砌体结构第2章

Qi
ci S Qik
R f , k
n 0 1 . 35 S Gk 1 . 4 i 1
ci
S Qik
R f , k
其中：0 —— 结构重要性系数； 对于安全等级为一级或设计使用年限>50年 ≥1.1 对于安全等级为二级或设计使用年限为50年 ≥1.0 对于安全等级为三级或设计使用年限为5年≥0.9； f ——砌体强度设计值，f f k f ；这里为泛指， 泛指各类砌体强度设计值，特指为抗压强度设计值 f k ——砌体强度标准值，f k f m 1 . 645 f ; f ——砌体材料性能分项系数，B级控制时取1.6， A级时取1.5，C级时取1.8； ：目前我国安全度比发达国家低20%~40%，比1950
注：1 k 2 在表列砌块之外时均等于1.0； 2混凝土砌块砌体的轴心抗压强度平均值，当 f 2 1.1-0.01f2，MU20的砌体应乘以系数0.95，且满足 f 1
10 MPa ，应乘以修正系数 f 2 , f 1 20 MPa
砌体抗压强度标准值，取具有95%保证率的抗压 强度值，亦即按概率分布的0.05分位值确定。
可靠（有效），不可靠（失效）： → 结构在使用期间能满足使用功能要求而又良好 地工作，反之为失效。 3.设计方法的历史沿革 直接经验阶段； 安全系数阶段：19世纪初，视砌体为理想弹性体 按材料力学方法求解→1940年后，极限荷载设计 法（单一安全系数）→1950年后，苏联极限状态 设计法（三系数法）； 概率理论设计阶段：1940年后，美国、苏联学者 首先提出，1989年我国开始应用。
注：1在冻胀地区，地面以下或防潮层以下的砌体，不易采用多孔砖，如采用时，其孔洞应用 不低于M10的水泥砂浆灌实。当采用混凝土砌体时，其孔洞应采用强度等级不小于Cb20的混 凝土灌实； 2对安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋，表中材料强度等级应至少提高一级。
下列要求： 采用空心砖，砖的强度等级不应低于MU20，水泥 砂浆的强度等级不应低于M10; 混凝土砌块的强度等级不应低于MU15，灌孔混凝 土的强度等级不应低于Cb30，砂浆强度等级不应低于
三 级
不严重
次要的房屋
注：1对于特殊的建筑物，其安全等级可根据具体情况另行确定； 2对地震地区的砌体结构设计，应根据国家现行《建筑抗震设防 分类标准》GB50223根据建筑物重要性区分建筑物类别。
补充：砌体结构耐久性规定 1.砌体结构的耐久性应根据表4.1.3的环境类别和设计 使用年限进行设计。
砌体结构的环境类别
当 f 2 0时， k 2 0 . 8
烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰 砂砖、蒸压粉煤灰砖 混凝土砌块 毛料石 毛石
0.78 0.46 0.79 0.22
当 f 2 1 . 0时， k 2 0 . 6 0 . 4 f 2
当 f 2 2 . 5时， k 2 0 . 4 0 . 24 f 2
1

——与块材高度有关的系数，见表2.2
——砂浆强度对砌体强度的修正系数，见表
；k 2
2.2。
砌体种类
各类砌体抗压强度平均值
f m k 1 f 1 1 0 . 07 f 2 k 2

表2.2
k1

0.5 0.9 0.5 0.5
k2
当 f 2 1 . 0时， k 2 0 . 6 0 . 4 f 2
0
∵ 影响因素十分复杂 ∴ 《建筑结构设计统一标准》中规定，采用近似 概率方法 以 — 平均值 — 标准差 — 可靠指标 → 代替Pf；来求结构的可靠度。 为简化计算，设R,S均服从正态分布，R与S相互 独立。
Z R S

