砌體結(jié)構第2章

第二章砌體結(jié)構設計方法2.1砌體結(jié)構可靠度設計方法的沿革1.結(jié)構可靠度：在規(guī)定的時間和條件下，工程結(jié)構完成預定功能的概率，是工程結(jié)構可靠性的概率度量。2.預定功能：安全性→三個正常（設計、施工、使用）→抵御荷載、變形，不破壞；偶然事件下，不失穩(wěn)；適用性→一個正常（使用）→良好的工作性能；耐久性→一個正常（維護）→滿足各項使用功能要求。可靠（有效），不可靠（失效）：→結(jié)構在使用期間能滿足使用功能要求而又良好地工作，反之為失效。3.設計方法的歷史沿革直接經(jīng)驗階段；安全系數(shù)階段：19世紀初，視砌體為理想彈性體按材料力學方法求解→1940年后，極限荷載設計法（單一安全系數(shù)）→1950年后，蘇聯(lián)極限狀態(tài)設計法（三系數(shù)法）；概率理論設計階段：1940年后，美國、蘇聯(lián)學者首先提出，1989年我國開始應用。2.2我國砌體結(jié)構設計的發(fā)展1.第一階段55規(guī)范，臨時設計規(guī)范，參照前蘇聯(lián)規(guī)范；63規(guī)范，參照前蘇聯(lián)極限狀態(tài)設計法，但未頒布；70年完成磚石結(jié)構的設計和計算草案。2.第二階段73規(guī)范，我國第一部正式砌體規(guī)范，為多系數(shù)分析、單一安全系數(shù)表達的半概率極限狀態(tài)設計法；88規(guī)范，以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計法；01規(guī)范，GB50003-2001于2002年3月1日正式頒布施行。2.3以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計法1.基本概念結(jié)構的極限狀態(tài)：可靠與失效的界限→分水嶺→區(qū)分的標志第一極限狀態(tài)→承載力極限狀態(tài)→對應于結(jié)構或構件達到最大承載力或達到不適于繼續(xù)承載的變形。第二極限狀態(tài)→正常使用極限狀態(tài)→對應于結(jié)構或構件達到正常使用或耐久性的某項規(guī)定限值。通過構造措施來滿足。統(tǒng)稱為功能的極限狀態(tài)→整個結(jié)構或結(jié)構的一部分超過某一特定狀態(tài)而不能滿足設計規(guī)定的某一功能的要求。2.結(jié)構的可靠度與可靠指標：結(jié)構的功能函數(shù)Z=R-S當Z>0→結(jié)構可靠；當Z<0→結(jié)構失效；當Z=0→極限狀態(tài)?！逺,S隨機量∴Z隨機量則可靠、失效并非定值→只能以概率的意義來衡量。以Pf=P(Z<0)→失效概率、大小反映了程度；則Ps=P(Z>0)→可靠概率Ps+Pf=1,Ps大→Pf小，但Pf≠0,只要Pf足夠“小”即可?！哂绊懸蛩厥謴碗s∴《建筑結(jié)構設計統(tǒng)一標準》中規(guī)定，采用近似概率方法以—平均值

—標準差

—可靠指標→代替Pf；來求結(jié)構的可靠度。為簡化計算，設R,S均服從正態(tài)分布，R與S相互獨立。

取故與一一對應，而且有明確的物理意義。要求≥3.2延性破壞的要求≥3.7脆性破壞的要求2.設計表達式設計上直接采用可靠指標進行設計非常困難，規(guī)范采用多個分項系數(shù)的極限狀態(tài)表達式的方法進行設計計算。其中的荷載分項系數(shù)按設計表達式設計的各種構件的可靠度與規(guī)定的可靠指標在總體上最小予以確定；對材料性能分項系數(shù)按各材料在各種情況下與規(guī)定的可靠指標一致的原則，并適當考慮工程經(jīng)驗予以確定。1.2.

