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工程人必须懂的结构计算系列(1):砌体强度计算

主要内容:工程实践中我们经常会遇到设备基础安全计算、砖胎膜厚度计算等。本文主要讲述了砌体的强度计算,在此基础上稍加扩展即可进行相关计算。话不多说,正文送上:

一、砌体抗压强度计算

大家在平常的工作,砌体的抗压强度往往用砌块的抗压强度来代替,其实是不准确的。砌体是由块体用砂浆垫平黏结而成,因而他的受压工作与匀质的整体结构构件有很大差别。由于灰缝厚度偏差和密实程度不均以及块体和砂浆交互作用等原因,即砌体的抗压强度低于块体的抗压强度。砌体的抗压强度计算如下:

工程人必须懂的结构计算系列(1):砌体强度计算

式中:fm:砌体轴心抗压强度平均值;

f1:块体(砖、石、砌块)的抗压强度等级值或平均值;

f2:砂浆抗压强度平均值。单位均以MPa计;

K1、K2:系数,取值见表1。

表1:砌体轴心抗压强度平均值计算系数取值表:

砌体种类 k1 α k2
烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖 0.78 0.5 当f2<1时,k2=0.6+0.4f2
混凝土砌块 0.46 0.9 当f2=0时,k2=0.8
毛料石 0.79 0.5 当f2<1时,k2=0.6+0.4f2
毛石 0.22 0.5 当f2<2.5时,k2=0.4+0.24f2
1 、k2在表列条件以外时均等于1。2 混凝土砌块砌体的轴心抗压强度平均值,当f2>10MPa时,应乘系数1.1~0.01f2,MU20的砌体应乘系数0.95,且满足当f1≥f2,f1≤20MPa。

二、砌体抗拉强度计算

砌体轴心受拉破坏特征:砌体轴心受拉时,视拉力作用的方向,有三种破坏形态。当轴心拉力与砌体的水平灰缝平行作用时,砌体可能沿灰缝截面破坏,破坏面呈齿状,称为砌体沿齿缝截面截面轴心受拉。砌体亦可能沿块体和竖向灰缝截面破坏,破坏面较整齐,称为砌体沿块体截面轴心受拉。当轴心拉力与砌体的水平灰缝垂直作用时,砌体可能沿通缝截面,称为砌体沿水平通缝截面轴心受拉。其中沿通缝截面轴心抗拉强度很低,要予以避免。

轴心抗拉强度平均值计算:

工程人必须懂的结构计算系列(1):砌体强度计算

(K3:系数,取值见表2)

表2:砌体轴心抗拉、玩去抗拉和抗剪强度平均值计算系数表

砌体种类 k3 k4 K5
沿齿缝 沿通缝
烧结普通砖、烧结多孔砖 0.141 0.250 0.125 0.125
蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖 0.09 0.18 0.09 0.09
混凝土砌块 0.069 0.081 0.056 0.069
毛石 0.075 0.113 -- 0.188

三、砌体弯曲抗拉强度计算

砌体弯曲受拉亦有三种破坏形态。当截面内的拉应力使砌体沿齿缝截面破坏,称为砌体沿齿缝截面弯曲受拉;如使砌体沿块体截面破坏,称为砌体沿块体截面弯曲受拉;如使砌体沿通缝截面破坏,称为砌体沿通缝截面弯曲受拉。

弯曲抗拉强度平均值

工程人必须懂的结构计算系列(1):砌体强度计算

(K4:系数,取值见表2)

四、砌体抗剪强度计算

由于砌体受剪后,其强度实质上取决于砂浆与砌块间的黏结强度,砌体抗剪强度主要由砂浆强度决定。

抗剪强度平均值

工程人必须懂的结构计算系列(1):砌体强度计算

(K5:系数,取值见表2)

五、砌体强度标准值

砌体强度标准值是结构设计时采用的强度基本代表值,由概率分布的0.05分位数确定。

砌体强度标准值计算:

工程人必须懂的结构计算系列(1):砌体强度计算

附:其他计算参数

附表3:砖砌体的抗压强度标准值fk(MPa)

砖强度等级 砂浆强度等级 砂浆强度
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:混凝土砌块砌体的抗压强度标准值fk(MPa)

砌块强度等级 砂浆强度等级 砂浆强度
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:毛料石砌体的抗压强度标准值fk(MPa)

料石强度等级 砂浆强度等级 砂浆强度
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:毛石砌体的抗压强度标准值fk(MPa)

毛石强度等级 砂浆强度等级 砂浆强度
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:沿砌体灰缝截面破坏时的轴心抗拉强度标准值ft,k、弯曲抗拉强度标准值ftm,k和抗剪强度标准值fv,k(MPa) :

强度类别 破坏特征 砌体种类 砂浆强度等级
≥M10 M7.5 M5 M2.5
轴心抗拉 沿齿缝 烧结普通砖、烧结多孔砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖混凝土砌块毛石 0.300.190.150.14 0.260.160.130.12 0.210.130.100.10 0.15--0.07
弯曲抗拉 沿齿缝 烧结普通砖、烧结多孔砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖混凝土砌块毛石 0.530.380.170.20 0.460.320.150.18 0.380.260.120.14 0.27--0.10
沿通缝 烧结普通砖、烧结多孔砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖混凝土砌块毛石 0.270.190.12 0.230.160.10 0.190.130.08 0.13--
抗剪 烧结普通砖、烧结多孔砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖混凝土砌块毛石 0.270.190.150.34 0.230.160.130.29 0.190.130.100.24 0.13--0.17

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