砌体结构设计基本原理

2） 砌体的强度设计值的确定
砌体的强度设计值是在承载能力极限状态设计时采用的强
度值，可按下式计算。 f
fk
f
式中：f ——砌体的强度设计值。
f ——砌体结构的材料分项性能系数，一般情况下， 宜按施工控制等级为B级考虑，取 f =1.6；当为C级时，取 f
=1.8。 施工质量控制等级为B级、龄期为28d、以毛截面计算的各
➢2) 正常使用极限状态 当结构或其构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值
时，称该结构或其构件达到正常使用极限状态。 结构或其构件出现下列状态之一时，就认为超过了正常使
用极限状态。 (1) 变形过大，影响正常使用和外观。 (2) 裂缝较宽，影响耐久性或使人心理上产生不可接受的
感觉。 (3) 振动过大，影响正常使用。
ψci—— 第i个可变荷载的组合值系数。一般情况下应取0.7；对书库、 档案库、储藏库或 通风机房、电梯机房应取0.9。
f —— 砌体的强度设计值。
ak—— 几何参数标准值。
(2) 当砌体结构作为一个刚体，需验算整体稳定性，例如倾 覆、滑移、漂浮等时，应按下式进行验算。
二、砌体的强度标准值和设计值
1. 砌体的强度标准值
砌体的强度标准值取具有95%保证率的强度值，即按下式计算。 f k = fm－1.645σf
式中：f k——砌体的强度标准值。 fm——砌体的强度平均值。 σf——砌体强度的标准差。 根据我国所取得的大量试验数据，通过统计分析，得
到了砌体抗压、砌体轴心抗拉、砌体弯曲抗拉及抗剪等强 度平均值fm的计算公式以及砌体强度的标准差σf 。由此得 出的各类砌体的强度标准值见《规范》。
4）结构设计的一般程序： 是先按承载能力极限状态的要求设计结构构件， 然后再按正常使用极限状态的要求进行验算。
考虑砌体结构的特点，仅按承载能力极限状态 的要求设计。
其正常使用极限状态的要求，在一般情况下， 可由相应的结构措施保证。
（五） 承载能力极限状态设计表达式
(1) 砌体结构按承载能力极限状态设计时，应按下列公式中 的最不利组合进行计算。
一、以概率理பைடு நூலகம்为基础的极限状态设计方法
根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》 (GB 50068—2001)，砌体结构采用： （1）采用近似的概率理论为基础的极限状态设计方法， （2）采用可靠指标度量结构构件的可靠度， （3）采用分项系数的设计表达式进行计算； （4）设计使用年限同样按照国家《统一标准》确定 （5）建筑结构安全等级的划分与混凝土类似
结构或其构件出现下列状态之一时，就认为超过了承载能 力极限状态。
(1) 结构发生滑移、倾覆或漂浮等不稳定情况。 (2) 结构构件因材料强度(包括疲劳强度)不足而发生破坏。 (3) 结构或构件因产生过大的塑性变形而不适用于继续承载。 (4) 结构形成机动体系而丧失承载能力。 (5) 结构或构件丧失稳定。
结构在正常维护下具有足够的耐久性能，不发生影响结 构使用寿命的冻融、侵蚀破坏等现象。
安全性、适用性和耐久性总称为结构的可靠性。
（四）、极限状态设计法：
结构的极限状态可分为如下两类。 ➢1) 承载能力极限状态：
当结构或其构件达到最大承载力，或达到不适于继续承载 的变形时，称该结构或其构件达到承载能力极限状态。
类砌体的抗压强度设计值、轴心抗拉强度设计值、弯曲抗拉强 度设计值及抗剪强度设计值可查表
当施工质量控制等级为C级时，表中数值应乘以1.6/1.8=0.89 的系数；当施工质量控制等级为A级时，可将表中数值乘以1.05 的系数。
3）砌体的强度设计值调整系数
考虑实际工程中各种可能的不利因素，各类砌体的强度设计值， 当符合表3-12所列使用情况时，应乘以调整系数 。
为了更好地掌握砌体结构构件的设计计算方法，先介绍极 限状态设计方法的有关基本概念。
（一）结构的可靠度 ：
建筑结构设计的根本任务：解决好在结构和构件上， 由荷载产生的荷载效应和结构构件抗力之间的关系，使结 构构件的设计达到既安全可靠又经济适用的目的。
结构的可靠性：结构在规定的时间内，在规定的条件下， 完成预定功能的能力
结构的功能。
结构的功能包括以下3个方面。 ➢(1) 安全性。
结构在正常施工和正常使用时能够承受可能出现的各 种作用，以及在设计规定的偶然事件(如强烈地震、爆炸等) 发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。 ➢(2) 适用性。
结构在正常使用时具有良好的工作性能，不出现影响正 常使用的过大变形和过宽裂缝。 (3) 耐久性。
0 ——结构重要性系数
砌体与混凝土结构的重要性系数对比
安全等 级 一级
二级
三级
破坏后果 很严重 严重 不严重
重要性系数
≮1.1 ≮1.0 ≮0.9
砌体结构构件设 计使用年限
50年以上
50年
1~5年
混凝土结构构件 设计使用年限
100年以上
50年
5年及其以下
建筑物类型 重要的建筑物 一般的建筑物 次要的建筑物
式中： SGK——永久荷载标准值的效应。 SQ1K——在基本组合中起控制作用的一个可变荷载标准值的效应。 SQiK——第i个可变荷载标准值的效应。 R( )—— 结构构件的抗力函数。
Qi —— 第i个可变荷载的分项系数。一般情况下， Qi 取1.4；当楼面 活荷载标准值大于 4kN/m2时， Qi 取1.3。
结构的可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下， 完成预定功能的概率。
（二）、结构的合理使用年限
结构设计使用年限
类 别 结构的设计使用年限
示例
1
5
临时性结构
2
25
易于替换的结构构件
3
50
普通房屋和构筑物
4
100
纪念性建筑和特别重要的建筑结构
（三）、结构的功能: 结构在规定的设计使用年限内应满足的各种要求，称为
3）. 结构设计要求
结构构件应根据承载能力极限状态和正常使用 极限状态的要求，分别进行下列计算和验算。
(1) 对所有结构构件均应进行承载力计算，必要 时还应进行结构的滑移、倾覆或漂浮 验算。
(2) 对使用上需要控制变形的结构构件，应进行 变形验算。
(3) 对使用上要求不允许出现裂缝的构件，应进 行抗裂验算；对使用上允许出现裂缝的构件，应进行 裂缝宽度验算。
表3-12 砌体强度设计值的调整系数
使用情况