混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理第12章砌體結(jié)構(gòu)1塊體、砂漿、砌體的物理力學(xué)性能砌體構(gòu)件承載力計算混合結(jié)構(gòu)房屋墻、柱設(shè)計過梁、挑梁和墻梁的設(shè)計主要內(nèi)容:重點:砌體結(jié)構(gòu)偏心受壓、局部受壓構(gòu)件的承載力計算砌體結(jié)構(gòu)房屋的靜力計算方案2第一節(jié)概述

砌體結(jié)構(gòu)是指由天然的或人工合成的石材、粘土、混凝土、工業(yè)廢料等材料制成的塊體和水泥、石灰膏等膠凝材料與砂、水拌和而成的砂漿砌筑而成的墻、柱等作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)。

由燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚作為塊體與砂漿砌筑而成的結(jié)構(gòu)稱為磚砌體結(jié)構(gòu)。

由天然毛石或經(jīng)加工的料石與砂漿砌筑而成的結(jié)構(gòu)稱為石砌體結(jié)構(gòu)。3

由普通混凝土、輕骨料混凝土等材料制成的空心砌塊作為塊體與砂漿砌筑而成的結(jié)構(gòu)稱為砌塊砌體結(jié)構(gòu)。

根據(jù)需要在砌體的適當部位配置水平鋼筋、豎向鋼筋或鋼筋網(wǎng)作為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)則總稱為配筋砌體結(jié)構(gòu)。

磚砌體結(jié)構(gòu)、石砌體結(jié)構(gòu)和砌塊砌體結(jié)構(gòu)以及配筋砌體結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱砌體結(jié)構(gòu)。

4砌體結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點有：

材料來源廣泛

砌體結(jié)構(gòu)所用的主要材料來源方便，易就地取材。天然石材易于開采加工；粘土、砂等幾乎到處都有，且塊材易于生產(chǎn)；利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)的新型砌體材料既有利于節(jié)約天然資源，又有利于保護環(huán)境。性能優(yōu)良

砌體結(jié)構(gòu)比鋼結(jié)構(gòu)甚至較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有更好的耐火性，且具有良好的保溫、隔熱性能，節(jié)能效果明顯。施工簡單

砌體結(jié)構(gòu)施工操作簡單快捷。一般新鋪砌體上即可承受一定荷載，因而可以連續(xù)施工；在寒冷地區(qū)，必要時還可以用凍結(jié)法施工。

5砌體結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點有：

費用低廉

砌體結(jié)構(gòu)造價低。不僅比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)約鋼材，較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可以節(jié)約水泥和鋼材，而且砌筑砌體時不需模板及特殊的技術(shù)設(shè)備，可以節(jié)約木材。

砌體結(jié)構(gòu)缺點：

強度較低

砂漿和塊材間的粘結(jié)力較弱，使無筋砌體的抗拉、抗彎及抗剪強度都很低，造成砌體抗震能力較差，有時需采用配筋砌體。6砌體結(jié)構(gòu)缺點：

自重較大因為磚石砌體的抗彎、抗拉性能很差，強度較低，故必須采用較大截面尺寸的構(gòu)件，致使其體積大，自重也大(在一般磚砌體結(jié)構(gòu)居住建筑中，磚墻重約占建筑物總重的一半)，材料用量多，運輸量也隨之增加。因此，應(yīng)加強輕質(zhì)高強材料的研究，以減小截面尺寸并減輕自重。勞動量大

由于砌體結(jié)構(gòu)工程多為小型塊材經(jīng)人工砌筑而成，砌筑工作相當繁重(在一般磚砌體結(jié)構(gòu)居住建筑中，砌磚用工量占1/4以上)。因此在砌筑時，應(yīng)充分利用各種機具來搬運塊材和砂漿，以減輕勞動量；但目前的砌筑操作基本上還是采用手工方式，因此必須進一步推廣砌塊和墻板等工業(yè)化施工方法，以逐步克服這一缺點。7

現(xiàn)場的手工操作，不僅工期緩慢，而且施工質(zhì)量得不到保證。應(yīng)十分注意在設(shè)計時提出對塊材和砂漿的質(zhì)量要求，在施工時對塊材和砂漿等材料質(zhì)量以及砌體的砌筑質(zhì)量進行嚴格的檢查。

占用農(nóng)田

采用燒結(jié)普通粘土磚建造砌體結(jié)構(gòu)，不僅毀壞大量的農(nóng)田，嚴重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而且對環(huán)境造成污染。所以，應(yīng)加強采用工業(yè)廢料和地方性材料代替粘土實心磚的研究，以解決上述矛盾。現(xiàn)在我國一些大城市已禁止使用實心粘土磚。

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由于磚砌體質(zhì)量的提高和計算理論的進一步發(fā)展，國內(nèi)住宅、辦公樓等5層或6層的房屋，采用以磚砌體承重的砌體結(jié)構(gòu)非常普遍，不少城市已建到7層或8層。重慶市20世紀70年代建成了高達12層的以砌體承重的住宅。在國外有建成20層以上的磚墻承重房屋。對中、小型單層廠房和多層輕工業(yè)廠房以及影劇院、食堂、倉庫等建筑，也較廣泛地采用砌體作墻身或立柱的承重結(jié)構(gòu)。此外砌體還用于建造各種構(gòu)筑物，如煙囪、水池等。

我國砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展概況應(yīng)用范圍擴大，墻體中砌體約占90%新材料、新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)的不斷研制和使用砌體結(jié)構(gòu)計算理論和計算方法的逐步完善9砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡史

砌體結(jié)構(gòu)在我國有著悠久的歷史。在約6000年前，就已有木構(gòu)架和木骨泥墻。公元前20世紀，有土夯實的城墻。公元前1783年～公元前1122年，已逐漸開始采用粘土做成的版筑墻。公元前1388年～公元前1122年，逐步采用曬干的土坯砌筑墻。公元前1134年至公元前771年已有燒制的瓦。公元前475年～公元前221年已有燒制的大尺寸空心磚。公元317年～558年已有實心磚的使用。石料也由最初的裝飾浮雕、臺基和制作欄桿，到后來用于砌筑建筑物。

10砌體結(jié)構(gòu)的發(fā)展簡史在國外，大約在8000年前已開始采用曬干的土坯。5000～6000年前左右經(jīng)鑿琢的天然石材已廣泛使用；采用燒制的磚也有約3000年的歷史。古代砌體結(jié)構(gòu)的成就是輝煌的。享有悠久歷史聲譽的埃及胡夫金字塔，是現(xiàn)存世界最古老的石結(jié)構(gòu)。系約公元前3000年埃及第三王朝第二個國王喬賽爾為自己所修建的陵墓，是一座用230余萬塊巨石砌壘起來的高146.6m的偉大建筑。11砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展方向

使砌體結(jié)構(gòu)適應(yīng)可持續(xù)性發(fā)展的要求

燒結(jié)粘土磚多孔化；

充分利用工業(yè)廢料和地方材料；12發(fā)展高強、輕質(zhì)、高性能的材料采用高強輕質(zhì)砌塊采用配套專用高強砌筑砂漿采用混凝土配筋砌體采用外墻保溫隔熱及防裂措施13采用新技術(shù)、新的結(jié)構(gòu)體系和新的設(shè)計理論采用預(yù)應(yīng)力砌體和盒式拼裝結(jié)構(gòu)；采用隔振技術(shù)減輕地震作用危害；14砌體結(jié)構(gòu)適用范圍民用建筑：基礎(chǔ)、內(nèi)外墻、柱、過梁等工業(yè)建筑：圍墻、煙囪、料斗、筒倉、地溝、管道支架和抗?jié)B要求不高的水池等交通水利：橋梁、隧道和地下渠道、擋土墻、水壩、渡槽等15第二節(jié)砌體材料及其砌體的力學(xué)性能１.磚

我國目前用于砌體結(jié)構(gòu)的磚主要可分為燒結(jié)磚和非燒結(jié)磚兩大類。燒結(jié)磚可分為燒結(jié)普通磚與燒結(jié)多孔磚，一般是由粘土、煤矸石、頁巖或粉煤灰等為主要原料，壓制成土坯后經(jīng)燒制而成。燒結(jié)普通磚重力密度在16～18kN／m3

之間，具有較高的強度，良好的耐久性和保溫隔熱性能，且生產(chǎn)工藝簡單，砌筑方便，故生產(chǎn)應(yīng)用最為普遍，但因為占用和毀壞農(nóng)田，在一些大中城市現(xiàn)已逐漸被禁止使用。

一、砌體的塊材16

燒結(jié)多孔磚是指孔洞率不小于25%，孔的尺寸小而數(shù)量多，多用于承重部位的磚。多孔磚分為P型磚與M型磚，以及相應(yīng)的配磚。此外，用粘土、頁巖、煤矸石等原料還可經(jīng)焙燒成孔洞較大、孔洞率大于35%的燒結(jié)空心磚，多用于砌筑圍護結(jié)構(gòu)。一般燒結(jié)多孔磚重力密度在11～14kN／m3

之間，而大孔空心磚重力密度則在9～11kN／m3

之間。多孔磚與實心磚相比，可以減輕結(jié)構(gòu)自重、節(jié)省砌筑砂漿、減少砌筑工時，此外其原料用量與耗能亦可相應(yīng)減少。

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非燒結(jié)磚包括蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚。蒸壓灰砂磚是以石灰和砂為主要原料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、蒸壓養(yǎng)護而成的實心磚，簡稱灰砂磚。蒸壓粉煤灰磚是以粉煤灰、石灰為主要原料，摻加適量石膏和集料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、高壓蒸汽養(yǎng)護而成的實心磚，簡稱粉煤灰磚。蒸壓灰砂磚與蒸壓粉煤灰磚的規(guī)格尺寸與燒結(jié)普通磚相同。

