砌体第2章砌体结构设计方法.ppt

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1、第2章砌体结构设计方法学习要点了解我国规范关于砌体结构设计的可靠度理论。掌握我国规范的砌体结构概率极限状态设计方法。掌握砌体强度标准值和设计值的取值原则。2.1砌体结构设计方法的沿革发展轨迹：古代经验法→容许应力设计法→破坏阶段设计法→极限状态设计法1、直接经验法：2、容许应力设计法：将砌体看成是理想的弹性材料，未考虑结构材料的塑性性能，按材料力学的方法计算构件在外荷载作用下的应力  ，要求荷载作用下构件的计算应力  不超过砌体材料的容许应力    ，这种方法称作容许应力设计法。其一般表达式为：为保结构

2、安全，根据经验引入一大于1的安全系数K，则容许应力：3、破坏强度设计法通过研究发现，上述容许应力法与实际相差较大，在20世纪40年代，砌体结构中采用破坏强度设计法，又称为极限荷载设计法：式中：——安全系数——荷载标准值产生的内力——结构构件抗力函数——砌体平均极限强度——截面几何特征值4、三系数表达的极限状态设计法考虑荷载的不确定性以及材料强度的变异性，1955年前苏联颁布了按极限状态进行设计的规范（HNTY120-55）。其一般表达式为：式中：——荷载系数——构件工作条件系数——砌体匀质系数——砌体强

3、度标准值对承载能力极限状态三种极限状态：（1）承载能力极限状态；（2）极限变形状态；（3）裂缝出现和开展极限状态。三系数：（1）荷载系数n〖考虑统计荷载标准值的超载〗（2）材料系数k〖考虑材料性能变异〗（3）工作系数m〖考虑材料在不同工作条件下作用发挥程度〗20世纪50年代至20世纪70年代初，我国砌体结构设计采用前苏联规范的三系数极限状态设计方法，也是我国砌体结构设计方法及在应用规范方面的第一阶段。5、多系数分析总系数表达的极限状态设计法（第二阶段）改进采用了多系数分析、单一系数表达的方法，1973年

4、我国自行编制的第一部砌体结构设计规范《砖石结构设计规范》（GBJ3－73），采用半概率极限状态设计方法，承载能力设计表达式为：上式中安全系数：K1――砌体强度变异影响系数（同类试件统计分析）K2――缺乏系统试验对砌体强度变异影响系数K3――砌筑质量影响系数K4――尺寸偏差，计算假定误差等影响系数K5――荷载变异影响系数C――考虑各种最不利因素同时出现的组合系数优点：以多系数分析、单系数表达确定安全系数，计算方便直观；缺点：无法定量计算所设计的结构具有多少保证率6、以分项系数表达的极限状态设计法（第三阶段

5、）将概率理论引入结构的设计，可定量估计结构的可靠水平，1988年我国《砌体结构设计规范》（GBJ3－88）及目前使用的（GB50003-2011）采用了以概率理论为基础的极限状态设计法。以现行的《建筑结构设计统一标准》（GB50068－2001）为依据，设计考虑了两种极限状态：（1）承载能力极限状态〖设计验算保证〗（2）正常使用极限状态〖构造措施保证〗砌体结构按承载能力极限状态设计时的计算公式为：建筑结构的安全等级2.3以概率理论为基础的极限状态设计法一、极限状态砌体结构的设计方法和钢筋混凝土结构及其他

6、材料结构一样，采用《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）规定的以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行计算。结构可靠度：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，称为结构可靠度。极限状态定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。承载能力极限状态正常使用极限状态建筑结构必须满足下列功能（安全性、适用性、耐久性）：1．能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作

7、用（荷载、温度等）。相应于这一功能的极限状态是承载能力极限状态。结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆等）；结构构件或连接因材料强度被超过而破坏；结构变为机动体系；结构或结构构件丧失稳定（如压曲等）。对于砌体结构，主要应对结构和构件按承载能力极限状态进行计算，以保证各个控制截面不致发生破坏，一般是考虑第2种情况（材料强度）；对于某些构件（如挑梁、挡土墙）还需考虑第1种情况（倾覆）。2.在正常使用时具有良好的工作性能。相应于这一功能的极限

8、状态主要是正常使用极限状态。如变形过大、裂缝过大、振动过大等而影响正常使用，即超过了正常使用极限状态。对于正常使用极限状态，砌体结构主要体现在墙体和柱的高厚比验算，其余一般通过构造措施加以保证，不进行验算；仅仅在个别情况下，才需要对构件进行变形验算。3.在正常维护下具有足够的耐久性。砌体结构中由构造措施加以保证。4.在偶然事件（如地震）发生时及发生后，仍能保持结构的整体稳定性。北川中学教学楼二、结构构件的极限状态方程由于荷载效应和抗力都不是