Z


2 R

2 S
取

Z
Z

年还低，但比88规范提高16%；国际ISO/TC179中荷载分项 系数为1.4和1.6，英国规范BSS628规定 f =3.5。
——第i个可变荷载的组合值系数，对风荷 载取0.6；对其它荷载一般取0.7，对书库、档案库 、储藏室或通风机房、电梯机房应取0.9； 注意：1.当工业建筑楼面活荷载大于4KN/mm2时， 式中可变荷载分项系数系数1.4应为1.3。 2.当对 S 无法明显判断时，轮次以各可变荷 载的效应为 S 选其中最不利的荷载效应组合。 对一般框架、排架结构的简化公式 由可变荷载效应控制的组合：
2.2 我国砌体结构设计的发展
1.第一阶段 55规范，临时设计规范，参照前苏联规范； 63规范，参照前苏联极限状态设计法，但未颁布 ； 70年完成砖石结构的设计和计算草案。 2.第二阶段 73规范，我国第一部正式砌体规范，为多系数分 析、单一安全系数表达的半概率极限状态设计法 ； 88规范，以概率理论为基础的极限状态设计法；
4.砌体材料的耐久性应符合下列规定： 地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间的墙或环 境类别2的砌体，所用材料的最低强度等级应符合 表4.3.5的要求 对环境类别3~5等有侵蚀性介质的砌体材料应符合
地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间的墙所用材料的最低强度等级 表4.3.5
潮湿程度 稍潮湿的 很潮湿的 含饱和水的 烧结普通砖、蒸 压普通砖 MU15 MU20 MU20 混凝土普通砖 MU15 MU15 MU20 混凝土砌块 MU7.5 MU10 MU15 石材 MU30 MU30 MU40 水泥砂浆 M5 M7.5 M10
Q 1k
ci
Q 1k
S G S G k Q 1S Q 1k S G S G k 0 .9 Q ik S Q ik
i 1 n
由永久荷载效应控制的组合：
S G S Gk