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磚的強度等級按試驗實測值來進行劃分。燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚的強度等級有MU30、MU25、MU20、MUl5

和MUl0，其中MU表示砌體中的塊體(MasonryUnit)，其后數(shù)字表示塊體的抗壓強度值，單位為MPa。燒結(jié)普通磚強度等級指標(MPa)20燒結(jié)多孔磚強度等級指標21２.砌塊

砌塊一般指混凝土空心砌塊、加氣混凝土砌塊及硅酸鹽實心砌塊。此外還有用粘土、煤矸石等為原料，經(jīng)焙燒而制成的燒結(jié)空心砌塊。

22２.砌塊

砌塊按尺寸大小可分為小型、中型和大型三種，我國通常把砌塊高度為180～350mm的稱為小型砌塊，高度為360～900mm的稱為中型砌塊，高度大于900mm的稱為大型砌塊。我國目前在承重墻體材料中使用最為普遍的是混凝土小型空心砌塊，它是由普通混凝土或輕集料混凝土制成，主要規(guī)格尺寸為390mm×190mm×190mm，空心率一般在25%～50%之間，一般簡稱為混凝土砌塊或砌塊?；炷量招钠鰤K的重力密度一般在在12～18kN／m3

之間。采用較大尺寸的砌塊代替小塊磚砌筑砌體，可減輕勞動量并可加快施工進度，是墻體材料改革的一個重要方向。

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加氣混凝土砌塊由加氣混凝土和泡沫混凝土制成，其重力密度一般在4～6kN／m3之間。由于自重輕，加工方便，故可按使用要求制成各種尺寸，且可在工地進行切鋸，因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑的圍護結(jié)構(gòu)。

混凝土空心砌塊的強度等級是根據(jù)標準試驗方法，按毛截面面積計算的極限抗壓強度值來劃分的?；炷列⌒涂招钠鰤K的強度等級為MU20、MUl5、MUl0、MU7.5和MU5五個等級。24３.石材

天然建筑石材重力密度多大于18kN／m3

，并具有很高的抗壓強度，良好的耐磨性、耐久性和耐水性，表面經(jīng)加工后具有較好的裝飾性，可在各種工程中用于承重和裝飾，且其資源分布較廣，蘊藏量豐富，是所有塊體材料中應(yīng)用歷史最為悠久、最為廣泛的土木工程材料之一。

砌體中的石材應(yīng)選用無明顯風化的石材。因石材的大小和規(guī)格不一，通常由邊長為70mm的立方體試塊進行抗壓試驗，取3個試塊破壞強度的平均值作為確定石材強度等級的依據(jù)。石材的強度等級劃分為MUl00、MU80、MU60、MUS0、MU40、MU30

和MU20。

25二、砌體的砂漿

將磚、石、砌塊等塊體材料粘結(jié)成砌體的砂漿即砌筑砂漿，它由膠結(jié)料、細集料和水配制而成，為改善其性能，常在其中添加摻入料和外加劑。砂漿的作用是將砌體中的單個塊體連成整體，并抹平塊體表面，從而促使其表面均勻受力，同時填滿塊體間的縫隙，減少砌體的透氣性，提高砌體的保溫性能和抗凍性能。

砂漿按膠結(jié)料成分不同可分為水泥砂漿、混合砂漿以及不含水泥的石灰砂漿。水泥砂漿是由水泥、砂和水按一定配合比拌制而成，混合砂漿是在水泥砂漿中加入一定量的熟化石灰膏拌制成的砂漿，而石灰砂漿是用石灰與砂和水按一定配合比拌制而成的砂漿。工程上常用的砂漿為水泥砂漿和混合砂漿，臨時性砌體結(jié)構(gòu)砌筑時多采用石灰砂漿。26

對于混凝土小型空心砌塊砌體，應(yīng)采用由膠結(jié)料、細集料、水及根據(jù)需要摻入的摻合料及外加劑等組分，按照一定比例，采用機械攪拌的專門用于砌筑混凝土砌塊的砌筑砂漿。

砂漿的強度等級是根據(jù)其試塊的抗壓強度確定，試驗時應(yīng)采用同類塊體為砂漿試塊底模，由邊長為70.7mm的立方體標準試塊，在溫度為15～25℃環(huán)境下硬化、齡期28d的抗壓強度來確定。27

砌筑砂漿的強度等級為M15、M10、M7、M5和M2.5。其中M表示砂漿(Mortar)，其后數(shù)字表示砂漿的強度大小(單位為MPa)。混凝土小型空心砌塊砌筑砂漿的強度等級用Mb標記(b表示block)，以區(qū)別于其他砌筑砂漿，其強度等級有Mb30、Mb25、Mb20、Mb15、Mb10、Mb7.5

和Mb5(Cb)，其后數(shù)字同樣表示砂漿的強度大小(單位為MPa)。當驗算施工階段砂漿尚未硬化的新砌體強度時，可按砂漿強度為零來確定其砌體強度。

對于砌體所用砂漿，總的要求是：砂漿應(yīng)具有足夠的強度，以保證砌體結(jié)構(gòu)物的強度；砂漿應(yīng)具有適當?shù)谋Ｋ?，以保證砂漿硬化所需要的水分；砂漿應(yīng)具有一定的可塑性，即和易性應(yīng)良好，以便于砌筑，提高工效，保證質(zhì)量和提高砌體強度。

28三、對砌體材料的耐久性要求

對于具體的設(shè)計，砌體材料的選擇應(yīng)遵循如下原則:對于地面以下或防潮層以下的砌體所用材料，應(yīng)提出最低強度要求，對于潮濕房間所用材料的最低強度等級要求見表；

對于五層及五層以上房屋的墻，以及受振動或?qū)痈叽笥?m的墻、柱所用材料的最低強度等級：磚MU10、砌塊MU30、砌筑砂漿M5；對于安全等級為一級或設(shè)計使用年限大于50年的房屋，墻、柱所用材料的最低強度等級，還應(yīng)比上述規(guī)定至少提高一級。

砌體結(jié)構(gòu)所用塊體材料和砂漿，除考慮承載力要求外，還應(yīng)根據(jù)建筑對耐久性、抗凍性的要求及建筑物全部或個別部位正常使用時的客觀環(huán)境要求來決定。29地面以下或防潮層以下的砌體、潮濕房間墻體所用材料的最低強度等級3031四、砌體的種類

砌體可按照所用材料、砌法以及在結(jié)構(gòu)中所起作用等方面的不同進行分類。按照所用材料不同砌體可分為磚砌體、砌塊砌體及石砌體。

1.磚砌體

由磚和砂漿砌筑而成的整體材料稱為磚砌體。在房屋建筑中，磚砌體常用作一般單層和多層工業(yè)與民用建筑的內(nèi)外墻、柱、基礎(chǔ)等承重結(jié)構(gòu)以及多高層建筑的圍護墻與隔墻等自承重結(jié)構(gòu)等。

32四、砌體的種類1.磚砌體

實心磚砌體墻常用的砌筑方法有一順一丁(磚長面與墻長度方向平行的則為順磚，磚短面與墻長度方向平行的則為丁磚)、三順一丁或梅花丁。

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試驗表明，采用同強度等級的材料，按照上述幾種方法砌筑的砌體，其抗壓強度相差不大。但應(yīng)注意上下兩皮頂磚間的順磚數(shù)量愈多，則意味著寬為240mm的兩片半磚墻之間的聯(lián)系愈弱，很容易產(chǎn)生“兩片皮”的效果而急劇降低砌體的承載能力。

標準砌筑的實心墻體厚度常為240mm(一磚)、370mm(一磚半)、490mm(二磚)、620mm(二磚半)、740mm(三磚)等。有時為節(jié)省材料，墻厚可不按半磚長而按1/4磚長的倍數(shù)設(shè)計，即砌筑成所需的180mm、300mm、420mm等厚度的墻體。試驗表明，這些厚度的墻體的強度是符合要求的。

標準磚塊數(shù)量：4×8×16=512塊／m33435砌筑要求：橫平豎直灰縫飽滿避免豎向通縫362.砌塊砌體

由砌塊和砂漿砌筑而成的整體材料稱為砌塊砌體，目前國內(nèi)外常用的砌塊砌體以混凝土空心砌塊砌體為主，其中包括以普通混凝土為塊體材料的普通混凝土空心砌塊砌體和以輕骨料混凝土為塊體材料的輕骨料混凝土空心砌塊砌體。

砌塊按尺寸大小不同分為小型、中型和大型三種。小型砌塊尺寸較小，型號多，尺寸靈活，施工時可不借助吊裝設(shè)備而用手工砌筑，適用面廣，但勞動量大。中型砌塊尺寸較大，適于機械化施工，便于提高勞動生產(chǎn)率，但其型號少，使用不夠靈活。大型砌塊尺寸大，有利于生產(chǎn)工廠化，施工機械化，可大幅提高勞動生產(chǎn)率，加快施工進度，但需要有相當?shù)纳a(chǎn)設(shè)備和施工能力。

