砌體結(jié)構(gòu)第2章

第二章砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法2.1砌體結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)方法的沿革1.結(jié)構(gòu)可靠度：在規(guī)定的時(shí)間和條件下，工程結(jié)構(gòu)完成預(yù)定功能的概率，是工程結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。2.預(yù)定功能：安全性→三個(gè)正常（設(shè)計(jì)、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(gè)正常（使用）→良好的工作性能；耐久性→一個(gè)正常（維護(hù)）→滿足各項(xiàng)使用功能要求?？煽浚ㄓ行В豢煽浚ㄊВ骸Y(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)方法的歷史沿革直接經(jīng)驗(yàn)階段；安全系數(shù)階段：19世紀(jì)初，視砌體為理想彈性體按材料力學(xué)方法求解→1940年后，極限荷載設(shè)計(jì)法（單一安全系數(shù)）→1950年后，蘇聯(lián)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法（三系數(shù)法）；概率理論設(shè)計(jì)階段：1940年后，美國、蘇聯(lián)學(xué)者首先提出，1989年我國開始應(yīng)用。2.2我國砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展1.第一階段55規(guī)范，臨時(shí)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)法，但未頒布；70年完成磚石結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)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(dá)的半概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法；88規(guī)范，以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)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(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法1.基本概念結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)：可靠與失效的界限→分水嶺→區(qū)分的標(biāo)志第一極限狀態(tài)→承載力極限狀態(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。第二極限狀態(tài)→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(xiàng)規(guī)定限值。通過構(gòu)造措施來滿足。統(tǒng)稱為功能的極限狀態(tài)→整個(gè)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(jì)規(guī)定的某一功能的要求。2.結(jié)構(gòu)的可靠度與可靠指標(biāo)：結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)Z=R-S當(dāng)Z>0→結(jié)構(gòu)可靠；當(dāng)Z<0→結(jié)構(gòu)失效；當(dāng)Z=0→極限狀態(tài)?！逺,S隨機(jī)量∴Z隨機(jī)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?fù)雜∴《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，采用近似概率方法以—平均值

—標(biāo)準(zhǔn)差

—可靠指標(biāo)→代替Pf；來求結(jié)構(gòu)的可靠度。為簡化計(jì)算，設(shè)R,S均服從正態(tài)分布，R與S相互獨(dú)立。

取故與一一對應(yīng)，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(shè)計(jì)表達(dá)式設(shè)計(jì)上直接采用可靠指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)非常困難，規(guī)范采用多個(gè)分項(xiàng)系數(shù)的極限狀態(tài)表達(dá)式的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。其中的荷載分項(xiàng)系數(shù)按設(shè)計(jì)表達(dá)式設(shè)計(jì)的各種構(gòu)件的可靠度與規(guī)定的可靠指標(biāo)在總體上最小予以確定；對材料性能分項(xiàng)系數(shù)按各材料在各種情況下與規(guī)定的可靠指標(biāo)一致的原則，并適當(dāng)考慮工程經(jīng)驗(yàn)予以確定。1.2.

其中：——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；對于安全等級為一級或設(shè)計(jì)使用年限>50年≥1.1對于安全等級為二級或設(shè)計(jì)使用年限為50年≥1.0對于安全等級為三級或設(shè)計(jì)使用年限為5年≥0.9；——砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，；這里為泛指，泛指各類砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，特指為抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值——砌體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，;——砌體材料性能分項(xiàng)系數(shù)，B級控制時(shí)取1.6，A級時(shí)取1.5，C級時(shí)取1.8；：目前我國安全度比發(fā)達(dá)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(xiàng)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(gè)可變荷載的組合值系數(shù)，對風(fēng)荷載取0.6；對其它荷載一般取0.7，對書庫、檔案庫、儲(chǔ)藏室或通風(fēng)機(jī)房、電梯機(jī)房應(yīng)取0.9；注意：1.當(dāng)工業(yè)建筑樓面活荷載大于4KN/mm2時(shí)，式中可變荷載分項(xiàng)系數(shù)系數(shù)1.4應(yīng)為1.3。

2.當(dāng)對無法明顯判斷時(shí)，輪次以各可變荷載的效應(yīng)為選其中最不利的荷載效應(yīng)組合。對一般框架、排架結(jié)構(gòu)的簡化公式由可變荷載效應(yīng)控制的組合：由永久荷載效應(yīng)控制的組合：當(dāng)砌體結(jié)構(gòu)作為一個(gè)剛體，驗(yàn)算整體穩(wěn)定性時(shí)，如傾覆、滑移、漂移等時(shí)：式中——起有利作用的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)——起不利作用的永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果（危及人的生命、造成經(jīng)濟(jì)損失、產(chǎn)生社會(huì)影響等）的嚴(yán)重性，建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)按表4.14劃分為三個(gè)安全等級，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)選用。安全等級破壞后果建筑物類型一級很嚴(yán)重重要的房屋二級嚴(yán)重一般的房屋三級不嚴(yán)重次要的房屋建筑結(jié)構(gòu)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(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)國家現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223根據(jù)建筑物重要性區(qū)分建筑物類別。補(bǔ)充：砌體結(jié)構(gòu)耐久性規(guī)定1.砌體結(jié)構(gòu)的耐久性應(yīng)根據(jù)表4.1.3的環(huán)境類別和設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.設(shè)計(jì)使用年限為50年，砌體中鋼筋的耐久性選擇應(yīng)符合表4.3.2的規(guī)定。對填實(shí)的夾心墻或特別的墻體構(gòu)造，選用表4.3.2中鋼筋的最小保護(hù)層，應(yīng)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(yán)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(xué)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(gòu)的環(huán)境類別表4.3.1列要求：用于環(huán)境類別1時(shí)，應(yīng)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(shí)，應(yīng)取20mm厚混凝土與鋼筋直徑較大者；采用熱鍍鋅鋼筋時(shí)，應(yīng)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(shí)，應(yīng)取鋼筋的直徑。3.砌體中鋼筋的保護(hù)層厚度，應(yīng)符合下列規(guī)定：配筋砌體中鋼筋的最小保護(hù)層應(yīng)符合表4.3.3的規(guī)定；灰縫中鋼筋外露砂漿保護(hù)層的厚度不應(yīng)小于15mm;環(huán)境類別鋼筋種類和最少保護(hù)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(hù)的鋼筋普通鋼筋；當(dāng)用砂漿灌孔時(shí)應(yīng)為重鍍鋅或有等效保護(hù)的鋼筋3不銹鋼或有等效保護(hù)的鋼筋重鍍鋅或有等效保護(hù)的鋼筋4、5不銹鋼或等效保護(hù)的鋼筋不銹鋼或等效保護(hù)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(qiáng)度等級C20C25C30C35最低水泥含量（kg/m3)2602803003201202020202--2525253--4040304----40405------40

