砌体结构设计基本原理.pptx
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1、(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。第1页/共51页(二)、结构的合理使用年限结构设计使用年限类类 别别结构的设计使用年限结构的设计使用年限示示 例例1 15 5临时性结构临时性结构2 22525易于替换的结构构件易于替换的结构构件3 35050普通房屋和构筑物普通房屋和构筑物4 4100100纪念性建筑和特别重要的建筑结构纪念性建筑
2、和特别重要的建筑结构第2页/共51页(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。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。第3页/共51页(四)、极限状态设计法:结构的极限状态可分为如下两类。1
3、)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。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。第4页/共51页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
4、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。第5页/共51页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。第6页/共51页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
5、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。第7页/共51页 (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。(五)承载能力极限状态设计表达式结构重要性系数 砌体与混凝土结构的重要性系数对比安全等级破坏后果重要性系数砌体结构构件设计使用年限混凝土结构构件设计使用年限建筑物类型一级很严重1.150年以上100年以上重要的建筑物二级严重1.050年50年一般的建筑物三级不严重0.915年5年及其以下次要的建筑物第8页/共51页式中: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
6、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。第i个可变荷载的分项系数。一般情况下,取1.4;当楼面活荷载标准值大于 4kN/m2时,取1.3。ci 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。第9页/共51页(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。第10页/共51页二、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=fm1.645f式中:f k砌
7、体的强度标准值。fm砌体的强度平均值。f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f。由此得出的各类砌体的强度标准值见规范。第11页/共51页 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。式中:f 砌体的强度设计值。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 =1.6;当为C级时,取 =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
8、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。2)砌体的强度设计值的确定第12页/共51页 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 。3)砌体的强度设计值调整系数 使用情况有吊车房屋砌体、跨度9m的梁下烧结普通砖砌体、跨度7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体,混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体0.9构件截面面积A0.3m2的无筋砌体0.7+A构件截面面积A0.2m2的配筋砌体0.8+A采用水泥砂浆砌筑的砌体(若为配筋砌体,仅对砌
9、体的强度设计值乘以调整系数)0.90.8验算施工中房屋的构件时1.1表3-12 砌体强度设计值的调整系数注:表中构件截面面积A以m2计。当砌体同时符合表中所列几种使用情况时,应将砌体的强度设计值连续乘以调整系数 。第13页/共51页 1)施工质量控制等级:砌体工程施工质量验收规范(GB 502032002)依据施工现场的质量管理、砂浆和混凝土强度、砌筑工人技术等级综合水平,从宏观上将砌体工程施工质量控制等级分为A、B、C三级,将直接影响到砌体强度的取值。项目施工质量控制等级ABC现场质量管理制度健全,并严格执行;非施工方质量监督人员经常到现场,或现场设有常驻代表;施工方有在岗专业技术管理人员,
10、人员齐全,并持证上岗制度基本健全,并能执行;非施工方质量监督人员间断地到现场进行质量控制;施工方有在岗专业技术管理人员,并持证上岗有制度;非施工方质量监督人员很少作现场质量控制;施工方有在岗专业技术管理人员砂浆、混凝土强度试块按规定制作,强度满足验收规定,离散性小试块按规定制作,强度满足验收规定,离散性较小试块强度满足验收规定,离散性大砂浆拌合方式机械拌合;配合比计量控制严格机械拌合;配合比计量控制一般机械或人工拌合;配合比计量控制较差砌筑工人中级工以上,其中高级工不少于20%高、中级工不少于70%初级工以上砌体施工质量控制等级第14页/共51页砖强度等级砂浆强度等级砂浆强度M15M10M7.
11、5M5M2.50MU303.943.272.932.592.261.15MU253.602.982.682.372.061.05MU203.222.672.392.121.840.94MU152.792.312.071.831.600.82MU101.891.691.501.300.67表3-5 烧结普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值(MPa)第15页/共51页砖强度等级砂浆强度等级砂浆强度M15M10M7.5M50MU253.602.982.682.371.05MU203.222.672.392.120.94MU152.792.312.071.830.82MU101.891.691.50
12、0.67表3-6 蒸压灰砂砖和粉煤灰砖砌体的抗压强度设计值(MPa)第16页/共51页 注:对错孔砌筑的砌体,应按表中数值乘以0.8。对独立柱或厚度为双排组砌的砌块砌体,应按表中数值乘以0.7。对T形截面砌体,应按表中数值乘以0.85。表中轻骨料混凝土砌块为煤矸石和水泥煤渣混凝土砌块。砌块强度等级砂浆强度等级砂浆强度Mb15Mb10Mb7.5Mb50MU205.684.954.443.942.33MU154.614.023.613.201.89MU102.792.502.221.31MU7.51.931.711.01MU51.190.70表3-7 单排孔混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体的抗压强度设
13、计值(MPa)第17页/共51页注:表中的砌块为火山渣、浮石和陶粒轻骨料混凝土砌块。本表用于孔洞率不大于35%的双排孔或多排孔轻骨料混凝土砌块砌体。对厚度方向为双排组砌的轻骨料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值,应按表中数值乘以0.8。砌块强度等级砂浆强度等级砂浆强度Mb10Mb7.5Mb50MU103.082.762.451.44MU7.52.131.881.12MU51.310.78表3-8 轻骨料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值(MPa)第18页/共51页注:对下列各类料石砌体,应按表中数值分别乘以如下系数。细料石砌体为1.5;半细料石砌体为1.3;粗料石砌体为1.2;干砌勾缝石砌体为0.8。
14、毛料石强度等级砂浆强度等级砂浆强度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表3-9 毛料石砌体的抗压强度设计值(MPa)第19页/共51页毛石强度等级砂浆强度等级砂浆强度M7.5M5M2.50MU1001.271.120.980.34MU801.131.000.870.30MU600.980.870.760.26MU500.900.8
15、00.690.23MU400.800.710.620.21MU300.690.610.530.18MU200.560.510.440.15表3-10 毛石砌体的抗压强度设计值(MPa)第20页/共51页强度类别破坏特征砌体种类砂浆强度等级M10M7.5M5M2.5轴心抗拉沿齿缝烧结普通砖、烧结多孔砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖混凝土砌块毛石0.190.120.090.080.160.100.080.070.130.080.070.060.090.060.04表3-11 砌体沿灰缝截面破坏时的轴心抗拉强度设计值、弯曲抗拉强度设计值和抗剪强度设计值(MPa)弯曲抗拉沿齿缝烧结普通砖、烧结多孔砖蒸压灰砂
16、砖、蒸压粉煤灰砖混凝土砌块毛石0.330.240.110.130.290.200.090.110.230.160.080.090.170.120.07沿通缝烧结普通砖、烧结多孔砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖混凝土砌块0.170.120.180.140.100.060.110.080.050.080.06抗剪烧结普通砖、烧结多孔砖蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖混凝土砌块毛石0.170.120.090.210.140.100.080.190.110.080.060.160.080.06 0.11砌体的轴心抗拉、弯曲抗拉、抗剪设计值第21页/共51页注:对于用形状规则的块体砌筑的砌体,当搭接长度与块体高度的比
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