌体抗压强度的重要因素。砌筑中要求灰缝饱满、横平竖直、 上下错缝、内外搭砌，使之比较均匀地受力，提高砌体的抗压强度。砖墙水平灰缝的饱满度≥80%（若饱满度由80%降低到65%，则砌体强度降低20%）；砖柱灰缝饱满度≥90%。 2．砌体的轴心受拉、弯曲受拉和受剪破坏形态 （1）砌体轴心受拉 如图6—11所示，砖砌圆形水池的池壁为砌体结构中常遇到的轴心受拉构件，由于水对池壁的压力，在池壁垂直截面内会引起环向轴心拉力。其破坏形态主要有以下三种： 1）沿齿缝（灰缝）破坏。此时砌体中块体强度高，砂浆强度低，抗拉强度由砂浆强度确定，如图6—12a所示。 2）沿块体和竖向灰缝破坏。此时砌体中块体强度低，砂浆强度高，抗拉强度取决于块体的强度等级，如图6—12b所示。 3）沿通缝（灰缝）破坏。此时块体强度低，砂浆强度高，设计中不允许采用，如图6—12c所示。 图6—11 砌体轴心受拉 图6—11 砌体轴心受拉 图6—12 砌体轴心受拉破坏形态 a）沿齿缝（灰缝）破坏 b）沿块体和竖向灰缝破坏 c）沿通缝（灰缝）破坏 （2）砌体弯曲受拉 砌体弯曲受拉是指挡土墙在土的侧压力作用下，墙壁如同竖向悬臂柱一样受弯；对有扶壁柱的挡土墙，扶壁柱间的墙壁在水平方向受弯等，如图6—13所示。其破坏形态也分为三种，沿齿缝截面破坏、沿块体与竖向灰缝截面破坏和沿水平通缝截面破坏，如图6—14所示。 图6—13 砌体弯曲受拉 图6—14 砌体弯曲的破坏形态 （3）砌体受剪 砖过梁或拱的支座处，由于水平推力的作用，使支座截面处的砌体受剪，如图6—15所示，其破坏形态也分为三种，沿水平通缝剪切破坏、沿阶梯型齿缝剪切破坏和沿块体与灰缝截面剪切破坏，如图6—16所示。 图6—15 砌体受剪 图6—16 砌体受剪破坏形态 三、砌体结构的承载力 1．砌体的强度值 国家标准《砌体结构工程施工质量验收规范》（GB50203—2011）规定了砌体工程的施工质量控制等级，根据现场质量管理、砂浆和混凝土的强度、砂浆拌合方式以及砌筑工人的技术水平等因素，将施工质量控制等级分为A、B、C三级。表6—3～表6—6列出了当施工质量控制等级为B级时，几种常见砌体的抗压强度设计值。当施工质量控制等级为A级时，应按表中数值提高5%，C级时按表中数值乘以系数0.89采用。 砖强度等级 砂浆强度等级 砂浆强度 M15 M10 M7.5 M5 M2.5 0 MU30 3.94 3.27 2.93 2.59 2.26 1.15 MU25 3.60 2.98 2.68 2.37 2.06 1.05 MU20 3.22 2.67 2.39 2.12 1.84 0.94 MU15 2.79 2.31 2.07 1.83 1.60 0.82 MU10 -- 1.89 1.69 1.50 1.30 0.67 表6—3 烧结普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值（MPa） 注：当烧结多孔砖的孔洞率大于30%时，表中数值应乘以0.9。 