373.石砌體

由天然石材和砂漿砌筑而成的整體材料稱為石砌體。

石材是最古老的土木工程材料之一，用石材建造的砌體結(jié)構(gòu)物具有很高的抗壓強度，良好的耐磨性和耐久性，且石砌體表面經(jīng)加工后美觀且富于裝飾性。利用石砌體具有永久保存的可能性，人們用它來建造重要的建筑物和紀念性的結(jié)構(gòu)物。另外，石砌體中的石材資源分布廣，蘊藏量豐富，便于就地取材，生產(chǎn)成本低，故古今中外在修建城垣、橋梁、房屋、道路和水利等工程中多有應(yīng)用。384.配筋砌體

為提高砌體強度、減少其截面尺寸、增加砌體結(jié)構(gòu)(或構(gòu)件)的整體性，可在砌體中配置鋼筋或鋼筋混凝土，即采用配筋砌體。

在砌體受壓時，網(wǎng)狀配筋可約束和限制砌體的橫向變形以及豎向裂縫的開展和延伸，從而提高砌體的抗壓強度。網(wǎng)狀配筋磚砌體可用作承受較大軸心壓力或偏心距較小的較大偏心壓力的墻、柱。

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組合磚砌體是由磚砌體和鋼筋混凝土面層或鋼筋砂漿面層構(gòu)成的整體材料。工程應(yīng)用上有兩種形式，一種是采用鋼筋混凝土或鋼筋砂漿作面層的砌體，這種砌體可以用作承受偏心距較大的偏心壓力的墻、柱；另一種是在磚砌體的轉(zhuǎn)角、交接處以及每隔一定距離設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱，并在各層樓蓋處設(shè)置鋼筋混凝土圈梁，使磚砌體墻與鋼筋混凝土構(gòu)造柱、圈梁組成一個共同受力的整體結(jié)構(gòu)。組合磚砌體建造的多層磚混結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能較無筋砌體磚混結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能有顯著改善，同時它的抗壓和抗剪強度亦有一定程度的提高。40

施工時必須先砌墻，后澆注鋼筋混凝土構(gòu)造柱。砌體與構(gòu)造柱連接面應(yīng)按構(gòu)造要求砌成馬牙槎，以保證二者的共同工作性能。41配筋混凝土空心砌塊砌體

混凝土空心砌塊在砌筑中，上下孔洞對齊，在豎向孔中配置鋼筋、澆注灌孔混凝土，在橫肋凹槽中配置水平鋼筋并澆注灌孔混凝土或在水平灰縫配置水平鋼筋，所形成的砌體結(jié)構(gòu)稱為配筋混凝土空心砌塊砌體，簡稱配筋砌塊砌體。

這種配筋砌體自重輕，地震作用小，抗震性能好，受力性能類似于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，但造價較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)低。

424344補充幾個概念:

配筋砌體約束砌體

集中配筋砌體配筋砌體:

嚴格意義上的配筋砌體為所配鋼筋在墻體破壞時強度達到屈服的砌體.約束砌體:

通過垂直和水平鋼筋砼構(gòu)件約束砌體,使其在破壞時主要增加墻體的極限水平變位,增強墻體的延性.但鋼筋在受力過程中可能達不到屈服.一般來說,不會改變墻體的破壞特征.集中配筋砌體:

在約束砌體的基礎(chǔ)上,除了墻端柱和樓蓋處圈梁之外,又增設(shè)墻中柱和水平配筋帶.不僅增加了對墻體的約束作用,而且增強了墻體的水平承載力和豎向承載力.45五、砌體的抗壓強度

試驗研究表明，砌體軸心受壓從加載直到破壞，按照裂縫的出現(xiàn)、發(fā)展和最終破壞，大致經(jīng)歷三個階段。1.砌體受壓破壞機理46特點：荷載不增加，裂縫也不會繼續(xù)擴展，裂縫僅僅是單磚裂縫。第Ⅰ階段47特點：若不繼續(xù)加載，裂縫也會緩慢發(fā)展。第Ⅱ階段48特點：荷載增加不多，裂縫也會迅速發(fā)展。第Ⅲ階段49

砌體是由塊體與砂漿粘結(jié)而成，砌體在壓力作用下，其強度將取決于砌體中塊體和砂漿的受力狀態(tài)，這是與單一勻質(zhì)材料的受壓強度是不同的。在砌體試驗時，測得的砌體強度是遠低于塊體的抗壓強度，這是因其砌體中單個塊體所處復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)所造成的。

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首先，由于砌體中的塊體材料本身的形狀不完全規(guī)則平整、灰縫的厚度不一且不一定均勻飽滿密實，故使得單個塊體材料在砌體內(nèi)受壓不均勻，且在受壓的同時還處于受彎和受剪狀態(tài)。由于砌體中的塊體的抗彎和抗剪的能力一般都較差，故砌體內(nèi)第一批裂縫的出現(xiàn)在單個塊體材料內(nèi)。

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其次，當砌體受壓時，由于砌塊與砂漿的彈性模量及橫向變形系數(shù)并不同，砌體中塊體材料的彈性模量一般均比強度等級低的砂漿的彈性模量大。在砌體受壓時塊體的橫向變形將小于砂漿的橫向變形，但由于砌體中砂漿的硬化粘結(jié)，塊體材料和砂漿間存在切向粘結(jié)力，在此粘結(jié)力作用下，塊體將約束砂漿的橫向變形，而砂漿則有使塊體橫向變形增加的趨勢，并由此在塊體內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，故而單個塊體在砌體中處于壓、彎、剪及拉的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，其抗壓強度降低；相反砂漿的橫向變形由于塊體的約束而減小，因而砂漿處于三向受壓狀態(tài)，抗壓強度提高。由于塊體與砂漿的這種交互作用，使得砌體的抗壓強度比相應(yīng)塊體材料的強度要低很多。

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再次，砌體的豎向灰縫不飽滿、不密實，易在豎向灰縫上產(chǎn)生應(yīng)力集中，同時豎向灰縫內(nèi)的砂漿和砌塊的粘結(jié)力也不能保證砌體的整體性。因此，在豎向灰縫上的單個塊體內(nèi)將產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力的集中，從而加快塊體的開裂，引起砌體強度的降低。532.影響砌體抗壓強度的主要因素

砌體是一種復(fù)合材料，其抗壓性能不僅與塊體和砂漿材料的物理、力學(xué)性能有關(guān)，還受施工質(zhì)量以及試驗方法等多種因素的影響。通過對各種砌體在軸心受壓時的受力分析及試驗結(jié)果表明，影響砌體抗壓強度的主要因素有以下幾個:

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塊體與砂漿的強度

塊體與砂漿的強度等級是確定砌體強度最主要的因素。一般來說，砌體強度將隨塊體和砂漿強度的提高而增高，且單個塊體的抗壓強度在某種程度上決定了砌體的抗壓強度，塊體抗壓強度高時，砌體的抗壓強度也較高，但砌體的抗壓強度并不會與塊體和砂漿強度等級的提高同比例增高。對于砌體結(jié)構(gòu)中所用砂漿，其強度等級越高，砂漿的橫向變形越小，砌體的抗壓強度也將有所提高。

55砂漿的性能

除了強度以外，砂漿的保水性、流動性和變形能力均對砌體的抗壓強度有影響。砂漿的流動性大與保水性好時，容易鋪成厚度均勻和密實性良好的灰縫，可降低單個塊體內(nèi)的彎剪應(yīng)力，從而提高砌體強度。但如用流動性過大的砂漿，如摻入過多塑化劑的砂漿，砂漿在硬化后的變形率大，反而會降低砌體的強度。

對于純水泥砂漿，其流動性差，且保水性較差，不易鋪成均勻的灰縫層，影響砌體的強度，所以同一強度等級的混合砂漿砌筑的砌體強度要比相應(yīng)純水泥砂漿砌體高。56塊體的尺寸、形狀與灰縫的厚度

塊體的尺寸、幾何形狀及表面的平整程度對砌體的抗壓強度的影響也較為明顯。砌體強度隨塊體高度的增大而加大，隨塊體長度的增大而降低。而當塊體的形狀越規(guī)則，表面越平整時，塊體的受彎、受剪作用越小，單塊塊體內(nèi)的豎向裂縫將推遲出現(xiàn)，故而砌體的抗壓強度可得到提高。

砂漿灰縫的作用在于將上層砌體傳下來的壓力均勻地傳到下層去。應(yīng)控制灰縫的厚度，使其處于既容易鋪砌均勻密實，厚度又盡可能的薄。實踐證明，對于磚和小型砌塊砌體，灰縫厚度應(yīng)控制在8～12mm。

57砌筑質(zhì)量

砌筑質(zhì)量的影響因素是多方面的，砌體砌筑時水平灰縫的飽滿度，水平灰縫厚度，塊體材料的含水率以及組砌方法等關(guān)系著砌體質(zhì)量的優(yōu)劣。

例如，在砌筑磚砌體時，磚應(yīng)在砌筑前提前1-2天澆水濕透。砌體的抗壓強度將隨塊體材料砌筑時的含水率的增大而提高，而采用干燥的塊體砌筑的砌體比采用飽和含水率塊體砌筑的砌體的抗壓強度約下降15%。

58

砌體工程除與上述砌筑質(zhì)量有關(guān)外，還應(yīng)考慮施工現(xiàn)場的技術(shù)水平和管理水平等因素的影響?！镀鲶w工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50203－2002)依據(jù)施工現(xiàn)場的質(zhì)量管理、砂漿和混凝土強度、砌筑工人技術(shù)等級綜合水平，從宏觀上將砌體工程施工質(zhì)量控制等級分為A、B、C

