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工程人必須懂的結構計算系列(1):砌體強度計算

主要内容:工程實踐中我們經常會遇到裝置基礎安全計算、磚胎膜厚度計算等。本文主要講述了砌體的強度計算,在此基礎上稍加擴充即可進行相關計算。話不多說,正文送上:

一、砌體抗壓強度計算

大家在平常的工作,砌體的抗壓強度往往用砌塊的抗壓強度來代替,其實是不準确的。砌體是由塊體用砂漿墊平黏結而成,因而他的受壓工作與勻質的整體結構構件有很大差别。由于灰縫厚度偏差和密實程度不均以及塊體和砂漿互動作用等原因,即砌體的抗壓強度低于塊體的抗壓強度。砌體的抗壓強度計算如下:

工程人必須懂的結構計算系列(1):砌體強度計算

式中:fm:砌體軸心抗壓強度平均值;

f1:塊體(磚、石、砌塊)的抗壓強度等級值或平均值;

f2:砂漿抗壓強度平均值。機關均以MPa計;

K1、K2:系數,取值見表1。

表1:砌體軸心抗壓強度平均值計算系數取值表:

砌體種類 k1 α k2
燒結普通磚、燒結多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚 0.78 0.5 當f2<1時,k2=0.6+0.4f2
混凝土砌塊 0.46 0.9 當f2=0時,k2=0.8
毛料石 0.79 0.5 當f2<1時,k2=0.6+0.4f2
毛石 0.22 0.5 當f2<2.5時,k2=0.4+0.24f2
1 、k2在表列條件以外時均等于1。2 混凝土砌塊砌體的軸心抗壓強度平均值,當f2>10MPa時,應乘系數1.1~0.01f2,MU20的砌體應乘系數0.95,且滿足當f1≥f2,f1≤20MPa。

二、砌體抗拉強度計算

砌體軸心受拉破壞特征:砌體軸心受拉時,視拉力作用的方向,有三種破壞形态。當軸心拉力與砌體的水準灰縫平行作用時,砌體可能沿灰縫截面破壞,破壞面呈齒狀,稱為砌體沿齒縫截面截面軸心受拉。砌體亦可能沿塊體和豎向灰縫截面破壞,破壞面較整齊,稱為砌體沿塊體截面軸心受拉。當軸心拉力與砌體的水準灰縫垂直作用時,砌體可能沿通縫截面,稱為砌體沿水準通縫截面軸心受拉。其中沿通縫截面軸心抗拉強度很低,要予以避免。

軸心抗拉強度平均值計算:

工程人必須懂的結構計算系列(1):砌體強度計算

(K3:系數,取值見表2)

表2:砌體軸心抗拉、玩去抗拉和抗剪強度平均值計算系數表

砌體種類 k3 k4 K5
沿齒縫 沿通縫
燒結普通磚、燒結多孔磚 0.141 0.250 0.125 0.125
蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚 0.09 0.18 0.09 0.09
混凝土砌塊 0.069 0.081 0.056 0.069
毛石 0.075 0.113 -- 0.188

三、砌體彎曲抗拉強度計算

砌體彎曲受拉亦有三種破壞形态。當截面内的拉應力使砌體沿齒縫截面破壞,稱為砌體沿齒縫截面彎曲受拉;如使砌體沿塊體截面破壞,稱為砌體沿塊體截面彎曲受拉;如使砌體沿通縫截面破壞,稱為砌體沿通縫截面彎曲受拉。

彎曲抗拉強度平均值

工程人必須懂的結構計算系列(1):砌體強度計算

(K4:系數,取值見表2)

四、砌體抗剪強度計算

由于砌體受剪後,其強度實質上取決于砂漿與砌塊間的黏結強度,砌體抗剪強度主要由砂漿強度決定。

抗剪強度平均值

工程人必須懂的結構計算系列(1):砌體強度計算

(K5:系數,取值見表2)

五、砌體強度标準值

砌體強度标準值是結構設計時采用的強度基本代表值,由機率分布的0.05分位數确定。

砌體強度标準值計算:

工程人必須懂的結構計算系列(1):砌體強度計算

附:其他計算參數

附表3:磚砌體的抗壓強度标準值fk(MPa)

磚強度等級 砂漿強度等級 砂漿強度
M15 M10 M7.5 M5 M2.5
MU30 6.30 5.23 4.69 4.15 3.61 1.84
MU25 5.75 4.77 4.28 3.79 3.30 1.68
MU20 5.15 4.27 3.83 3.39 2.95 1.50
MU15 4.46 3.70 3.32 2.94 2.56 1.30
MU10 3.64 3.02 2.71 2.40 2.09 1.07

附表4:混凝土砌塊砌體的抗壓強度标準值fk(MPa)

砌塊強度等級 砂漿強度等級 砂漿強度
M15 M10 M7.5 M5
MU20 9.08 7.93 7.11 6.30 3.73
MU15 7.38 6.44 5.78 5.12 3.03
MU10 -- 4.47 4.01 3.55 2.10
MU7.5 -- -- 3.10 2.74 1.62
MU5 -- -- -- 1.90 1.13

附表5:毛料石砌體的抗壓強度标準值fk(MPa)

料石強度等級 砂漿強度等級 砂漿強度
M7.5 M5 M2.5
MU100 8.67 7.68 6.68 3.41
MU80 7.76 6.87 5.98 3.05
MU60 6.72 5.95 5.18 2.64
MU50 6.13 5.43 4.72 2.41
MU40 5.49 4.86 4.23 2.16
MU30 4.75 4.20 3.66 1.87
MU20 3.88 3.43 2.99 1.53

附表6:毛石砌體的抗壓強度标準值fk(MPa)

毛石強度等級 砂漿強度等級 砂漿強度
M7.5 M5 M2.5
MU100 2.03 1.80 1.56 0.53
MU80 1.82 1.61 1.40 0.48
MU60 1.57 1.39 1.21 0.41
MU50 1.44 1.27 1.11 0.38
MU40 1.28 1.14 0.99 0.34
MU30 1.11 0.98 0.86 0.29
MU20 0.91 0.80 0.70 0.24

附表7:沿砌體灰縫截面破壞時的軸心抗拉強度标準值ft,k、彎曲抗拉強度标準值ftm,k和抗剪強度标準值fv,k(MPa) :

強度類别 破壞特征 砌體種類 砂漿強度等級
≥M10 M7.5 M5 M2.5
軸心抗拉 沿齒縫 燒結普通磚、燒結多孔磚蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚混凝土砌塊毛石 0.300.190.150.14 0.260.160.130.12 0.210.130.100.10 0.15--0.07
彎曲抗拉 沿齒縫 燒結普通磚、燒結多孔磚蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚混凝土砌塊毛石 0.530.380.170.20 0.460.320.150.18 0.380.260.120.14 0.27--0.10
沿通縫 燒結普通磚、燒結多孔磚蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚混凝土砌塊毛石 0.270.190.12 0.230.160.10 0.190.130.08 0.13--
抗剪 燒結普通磚、燒結多孔磚蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚混凝土砌塊毛石 0.270.190.150.34 0.230.160.130.29 0.190.130.100.24 0.13--0.17

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