砖强度等级 砂浆强度等级 砂浆强度 Mb20 Mb15 Mb10 Mb7.5 Mb5 0 MU30 4.61 3.94 3.27 2.93 2.59 1.15 MU25 4.21 3.60 2.98 2.68 2.37 1.05 MU20 3.77 3.22 2.67 2.39 2.12 0.94 MU15 -- 2.79 2.31 2.07 1.83 0.82 表6—4 混凝土普通砖和混凝土多孔砖砌体的抗压强度设计值（MPa） 砖强度等级 砂浆强度等级 砂浆强度 M15 M10 M7.5 M5 0 MU25 3.60 2.98 2.68 2.37 1.05 MU20 3.22 2.67 2.39 2.12 0.94 MU15 2.79 2.31 2.07 1.83 0.82 表6—5 蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体的抗压强度设计值（MPa） 注：当采用专用砂浆砌筑时，其抗压强度设计值按表中数值采用。 砖强度等级 砂浆强度等级 砂浆强度 Mb20 Mb15 Mb10 Mb7.5 Mb5 0 MU20 6.30 5.68 4.95 4.44 3.94 2.33 MU15 -- 4.61 4.02 3.61 3.20 1.89 MU10 -- -- 2.79 2.50 2.22 1.31 MU7.5 -- -- -- 1.93 1.71 1.01 MU5 -- -- -- -- 1.19 0.70 表6—6 单排孔混凝土砌块和轻集料混凝土砌块对孔砌筑砌体的抗压强度设计值（MPa） 注：1．对独立柱或厚度为双排组砌的砌块砌体，应按表中数值乘以0.7； 2．对T形截面墙体、柱，应按表中数值乘以0.85。 对下列情况的各类砌体，其砌体强度设计值应乘以调整系数 ： （1）对无筋砌体构件，其截面面积小于0.3m2时， 为其截面面积加0.7，构件截面面积以“m2”计； （2）当砌体用强度等级小于M5.0的水泥砂浆砌筑时，对表6—3～表6—6中的数值， 为0.9；当验算施工中的房屋的构件时， 为1.1。 2．砌体受压承载力 （1）无筋砌体受压构件的承载力应按下列公式计算： N≤ fA （6—1） 式中 N——轴向力设计值； ——高厚比 和轴向力的偏心距e对受压构件承载力的 影响系数; f——砌体的抗压强度设计值； A——截面面积。 （2）确定影响系数 时，构件高厚比 应按下式计算： 对矩形截面 (6-2) 对T形截面 (6-3) 式中 ——不同材料砌体构件的高厚比修正系数（见表6—7）； ——受压构件的计算高度； ——矩形截面轴向力偏心方向的边长，当轴心受压时为截面较小边长； ——T形截面的折算厚度，可近似按3.5i计算，i为截面的回转半径。 砌体材料类别 烧结普通砖、烧结多孔砖 1.0 混凝土普通砖、混凝土多孔砖、混凝土及轻集料混凝土砌块 1.1 蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖、细料石 1.2 粗料石、毛石 1.5 表6—7 高厚比修正系数 （3）对无筋砌体矩形截面单向偏心受压构件承载力的影响系数 可按下列公式计算，T形截面则以折算厚度代替h: Logo 6-4 6-5 6-6 Logo 式中：e——轴向力的偏心距，由内力设计值M/N求得； h——矩形截面的轴向力偏心方向的边长； ——轴心受压构件的稳定系数； ——与砂浆强度有关的系数，当砂浆强度等级大于或等于M5时， 取0.0015，当砂浆强度等级等于M2.5时， 取0.002；当砂浆强度等级等于0时， 取0.009； ——构件的高厚比。 注：1．对矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，除按偏心受压计算外，还应对较小边长方向按轴心受压进行验算； 2．