三級，將直接影響到砌體強度的取值。

砌體的抗壓強度除以上一些影響因素外，還與砌體的齡期和抗壓試驗方法等因素有關(guān)。因砂漿強度隨齡期增長而提高，故砌體的強度亦隨齡期增長而提高，但在齡期超過28d后，強度增長緩慢。59砌體施工質(zhì)量控制等級603.砌體的抗壓強度

在我國，有關(guān)單位多年來對各類砌體進行了大量的抗壓強度的試驗，取得了大量試驗數(shù)據(jù)。各類砌體軸心抗壓強度平均值主要取決于塊體的抗壓強度平均值f1，其次為砂漿的抗壓強度平均值f2，新的《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》提出了如下的計算公式。各類砌體軸心抗壓強度平均值fm61軸心抗壓強度平均值fm(N/mm2)62各類砌體軸心抗壓強度標準值fk砌體的強度標準值是表示各類砌體抗壓強度的基本代表值。63各類砌體軸心抗壓強度設(shè)計值f

砌體的強度設(shè)計值是在承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時采用的強度值，可按下式計算。

施工質(zhì)量控制等級為B級、齡期為28d、以毛截面計算的各類砌體的抗壓強度設(shè)計值、軸心抗拉強度設(shè)計值、彎曲抗拉強度設(shè)計值及抗剪強度設(shè)計值可查表。當施工質(zhì)量控制等級為C級時，表中數(shù)值應(yīng)乘以1.6/1.8=0.89的系數(shù)；當施工質(zhì)量控制等級為A級時，可將表中數(shù)值乘以1.05的系數(shù)。64六、砌體的抗拉、抗彎與抗剪強度

在實際工程中，因砌體具有良好的抗壓性能，故多將砌體用作承受壓力的墻、柱等構(gòu)件。與砌體的抗壓強度相比，砌體的軸心抗拉、彎曲抗拉以及抗剪強度都低很多。但有時也用它來承受軸心拉力、彎矩和剪力，如磚砌的圓形水池、承受土壤側(cè)壓力的擋土墻以及拱或磚過梁支座處承受水平推力的砌體等。651.砌體的軸心抗拉和彎曲抗拉強度

砌體軸心受拉時，依據(jù)拉力作用于砌體的方向，有三種破壞形態(tài)。66

砌體結(jié)構(gòu)彎曲受拉時，按其彎曲拉應(yīng)力使砌體截面破壞的特征，同樣存在三種破壞形態(tài)。即可分為沿齒縫截面受彎破壞、沿塊體與豎向灰縫截面受彎破壞以及沿通縫截面受彎破壞三種形態(tài)。

672.砌體的抗剪強度

實際工程中，砌體截面上存在垂直壓應(yīng)力的同時往往同時作用剪應(yīng)力，因此砌體結(jié)構(gòu)的受剪是受壓砌體結(jié)構(gòu)的另一種重要受力形式。

影響砌體抗剪強度的因素有很多，主要有砂漿的強度、垂直壓應(yīng)力的大小和施工質(zhì)量等。6869灌孔砌塊砌體的抗壓強度和抗剪強度設(shè)計值70七、砌體強度設(shè)計值的調(diào)整

考慮實際工程中各種可能的不利因素，各類砌體的強度設(shè)計值，當符合表中所列使用情況時，應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)γa

。71

注：①表中構(gòu)件截面面積A以m2計。②當砌體同時符合表中所列幾種使用情況時，應(yīng)將砌體的強度設(shè)計值連續(xù)乘以調(diào)整系數(shù)γa

。砌體強度設(shè)計值的調(diào)整系數(shù)72八、砌體的彈性模量、摩擦系數(shù)和線膨脹系數(shù)

砌體的彈性模量是其應(yīng)力與應(yīng)變的比值，主要用于計算構(gòu)件在荷載作用下的變形，是衡量砌體抵抗變形能力的一個物理量。砌體的彈性模量的大小可通過實測砌體的應(yīng)力—應(yīng)變曲線求得。

在應(yīng)力－應(yīng)變曲線上某點A與坐標原點連成的割線的正切稱之為割線模量。工程上一般取時的割線模量作為砌體的彈性模量，這是比較符合砌體在使用階段受力狀態(tài)下的工作性能的。73

為便于應(yīng)用，現(xiàn)行《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》對砌體受壓彈性模量采用了更為簡化的結(jié)果，按不同強度等級砂漿?，取彈性模量與砌體的抗壓強度設(shè)計值成正比關(guān)系。砌體的彈性模量(MPa)74

當需計算墻體的剪切變形時，需用到砌體的剪變模量。砌體的剪變模量與砌體的彈性模量和泊松比有關(guān)，根據(jù)材料力學(xué)公式，剪變模量G

為：

式中υ為材料的泊松比，取值一般為0.15～0.3，而規(guī)范取近似取G=0.4E。75

當砌體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移趨勢或發(fā)生滑移時，由于法向壓力的存在，在滑移面上將產(chǎn)生摩擦阻力。摩擦阻力與摩擦面上法向應(yīng)力和摩擦系數(shù)有關(guān)，而摩擦系數(shù)的大小與摩擦面的材料和干濕程度有關(guān)。規(guī)范規(guī)定的砌體摩擦系數(shù)見表。

摩擦系數(shù)76

溫度變化時，砌體將產(chǎn)生熱脹冷縮變形。當這種變形受到約束時，砌體內(nèi)將產(chǎn)生附加內(nèi)力，而當此內(nèi)力達到一定程度時，此附加內(nèi)力將造成砌體結(jié)構(gòu)開裂和裂縫的擴展。

除熱脹冷縮變形外，砌體在浸水時體積膨脹，在失水時體積收縮，這種收縮變形為干縮變形，它比膨脹變形大得多。同樣，當這種變形受到約束時，砌體內(nèi)將產(chǎn)生干縮應(yīng)力，當此應(yīng)力大到一定程度時，將引起砌體結(jié)構(gòu)變形和裂縫開展。77砌體的線膨脹系數(shù)和收縮率78第三節(jié)砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力計算

根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》(GB50068—2001)，砌體結(jié)構(gòu)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，以可靠指標度量結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度，采用分項系數(shù)的設(shè)計表達式進行計算。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可分為如下兩類：

承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)79結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)根據(jù)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求，分別進行下列計算和驗算。

對所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件均應(yīng)進行承載力計算，必要時還應(yīng)進行結(jié)構(gòu)的滑移、傾覆或漂浮驗算。

對使用上需要控制變形的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)進行變形驗算。

對使用上要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，應(yīng)進行抗裂驗算；對使用上允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，應(yīng)進行裂縫寬度驗算。

80

結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般程序是先按承載能力極限狀態(tài)的要求設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)件，然后再按正常使用極限狀態(tài)的要求進行驗算?？紤]砌體結(jié)構(gòu)的特點，其正常使用極限狀態(tài)的要求，在一般情況下，可由相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施保證。

81一、設(shè)計表達式砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)設(shè)計表達式為當可變荷載不止一個時：82

當砌體結(jié)構(gòu)作為一個剛體，需驗算整體穩(wěn)定性，例如傾覆、滑移、漂浮等時，應(yīng)按下式進行驗算。當僅有一個可變荷載時：83二、無筋砌體受壓承載力計算

在砌體結(jié)構(gòu)中，最常用的是受壓構(gòu)件，例如，墻、柱等。砌體受壓構(gòu)件的承載力主要與構(gòu)件的截面面積、砌體的抗壓強度、軸向壓力的偏心距以及構(gòu)件的高厚比有關(guān)。構(gòu)件的高厚比是構(gòu)件的計算高度H0與相應(yīng)方向邊長h的比值，用β表示，即β=H0/h。當構(gòu)件的β≤3時稱為短柱，反之稱為長柱。對短柱的承載力可不考慮構(gòu)件高厚比的影響。

841.受壓短柱85

對軸心受壓情況，其截面上的壓應(yīng)力為均勻分布，當構(gòu)件達到極限承載力時，截面上的壓應(yīng)力達到砌體抗壓強度f。對偏心距較小的情況，此時雖為全截面受壓，但因砌體為彈塑性材料，截面上的壓應(yīng)力分布為曲線，構(gòu)件達到極限承載力時，軸向壓力側(cè)的壓應(yīng)力σb大于砌體抗壓強度f。隨著軸向壓力的偏心距繼續(xù)增大，截面由出現(xiàn)小部分受拉區(qū)大部分為受壓區(qū)，逐漸過渡到受拉區(qū)開裂且部分截面退出工作的受力情況。此時，截面上的壓應(yīng)力隨受壓區(qū)面積的減小、砌體材料塑性的增大而有所增加，但構(gòu)件的極限承載力減小。當受壓區(qū)面積減小到一定程度時，砌體受壓區(qū)將出現(xiàn)豎向裂縫導(dǎo)致構(gòu)件破壞。86

偏心影響系數(shù)的計算公式為

偏心受壓砌體短柱的承載力計算當為矩形截面時，影響系數(shù)按下式計算h—矩形截面沿軸向力偏心方向的邊長，當軸心受壓時為截面較小邊長。87當為T形或十字形截面時，影響系數(shù)按下式計算：hT——T形或十字形截面的折算厚度，hT=3.5i。882、受壓長柱的受力分析縱向彎曲的影響

偏心距e附加偏心距ei

+e=0矩形截面縱向彎曲系數(shù)

規(guī)范中考慮縱向彎曲和偏心距影響的系數(shù)：

α——與砂漿強度等級有關(guān)的系數(shù)當砂漿強度等級≥M5時，α=0.0015當砂漿強度等級為M2.5時，α=0.002當砂漿強度為零時，α=0.00989無筋砌體受壓構(gòu)件承載力計算