鋼筋的最小保護(hù)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(yīng)符合《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定；2當(dāng)采用防滲砌體塊體和防滲砂漿時(shí)，可以考慮部分砌體（含抹灰層）的厚度作為保護(hù)層，但對環(huán)境類別1、2、3，其混凝土保護(hù)層的厚度不應(yīng)小于10mm/15mm/和20mm;3鋼筋砂漿面層的組合砌體構(gòu)建的保護(hù)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(shè)計(jì)使用年限為50年以上的砌體結(jié)構(gòu)，鋼筋保護(hù)層厚度應(yīng)至少增加10mm。4.砌體材料的耐久性應(yīng)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(qiáng)度等級應(yīng)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(yīng)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(qiáng)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(shí)，其孔洞應(yīng)用不低于M10的水泥砂漿灌實(shí)。當(dāng)采用混凝土砌體時(shí)，其孔洞應(yīng)采用強(qiáng)度等級不小于Cb20的混凝土灌實(shí)；2對安全等級為一級或設(shè)計(jì)使用年限大于50年的房屋，表中材料強(qiáng)度等級應(yīng)至少提高一級。下列要求：采用空心磚，磚的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于MU20，水泥砂漿的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于M10;混凝土砌塊的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于MU15，灌孔混凝土的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于Cb30，砂漿強(qiáng)度等級不應(yīng)低于

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

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

——塊體的抗壓強(qiáng)度等級或平均值（MPa)——砂漿抗壓強(qiáng)度平均值（MPa）；

——與砌體類別和砌筑方法有關(guān)的系數(shù)，見表2.2；

——與塊材高度有關(guān)的系數(shù)，見表2.2；

——砂漿強(qiáng)度對砌體強(qiáng)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(qiáng)度平均值

表2.2注：1在表列砌塊之外時(shí)均等于1.0；

2混凝土砌塊砌體的軸心抗壓強(qiáng)度平均值，當(dāng)，應(yīng)乘以修正系數(shù)1.1-0.01f2，MU20的砌體應(yīng)乘以系數(shù)0.95，且滿足砌體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，取具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度值，亦即按概率分布的0.05分位值確定。砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為砌體強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值除以砌體材料性能分項(xiàng)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(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值與平均值的關(guān)系表2-3注意：規(guī)范及教材中的強(qiáng)度值均為施工質(zhì)量控制等級為B級的值；當(dāng)為C級時(shí)，取材料性能分項(xiàng)系數(shù)=1.8，砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值調(diào)整系數(shù)當(dāng)為A級時(shí)，取材料性能分項(xiàng)系數(shù)=1.5，砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值調(diào)整系數(shù)取1.05。2.抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值——見表2.4~2.9。單排孔砌塊對孔砌筑的灌孔砌體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：混凝土強(qiáng)度≮Cb20,≮1.5；設(shè)計(jì)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值

——見表2-10磚強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Mpa）表2--4注：當(dāng)燒結(jié)普通磚的孔洞率大于30%時(shí)，表中數(shù)值應(yīng)乘以0.9.磚強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Mpa）表3.2.1-2磚強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Mpa）表3.2.1-3磚強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)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(dú)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；3對T型截面墻體、柱，應(yīng)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(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)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?yàn)殡p排組砌的輕集料混凝土砌塊砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，應(yīng)按表中數(shù)值乘以0.8毛料石強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Mpa）表3.2.1-7注：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1.4；粗料石砌體1.2；干砌勾縫砌體0.8.毛料石強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)度等級砂漿強(qiáng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值（Mpa）3.2.1-8當(dāng)采用三順一丁砌筑時(shí)，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(shí)，應(yīng)予以降低。表2-10中，當(dāng)無法準(zhǔn)確判斷時(shí)，彎曲抗拉強(qiáng)度應(yīng)取兩個(gè)值的較小值。灌孔砌塊砌體的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為：4.砌體強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的調(diào)整對無筋砌體構(gòu)件，其截面面積小于0.3m2時(shí)，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時(shí)，為其截面面積加0.8。構(gòu)件截面面積以m2計(jì)；當(dāng)砌體用強(qiáng)度等級小于M5.0的水泥砂漿砌筑時(shí)，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(dāng)施工質(zhì)量控制等級為C級時(shí)，為0.89；當(dāng)驗(yàn)算施工中房屋的構(gòu)件時(shí)，為1.1。注：