按内力设计值计算的轴向力偏心距e不应超过0.6y，y为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离。 【例6—1】某砖柱截面为b×h=490mm×620mm，采用MU15烧结多孔砖及M7.5混合砂浆砌筑（多孔砖孔洞率不大于30%），施工质量控制等级为B级，柱的计算长度H0=6m，柱顶截面承受轴向压力设计值N=260kN，沿截面长边方向的弯矩设计值M=8.5kN·m；柱底截面按轴心受压计算，试验算该砖柱的受压承载力是否满足要求。 解： （1）验算柱顶截面 查表6—3，f =2.07MPa，A=0.49×0.62=0.3038m2>0.3m2，f 不作调整。 截面长边方向偏心受压验算： 由式6—5，式6—6得 =0.763 满足要求 截面短边方向按轴心受压考虑： Logo 满足要求 （2）验算柱底截面 取砖砌体的重度 ， 则柱底轴心压力设计值： 柱底截面也满足受压承载力的要求。 第三节 混合结构房屋 混合结构房屋是指主要承重构件由不同材料组成的房屋。如楼（屋）盖采用钢筋混凝土结构或木结构，而墙、柱和基础等承重构件采用砌体材料。混合结构房屋中沿房屋长向布置的墙称为纵墙，短向墙称为横墙。房屋四周的墙称为外墙，其余的墙称为内墙，仅起隔断作用而不承受楼板荷载的内墙称为隔墙，其墙厚可适当减小。 一、墙体布置方案 1．纵墙承重方案 当建筑功能上要求房屋有较大空间或隔墙位置可能发生变化时，通常不布置横墙或横墙间距很大，由纵墙直接承受楼（屋）面荷载，这种结构布置方案称为纵墙承重方案，如图6—17所示。 Logo Logo 图6—17 纵墙承重方案 纵墙承重方案的特点： （1）纵墙为主要承重墙，横墙间距不受限值，开间划分灵活； （2）纵墙上开设门窗洞口受到限值； （3）横向刚度小，整体性差，对抗震不利。 此种方案（竖向）荷载传递路线为：屋面板→梁（或屋架）→纵墙→基础→地基。 2．横墙承重方案 横墙承重方案是指将预制板直接搁置在横墙上，如图6—18所示。当房间的开间不大、横墙间距较小（一般3.0～4.5 m）时适用这种布置形式（如住宅、集体宿舍等）。横墙承重方案的主要优点是房屋的空间刚度较大，整体性好，有利于抵抗风力、地震作用及调整地基不均匀沉降；缺点是墙体耗用材料较多。 横墙承重方案的特点： （1）横墙是主承重墙，因此纵墙上开设洞口受限较小； （2）横向刚度大，有良好的抗震和调节地基不均匀沉降的能力； （3）墙体耗用材料较多。 此种方案（竖向）荷载传递路线为：屋面板→横墙→基础→地基。 Logo Logo 图6—18 横墙承重方案 3．纵横墙承重方案 当建筑功能上要求房间大小有较多的变化，可以采用纵横墙同时承重的布置方案，如图6—19所示。 纵横墙承重方案的特点： （1）平面布置比较灵活，空间刚度大，整体性好。 （2）构件类型多，施工相对复杂。 此种方案荷载传递路线为：屋面板→梁→纵墙（横墙）→基础→地基。 Logo 图6—19 纵横墙承重方案 4．内框架承重方案 内框架承重方案是指由外墙（含纵横墙）和内框架共同组成的承重体系，如图6—20所示。此种方案的优点是可获得较大空间，平面布置灵活；缺点是施工复杂，易引起不均匀沉降，空间刚度也较差。 内框架承重方案的荷载传递路线是：屋面板→梁→外纵墙（柱）→纵墙（柱）基础→地基。 Logo 图6—20 内框架承重方案 二、静力计算方案 房屋两端山墙的距离越近，或布置越多的横墙，屋盖的水平刚度越大，则房屋的空间作用越大，空间性能越好。