《砌體規(guī)范》對無筋砌體受壓構(gòu)件，不論是軸心受壓或偏心受壓，也不論是短柱或長柱，統(tǒng)一的承載力設(shè)計計算公式為

式中：N——軸向力設(shè)計值。

——高厚比β和軸向力的偏心距e對受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)，可按公式計算或查表。

90注意的問題:

對矩形截面構(gòu)件，當軸向力偏心方向的截面邊長大于另一方向的邊長時，除按偏心受壓計算外，還應(yīng)對較小邊長方向按軸心受壓進行驗算。

由于砌體材料的種類不同，構(gòu)件的承載能力有較大的差異，因此，計算影響系數(shù)或查表時，構(gòu)件高厚比β應(yīng)乘以修正系數(shù)。

91高厚比修正系數(shù)γβ92

由于軸向力的偏心距e較大時，構(gòu)件在使用階段容易產(chǎn)生較寬的水平裂縫，使構(gòu)件的側(cè)向變形增大，承載力顯著下降，既不安全也不經(jīng)濟。因此，《規(guī)范》規(guī)定按內(nèi)力設(shè)計值計算的軸向力的偏心距e≤0.6y。y為截面重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離。

當偏心受壓構(gòu)件的偏心距超過規(guī)范規(guī)定的允許值，可采用設(shè)有中心裝置的墊塊或設(shè)置缺口墊塊調(diào)整偏心距也可采用磚砌體和鋼筋混凝土面層（或鋼筋砂漿面層）組成的組合磚砌體構(gòu)件。

9394【例1】某截面為370×490mm的磚柱，柱計算高度H0＝H＝5m，采用強度等級為MU10的燒結(jié)普通磚及M5的混合砂漿砌筑，柱底承受軸向壓力設(shè)計值為N＝150kN，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，施工質(zhì)量控制等級為B級。試驗算該柱底截面是否安全?！窘狻坎楸淼肕U10的燒結(jié)普通磚與M5的混合砂漿砌筑的磚砌體的抗壓強度設(shè)計值f=1.5MPa。由于截面面積A＝0.37×0.49＝0.18m2＜0.3m2，因此砌體抗壓強度設(shè)計值應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)γa＝A＋0.7=0.18+0.7=0.88；

95將0.785柱底截面安全。＝0.782×0.88×1.5×490×370×10－3＝187kN＞150kN則柱底截面的承載力為：代入公式得96

【例2】一偏心受壓柱，截面尺寸為490×620mm，柱計算高度，采用強度等級為MU10蒸壓灰砂磚及M5水泥砂漿砌筑，柱底承受軸向壓力設(shè)計值為N＝160kN，彎矩設(shè)計值M＝20kN.m（沿長邊方向），結(jié)構(gòu)的安全等級為二級，施工質(zhì)量控制等極為B級。試驗算該柱底截面是否安全。97【解】(1)彎矩作用平面內(nèi)承載力驗算<0.6y＝0.6×310=186mm滿足規(guī)范要求。MU10蒸壓灰砂磚及M5水泥砂漿砌筑，查表得

＝1.2；將及=0.202代入公式得代入公式得98=0.465查表得，MU10蒸壓灰砂磚與M5水泥砂漿砌筑的磚砌體抗壓強度設(shè)計值f=1.5MPa。由于采用水泥砂漿，因此砌體抗壓強度設(shè)計值應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)＝0.9。柱底截面承載力為：＝0.465×0.9×1.5×490×620×10－3＝191kN＞150kN。(2)彎矩作用平面外承載力驗算99＝0.816×0.9×1.5×490×620×10

＝335kN＞150kN

對較小邊長方向，按軸心受壓構(gòu)件驗算，此時將代入公式得則柱底截面的承載力為柱底截面安全。100

【例3】如圖所示帶壁柱窗間墻，采用MU10燒結(jié)粘土磚、M5的水泥砂漿砌筑，計算高度H0＝5m，柱底承受軸向力設(shè)計值為N＝150kN，彎矩設(shè)計值為M＝30kN.m，施工質(zhì)量控制等級為B級，偏心壓力偏向于帶壁柱一側(cè)，試驗算截面是否安全？101【解】（1）計算截面幾何參數(shù)截面面積

A＝2000×240＋490×500＝725000mm2截面形心至截面邊緣的距離慣性矩mm102＝296×108mm回轉(zhuǎn)半徑：T型截面的折算厚度

×202＝707mm偏心距滿足規(guī)范要求。103（2）承載力驗算MU10燒結(jié)粘土磚與M5水泥砂漿砌筑，查表得

＝1.0；＝0.283代入公式得0.930代入公式得104=0.388查表得，MU10燒結(jié)粘土磚與M5水泥砂漿砌筑的磚砌體的抗壓強度設(shè)計值f=1.5MPa。由于采用水泥砂漿，因此砌體抗壓強度設(shè)計值應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)＝0.9。窗間墻承載力為＝0.388×0.9×1.5×725000×10－3＝380kN＞150kN。承載力滿足要求。105三、砌體局部受壓承載力計算

當軸向力僅作用在砌體的部分面積上時，即為砌體的局部受壓。它是砌體結(jié)構(gòu)中常見的一種受力形式。如果砌體的局部受壓面積上受到的壓應(yīng)力是均勻分布的，稱為局部均勻受壓；否則，為局部非均勻受壓。例如：支承軸心受壓柱的砌體基礎(chǔ)為局部均勻受壓；梁端支承處的砌體一般為局部非均勻受壓。

通過大量的試驗發(fā)現(xiàn)，砌體局部受壓可能有三種破壞形態(tài)。106

縱向裂縫發(fā)展而破壞

圖(a)所示為一在中部承受局部壓力作用的墻體，當砌體的截面面積A與局部受壓面積Al的比值較小時，在局部壓力作用下，試驗鋼墊板下1或2皮磚以下的砌體內(nèi)產(chǎn)生第一批縱向裂縫；隨著壓力的增大，縱向裂縫逐漸向上和向下發(fā)展，并出現(xiàn)其他縱向裂縫和斜裂縫，裂縫數(shù)量不斷增加。當其中的部分縱向裂縫延伸形成一條主要裂縫時，試件即將破壞。開裂荷載一般小于破壞荷載。在砌體的局部受壓中，這是一種較為常見的破壞形態(tài)。

107

劈裂破壞

當砌體的截面面積A與局部受壓面積Al的比值相當大時，在局部壓力作用下，砌體產(chǎn)生數(shù)量少但較集中的縱向裂縫(如圖(b)所示)；而且縱向裂縫一出現(xiàn)，砌體很快就發(fā)生猶如刀劈一樣的破壞，開裂荷載一般接近破壞荷載。在大量的砌體局部受壓試驗中，僅有少數(shù)為劈裂破壞情況。

108

局部受壓面積處破壞

在實際工程中，當砌體的強度較低，但所支承的墻梁的高跨比較大時，有可能發(fā)生梁端支承處砌體局部被壓碎而破壞。在砌體局部受壓試驗中，這種破壞極少發(fā)生。

試驗分析表明：在局部壓力作用下，砌體中的壓應(yīng)力不僅能擴散到一定的范圍(如圖所示)，而且非直接受壓部分的砌體對直接受壓部分的砌體有約束作用，從而使直接受壓部分的砌體處于雙向或三向受壓狀態(tài)，其抗壓強度高于砌體的軸心抗壓強度設(shè)計值f。

1091.砌體局部均勻受壓砌體局部抗壓強度提高系數(shù)γ

根據(jù)試驗研究結(jié)果，砌體的局部抗壓強度可取γf

。γ

稱為砌體局部抗壓強度提高系數(shù)，按下式計算局部受壓面積影響砌體局部抗壓強度的計算面積110.111

砌體的局部抗壓強度主要取決于砌體原有的軸心抗壓強度和周圍砌體對局部受壓區(qū)的約束程度。當砌體為中心局部受壓時，隨著周圍砌體的截面面積A與局部受壓面積Al之比增大，周圍砌體對局部受壓區(qū)的約束作用增強，砌體的局部抗壓強度提高。但當A/Al較大時，砌體的局部抗壓強度提高幅度減少。為此，《規(guī)范》規(guī)定了影響砌體局部抗壓強度的計算面積A0。同時，試驗還表明，當A/Al較大時，可能導(dǎo)致砌體產(chǎn)生劈裂破壞。所以上式計算所得的γ值不得超過圖中所注的相應(yīng)值；對多孔磚砌體及按規(guī)定要求灌孔的砌塊砌體，γ≤1.5；未灌孔的混凝土砌塊砌體，γ=1.0。

112局部均勻受壓承載力計算砌體截面中受局部均勻壓力時的承載力按下式計算局部受壓面積Al上的軸向力設(shè)計值砌體的抗壓強度設(shè)計值113【例4】一鋼筋混凝土柱截面尺寸為250mm×250mm，支承在厚為370mm的磚墻上，作用位置如圖所示，磚墻用MU10燒結(jié)普通磚和M5水泥砂漿砌筑，柱傳到墻上的荷載設(shè)計值為120KN。試驗算柱下砌體的局部受壓承載力。114

【解】局部受壓面積＝250×250＝62500mm2局部受壓影響面積

＝（250＋2×370）×370＝366300mm2砌體局部抗壓強度提高系數(shù)115砌體局部受壓承載力為＝1.77×0.9×1.5×62500=149344N=149.3kN＞120kN。砌體局部受壓承載力滿足要求。

