同济大学砌体结构课后习题答案

2-1.极限状态设计法引入了统计数学的概念，考虑了材料强度和荷载的变异性，将单一的安全系数转化成多个系数，分别用于考虑荷载、荷载组合和材料等的不定向影响，并且引入了概率和统计数学的方法；而容许应力设计法和破坏阶段设计法均采用单一的、经验的安全系数K，不一定能适用于不同的材料和荷载组合。

2-2砌体结构的功能要求：安全性、适用性、耐久性，三者统称为可靠性。

极限状态的种类和意义：（1）承载能力极限状态，对应于结构或结构构件达到最大承载力或不适合于继续承载的变形；（2）正常使用极限状态，结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项限值。

2-3现行规中承载力设计公式中如何体现房屋安全等级不同或房屋的设计使用期不同的影响？用结构重要性系数来体现，取值为：对安全等级为一级或设计使用年限为50年以上的结构构件>=1.1,对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件，>=1.0;对安全等级为三级或设计使用年限为1-5年的结构构件，>=0.92-4现行气体结构设计规的承载力设计公式中如何体现施工技术、施工管理水平等对结构可靠度的影响？通过砌体结构材料性能分项系数体现。

通过现场质量管理，砂浆、混凝土强度，砂浆拌合方式，砌筑工人等讲施工质量控制等级划分为ABC三个等级。

等级为A时，分项系数取1.6，等级为C级时，取为1.8.2-5结构功能函数的含义是什么？结构功能函数Z=g(X1,X2,X3,......Xn),当Z>0,结构处于可靠状态；当Z<0时，结构处于失效状态；当Z=0时，结构处于极限状态。

2-6极限状态的种类有哪些？其意义如何？（同2-2）2-7失效概率、可靠指标的意义是什么？两者的关系如何？失效概率Pf指结构或构件不能完成预定功能的概率。

可靠指标β是衡量结构可靠性的定量指标。

β越大，P f越小，反之，P f越大。

2-8砌体承载能力极限状态设计公式中个分项系数是按什么原则确定的？为确定各分项系数，对给定的荷载和材料强度，以及相应的任何一组分项系数，可计算出以该分项系数表示的极限状态设计公式所反映的可靠度。

定义一测度函数，以此来衡量不同分项系数的设计公式所反映的可靠度和结构构件承载力极限状态的目标可靠指标的接近度。

其中，最接近的一组分项系数就是所要求的规设计公式中的分项系数。

2-9荷载的标准值、设计值是什么？两者的关系如何？荷载标准值相当于在基准使用期、正常使用情况下作用在结构上的最大荷载。

设计值指进行结构设计时采用的荷载值。

荷载标准值经分项系数放大后即为荷载设计值。

2-10砌体材料的标准值、设计值是什么？两者关系如何？标准值f k,设计值f, f=f k /γf (材料性能分项系数)2-11何为设计使用期？设计规定的结构或构件不需要进行大修即可按其预定目的使用的时期。

2-12在确定砌体材料强度设计知识，如果构件的界面尺寸过小，如何取值？考虑到截面较小的砌体构件局部碰损或缺陷对强度造成影响，强度设计值应乘以调整系数.γa。

对无筋砌体构件，截面积小雨0.3m2时，γa为其截面面积加0.7；对配筋砌体构件，当其中砌体截面面积小于0.2m2时，γa为其截面面积加0.8。

3-1 砌体有哪些种类？对块体与砂浆有何基本要求？可分为无筋砌体、配筋砌体、预应力砌体。

块体与砂浆的强度等级见P19表3-2，其中砌筑用砂浆除强度要求外，还应具有流动性和保水性。

3-2轴心受压砌体破坏的特征如何？影响砌体抗压强度的因素有哪些？轴心受压砌体从加载到破坏大致经历三个阶段，①当砌体加载到极限荷载的50%~70%时，单块砖产生细小裂缝，此时若停止加载，裂缝也停止扩展。