其中：——結(jié)構重要性系數(shù)；對于安全等級為一級或設計使用年限>50年≥1.1對于安全等級為二級或設計使用年限為50年≥1.0對于安全等級為三級或設計使用年限為5年≥0.9；——砌體強度設計值，；這里為泛指，泛指各類砌體強度設計值，特指為抗壓強度設計值——砌體強度標準值，;——砌體材料性能分項系數(shù)，B級控制時取1.6，A級時取1.5，C級時取1.8；：目前我國安全度比發(fā)達國家低20%~40%，比1950年還低，但比88規(guī)范提高16%；國際ISO/TC179中荷載分項系數(shù)為1.4和1.6，英國規(guī)范BSS628規(guī)定=3.5。注意

——第i個可變荷載的組合值系數(shù)，對風荷載取0.6；對其它荷載一般取0.7，對書庫、檔案庫、儲藏室或通風機房、電梯機房應取0.9；注意：1.當工業(yè)建筑樓面活荷載大于4KN/mm2時，式中可變荷載分項系數(shù)系數(shù)1.4應為1.3。

2.當對無法明顯判斷時，輪次以各可變荷載的效應為選其中最不利的荷載效應組合。對一般框架、排架結(jié)構的簡化公式由可變荷載效應控制的組合：由永久荷載效應控制的組合：當砌體結(jié)構作為一個剛體，驗算整體穩(wěn)定性時，如傾覆、滑移、漂移等時：式中——起有利作用的永久荷載標準值效應——起不利作用的永久荷載標準值效應根據(jù)建筑結(jié)構破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、產(chǎn)生社會影響等）的嚴重性，建筑結(jié)構應按表4.14劃分為三個安全等級，設計時應根據(jù)具體情況適當選用。安全等級破壞后果建筑物類型一級很嚴重重要的房屋二級嚴重一般的房屋三級不嚴重次要的房屋建筑結(jié)構的安全等級表4.1.4注：1對于特殊的建筑物，其安全等級可根據(jù)具體情況另行確定；2對地震地區(qū)的砌體結(jié)構設計，應根據(jù)國家現(xiàn)行《建筑抗震設防分類標準》GB50223根據(jù)建筑物重要性區(qū)分建筑物類別。補充：砌體結(jié)構耐久性規(guī)定1.砌體結(jié)構的耐久性應根據(jù)表4.1.3的環(huán)境類別和設計使用年限進行設計。2.設計使用年限為50年，砌體中鋼筋的耐久性選擇應符合表4.3.2的規(guī)定。對填實的夾心墻或特別的墻體構造，選用表4.3.2中鋼筋的最小保護層，應符合下環(huán)境類別條件1正常居住及辦公建筑的內(nèi)部干燥環(huán)境，包括夾心墻的內(nèi)葉墻2潮濕的室內(nèi)或室外環(huán)境，包括與不侵蝕性土和水接觸的環(huán)境3嚴寒和使用化冰鹽的潮濕環(huán)境（室內(nèi)或室外）4與海水直接接觸的環(huán)境，或處于濱海地區(qū)的鹽飽和的氣體環(huán)境5有化學侵蝕的氣體、液體或固態(tài)形式的環(huán)境，包括有侵蝕性土壤的環(huán)境砌體結(jié)構的環(huán)境類別表4.3.1列要求：用于環(huán)境類別1時，應取20mm砂漿或灌孔混凝土與鋼筋直徑較大者；用于環(huán)境類別2時，應取20mm厚混凝土與鋼筋直徑較大者；采用熱鍍鋅鋼筋時，應取20mm厚砂漿或灌孔混凝土與鋼筋直徑較大者；采用不銹鋼筋時，應取鋼筋的直徑。3.砌體中鋼筋的保護層厚度，應符合下列規(guī)定：配筋砌體中鋼筋的最小保護層應符合表4.3.3的規(guī)定；灰縫中鋼筋外露砂漿保護層的厚度不應小于15mm;環(huán)境類別鋼筋種類和最少保護級別位于砂漿中的鋼筋位于灌孔混凝土中的鋼筋1普通鋼筋普通鋼筋2重鍍鋅或有等效保護的鋼筋普通鋼筋；當用砂漿灌孔時應為重鍍鋅或有等效保護的鋼筋3不銹鋼或有等效保護的鋼筋重鍍鋅或有等效保護的鋼筋4、5不銹鋼或等效保護的鋼筋不銹鋼或等效保護的鋼筋

砌體中鋼筋耐久性選擇表4.3.2環(huán)境類別混凝土強度等級C20C25C30C35最低水泥含量（kg/m3)2602803003201202020202--2525253--4040304----40405------40

