13.3.1砌体的抗压强度-结构设计原理

1.砌体中实际应力状态

砌体是由单块块材用砂浆黏结而成，因而它的受压工作与匀质的整体结构构件也有很大的差异。通过对中心受压砌体的试验，结果表明：砌体在受压破坏时，一个重要的特征是单块块材先开裂，这是由于砌缝厚度和密实性的不均匀性以及块材与砂浆交互作用等原因，致使块材受力复杂，抗压强度不能充分发挥，导致砌体的抗压强度低于块材的抗压强度。通过试验观测和分析，在砌体的单块块材内产生复杂应力状态的原因是：

（1）砂浆层的非均匀性。由于砂浆铺砌不均匀，有厚有薄，使块材不能均匀地压在砂浆层上，而且由于砂浆层各部分成分不均匀，砂子多的地方收缩小，从而凝固后砂浆表面出现凹凸不平，再加上块材表面不平整，因而实际上块材和砂浆并非全面接触。所以，块材在砌体受压时实际上处于受弯、受剪与局部受压的复杂应力状态（图13-2a）。

（2）块材和砂浆的横向变形差异。如图13-2b所示，块材和砂浆砌合后的横向尺寸为b₀。假使块材和砂浆受压后各自能自行变形，则块材的横向变形小（由b₀→b₁），砂浆的横向变形大（由b₀→b₂），而b₂＞b₁。但实际上块材和砂浆间的黏结力和摩擦力约束了它们彼此的自由横向变形，砌体受压后的横向尺寸只能由b₀变至b（b₀＞b＞b₁）。这时，块材的尺寸由b₁增加至b，必然会受到一个横向拉力，砂浆的尺寸由b₂压缩到b，必然会受到一个横向压力。

图13-2 砌体中的应力状态

综上所述，在均匀压力作用下，砌体内的砌块并不处于均匀受压状态，而是处于压缩、局部受压、弯曲、剪切和横向拉伸的复杂受力状态。由于块材的抗弯、抗拉强度很低，所以砌体在远小于块材的极限抗压强度时就出现了裂缝，裂缝的扩展损害了砌体的整体工作，以至在承受作用时发生侧向突出而破坏。所以说砌体的抗压强度总是低于块材的抗压强度。这是砌体受压性能不同于其他建筑材料受压性能的基本点。

2.影响砌体抗压强度的主要因素

（1）块材的强度、尺寸和形状的影响。块材是砌体的主要组成部分，在砌体中处于复杂的受力状态，因此，块材的强度对砌体强度起主要的作用。

增加块材厚度的同时，其截面面积和抵抗矩相应加大，提高了块材的抗弯、抗剪、抗拉的能力，砌体强度也增大。

块材的形状规则与否也直接影响砌体的抗压强度。因为块材表面不平整，也使砌体灰缝厚薄不均，从而降低砌体的抗压强度。

（2）砂浆的物理力学性能。除砂浆的强度直接影响砌体的抗压强度外，砂浆等级过低将加大块材和砂浆的横向差异，从而降低砌体强度。但应注意单纯提高砂浆等级并不能使砌体抗压强度有很大提高。

砂浆的和易性和保水性对砌体强度也有影响。和易性好的砂浆较易铺砌成饱满、均匀、密实的灰缝，可以减小块材内的复杂应力，使砌体强度提高。砂浆内水分过多，和易性最好，但由于砌缝的密实性降低，砌体强度反而降低。因此，作为砂浆和易性指标的标准圆锥沉入度，对片石、块石砌体，控制在50～70mm；对粗料石及砖砌体，控制在70～100mm。

（3）砌筑质量的影响。砌筑质量的标志之一是灰缝的质量，包括灰缝的均匀性和饱满程度。砂浆铺砌得均匀、饱满，可以改善块材在砌体内的受力性能，使之比较均匀地受压，提高砌体抗压强度；反之则将降低砌体强度。

另外，灰缝厚薄对砌体抗压强度的影响也不能忽视。灰缝过厚过薄都难以均匀密实；灰缝过厚还将增加砌体的横向变形。(www.zuozong.com)

3.砌体抗压极限强度

《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61—2005）对砂浆砌体抗压强度设计值规定如下：

（1）混凝土预制块砂浆砌体的轴心抗压强度设计值f_cd应按表13-6的规定采用。

表13-6 混凝土预制块砂浆砌体的轴心抗压强度设计值f_cd （单位：MPa）

（2）块石砂浆砌体的轴心抗压强度设计值f_cd应按表13-7的规定采用。

表13-7 块石砂浆砌体的轴心抗压强度设计值f_cd （单位：MPa）

注：对各类石砌体，应按表中数值分别乘以下列系数：细料石砌体为1.5；半细料石砌体为1.3；粗料石砌体为1.2；干砌块石砌体可采用砂浆强度为零时的抗压强度设计值。

（3）片石砂浆砌体的轴心抗压强度设计值f_cd应按表13-8的规定采用。

表13-8 片石砂浆砌体的轴心抗压强度设计值f_cd （单位：MPa）

注：干砌片石砌体可采用砂浆强度为零时的轴心抗压强度设计值。