砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計方法課件

砌體結(jié)構(gòu)第二章砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計方法砌體結(jié)構(gòu)第二章砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計方法第二章砌體的物理力學(xué)性能砌體結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計方法的沿革我國砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法各類砌體的強度設(shè)計值第二章砌體的物理力學(xué)性能砌體結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計方法的沿革2.1砌體結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計方法的沿革結(jié)構(gòu)可靠度：是指在規(guī)定的時間和條件下，工程結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的概率。結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計方法是隨著各種學(xué)科和技術(shù)的進(jìn)步而不斷的演變：古代經(jīng)驗法→容許應(yīng)力設(shè)計法→破壞階段設(shè)計法→極限狀態(tài)設(shè)計法→以概率理論為基礎(chǔ)的設(shè)計方法。2.1砌體結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計方法的沿革結(jié)構(gòu)可靠度：是指在規(guī)定的時1）古代經(jīng)驗設(shè)計法人們憑經(jīng)驗建造磚、石、土結(jié)構(gòu)，認(rèn)為不倒不垮就是安全可靠。1）古代經(jīng)驗設(shè)計法人們憑經(jīng)驗建造磚、石、土結(jié)構(gòu)，認(rèn)為不倒不垮2）安全系數(shù)設(shè)計法將砌體看成是理想的彈性材料，未考慮結(jié)構(gòu)材料的塑性性能，按材料力學(xué)的方法計算構(gòu)件在外荷載作用下的應(yīng)力，要求荷載作用下構(gòu)件的計算應(yīng)力不超過砌體材料的容許應(yīng)力，這種方法稱作容許應(yīng)力設(shè)計法。其一般表達(dá)式為：

為保結(jié)構(gòu)安全，根據(jù)經(jīng)驗引入一大于1的安全系數(shù)K則容許應(yīng)力：2）安全系數(shù)設(shè)計法將砌體看成是理想的彈性材料，未考慮結(jié)構(gòu)材料3）破壞階段設(shè)計法引入修正系數(shù)調(diào)整彈性理論計算和破壞試驗結(jié)果的差異，原蘇聯(lián)規(guī)范（Y－57－43）1943年正式采用按破壞階段的設(shè)計方法，其一般表達(dá)式為：式中，K為按經(jīng)驗確定的安全系數(shù)。解放初期，我國部分地區(qū)采用前蘇聯(lián)規(guī)范按破壞階段進(jìn)行設(shè)計。

截面幾何特征值3）破壞階段設(shè)計法引入修正系數(shù)調(diào)整彈性理論計算和破壞試驗結(jié)4）三系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計法考慮荷載的不確定性以及材料強度的變異性，1955年前蘇聯(lián)頒布了按極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計的規(guī)范（HNTY120-550）。其一般表達(dá)式為：三種極限狀態(tài)：（1）承載能力極限狀態(tài)；（2）變形極限狀態(tài)；（3）裂縫出現(xiàn)和變形開展極限狀態(tài)。荷載系數(shù)工作條件系數(shù)砌體勻質(zhì)系數(shù)4）三系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計法考慮荷載的不確定性以及材料強三系數(shù)（1）荷載系數(shù)n〖考慮統(tǒng)計荷載標(biāo)準(zhǔn)值的超載〗（2）材料系數(shù)k〖考慮材料性能變異〗（3）工作系數(shù)m〖考慮材料在不同工作條件下作用發(fā)揮程度〗三系數(shù)5）以概率理論為基礎(chǔ)的設(shè)計方法20世紀(jì)60年代美國一些學(xué)者考慮一些隨機因素的影響，提出以概率論為基礎(chǔ)的適用方法，從而對結(jié)構(gòu)可靠度進(jìn)行比較科學(xué)的定量分析。5）以概率理論為基礎(chǔ)的設(shè)計方法20世紀(jì)60年代美國一些學(xué)者考2.2我國砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展第一階段自20世紀(jì)50年代至20世紀(jì)70年代初，我國基本上沿用原蘇聯(lián)的設(shè)計規(guī)范。2.2我國砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展第一階段第二階段（1973年11月～1989年底）改進(jìn)采用了多系數(shù)分析、單一系數(shù)表達(dá)的方法，1973年我國自行編制的第一部砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范《磚石結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GBJ3－73）半統(tǒng)計、半經(jīng)驗的極限狀態(tài)設(shè)計計算方法中一般的承載能力設(shè)計計算表達(dá)式為：