房屋空间作用的大小可用空间性能影响系数η来表示，η越大则空间作用越小，反之则空间作用越大。根据屋盖刚度和横墙间距两个主要因素的影响，混合结构房屋静力计算方案分为三种（见表6—8）。 Logo 屋盖或楼盖类别 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 瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖 s<16 16≤s≤36 s>36 表6—8 房屋的静力计算方案 注：1．表中s为房屋横墙间距，单位为m； 2．对无山墙或伸缩缝处无横墙的房屋，应按弹性方案考虑。 刚性和刚弹性方案房屋的横墙，应符合下列规定： 横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的50%；横墙的厚度不宜小于180mm；单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度不宜小于H/2（H为横墙总高度）。 三、墙柱高厚比 国家标准《砌体结构设计规范》（GB50003—2011）规定，用验算墙柱高厚比的方法对墙柱进行稳定性验算，使房屋结构在施工阶段和使用阶段的稳定性满足要求。 1．影响高厚比的因素 墙柱的允许高厚比[ β]取值见表6—9。影响高厚比的因素很多，综合起来主要包括下列几个方面: （1）砂浆强度等级。砂浆强度高，则砌体的刚度好，允许高厚比亦可相应增大。 （2）砌体截面刚度。砌体截面刚度愈大，稳定性愈好 （3）砌体类型和构件重要性。毛石墙比一般砌体墙刚度差，组合砌体刚度相对要好些； Logo 重要构件的允许高厚比可降低，次要构件的允许高厚比则可以增大。 （4）构造柱及横墙间距。构造柱愈多，对墙体的约束愈大，稳定性愈好；横墙间距愈小，墙体稳定性和刚度愈好。 Logo 砌体类型 砂浆强度等级 墙 柱 无筋砌体 M2.5 M5.0或Mb5.0、Ms5.0 ≥M7.5或Mb7.5、Ms7.5 22 24 26 15 16 17 配筋砌块砌体 — 30 21 表6—9 墙、柱的允许高厚比[ β]值 注： 1．毛石墙、柱的允许高厚比应按表中数值降低20%； 2．带有混凝土或砂浆面层的组合砖砌体构件的允许高厚比，可按表中数值提高20%，但不得大于28； 3．验算施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体构件高厚比时，允许高厚比对墙取14，对柱取11。 2．高厚比验算 （1）一般墙、柱的高厚比应按下式验算： 式中：H0——墙、柱的计算高度，见表6—10； h——墙厚或矩形柱与H0相对应的边长； µ1——自承重墙允许高厚比的修正系数，可按下列规定采用： h=240mm µ1=1.2 h=90mm µ1=1.5 90mm<h <240mm µ1按插值法取值 Logo (6-7) 上端为自由端墙的允许高厚比，除按上述规定提高外，尚可提高30%，对厚度小于90mm的墙，当双面采用不低于M10的水泥砂浆抹面，包括抹面层的墙厚不小于90mm时，可按墙厚等于90mm验算高厚比； µ2——有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数，应符合下列要求： (6-8) 式中：bs——在宽度s范围内的门窗洞口总宽度； s——相邻横墙或壁柱之间的距离。 