②当加载达极限荷载的80%～90%时，砖的有些裂缝连通起来，沿竖向贯通若干皮砖，即使不再加载，裂缝仍会继续发展，砌体实际上已接近破坏。

③当压力接近极限荷载时，砌体中裂缝迅速扩展和贯通，将砌体分成若干个小柱体，砌体被压碎或丧失稳定而破坏。

影响抗压强度的主要因素有：①块体的物理力学性能②砂浆的物理力学性能③砌筑质量④其他因素，如块体的搭砌方式、砂浆和砖的粘结力、竖向灰缝饱满程度以及构造方式等。

3-3 如何解释砌体抗压强度远小于块体的强度等级而又大于砂浆强度等级较小时的砂浆强度等级？可从受压砌体复杂的应力状态予以解释（1）砌体的砖处于复合应力状态，单块砖在砌体并不是均匀受压，而是处于同时受压、受弯、受剪甚至受扭的复合应力状态，砖的抗拉强度低，一旦拉应力超过砖的抗拉强度，就会引起砖的开裂（2）砌体中的砖受有附加水平力，砖和砂浆的弹性模量及横向变形系数不同，当砂浆强度较低时，砖的横向变形比砂浆小，在砂浆粘着力与摩擦力的影响下，砖将阻止砂浆的横向变形，从而使砂浆受到横向压力，砖就受到了横向拉力，加快了砖裂缝的出现（3）竖向灰缝处存在应力集中，在位于竖向灰缝上、下端的砖产生横向拉应力和剪应力的集中，加快砖的开裂3-4砌体受压、受拉、受弯和受剪时，破坏形态如何？受压：轴心受压砌体从加载到破坏大致经历三个阶段，①当砌体加载到极限荷载的50%~70%时，单块砖产生细小裂缝，此时若停止加载，裂缝也停止扩展。

②当加载达极限荷载的80%～90%时，砖的有些裂缝连通起来，沿竖向贯通若干皮砖，即使不再加载，裂缝仍会继续发展，砌体实际上已接近破坏。

③当压力接近极限荷载时，砌体中裂缝迅速扩展和贯通，将砌体分成若干个小柱体，砌体被压碎或丧失稳定而破坏。

受拉：①当轴向拉力与砌体的水平灰缝平行时，块体强度等级高而砂浆的强度等级较低时砌体发生沿竖向及水平向灰缝的齿缝截面破坏；当块体强度等级较低而砂浆的强度等级较高时沿块体和竖向灰缝截面破坏②当轴向拉力与砌体的水平灰缝垂直时，砌体可能沿通缝截面破坏受弯：与轴心受拉相似，沿齿缝截面破坏，沿块体和竖向灰缝截面破坏，沿通缝截面破坏。

受剪：有两种破坏形态，一是沿通缝截面破坏，二是沿阶梯形截面破坏。

其中有三种剪切破坏状态：(1）剪摩破坏，当σy/τ较小时，通缝方向与作用力方向的夹角θ≤45º时，砌体将沿通缝受剪且在摩擦力作用下产生滑移而破坏（2）剪压破坏，当σy/τ较大45º＜θ≤60º，将沿阶梯形裂缝破坏（3）斜压破坏，当σy/τ更大时，砌体沿压应力作用方向产生裂缝而破坏。

3-5 水平灰缝和竖向灰缝对砌体的设计强度影响如何？在竖向灰缝，由于砂浆未能很好地填满及砂浆硬化时的收缩，大削弱甚至完全破坏两者的粘结，在计算中不考虑竖向灰缝的粘结强度在水平灰缝中，当砂浆在其硬化过程中收缩时，砌体不断发生沉降，因此，灰缝中砂浆和砖石的粘结不断地提高，在计算中仅考虑水平灰缝的粘结强度。

3-6 在哪些情况下，需对砌体强度设计值进行调整？为什么？（1）有吊车房屋砌体，跨度不小于9m的梁下烧结普通砖砌体及跨度不小于7.5m梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体和混凝土砌块砌体，其γa（调整系数）为0.9。

这是考虑厂房受吊车动力影响而且柱的受力情况较为复杂而采取的降低抗力、保证安全的措施。

（2）对无筋砌体构件，其截面面积小于0.3㎡时，γa为其截面面积加0.7.对配筋砌体构件，截面面积小于0.2㎡时，γa为其截面面积加0.8.这是考虑截面较小的砌体构件，局部碰损或缺陷对强度影响较大而采用的调整系数，截面面积以㎡计算。