i 1
n
Qi
ci S Q ik
当砌体结构作为一个刚体，验算整体稳定性时，如 倾覆、滑移、漂移等时： n
01规范，GB 50003-2001于2002年3月1日正式颁布 施行。
2.3 以概率理论为基础的极限状态设计法
1.基本概念 结构的极限状态：可靠与失效的界限→ 分水岭 → 区分的标志 第一极限状态 → 承载力极限状态 → 对应于结构或构件达到最大承载力或达到不 适于继续承载的变形。
第二极限状态 → 正常使用极限状态 → 对应于结构或构件达到正常使用或耐久性 的某项规定限值。通过构造措施来满足。 统称为功能的极限状态 → 整个结构或结构的一 部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某 一功能的要求。 2.结构的可靠度与可靠指标： 结构的功能函数Z=R-S 当Z>0 → 结构可靠； 当Z<0 → 结构失效； 当Z=0 → 极限状态。
2.设计使用年限为50年，砌体中钢筋的耐久性选择应 符合表4.3.2的规定。对填实的夹心墙或特别的墙体 构造，选用表4.3.2中钢筋的最小保护层，应符合下
列要求： 用于环境类别1时，应取20mm砂浆或灌孔混凝土与 钢筋直径较大者； 用于环境类别2时，应取20mm厚混凝土与钢筋直径 较大者； 采用热镀锌钢筋时，应取20mm厚砂浆或灌孔混凝 土与钢筋直径较大者； 采用不锈钢筋时，应取钢筋的直径。 3.砌体中钢筋的保护层厚度，应符合下列规定： 配筋砌体中钢筋的最小保护层应符合表4.3.3的规定 ； 灰缝中钢筋外露砂浆保护层的厚度不应小于15mm;
砌体中钢筋耐久性选择
环境类别 1 2 3 普通钢筋 重镀锌或有等效保护的钢筋 不锈钢或有等效保护的钢筋 钢筋种类和最少保护级别 位于砂浆中的钢筋
表4.3.2
位于灌孔混凝土中的钢筋 普通钢筋 普通钢筋；当用砂浆灌孔时应为重镀 锌或有等效保护的钢筋 重镀锌或有等效保护的钢筋
4、5
不锈钢或等效保护的钢筋
环境类别 1 条件 正常居住及办公建筑的内部干燥环境，包括夹心墙的内叶墙
表4.3.1
2பைடு நூலகம்
3 4 5
潮湿的室内或室外环境，包括与不侵蚀性土和水接触的环境
严寒和使用化冰盐的潮湿环境（室内或室外） 与海水直接接触的环境，或处于滨海地区的盐饱和的气体环境 有化学侵蚀的气体、液体或固态形式的环境，包括有侵蚀性土 壤的环境
Mb10； 所有钢筋端部均应有与对应钢筋的环境类别条件 相同的保护层厚度。
2.4 各类砌体的强度设计值（B级） 1.基本规定 砌体的抗压强度是按照一定的尺寸、形状和加载 方法等条件，通过试验确定的。 各类砌体的抗压强度平均值表达式为： f m k 1 f 1 1 0 . 07 f 2 k 2 式中 f m ——砌体轴心抗压强度平均值（MPa）； f 1 ——块体的抗压强度等级或平均值（MPa) f 2 ——砂浆抗压强度平均值（MPa）； k ——与砌体类别和砌筑方法有关的系数， 见表2.2；
第二章 砌体结构设计方法
2.1 砌体结构可靠度设计方法的沿革 1. 结构可靠度：在规定的时间和条件下，工程结构 完成预定功能的概率，是工程结构可靠性的概率 度量。 2.预定功能： 安全性 → 三个正常（设计、施工、使用）→ 抵 御荷载、变形，不破坏；偶然事件下，不失稳； 适用性 → 一个正常（使用）→ 良好的工作性能 ； 耐久性 → 一个正常（维护）→ 满足各项使用功 能要求。
不锈钢或等效保护的钢筋
钢筋的最小保护层厚度
混凝土强度等级 环境类别 C20 260 1 2 3 4 5 20 ----C25 280 20 25 40 --C30 300 20 25 40 40 --
表4.3.3
C35 320 20 25 30 40 40
最低水泥含量（kg/m3)
注：1材料中最大氯离子含量和最大碱含量应符合《钢筋混凝 土结构设计规范》的规定； 2当采用防渗砌体块体和防渗砂浆时，可以考虑部分砌体 （含抹灰层）的厚度作为保护层，但对环境类别1、2、3， 其混凝土保护层的厚度不应小于10mm/15mm/和20mm; 3钢筋砂浆面层的组合砌体构建的保护层厚度比表4.3.3规 定的数值增加5~10mm。 4对安全等级为一级或设计使用年限为50年以上的砌体结 构，钢筋保护层厚度应至少增加10mm。
0 1 .2 S G 2 k 1 .4 S Q 1k
S
i2
Qik
0 .8 S G 1k
n 0 1 . 35 S G 2 k 1 . 4 ci S Qik 0 . 8 S Q 1 k i 1
式中 S Q 1 k 应 SQ 2k 效应
——起有利作用的永久荷载标准值效
——起不利作用的永久荷载标准值
根据建筑结构破坏可能产生的后果（危及人的生 命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性 ，建筑结构应按表4.14划分为三个安全等级，设 计时应根据具体情况适当选用。
建筑结构的安全等级 表4.1.4
安全等级 一 级 二 级 破坏后果 很严重 严重 建筑物类型 重要的房屋 一般的房屋
R S
2 R

2 S
p
f
Z Z
1

pf 故 与 一一对应，而且有明确的物理意 义。 要求 ≥3.2 延性破坏的要求 ≥3.7 脆性破坏的要求 2.设计表达式 设计上直接采用可靠指标进行设计非常困难，规 范采用多个分项系数的极限状态表达式的方法进 行设计计算。
∵ R,S随机量 ∴ Z随机量 则可靠、失效并非定值 → 只能以概率的意义来衡 量。 以Pf=P(Z<0) → 失效概率、大小反映了程度； 则Ps=P(Z>0) → 可靠概率 Ps+Pf=1,Ps大 → Pf小，但Pf≠0,只要Pf足够“小” 即可。
pf

f Z dZ
z
其中的荷载分项系数按设计表达式设计的各种构 件的可靠度与规定的可靠指标在总体上最小予以 确定； 对材料性能分项系数按各材料在各种情况下与规 定的可靠指标一致的原则，并适当考虑工程经验 予以确定。 1. 2.
0 1 . 2 S Gk 1 . 4 S Qik

i2
n