鋼筋的最小保護層厚度表4.3.3注：1材料中最大氯離子含量和最大堿含量應符合《鋼筋混凝土結(jié)構設計規(guī)范》的規(guī)定；2當采用防滲砌體塊體和防滲砂漿時，可以考慮部分砌體（含抹灰層）的厚度作為保護層，但對環(huán)境類別1、2、3，其混凝土保護層的厚度不應小于10mm/15mm/和20mm;3鋼筋砂漿面層的組合砌體構建的保護層厚度比表4.3.3規(guī)定的數(shù)值增加5~10mm。4對安全等級為一級或設計使用年限為50年以上的砌體結(jié)構，鋼筋保護層厚度應至少增加10mm。4.砌體材料的耐久性應符合下列規(guī)定：地面以下或防潮層以下的砌體、潮濕房間的墻或環(huán)境類別2的砌體，所用材料的最低強度等級應符合表4.3.5的要求對環(huán)境類別3~5等有侵蝕性介質(zhì)的砌體材料應符合潮濕程度燒結(jié)普通磚、蒸壓普通磚混凝土普通磚混凝土砌塊石材水泥砂漿稍潮濕的MU15MU15MU7.5MU30M5很潮濕的MU20MU15MU10MU30M7.5含飽和水的MU20MU20MU15MU40M10地面以下或防潮層以下的砌體、潮濕房間的墻所用材料的最低強度等級表4.3.5注：1在凍脹地區(qū)，地面以下或防潮層以下的砌體，不易采用多孔磚，如采用時，其孔洞應用不低于M10的水泥砂漿灌實。當采用混凝土砌體時，其孔洞應采用強度等級不小于Cb20的混凝土灌實；2對安全等級為一級或設計使用年限大于50年的房屋，表中材料強度等級應至少提高一級。下列要求：采用空心磚，磚的強度等級不應低于MU20，水泥砂漿的強度等級不應低于M10;混凝土砌塊的強度等級不應低于MU15，灌孔混凝土的強度等級不應低于Cb30，砂漿強度等級不應低于

Mb10；所有鋼筋端部均應有與對應鋼筋的環(huán)境類別條件相同的保護層厚度。

2.4各類砌體的強度設計值（B級）1.基本規(guī)定砌體的抗壓強度是按照一定的尺寸、形狀和加載方法等條件，通過試驗確定的。各類砌體的抗壓強度平均值表達式為：式中——砌體軸心抗壓強度平均值（MPa）；

——塊體的抗壓強度等級或平均值（MPa)——砂漿抗壓強度平均值（MPa）；

——與砌體類別和砌筑方法有關的系數(shù)，見表2.2；

——與塊材高度有關的系數(shù)，見表2.2；

——砂漿強度對砌體強度的修正系數(shù)，見表2.2。砌體種類燒結(jié)普通磚、燒結(jié)多孔磚、蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚0.780.5混凝土砌塊0.460.9毛料石0.790.5毛石0.220.5各類砌體抗壓強度平均值

表2.2注：1在表列砌塊之外時均等于1.0；

2混凝土砌塊砌體的軸心抗壓強度平均值，當，應乘以修正系數(shù)1.1-0.01f2，MU20的砌體應乘以系數(shù)0.95，且滿足砌體抗壓強度標準值，取具有95%保證率的抗壓強度值，亦即按概率分布的0.05分位值確定。砌體強度設計值為砌體強度標準值除以砌體材料性能分項系數(shù)。類別變異系數(shù)各類砌體受壓0.170.720.45毛石砌體受壓0.240.600.37各類砌體受拉、受彎、受剪0.200.670.42毛石砌體受拉、受彎、受剪0.260.570.36砌體強度標準值、設計值與平均值的關系表2-3注意：規(guī)范及教材中的強度值均為施工質(zhì)量控制等級為B級的值；當為C級時，取材料性能分項系數(shù)=1.8，砌體強度設計值調(diào)整系數(shù)當為A級時，取材料性能分項系數(shù)=1.5，砌體強度設計值調(diào)整系數(shù)取1.05。2.抗壓強度設計值——見表2.4~2.9。單排孔砌塊對孔砌筑的灌孔砌體的強度設計值：混凝土強度≮Cb20,≮1.5；設計值為