查表得MU10燒結(jié)普通磚和M5水泥砂漿砌筑的砌體的抗壓強度設(shè)計值為＝1.5MPa，采用水泥砂漿應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)＝0.9；1162.梁端支承處砌體局部受壓上部荷載對砌體局部抗壓的影響

梁端支承處砌體的局部受壓面積上除承受梁端傳來的支承壓力Nl外，還承受由上部荷載產(chǎn)生的軸向力N0。如果上部荷載在梁端上部砌體中產(chǎn)生的平均壓應(yīng)力σ0

較小，即上部砌體產(chǎn)生的壓縮變形較小；而此時，若Nl

較大，梁端底部的砌體將產(chǎn)生較大的壓縮變形；由此使梁端頂面與砌體逐漸脫開形成水平縫隙，117砌體內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力重分布。上部荷載將通過上部砌體形成的內(nèi)拱傳到梁端周圍的砌體，直接傳到局部受壓面積上的荷載將減少。但如果σ0

較大，Nl較小，梁端上部砌體產(chǎn)生的壓縮變形較大，梁端頂面不再與砌體脫開，上部砌體形成的內(nèi)拱卸荷作用將消失。試驗指出，當A0/Al＞2時，可忽略不計上部荷載對砌體局部抗壓的影響?！兑?guī)范》偏于安全，取A0/Al≥3時，不計上部荷載的影響，即N0=0。118

上部荷載對砌體局部抗壓的影響，《規(guī)范》用上部荷載的折減系數(shù)ψ

來考慮，ψ

按下式計算當A0/Al≥3時取ψ=0梁端有效支承長度

當梁支承在砌體上時，由于梁受力變形翹曲，支座內(nèi)邊緣處砌體的壓縮變形較大，使得梁的末端部分與砌體脫開，梁端有效支承長度a0可能小于其實際支承長度a119

經(jīng)試驗分析，為了便于工程應(yīng)用，《規(guī)范》給出梁端有效支承長度的計算公式為梁端支承處砌體局部受壓承載力計算

考慮上部荷載對砌體局部抗壓的影響，根據(jù)上部荷載在局部受壓面積上產(chǎn)生的實際平均壓應(yīng)力與梁端支承壓力在相應(yīng)面積上產(chǎn)生的最大壓應(yīng)力之和不大于砌體局部抗壓強度的強度條件，可推得梁端支承處砌體局部受壓承載力計算公式為1203.剛性墊塊下砌體的局部受壓

梁端支承處的砌體局部受壓承載力不滿足要求時，可在梁端下的砌體內(nèi)設(shè)置墊塊。通過墊塊可增大局部受壓面積，減少其上的壓應(yīng)力，有效地解決砌體的局部承載力不足的問題。剛性墊塊的構(gòu)造要求

實際工程中常采用剛性墊塊。剛性墊塊按施工方法不同分為預(yù)制剛性墊塊和與梁端現(xiàn)澆成整體的剛性墊塊。墊塊一般采用素混凝土制作，當荷載較大時，也可為鋼筋混凝土的。

121剛性墊塊的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定:(1)墊塊的高度tb≥180mm，自梁邊緣算起的墊塊挑出長度不宜大于墊塊的高度tb。(2)在帶壁柱墻的壁柱內(nèi)設(shè)置剛性墊塊時，其計算面積應(yīng)取壁柱范圍內(nèi)的面積，而不應(yīng)計算翼緣部分，同時壁柱上墊塊伸入翼墻內(nèi)的長度不應(yīng)小于120mm。(3)現(xiàn)澆墊塊與梁端整體澆筑時，墊塊可在梁高范圍內(nèi)設(shè)置。122墊塊下砌體局部受壓承載力計算

試驗表明墊塊底面積以外的砌體對局部受壓范圍內(nèi)的砌體有約束作用，使墊塊下的砌體抗壓強度提高，但考慮到墊塊底面壓應(yīng)力分布不均勻，偏于安全，取墊塊外砌體的有利影響系數(shù)γ1=0.8γ

；同時，墊塊下砌體的受力狀態(tài)接近偏心受壓情況。故墊塊下砌體局部受壓承載力可按下式計算

墊塊上的N0及Nl合力的影響系數(shù)，可根據(jù)e/ab查附表中β≤3的值123梁端有效支承長度

當梁端設(shè)有剛性墊塊時，梁端有效支承長度a0

考慮剛性墊塊的影響，按下式計算剛性墊塊的影響系數(shù)δ11244.梁端柔性墊梁下砌體局部受壓

在實際工程中，常在梁或屋架端部下面的砌體墻上設(shè)置連續(xù)的鋼筋混凝土梁，如圈梁等。此鋼筋混凝土梁可把承受的局部集中荷載擴散到一定范圍的砌體墻上起到墊塊的作用，故稱為墊梁。其應(yīng)力峰值和分布范圍按彈性半無限體上長梁求解。125

根據(jù)試驗分析，當墊梁長度大于πh0

時，在局部集中荷載作用下，墊梁下砌體受到的豎向壓應(yīng)力在長度πh0

范圍內(nèi)分布為三角形。此時，墊梁下的砌體局部受壓承載力可按下列公式計算

3126

【例5】窗間墻截面尺寸為370mm×1200mm，磚墻用MU10的燒結(jié)普通磚和M5的混合砂漿砌筑。大梁的截面尺寸為200mm×550mm，在墻上的擱置長度為240mm。大梁的支座反力為100kN，窗間墻范圍內(nèi)梁底截面處的上部荷載設(shè)計值為240kN，試對大梁端部下砌體的局部受壓承載力進行驗算。127【解】查表得MU10燒結(jié)普通磚和M5水泥砂漿砌筑的砌體的抗壓強度設(shè)計值為＝1.5Mpa。梁端有效支承長度為：局部受壓面積

=191×200＝38200（mm2）局部受壓影響面積＞3128局部受壓承載力不滿足要求。

砌體局部抗壓強度提高系數(shù)砌體局部受壓承載力為＝0.7×1.996×1.5×38200×10-3=80kN＜=100kN。129【例6】梁下設(shè)預(yù)制剛性墊塊設(shè)計。條件同上題。

解：根據(jù)上題計算結(jié)果，局部受壓承載力不足，需設(shè)置墊塊。設(shè)墊塊高度為180mm，平面尺寸370mm×500mm，墊塊自梁邊兩側(cè)挑出150mm＜180mm墊塊面積＝370×500＝185000（mm2）局部受壓影響面積：＝（500＋2×350）×370＝444000mm2130砌體局部抗壓強度提高系數(shù)：墊塊外砌體的有利影響系數(shù)：＝0.8×1.41=1.13上部平均壓應(yīng)力設(shè)計值＝0.54MPa；墊塊面積內(nèi)上部軸向力設(shè)計值131＝0.54×185000＝99900＝99.9kN=0.54/1.5=0.36，查表得梁端有效支承長度對墊塊中心的偏心距：－0.4×109=141mm132剛性墊塊設(shè)計滿足要求。軸向力對墊塊中心的偏心距

＝70mm將及代入公式得驗算133四、受拉、受彎和受剪構(gòu)件的承載力計算1.軸心受拉構(gòu)件計算

因砌體的抗拉強度較低，故實際工程中采用的砌體軸心受拉構(gòu)件較少。對小型圓形水池或筒倉，可采用砌體結(jié)構(gòu)。砌體軸心受拉構(gòu)件的承載力按下式計算1342.受彎構(gòu)件計算

在實際工程中，常見的砌體受彎構(gòu)件有磚砌平拱過梁及擋土墻等。對受彎構(gòu)件，除進行受彎承載力計算外，還應(yīng)考慮剪力的存在進行受剪承載力計算。

(1)受彎承載力計算

由材料力學(xué)公式可推得，受彎承載力計算公式為(2)受剪承載力計算1353.受剪構(gòu)件計算

砌體結(jié)構(gòu)中單純受剪的情況少，往往處于復(fù)合受力狀態(tài)。如砌體拱型結(jié)構(gòu)在拱的支座截面處，除承受剪力外，還作用有垂直壓力。

試驗表明砌體的受剪承載力不僅與砌體的抗剪強度fv有關(guān)，而且與作用在截面上的垂直壓應(yīng)力σ０的大小有關(guān)。隨著垂直壓應(yīng)力σ０的增加，截面上的內(nèi)摩擦力增大，砌體的受剪承載力提高。但當垂直壓應(yīng)力σ０增加到一定程度后，截面上的內(nèi)摩擦力逐漸減少，砌體的受剪承載力下降。136復(fù)合受力下砌體抗剪強度理論有兩種：主拉應(yīng)力破壞理論和剪模理論?！兑?guī)范》根據(jù)實驗采用變系數(shù)剪摩理論的計算模式，給出沿通縫或沿階梯形截面破壞時受剪構(gòu)件承載力計算公式為137五、網(wǎng)狀配筋砌體承載力計算

網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件在軸向壓力作用下，不但發(fā)生縱向壓縮變形，同時也發(fā)生橫向膨脹。由于鋼筋、砂漿層與塊體之間存在著摩擦力和粘結(jié)力，鋼筋被完全嵌固在灰縫內(nèi)與磚砌體共同工作；當磚砌體縱向受壓時，鋼筋橫向受拉，因鋼筋的彈性模量比砌體大，變形相對小，可阻止砌體的橫向變形發(fā)展，防止砌體因縱向裂縫的延伸而過早失穩(wěn)破壞，從而間接地提高網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件的承載能力，故這種配筋有時又稱為間接配筋。試驗表明，砌體與橫向鋼筋之間足夠的粘結(jié)力是保證兩者共同工作，充分發(fā)揮塊體的抗壓強度，提高砌體承載力的重要保證。