（3）当砌体用水泥砂浆时，对附录3-1中各表的数值，γa为0.9，对附录3-2表3-7的数值γa为0.8；对配筋砌体，当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑时，仅对砌体的强度设计值乘以γa。

（4）当施工质量控制等级为C级时，γa为0.89。

0.89为B级和C级γf的比值。

3-7 砌体的受压弹性模量是如何确定的？它有哪些影响因素？砌体的弹性模量E是根据砌体受压时的应力-应变图确定的。

它与砌体抗压平均值以及砌体弹性特征值ξ有关，对于附表3-8中石砌体，仅按砂浆强度等级来确定弹性模量。

3-8 在确定砌体材料强度的设计值时，如果构件的截面尺寸过小将如何取值？对无筋砌体构件，其截面面积小于0.3㎡时，γa为其截面面积加0.7.对配筋砌体构件，截面面积小于0.2㎡时，γa为其截面面积加0.8.第四章4-1 混合结构房屋有哪几种承重体系？各有何优缺点？横墙承重体系：①纵墙的作用主要是围护、隔断以及与横墙拉结在一起，保证横墙的侧向稳定；对纵墙上设置门窗洞口的限制较少，外纵墙的立面处理比较灵活。

②横墙间距较小，一般为3~4.5m，纵、横墙及楼屋盖一起形成刚度很大的空间受力体系，整体性好。

对抵抗沿横墙方向的水平作用（风、地震）较为有利，也有利于调整地基的不均匀沉降。

③结构简单，施工方便，楼盖的材料用量较少，但墙体的用料较多。

纵墙承重体系：①横墙的设置主要是满足房间的使用要求，保证纵墙侧向的稳定和房屋的整体刚度。

这使得房屋的划分比较灵活。

②由于纵墙承受的荷载较大，在纵墙上设置的门窗洞口的大小和位置都受到一定的限制。

③纵墙间距一般较大，横墙数量相对较少，房屋的空间刚度比横墙承重体系小。

④与横墙承重体系相比，楼盖的材料用料较多，墙体的材料用量较少。

纵横墙承重体系：纵横墙承重体系的平面布置比较灵活，既可是房间有较大的空间，也可有较好的空间刚度。

框架承重体系：①可以有较大的空间，且梁的跨度并不相应增大。

②由于横墙少，房屋的空间刚度和整体性较差。

③由于钢筋混凝土柱和砖墙的压缩性能不同，且柱基础和墙基础的沉降量也不易一致，故结构易产生不均匀的竖向变形。

④框架和墙的变形性能相差较大，在地震时易由于变形不协调而破坏。

4-2 刚性、刚弹性、弹性三中静力计算方案有哪些不同点？刚性方案：认为房屋的空间刚度很大，在水平荷载（包括竖向偏心荷载产生的水平力）作用下，由于结构的空间作用，墙、柱处于空间受力状态，顶点位移很小，屋盖和层间楼盖可以视作墙、柱的刚性支座。

对于单层房屋，在荷载作用下，墙、柱可按上端不动铰支于屋盖，下端嵌固于基础的竖向构件计算。

对于多层房屋，在竖向荷载作用下，墙、柱在每层高度围，可近似地按两端铰支的竖向构件计算；在水平荷载作用下，墙、柱可按竖向连续梁计算。

民用建筑和大多数公共建筑均属于这种方案。

此时,横墙间的水平荷载由纵墙承受,并通过屋盖或楼盖传给横墙，横墙可以视作嵌固于基础的竖向悬臂梁，考虑轴向压力的作用按偏心受压和剪切计算，并应满足一定的刚度要求。

弹性方案：认为房屋的空间刚度很小，在水平荷载作用下,结构的空间作用很弱,墙、柱处于平面受力状态。

单层厂房和仓库等建筑常属于这种方案。

此时，在荷载作用下，墙、柱力应按有侧移的平面排架或框架计算。

刚弹性方案：认为房屋的空间刚度介于刚性方案与弹性方案之间,在水平荷载作用下,屋盖对墙、柱顶点的侧移有一定约束，可以视作墙、柱的弹性支座。

单层房屋也常属于这种方案。

此时，在荷载作用下，墙、柱力可按考虑空间工作的侧移折减后的平面排架或框架计算。