——混凝土砌塊的孔洞率；

——砌體的灌孔率，≮33%。3.軸心抗拉、彎曲抗拉和抗剪強度設計值

——見表2-10磚強度等級砂漿強度等級砂漿強度M15M10M7.5M5M2.50MU303.943.272.932.592.261.15MU253.602.982.682.372.061.05MU203.222.672.392.121.840.94MU152.792.312.071.831.600.82MU10--1.891.691.501.300.67燒結(jié)普通磚和燒結(jié)多孔磚砌體的抗壓強度設計值（Mpa）表2--4注：當燒結(jié)普通磚的孔洞率大于30%時，表中數(shù)值應乘以0.9.磚強度等級砂漿強度等級砂漿強度Mb20Mb15Mb10Mb7.5Mb50MU304.613.943.272.932.591.15MU254.213.602.982.682.371.05MU203.773.222.672.392.120.94MU15--2.792.312.071.830.82混凝土普通磚和混凝土多孔磚砌體的抗壓強度設計值（Mpa）表3.2.1-2磚強度等級砂漿強度等級砂漿強度Ms15Ms10Ms7.5Ms50MU253.602.982.682.371.05MU203.222.672.392.120.94MU152.792.312.071.830.82蒸壓灰砂普通磚和蒸壓粉煤灰普通磚砌體的抗壓強度設計值（Mpa）表3.2.1-3磚強度等級砂漿強度等級砂漿強度Mb20Mb15Mb10Mb7.5Mb50MU206.305.684.954.443.942.33MU15--4.614.023.613.201.89Mu10----2.792.502.221.31MU7.5------1.931.711.01MU5--------1.190.70單排孔混凝土砌塊和輕集料混凝土砌塊砌體的抗壓強度設計值（Mpa）表3.2.1-4注：1表中數(shù)值僅適用于對孔砌塊砌體的單排孔砌塊墻；2對獨立柱或厚度為雙排組砌的砌塊砌體，應按表中數(shù)值乘以0.7；3對T型截面墻體、柱，應按表中數(shù)值乘以0.85；4表中輕集料混凝土砌塊為煤矸石混凝土砌塊。砌塊強度等級砂漿強度等級砂漿強度Mb10Mb7.5Mb50MU1o3.082.762.451.44MU7.5--2.131.881.12MU5----1.310.78MU3.5----0.950.56MU2.5----0.700.42輕集料混凝土（孔洞率不大于35%的雙排和多排孔）砌塊砌體的抗壓強度設計值表3.2.1-6注：1表中砌塊為火山渣、浮石和陶?；炷疗鰤K；2對厚度方向為雙排組砌的輕集料混凝土砌塊砌體的抗壓強度設計值，應按表中數(shù)值乘以0.8毛料石強度等級砂漿強度等級砂漿強度M7.5M5M2.50MU1005.424.804.182.13MU804.854.293.731.91MU604.203.713.231.65MU503.833.392.951.51MU403.433.042.641.35MU302.972.632.291.17MU202.422.151.870.95毛料石砌體的抗壓強度設計值（Mpa）表3.2.1-7注：對下列各類料石砌體，應按表中數(shù)值分別乘以系數(shù)：細料石砌體1.4；粗料石砌體1.2；干砌勾縫砌體0.8.毛料石強度等級砂漿強度等級砂漿強度M7.5M5M2.50MU1001.271.120.980.34MU801.131.000.870.30MU600.980.870.760.26MU500.900.800.690.23MU400.800.710.620.21MU300.690.610.530.18MU200.560.510.440.15毛石砌體的抗壓強度設計值（Mpa）3.2.1-8當采用三順一丁砌筑時，塊體搭接長度大于1.0，可提高20%，規(guī)范不考慮其提高，但若搭接比小于1.0時，應予以降低。表2-10中，當無法準確判斷時，彎曲抗拉強度應取兩個值的較小值。灌孔砌塊砌體的抗剪強度設計值為：4.砌體強度設計值的調(diào)整對無筋砌體構件，其截面面積小于0.3m2時，為其截面面積加0.7。對配筋砌體構件，當其中砌體截面面積小于0.2m2時，為其截面面積加0.8。構件截面面積以m2計；當砌體用強度等級小于M5.0的水泥砂漿砌筑時，對第3.2,1條各表中的數(shù)值，為0.9；對第3.2.2條表3.2.2的數(shù)值，為0.8；當施工質(zhì)量控制等級為C級時，為0.89；當驗算施工中房屋的構件時，為1.1。注：