当按上式计算的µ2的值小于0.7时，取0.7；当洞口高度等于或小于墙高的1/5时，µ2取1.0；当洞口高度大于或等于墙高的4/5时，可按独立墙段验算高厚比。 Logo Logo 房屋类别 柱 带壁柱墙 或周边拉接的墙 排架方向 垂直排架方向 s>2H 2H≥s>H s≤H 有吊车的 单层房屋 变截面柱上段 弹性方案 2.5Hu 1.25 Hu 2.5 Hu 刚性、刚弹性方案 2.0 Hu 1.25 Hu 2.0 Hu 变截面柱下段 1.0Hl 0.8 Hl 1.0 Hl 无吊车的 单层和 多层房屋 单跨 弹性方案 1.5H 1.0H 1.5H 刚弹性方案 1.2H 1.0H 1.2H 多跨 弹性方案 1.25H 1.0H 1.25H 刚弹性方案 1.10H 1.0H 1.1H 刚性方案 1.0H 1.0H 1.0H 0.4s+0.2H 0.6s 表6—10 受压构件的计算高度H0 注：1．在房屋底层，H为楼板顶面到构件下端支点的距离，下端支点可取在基础顶面，当埋置较深且有刚性地坪时，可取室外地面下500mm处，在其他层，H为楼板间距离； 2．表中Hu为变截面柱上段高度，Hl为变截面柱下段高度； 3．对于上端为自由端的构件，H0=2H； 4．独立砖柱，当无柱间支撑时，柱在垂直排架方向的H0应按表中数值乘以1.25后采用； 5．s为房屋横墙间距。 【例6—2】某多层办公楼平面布置如图6—21所示，采用装配式钢筋混凝土楼盖，纵横墙承重体系，墙厚均为190mm，采用MU10混凝土小型空心砌块，二、三层用Mb7.5砂浆，层高均为3.6m，窗宽均为1800mm，门宽1000mm，验算二层各墙的高厚比。 Logo 图6—21 办公楼二层平面图 解： （1）确定静力计算方案 最大横墙间距s=3.6×3=10.8m<32m，查表6—8属于刚性方案。 承重墙高H=3.6m，h=190mm，由表6—9查得[ β]=26 （2）纵墙高厚比验算 外纵墙验算 s=10.8m>2H=7.2m，由表6—10查得H0=1.0H=3.6m 满足稳定性。 内纵墙验算（洞口高度未超过墙高的4/5，按整片墙验算） H0=1.0H=3.6m 满足要求 Logo （3）横墙高厚比验算 s=6.3m，则H<s<2H H0=0.4s+0.2H=0.4×6.3+0.2×3.6=3.24m，无洞口 满足要求 Logo 第四节 圈梁、过梁和悬挑构件 一、圈梁 1．圈梁的设置 在砌体结构房屋的檐口、窗顶、楼层、吊车梁顶或基础顶面标高处，沿砌体墙水平方向设置封闭状的按构造配筋的混凝土梁式构件，就称为圈梁。圈梁可以提高房屋的整体性和空间刚度，可以有效防止地基不均匀沉降和振动荷载对房屋产生的的不利影响。住宅、办公楼等多层砌体结构民用房屋，且层数为3层～4层时，应在底层和檐口标高处各设置一道圈梁。当层数超过4层时，除应在底层和檐口标高处各设置一道圈梁外，至少应在所有纵、横墙上隔层设置。 Logo 多层砌体工业房屋，应每层设置现浇混凝土圈梁。采用现浇混凝土楼（屋）盖的多层砌体结构房屋，当层数超过5层时，除应在檐口标高处设置一道圈梁外，可隔层设置圈梁，并应与楼（屋）面板一起现浇。未设置圈梁的楼面板嵌入墙内的长度不应小于120mm，并沿墙长配置不少于2根直径为10mm的纵向钢筋。 2．圈梁的构造 （1）圈梁宜连续地设在同一水平面上，并形成封闭状；当圈梁被门窗洞口截断时，应在洞口上部增设相同截面的附加圈梁，如图6—22所示。