上式中安全系數(shù)：

K1――砌體強度變異影響系數(shù)（同類試件統(tǒng)計分析）K2――缺乏系統(tǒng)試驗對砌體強度變異影響系數(shù)K3――砌筑質(zhì)量影響系數(shù)K4――尺寸偏差，計算假定誤差等影響系數(shù)K5――荷載變異影響系數(shù)C――組合系數(shù)優(yōu)點：以多系數(shù)分析、單系數(shù)表達(dá)確定安全系數(shù)，計算方便直觀缺點：無法定量計算所設(shè)計的結(jié)構(gòu)具有多少保證率第二階段（1973年11月～1989年底）改進(jìn)采用了多系數(shù)分第三階段1989年9月～迄今我國砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法。頒布了《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GBJ3-88）和《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50003-2019）第三階段1989年9月～迄今2.3以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法一、極限狀態(tài)設(shè)計方法的基本概念1、結(jié)構(gòu)的功能要求（1）、安全性（2）、適用性（3）、耐久性2、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)而不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能的要求時，此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。2.3以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計法一、極限狀態(tài)設(shè)計方法的承載能力極限狀態(tài)－－對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形。正常使用極限狀態(tài)－－對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項規(guī)定限值。承載能力極限狀態(tài)－－對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載力或達(dá)到不適3、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力（1）、結(jié)構(gòu)上的作用－－指使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力、變形、應(yīng)力或應(yīng)變的所有原因。（2）、作用效應(yīng)－－指各種作用施加在結(jié)構(gòu)上，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形。（3）、結(jié)構(gòu)抗力－－是指整個結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受內(nèi)力或變形的能力3、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力4、結(jié)構(gòu)的可靠度與可靠指標(biāo)結(jié)構(gòu)可靠。結(jié)構(gòu)失效。結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。平均值：標(biāo)準(zhǔn)差：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度指標(biāo)4、結(jié)構(gòu)的可靠度與可靠指標(biāo)平均值：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度指標(biāo)現(xiàn)有規(guī)范GB50003-2019設(shè)計方法2019年我國頒布了新的《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50003－2019）采用分項系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計法局部修改（1）將結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)和設(shè)計基準(zhǔn)期對應(yīng)；（2）針對砌體結(jié)構(gòu)自重較大的特點，增加了以自重為主的荷載效應(yīng)組合計算公式；現(xiàn)有規(guī)范GB50003-2019設(shè)計方法2019年我國頒布了1、一般情況下，砌體結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的計算公式為：對以自重為主的結(jié)構(gòu)構(gòu)件還應(yīng)按下式進(jìn)行設(shè)計計算結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)：一級或設(shè)計年限50年以上的不應(yīng)小于1.1；二級或設(shè)計年限50年的，不應(yīng)小于1.0；三級或設(shè)計年限1-5年的，不應(yīng)小于0.9；1、一般情況下，砌體結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時的計算公式為2、當(dāng)僅有一個可變荷載時：2、當(dāng)僅有一個可變荷載時：3、當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)作為一個剛體，需要驗證整體穩(wěn)定性時，例如：傾覆、滑移、漂浮等。－－起有利作用的永久荷載內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值－－起有利作用的永久荷載內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值3、當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)作為一個剛體，需要驗證整體穩(wěn)定性時，例如：－－2.4各類砌體的強度設(shè)計值一、基本規(guī)定1、砌體的強度標(biāo)準(zhǔn)值2、砌體的強度設(shè)計值

砌體結(jié)構(gòu)的材料性能分項系數(shù)，一般情況下，宜按施工質(zhì)量控制等級為B級考慮，取當(dāng)為C級時，取2.4各類砌體的強度設(shè)計值一、基本規(guī)定二、抗壓強度設(shè)計值燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚砌體蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚砌體混凝土和輕骨料混凝土空心砌塊砌體灌孔混凝土砌塊砌體料石砌體二、抗壓強度設(shè)計值燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚砌體磚強度等級砂漿強度等級砂漿強度M15M10M7.5M5M2.50MU303.943.272.932.592.261.15MU253.62.982.682.372.061.05MU203.222.672.392.121.840.94MU152.792.312.071.831.60.82MU10—1.891.691.51.30.671、燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚的抗壓強度設(shè)計值（MPa）砌體抗壓強度設(shè)計值規(guī)范選用磚強度等級砂漿強度等級砂漿強度M15M10M7.5M5M2.2、蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚砌體的抗壓強度設(shè)計值（MPa）磚強度等級砂漿強度等級砂漿強度M15M10M7.5M50MU253.602.982.682.371.05MU203.222.672.392.120.94MU152.792.312.071.830.82MU10—1.891.691.500.67