138五、網(wǎng)狀配筋砌體承載力計算139

試驗表明，網(wǎng)狀配筋磚砌體在軸心壓力作用下，從開始加荷到破壞，類似于無筋磚砌體，也可分為3個受力階段，但其破壞特征和無筋磚砌體不同。第一個階段和無筋磚砌體一樣，在單塊磚內(nèi)出現(xiàn)第一批裂縫，此時的荷載約為60%～75%的破壞荷載，較無筋磚砌體高。繼續(xù)加荷，縱向裂縫的數(shù)量增多，但發(fā)展很緩慢；由于受到橫向鋼筋的約束，很少出現(xiàn)貫通的縱向裂縫；這是與無筋磚砌體明顯的不同之處。當接近破壞時，一般也不會出現(xiàn)像無筋砌體那樣被縱向裂縫分割成若干1/2磚的小立柱而發(fā)生失穩(wěn)破壞的現(xiàn)象。在最后破壞時，可能發(fā)生個別磚被完全壓碎脫落。

140

當采用無筋磚砌體受壓構(gòu)件的截面尺寸較大，不能滿足使用要求時，可采用網(wǎng)狀配筋磚砌體。但試驗表明，網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件在軸向力的偏心距e較大或構(gòu)件高厚比β較大時，鋼筋難以發(fā)揮作用，構(gòu)件承載力的提高受到限制。故當偏心距超過截面核心范圍，對矩形截面即e/h>0.17時；或偏心距雖未超過截面核心范圍，但構(gòu)件的高厚比β>16時，均不宜采用網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件。

適用范圍141承載力計算網(wǎng)狀配筋磚砌體受壓構(gòu)件的承載力按下列公式計算對矩形截面，也應(yīng)對較小邊長方向按軸心受壓進行驗算。142構(gòu)造要求網(wǎng)狀配筋磚砌體構(gòu)件的構(gòu)造應(yīng)符合下列規(guī)定:

網(wǎng)狀配筋磚砌體中的體積配筋率不應(yīng)小于0.1%，且不應(yīng)大于1%。

采用鋼筋網(wǎng)時，鋼筋的直徑宜采用3～4mm；當采用連彎鋼筋網(wǎng)時，鋼筋的直徑不應(yīng)大于8mm。

鋼筋網(wǎng)中鋼筋的間距a，不應(yīng)大于120mm，且不應(yīng)小于30mm。鋼筋網(wǎng)的豎向間距Sn，不應(yīng)大于5皮磚，且不應(yīng)大于400mm；當采用連彎鋼筋網(wǎng)時，網(wǎng)的鋼筋方向應(yīng)互相垂直，沿砌體高度交錯設(shè)置，Sn為同一方向網(wǎng)的間距。網(wǎng)狀配筋磚砌體所用的砂漿強度等級不應(yīng)低于M5；鋼筋網(wǎng)應(yīng)設(shè)置在砌體的水平灰縫中，灰縫厚度(8-12mm)應(yīng)保證鋼筋上下至少各有2mm厚的砂漿層。

143小結(jié)

無筋砌體受壓構(gòu)件按照高厚比的不同以及荷載作用偏心距的有無，可分為軸心受壓短柱、軸心受壓長柱、偏心受壓短柱和偏心受壓長柱。在截面尺寸和材料強度等級一定的條件下，在施工質(zhì)量得到保證的前提下，影響無筋砌體受壓承載力的主要因素是構(gòu)件的高厚比和相對偏心距（）?！镀鲶w規(guī)范》用承載力影響系數(shù)考慮以上兩種因素的影響。

144

可用公式計算也可以根據(jù)高厚比及相對偏心距e/h直接查表確定，無論用哪種方法確定時，高厚比必須考慮砌體不同材料的高厚比修正系數(shù)。另外，在計算時應(yīng)注意，當時，式中的取1.0。

145

在設(shè)計無筋砌體偏心受壓構(gòu)件時，偏心距過大，容易在截面受拉邊產(chǎn)生水平裂縫，致使受力截面減小，構(gòu)件剛度降低，縱向彎曲影響增大，構(gòu)件的承載力明顯降低，結(jié)構(gòu)既不安全又不經(jīng)濟，所以《砌體規(guī)范》限制偏心距不應(yīng)超過0.6y（y為截面重心到軸向力所在偏心方向截面邊緣的距離）。為了減小軸向力的偏心距，可采用設(shè)置中心墊塊或設(shè)置缺口墊塊等構(gòu)造措施。146

局部受壓分為局部均勻受壓和局部非均勻受壓兩種情況，前者如柱下砌體局部受壓，后者如梁端下部砌體的局部受壓。通過對砌體局部受壓破壞的試驗表明，局部受壓可能發(fā)生三種破壞：豎向裂縫發(fā)展引起的破壞、劈裂破壞和直接與墊板接觸的砌體的局壓破壞。其中，豎向裂縫發(fā)展引起的破壞是局部受壓的基本破壞形態(tài)；劈裂破壞由于發(fā)生突然，在設(shè)計中應(yīng)避免發(fā)生這種破壞；第三種破壞僅在砌體材料強度過低時發(fā)生，一般通過限制材料的最低強度等級，可避免發(fā)生這種破壞。147

砌體在局部受壓時，由于未直接受壓砌體對直接受壓砌體的約束作用以及力的擴散作用，使砌體的局部受壓強度提高。局部受壓強度用局部抗壓強度提高系數(shù)乘以砌體抗壓強度（即）表示。為了避免砌體截面較大而局壓面積過小時引起的劈裂破壞，應(yīng)限制不能過大（）。148

當局部受壓承載力不滿足要求時，一般采用設(shè)置剛性混凝土墊塊的方法，滿足設(shè)計要求。其中在梁端設(shè)置預(yù)制剛性墊塊是應(yīng)用最廣泛的情況，墊塊下的砌體局部承壓可按不考慮縱向彎曲影響的偏心受壓構(gòu)件驗算。當梁端設(shè)有現(xiàn)澆剛性墊塊時，為了簡化計算，采取與預(yù)制墊塊相同的方法驗算墊塊下砌體的局部受壓承載力。

149

當梁端砌體局部受壓承載力不足時，也可在梁端設(shè)置長度大于柔性墊塊，也稱墊梁。例如與梁整澆的圈梁可作為墊梁。墊梁下砌體的局部受壓承載力可按集中力作用下半無限彈性地基梁計算。

砌體受拉、受彎構(gòu)件的承載力按材料力學(xué)公式進行計算，受彎構(gòu)件的彎曲抗拉強度的取值應(yīng)根據(jù)構(gòu)件的破壞特征取其相應(yīng)的設(shè)計強度。受剪構(gòu)件（實際是剪壓復(fù)合構(gòu)件）承載力計算采用變系數(shù)的“剪摩理論”。

150第四節(jié)混合結(jié)構(gòu)房屋墻和柱的設(shè)計

在砌體結(jié)構(gòu)房屋的設(shè)計中，承重墻、柱的布置十分重要。因為承重墻、柱的布置直接影響到房屋的平面劃分、空間大小，荷載傳遞，結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定、造價及施工的難易。通常將平行于房屋長向布置的墻體稱為縱墻；平行于房屋短向布置的墻體稱為橫墻；房屋四周與外界隔離的墻體稱外墻；外橫墻又稱為山墻；其余墻體稱為內(nèi)墻。

砌體結(jié)構(gòu)房屋中的屋蓋、樓蓋、內(nèi)外縱墻、橫墻、柱和基礎(chǔ)等是主要承重構(gòu)件，它們互相連接，共同構(gòu)成承重體系。根據(jù)結(jié)構(gòu)的承重體系和荷載的傳遞路線，房屋的結(jié)構(gòu)布置可分為以下幾種方案…

151縱墻承重方案

縱墻承重方案是指縱墻直接承受屋面、樓面荷載的結(jié)構(gòu)方案。對于要求有較大空間的房屋(如單層工業(yè)廠房、倉庫等)或隔墻位置可能變化的房屋，通常無內(nèi)橫墻或橫墻間距很大，因而由縱墻直接承受樓面或屋面荷載，從而形成縱墻承重方案。這種方案房屋的豎向荷載的主要傳遞路線為：

板→梁(屋架)→縱向承重墻→基礎(chǔ)→地基152縱墻承重體系的特點如下：

縱墻是主要的承重墻。橫墻的設(shè)置主要是為了滿足房間的使用要求，保證縱墻的側(cè)向穩(wěn)定和房屋的整體剛度，因而房屋的劃分比較靈活。由于縱墻承受的荷載較大，在縱墻上設(shè)置的門、窗洞口的大小及位置都受到一定的限制?？v墻間距一般比較大，橫墻數(shù)量相對較少，房屋的空間剛度不如橫墻承重體系。與橫墻承重體系相比，樓蓋材料用量相對較多，墻體的材料用量較少。

153縱墻承重方案適用于使用上要求有較大空間的房屋(如教學(xué)樓、圖書館)以及常見的單層及多層空曠砌體結(jié)構(gòu)房屋(如食堂、俱樂部、中小型工業(yè)廠房)等?？v墻承重的多層房屋，特別是空曠的多層房屋，層數(shù)不宜過多，因縱墻承受的豎向荷載較大，若層數(shù)較多，需顯著增加縱墻厚度或采用大截面尺寸的壁柱，這從經(jīng)濟上或適用性上都不合理。因此，當層數(shù)較多、樓面荷載較大時，宜選用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

