砌体结构第2章

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。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。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；01规范，GB50003-2001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。∵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。∵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。

取故与一一对应，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。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.

其中：——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；——砌体强度设计值，；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——砌体强度标准值，;——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=3.5。注意

——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.当对无法明显判断时，轮次以各可变荷载的效应为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：由永久荷载效应控制的组合：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：式中——起有利作用的永久荷载标准值效应——起不利作用的永久荷载标准值效应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。安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般的房屋三级不严重次要的房屋建筑结构的安全等级表4.1.4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。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，应符合下环境类别条件1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2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3严寒和使用化冰盐的潮湿环境（室内或室外）4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5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砌体结构的环境类别表4.3.1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;环境类别钢筋种类和最少保护级别位于砂浆中的钢筋位于灌孔混凝土中的钢筋1普通钢筋普通钢筋2重镀锌或有等效保护的钢筋普通钢筋；当用砂浆灌孔时应为重镀锌或有等效保护的钢筋3不锈钢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不锈钢或等效保护的钢筋

砌体中钢筋耐久性选择表4.3.2环境类别混凝土强度等级C20C25C30C35最低水泥含量（kg/m3)2602803003201202020202--2525253--4040304----40405------40

钢筋的最小保护层厚度表4.3.3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。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潮湿程度烧结普通砖、蒸压普通砖混凝土普通砖混凝土砌块石材水泥砂浆稍潮湿的MU15MU15MU7.5MU30M5很潮湿的MU20MU15MU10MU30M7.5含饱和水的MU20MU20MU15MU40M10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

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：式中——砌体轴心抗压强度平均值（MPa）；

——块体的抗压强度等级或平均值（MPa)——砂浆抗压强度平均值（MPa）；

——与砌体类别和砌筑方法有关的系数，见表2.2；

——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2.2。砌体种类烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖0.780.5混凝土砌块0.460.9毛料石0.790.5毛石0.220.5各类砌体抗压强度平均值

表2.2注：1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，应乘以修正系数1.1-0.01f2，MU20的砌体应乘以系数0.95，且满足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。砌体强度设计值为砌体强度标准值除以砌体材料性能分项系数。类别变异系数各类砌体受压0.170.720.45毛石砌体受压0.240.600.37各类砌体受拉、受弯、受剪0.200.670.42毛石砌体受拉、受弯、受剪0.260.570.36砌体强度标准值、设计值与平均值的关系表2-3注意：规范及教材中的强度值均为施工质量控制等级为B级的值；当为C级时，取材料性能分项系数=1.8，砌体强度设计值调整系数当为A级时，取材料性能分项系数=1.5，砌体强度设计值调整系数取1.05。2.抗压强度设计值——见表2.4~2.9。单排孔砌块对孔砌筑的灌孔砌体的强度设计值：混凝土强度≮Cb20,≮1.5；设计值为

——混凝土砌块的孔洞率；

——砌体的灌孔率，≮33%。3.轴心抗拉、弯曲抗拉和抗剪强度设计值

——见表2-10砖强度等级砂浆强度等级砂浆强度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烧结普通砖和烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值（Mpa）表2--4注：当烧结普通砖的孔洞率大于30%时，表中数值应乘以0.9.砖强度等级砂浆强度等级砂浆强度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混凝土普通砖和混凝土多孔砖砌体的抗压强度设计值（Mpa）表3.2.1-2砖强度等级砂浆强度等级砂浆强度Ms15Ms10Ms7.5Ms50MU253.602.982.682.371.05MU203.222.672.392.120.94MU152.792.312.071.830.82蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体的抗压强度设计值（Mpa）表3.2.1-3砖强度等级砂浆强度等级砂浆强度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单排孔混凝土砌块和轻集料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值（Mpa）表3.2.1-4注：1表中数值仅适用于对孔砌块砌体的单排孔砌块墙；2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；3对T型截面墙体、柱，应按表中数值乘以0.85；4表中轻集料混凝土砌块为煤矸石混凝土砌块。砌块强度等级砂浆强度等级砂浆强度Mb10Mb7.5Mb50MU1o3.082.762.451.44MU7.5--2.131.881.12MU5----1.310.78MU3.5----0.950.56MU2.5----0.700.42轻集料混凝土（孔洞率不大于35%的双排和多排孔）砌块砌体的抗压强度设计值表3.2.1-6注：1表中砌块为火山渣、浮石和陶粒混凝土砌块；2对厚度方向为双排组砌的轻集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毛料石砌体的抗压强度设计值（Mpa）表3.2.1-7注：对下列各类料石砌体，应按表中数值分别乘以系数：细料石砌体1.4；粗料石砌体1.2；干砌勾缝砌体0.8.毛料石强度等级砂浆强度等级砂浆强度M7.5M5M2.50MU1001.271.120.980.34MU801.131.000.870.30MU600.980.870.760.26MU500.900.800.690.23MU400.800.710.620.21MU300.690.610.530.18MU200.560.510.440.15毛石砌体的抗压强度设计值（Mpa）3.2.1-8当采用三顺一丁砌筑时，块体搭接长度大于1.0，可提高20%，规范不考虑其提高，但若搭接比小于1.0时，应予以降低。表2-10中，当无法准确判断时，弯曲抗拉强度应取两个值的较小值。灌孔砌块砌体的抗剪强度设计值为：4.砌体强度设计值的调整对无筋砌体构件，其截面面积小于0.3m2时，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，为其截面面积加0.8。构件截面面积以m2计；当砌体用强度等级小于M5.0的水泥砂浆砌筑时，对第3.2,1条各表中的数值，为0.9；对第3.2.2条表3.2.2的数值，为0.8；当施工质量控制等级为C级时，为0.89；当验算施工中房屋的构件时，为1.1。注：