2、蒸壓灰砂磚和蒸壓粉煤灰磚砌體的抗壓強度設(shè)計值（MPa）3、單排孔混凝土和輕骨料混凝土砌塊砌體的抗壓強度設(shè)計值（MPa）砌塊強度等級砂漿強度等級砂漿強度Mb15Mb10Mb7.5Mb50MU205.684.954.443.942.33MU154.614.023.613.201.89MU10—2.792.502.221.31MU7.5——1.931.711.01MU5———1.190.70備注對錯孔砌筑的砌體，應(yīng)按表中數(shù)值乘以0.8；

對獨立柱或厚度為雙排組砌的砌塊砌體，應(yīng)按表中數(shù)值乘以0.7；對T型截面砌體，應(yīng)按表中數(shù)值乘以0.85；表中輕骨料混凝土砌塊為煤矸石和水泥煤渣混凝土砌塊。3、單排孔混凝土和輕骨料混凝土砌塊砌體的抗壓強度設(shè)計值（MP4、輕骨料混凝土砌塊砌體的抗壓強度設(shè)計值（MPa）砌塊強度等級砂漿強度等級砂漿強度Mb10Mb7.5Mb50MU103.082.762.451.44MU7.5—2.131.881.12MU5——1.310.78備注表中的砌塊為火山渣、浮石和陶粒輕骨料混凝土砌塊；

對厚度方向為雙排組砌的輕骨料混凝土砌塊砌體的抗壓強度設(shè)計值，應(yīng)按表中數(shù)值乘以0.8。4、輕骨料混凝土砌塊砌體的抗壓強度設(shè)計值（MPa）砂漿強度5、毛料石砌體的抗壓強度設(shè)計值（MPa）毛料石強度等級砂漿強度等級砂漿強度Mb7.5Mb5Mb2.50MU1005.424.804.182.13MU804.854.293.731.91MU604.203.713.231.65MU503.833.392.951.51MU403.433.042.641.35MU302.972.632.291.17MU202.422.151.870.95備注本表適用于塊體高度180～350mm的毛料石砌體

對下列各類料石砌體，應(yīng)按表中數(shù)值分別乘以系數(shù)：細(xì)料石砌體1.5半細(xì)料石砌體1.3粗料石砌體1.2干砌勾縫石砌體0.85、毛料石砌體的抗壓強度設(shè)計值（MPa）砂漿強度等級砂漿強度6、毛石砌體的抗壓強度設(shè)計值（MPa）毛料石強度等級砂漿強度等級砂漿強度Mb7.5Mb5Mb2.50MU1001.271.120.980.34MU801.131.000.870.30MU600.980.870.760.26MU500.900.800.690.23MU400.800.710.620.21MU300.690.610.530.18MU200.560.510.440.156、毛石砌體的抗壓強度設(shè)計值（MPa）砂漿強度等級砂漿強度三、軸心抗拉、彎曲抗拉和抗剪軸心抗拉砌體彎曲抗拉砌體抗剪砌體灌孔混凝土砌塊砌體抗剪強度設(shè)計值三、軸心抗拉、彎曲抗拉和抗剪軸心抗拉砌體類別破壞特征及砌體種類砂漿強度等級≥M10M7.5M5M2.5軸心受拉燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚0.190.160.130.09蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚0.120.100.080.06混凝土砌塊0.090.080.07－毛石0.080.070.060.04彎曲抗拉燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚0.330.290.230.17蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚0.240.200.160.12混凝土砌塊0.110.090.08－毛石0.130.110.090.07燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚0.170.140.110.08蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚0.120.100.080.06混凝土砌塊0.080.060.05－類破壞特征及砌體種類砂漿強度等級≥M10M7.5M5M2.5四、砌體強度設(shè)計值的調(diào)整系數(shù)工程上砌體的使用情況多種多樣，在某些情況下砌體的強度可能降低，在有的情況下需要提高或降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全儲備，因此，在設(shè)計時需要調(diào)整。四、砌體強度設(shè)計值的調(diào)整系數(shù)工程上砌體的使用情況多種各類砌體的強度設(shè)計值在下列情況下應(yīng)乘以調(diào)整系數(shù)有吊車房屋砌體、跨度不小于9米的梁下燒結(jié)普通磚砌體、跨度不小于7.2米的梁下燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚砌體，混凝土和輕骨料混凝土砌塊砌體，為0.9;對無筋配筋砌體,其截面面積小于0.3m2時，為其截面面積加0.7。對配筋砌體構(gòu)件，當(dāng)其中砌體截面面積小于0.2m2