154橫墻承重方案

房屋的每個開間都設(shè)置橫墻，樓板和屋面板沿房屋縱向擱置在墻上。板傳來的豎向荷載全部由橫墻承受，并由橫墻傳至基礎(chǔ)和地基，縱墻僅承受墻體自重。因此這類房屋稱為橫墻承重方案。這種方案房屋的豎向荷載的主要傳遞路線為：

樓(屋)面板→橫墻→基礎(chǔ)→地基155橫墻承重方案的特點如下：

橫墻是主要的承重墻。縱墻的作用主要是圍護、隔斷以及與橫墻拉結(jié)在一起，保證橫墻的側(cè)向穩(wěn)定。由于縱墻是非承重墻，對縱墻上設(shè)置門、窗洞口的限制較少，外縱墻的立面處理比較靈活。

橫墻間距較小，一般為3～4.5m，同時又有縱向拉結(jié)，形成良好的空間受力體系，剛度大，整體性好。對抵抗沿橫墻方向作用的風力、地震作用以及調(diào)整地基的不均勻沉降等較為有利。

由于在橫墻上放置預(yù)制樓板，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，樓蓋的材料用量較少，但墻體的用料較多。

156橫墻承重方案適用于宿舍、住宅、旅館等居住建筑和由小房間組成的辦公樓等。橫墻承重方案中，橫墻較多，承載力及剛度比較容易滿足要求，故可建造較高層的房屋。157縱橫墻混合承重方案

當建筑物的功能要求房間的大小變化較多時，為了結(jié)構(gòu)布置的合理性，通常采用縱橫墻混合承重方案。這種方案房屋的豎向荷載的主要傳遞路線為：

梁→縱墻樓(屋)面板→→基礎(chǔ)→地基橫墻或縱墻

158縱橫墻混合承重方案的特點如下：

縱橫墻均作為承重構(gòu)件，使得結(jié)構(gòu)受力較為均勻，能避免局部墻體承載過大。由于鋼筋混凝土樓板(及屋面板)可以依據(jù)建筑設(shè)計的使用功能靈活布置，較好的滿足使用要求，結(jié)構(gòu)的整體性較好。在占地面積相同的條件下，外墻面積較小。

159縱橫墻混合承重方案，既可保證有靈活布置的房間，又具有較大的空間剛度和整體性，所以適用于教學(xué)樓、辦公樓、醫(yī)院等建筑。160內(nèi)框架承重方案

當房屋需要較大空間，且允許中間設(shè)柱時，可取消房屋的內(nèi)承重墻而用鋼筋混凝土柱代替，由鋼筋混凝土柱及樓蓋組成鋼筋混凝土內(nèi)框架。樓蓋及屋蓋梁在外墻處仍然支承在砌體墻或壁柱上。這種由內(nèi)框架柱和外承重墻共同承擔豎向荷載的承重體系稱為內(nèi)框架承重體系。這種方案房屋的豎向荷載的主要傳遞路線為：

外縱墻→外縱墻基礎(chǔ)板→梁→→地基柱→柱基礎(chǔ)161內(nèi)框架承重方案的特點如下：

外墻和柱為豎向承重構(gòu)件，內(nèi)墻可取消，因此有較大的使用空間，平面布置靈活。由于豎向承重構(gòu)件材料不同，基礎(chǔ)形式亦不同，因此施工較復(fù)雜，易引起地基不均勻沉降。橫墻較少，房屋的空間剛度較差。

162

內(nèi)框架承重方案一般用于多層工業(yè)車間、商店等建筑。此外，某些建筑的底層為了獲得較大的使用空間，有時也采用這種承重方案。必須指出，對內(nèi)框架承重房屋應(yīng)充分注意兩種不同結(jié)構(gòu)材料所引起的不利影響，并在設(shè)計中選擇符合實際受力情況的計算簡圖，精心地進行承重墻、柱的設(shè)計。

163底部框架承重方案

當沿街住宅底部為公共房時，在底部也可以用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)同時取代內(nèi)外承重墻體，相關(guān)部位形成結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，成為底部框架承重方案。此時，梁板荷載在上部幾層通過內(nèi)外墻體向下傳遞，在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層部位，通過鋼筋混凝土梁傳給柱，再傳給基礎(chǔ)。底部框架承重方案的特點如下：

墻和柱都是主要承重構(gòu)件。以柱代替內(nèi)外墻體，在使用上可獲得較大的使用空間。由于底部結(jié)構(gòu)形式的變化，其抗側(cè)剛度發(fā)生了明顯的變化，成為上部剛度較大，底部剛度較小的上剛下柔結(jié)構(gòu)房屋。

164二、房屋的靜力計算方案

砌體結(jié)構(gòu)房屋是由屋蓋、樓蓋、墻、柱、基礎(chǔ)等主要承重構(gòu)件組成的空間受力體系，共同承擔作用在房屋上的各種豎向荷載(結(jié)構(gòu)的自重、屋面、樓面的活荷載)、水平風荷載和地震作用。砌體結(jié)構(gòu)房屋中僅墻、柱為砌體材料，因此墻、柱設(shè)計計算即成為本章的兩個主要方面的內(nèi)容。墻體計算主要包括內(nèi)力計算和截面承載力計算(或驗算)。

計算墻體內(nèi)力首先要確定其計算簡圖，也就是如何確定房屋的靜力計算方案的問題。計算簡圖既要盡量符合結(jié)構(gòu)實際受力情況，又要使計算盡可能簡單。

現(xiàn)以單層房屋為例，說明在豎向荷載(屋蓋自重)和水平荷載(風荷載)作用下，房屋的靜力計算是如何隨房屋空間剛度不同而變化的。165

情況一為兩端沒有設(shè)置山墻的單層房屋，外縱墻承重，屋蓋為裝配式鋼筋混凝土樓蓋。

該房屋的水平風荷載傳遞路線是風荷載→縱墻→縱墻基礎(chǔ)→地基；豎向荷載的傳遞路線是屋面板→屋面梁→縱墻→縱墻基礎(chǔ)→地基。

166

假定作用于房屋的荷載是均勻分布的，外縱墻的剛度是相等的，因此在水平荷載作用下整個房屋墻頂?shù)乃轿灰剖窍嗤?。如果從其中任意取出一單元，則這個單元的受力狀態(tài)將和整個房屋的受力狀態(tài)一樣。因此，可以用這個單元的受力狀態(tài)來代表整個房屋的受力狀態(tài)，這個單元稱為計算單元。167

在這類房屋中，荷載作用下的墻頂位移主要取決于縱墻的剛度，而屋蓋結(jié)構(gòu)的剛度只是保證傳遞水平荷載時兩邊縱墻位移相同。如果把計算單元的縱墻看作排架柱、屋蓋結(jié)構(gòu)看作橫梁，把基礎(chǔ)看作柱的固定支座，屋蓋結(jié)構(gòu)和墻的連接點看作鉸結(jié)點，則計算單元的受力狀態(tài)就如同一個單跨平面排架，屬于平面受力體系，其靜力分析可采用結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析方法。

168情況二為兩端設(shè)置山墻的單層房屋。在水平荷載作用下，屋蓋的水平位移受到山墻的約束，水平荷載的傳遞路線發(fā)生了變化。屋蓋可以看作是水平方向的梁(跨度為房屋長度，梁高為屋蓋結(jié)構(gòu)沿房屋橫向的跨度)，兩端彈性支承在山墻上，而山墻可以看作豎向懸臂梁支承在基礎(chǔ)上。因此，該房屋的水平風荷載傳遞路線是：

縱墻基礎(chǔ)風荷載→縱墻→→地基屋蓋結(jié)構(gòu)→山墻→山墻基礎(chǔ)

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從上面的分析可以清楚地看出，這類房屋，風荷載的傳遞體系已經(jīng)不是平面受力體系，而是空間受力體系。此時，墻體頂部的水平位移不僅與縱墻自身剛度有關(guān)，而且與屋蓋結(jié)構(gòu)水平剛度和山墻頂部水平方向的位移有關(guān)。us=u1+u2<up

170由于山墻或橫墻的存在，改變了水平荷載的傳遞路線，使房屋有了空間作用，而且，兩端山墻的距離越近，或增加越多的橫墻，屋蓋的水平剛度越大，房屋的空間作用越大，即空間性能越好，則水平側(cè)移us越小。

結(jié)論：房屋空間作用的大小可以用空間性能影響系數(shù)η表示

η=us/up=1-1/chks≤1s——橫墻間距us——

考慮了空間工作時，外荷載作用下房屋排架水平位移的最大值up——

在外荷載作用下，平面排架的水平位移k——

彈性系數(shù)，取決于屋蓋剛度η值愈大，表示整體房屋的水平側(cè)移與平面排架的側(cè)移愈接近，即房屋空間作用愈小；反之，η愈小，房屋的水平側(cè)移愈小，房屋的空間作用愈大。

影響房屋剛度或側(cè)移大小的重要因素

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影響房屋空間性能的因素很多，除上述的屋蓋剛度和橫墻間距外，還有屋架的跨度、排架的剛度、荷載類型及多層房屋層與層之間的相互作用等。《規(guī)范》為方便計算，僅考慮屋蓋剛度和橫墻間距兩個主要因素的影響，按房屋空間剛度(作用)大小，將砌體結(jié)構(gòu)房屋靜力計算方案分為三種。

房屋的靜力計算方