附加圈梁与圈梁的搭接长度不应小于其中到中垂直间距的2倍，且不得小于1m。 Logo Logo 图6—22 附加圈梁 （2）纵、横墙交接处的圈梁应可靠连接，如图6—23所示。刚弹性和弹性方案房屋，圈梁应与屋架、大梁等构件可靠连接。 Logo 图6—23 转角墙圈梁构造 （3）混凝土圈梁的宽度宜与墙厚相同，当墙厚不小于240mm时，其宽度不宜小于墙厚的2/3。圈梁高度不应小于120mm。纵向钢筋数量不应少于4根，直径不应小于10mm，绑扎接头的搭接长度按受拉钢筋考虑，箍筋间距不应大于300mm。 （4）圈梁兼作过梁时，过梁部分的钢筋应按计算面积另行增配。 二、过梁 1．过梁的构造 当墙体开有门窗等洞口时，为了支撑洞口上方的墙体重量和楼盖传来的荷载，并将这些荷载传递给窗间墙，需在洞口上缘处设置一个传力构件（一般为水平梁），这一构件称为过梁。常用的过梁有砖砌过梁和钢筋混凝土过梁两大类，如图6—24所示。砖砌过梁按构造不同又可分为砖砌平拱和钢筋砖过梁等形式。 Logo 图6—24 过梁的形式 a）砖砌平拱 b）钢筋砖过梁 c）钢筋混凝土过梁 砖砌平拱采用竖砖砌筑，利用灰缝调节使砌体形成楔形，底部略起拱（大于1/100）。其施工方便，不用钢材，但受力性能较差，对振动荷载和地基不均匀沉降反应敏感。砖砌平拱跨度不应超过1.2m，竖砖砌筑部分的高度不应小于240mm，截面计算高度内的砂浆不宜低于M5（Mb5、Ms5）。 钢筋砖过梁的砌法与墙体相同，只是在过梁底部砂浆层内配置了纵向钢筋。钢筋砖过梁的跨度不应超过1.5 m，底部砂浆层处的钢筋直径不应小于5 mm，间距不宜大于120 mm，钢筋伸入支座砌体内的长度不宜小于240 mm，砂浆层的厚度不宜小于30 mm，截面计算高度内的砂浆同样不宜低于M5（Mb5、Ms5）。 Logo 对于跨度较大、洞口上方有集中力或振动荷载，或有可能产生不均匀沉降的房屋，均不能采用砖砌拱过梁或钢筋砖过梁，而应选择钢筋混凝土过梁。钢筋混凝土过梁的截面应通过计算确定，但其端部伸入墙体的长度应不小于240 mm。 2．过梁的荷载 过梁的荷载，应按下列规定采用： （1）对砖和砌块砌体，当梁、板下的墙体高度hw小于过梁的净跨ln时，过梁应计入梁、板传来的荷载，否则可不考虑梁、板荷载； （2）对砖砌体，当过梁上的墙体高度hw小于ln/3时，墙体荷载应按墙体的均布自重采用，否则应按高度为ln/3墙体的均布自重来采用； Logo （3）对砌块砌体，当过梁上的墙体高度hw小于ln/2时，墙体荷载应按墙体的均布自重采用，否则应按高度为ln/2墙体的均布自重采用。 三、悬挑构件 在砌体结构房屋中，由于使用功能上的需要，常常将钢筋混凝土梁（板）一端嵌入墙体，一端挑出墙外，称之为悬挑构件。 1．挑梁的受力性能 砌体结构房屋中的悬挑构件，例如挑梁，与砌体是共同受力的。挑梁在端部外力F及其上部砌体自重作用下，破坏过程经历弹性、界面裂缝和破坏三个阶段。在裂缝出现前，挑梁嵌入墙体部分界面上将产生拉（压）应力，墙边截面处的挑梁内将产生弯矩和剪力，如图6—25所示。 Logo Logo 图6—25 挑梁应力分布 当砌体墙与挑梁的界面上所出现的拉应力超过砌体的抗拉强度时，就会出现水平裂缝①，随着荷载的增大，裂缝不断向内延伸，接着在挑梁嵌入端下界面出现水平裂缝②，随后在嵌入端上方出现阶梯裂缝③，如果砌体局部受压不足则会出现裂缝④，如图6—26所示。 Logo 图6—26 挑梁裂缝 2．挑梁的破坏形态 挑梁在荷载作用下，可能会发生下面三种破坏形态： （1）抗倾覆不足而使挑梁发生倾覆破坏，如图6—27所示。 （2）挑梁下砌体局部受压破坏，如图6—28所示。 （3）挑梁正截面受弯或斜截面受剪破坏。 Logo 图6—27 倾覆破坏 图6—28 局部受压破坏 3．挑梁的构造 挑梁设计除应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）的有关规定外，尚应满足下列要求： （1）纵向受力钢筋至少应有1/2的钢筋面积伸入梁尾端，且不少于2φ12。其余钢筋伸入支座的长度不应小于2l1/ 3； （2）挑梁埋入砌体长度l1与挑出长度l之比宜大于1.2；当挑梁上无砌体时，l1与l之比宜大于2。 第五节 墙体的构造措施 一、墙、柱的一般构造 砌体结构房屋的墙、柱，除满足承载力和稳定性要求外，还应满足下列一般构造要求。 1．墙 （1）墙体转角处和纵横墙交接处应沿竖向每隔400～500mm设拉结钢筋，其数量为每120mm墙厚不少于1根直径6mm的钢筋；或采用焊接钢筋网片，埋入长度从墙的转角或交接处算起，对实心砖墙每边不小于500mm，对多孔砖墙和砌块墙不小于700mm。 （2）预制钢筋混凝土板在混凝土圈梁上的支承长度不应小于80mm，板端伸出的钢筋应与圈梁可靠连接，且同时浇筑；预制钢筋混凝土板在墙上的支承长度不应小于100mm，并应按下列方法进行连接： Logo 1）板支承于内墙时，板端钢筋伸出长度不应小于70mm，且与支座处沿墙配置的纵筋绑扎，用强度等级不应低于C25的混凝土浇筑成板带。 2）板支承于外墙时，板端钢筋伸出长度不应小于100mm，且与支座处沿墙配置的纵筋绑扎，并用强度等级不应低于C25的混凝土浇筑成板带。 3）预制钢筋混凝土板与现浇板对接时，预制板端钢筋应伸入现浇板中进行连接后，再浇筑现浇板。 （3）不应在截面长边小于500mm的承重墙体、独立柱内埋设管线；不宜在墙体中穿行暗线或预留、开凿沟槽，当无法避免时应采取必要的措施或按削弱后的截面验算墙体的承载力。 Logo （4）支承在墙、柱上的吊车梁、屋架及跨度≥9m（对砖砌体）或7.2m（对砌块和料石砌体）的预制梁的端部，应采用锚固件与墙、柱上的垫块锚固。 （5）跨度大于6m的屋架和跨度大于下列数值的梁，应在支承处砌体上设置混凝土或钢筋混凝土垫块；当墙中设有圈梁时，垫块与圈梁宜浇成整体： 1）对砖砌体为4. 8m； 2）对砌块和料石砌体为4.2m； 3）对毛石砌体为3.9m。 （6）当梁跨度大于或等于下列数值时，其支承处宜加设壁柱，或采取其他加强措施： 1）对240mm厚的砖墙为6m；对180mm厚的砖墙为4.8m Logo 2）对砌块、料石墙为4.8m。 （7）山墙处的壁柱或构造柱宜砌至山墙顶部，屋面构件应与山墙可靠拉结。 （8）砌块砌体应分皮错缝搭砌，上下皮搭砌长度不应小于90mm。当搭砌长度不满足上述要求时，应在水平灰缝内设置不小于2根直径不小于4mm的焊接钢筋网片（横向钢筋的间距不应大于200mm，网片每端应伸出该垂直缝不小于300mm）。 （9）砌块墙与后砌隔墙交接处，应沿墙高每400mm在水平灰缝内设置不少于2根直径不小于4mm、横筋间距不应大于200mm的焊接钢筋网片，如图6—29所示。 Logo Logo 图6—29 后砌隔墙与砌块墙的连接 （10）混凝土砌块房屋，宜将纵横墙交接处，距墙中心线每边不小于300mm范围内的孔洞，采用不低于Cb20混凝土沿全墙高灌实。 2．柱 承重的独立砖柱截面尺寸不应小于240mm×370mm，毛石墙的厚度不宜小于350mm，毛料石柱较小边长不宜小于400mm。当有振动荷载时，墙、柱不宜采用毛石砌体。 二、框架填充墙 1．填充墙的构造要求 （1）填充墙宜选用轻质块体材料； （2）填充墙砌筑砂浆的强度等级不宜低于M5（Mb5、Ms5）； （3）填充墙墙体墙厚不应小于90mm； （4）用于填充墙的夹心复合砌块，其两肢块体之间应有拉结。 2．填充墙与框架的连接 填充墙与框架的连接，可根据设计要求采用脱开或不脱开方法。有抗震设防要求时宜采用填充墙与框架脱开的方法。 Logo （1）当填充墙与框架采用脱开的方法时，宜符合下列规定： 1）填充墙两端与框架柱，填充墙顶面与框架梁之间留出不小于20mm的间隙。 2）填充墙端部应设置构造柱，柱间距宜不大于20倍墙厚且不大于4000mm，柱宽度不小于100mm。柱竖向钢筋不宜小于 10，箍筋宜为 5，竖向间距不宜大于400mm。竖向钢筋与框架梁或其挑出部分的预埋件或预留钢筋连接，绑扎接头时不小于30d，焊接时（单面焊）不小于10d（d为钢筋直径）。柱顶与框架梁（板）应预留不小于15mm的缝隙，用硅酮胶或其他弹性密封材料封缝。当填充墙有宽度大于2100mm的洞口时，洞口两侧应加设宽度不小于50mm的单筋混凝土柱。 Logo 3）填充墙两端宜卡入设在梁、板底及柱侧的卡口铁件内，墙侧卡口板的竖向间距不宜大于500mm，墙顶卡口板的水平间距不宜大于1500mm。 4）墙体高度超过4m时宜在墙高中部设置与柱连通的水平系梁。水平系梁的截面高度不小于60mm。填充墙高不宜大于6m。 5）填充墙与框架柱、梁的缝隙可采用聚苯乙烯泡沫塑料板条或聚氨酯发泡材料充填，并用硅酮胶或其他弹性密封材料封缝。 6）所有连接用钢筋、金属配件、铁件、预埋件等均应作防腐防锈处理，并应符合耐久性的规定。嵌缝材料应能满足变形和防护要求。 Logo （2）当填充墙与框架采用不脱开的方法时，宜符合下列规定： 1）沿柱高每隔500mm配置2根直径6mm的拉结钢筋（墙厚大于240mm时配置3根直径6mm），钢筋伸入填充墙长度不宜小于700mm，且拉结钢筋应错开截断，相距不宜小于200mm。填充墙墙顶应与框架梁紧密结合。顶面与上部结构接触处宜用一皮砖或配砖斜砌楔紧。 2）当填充墙有洞口时，宜在窗洞口的上端或下端、门洞口的上端设置钢筋混凝土带，钢筋混凝土带应与过梁的混凝土同时浇筑，其过梁的断面及配筋由设计确定。钢筋混凝土带的混凝土强度等级不小于C20。当有洞口的填充墙尽端至门窗洞口边距离小于240mm时，宜采用钢筋混凝土门窗框。 Logo 3）填充墙长度超过5m或墙长大于2倍层高时，墙顶与梁宜有拉接措施，墙体中部应加设构造柱；墙高度超过4m时宜在墙高中部设置与柱连接的水平系梁，墙高超过6m时，宜沿墙高每2m设置与柱连接的水平系梁，梁的截面高度不小于60mm。 思考练习题 1．砌体结构中块材的种类有哪些，各有何特点？ 2．砂浆的种类有哪些，如何选用？ 3．砌体的种类有几种？ 4．影响砌体抗压强度的因素有哪些？ 5．什么是砌体结构的施工质量控制等级？ 6．混合结构房屋墙体布置方案有几种？各有何特点？ 7．影响砌体结构墙、柱高厚比的因素有哪些？ 8．圈梁与过梁的构造要求有哪些？ 9．框架结构中，填充墙与框架的连接有哪些构造要求？ Logo Thank you 中国劳动社会保障出版社 $$