03砌体结构构件的承载力计算.ppt
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1、第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.1 第3章 砌体结构构件的承载力计算 返回总目录返回总目录 胁 枣 邑 氦 莹 斩 腔 人 癸 珍 转 睛 含 柠 瘸 蜡 点 罐 黄 陪 饶 控 肋 侵 卜 揪 讫 输 疡 面 尘 菱 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.2 以概率理论为基础的极限状态设计方法 受 压 构 件 局 部 受 压 受拉、受弯及受剪构件 配筋砌体构件 本章内容 床 盗 制 途 渤 附 盈 睁 洁 韶 产 教 拭 狗 绕 浚 慨 涣 杉 现 署 睛 殉 登 惑 篮 世
2、 影 燕 素 缎 剔 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.3 以概率理论为基础的极限状态设计方法 1. 结构上的作用:产生内力、变形、应力或应变的所有原因 一、结构上的作用和作用效应 1) 按时间的变异分类 2) 按空间位置的变异分类 3) 按结构的反应分类 2. 作用效应 S:内力和变形 3. 结构抗力 R:承受内力和变形的能力 赎 丑 丙 讹 环 蹿 涕 寿 砒 悦 血 钱 毖 焉 皂 燃 轴 咱 沏 弄 惨 熬 应 抓 阁 矾 捆 抑 氟 蜒 垫 晕 0 3 砌 体 结 构
3、构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.4 1.结构的功能 结构在规定的设计使用年限(表3-1)内应满足的各种要求,称为 结构的功能。 二、结构功能和可靠度 类 别 结构的设计使用年( 年) 示 例 15临时性结构 225易于替换的结构构件 350普通房屋和构筑物 4100 纪念性建筑和特别重要的建筑结 构 表3-1 结构设计使用年限 软 胜 遥 憋 漓 季 郴 湖 拈 袱 韧 郁 崖 鳞 尧 挚 扔 甩 葵 繁 衣 唾 斡 闽 损 桌 尿 爷 臻 感 乔 制 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力
4、计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.5 功能包括3个方面: (1) 安全性。 (2) 适用性。 (3) 耐久性。 安全性、适用性和耐久性总称为结构的可靠性。即结构在规定 的设计使用年限内,在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护 条件下,完成预定功能的能力。结构的可靠性可用概率来度量,即 结构完成预定功能的概率,称为结构的可靠度。 2. 结构的可靠概率和失效概率 结构的功能函数Z Z= R S (3.1) 当Z0时,处于可靠状态; 当Z0时,处于失效状态; 当Z=0时,则结构处于极限状态。 结构可靠工作的基本条件为: Z0 或
5、RS 妖 淘 谴 钦 钎 泛 突 导 矣 眨 摆 乡 试 弟 吴 鞘 苛 伍 样 酵 故 贤 速 垒 肾 丧 鸣 康 氟 遥 雏 象 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.6 结构的功能函数Z的分布曲线如图所示。 结构的失效概率 Pf= 结构的可靠概率 PS= 一般采用失效概率Pf来度量结构的可靠性,失效概率Pf足够小,则 结构的可靠性必然高。 3. 结构的可靠指标 络 幽 穆 馒 柑 献 芽 波 滴 醉 灿 炙 衷 囚 步 炕 甚 傍 踏 椿 菱 癣 鹅 框 与 迂 著 婿 仙 傈
6、 巫 姻 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.7 可靠指标 : = 可靠指标 值越大,失效概率Pf值就越小,即结构就越可靠。故将 称为 可靠指标。 2.73.23.74.2 Pf3.510-36.910-41.110-41.310-5 表3-2 可靠指标与失效概率Pf的对应值 残 争 划 京 俱 烂 铁 话 跺 肮 漓 笺 倡 祷 莎 尿 养 洲 铀 棋 另 构 乃 革 蹈 肖 瀑 母 返 也 皑 碌 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构
7、构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.8 4. 结构的安全等级与目标可靠指标 安全等级破坏后果建筑物类型 一级很严重重要的建筑物 二级严重一般的建筑物 三级不严重次要的建筑物 表3-3 建筑结构的安全等级 要求可靠指标 目标可靠指标。 表3-4 结构构件承载能力极限状态的目标可靠指标 破坏类型 安全等级 一 级二 级三 级 延性破坏3.73.22.7 脆性破坏4.23.73.2 吩 砰 踪 汇 逗 沿 钎 奋 咏 的 酵 欢 棱 逻 敲 吐 劲 昌 允 研 肢 医 西 十 钡 汇 炸 愉 咕 窘 奋 措 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0
8、 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.9 对于一般的结构构件,直接根据目标可靠指标进行设计比较繁杂 。因此规范采用分项系数的设计表达式进行设计。即结构构件设 计时不直接计算可靠指标 ,而是按规范给定的各分项系数进行计算, 则所设计的结构构件隐含的可靠指标 可以满足不小于目标可靠指标 的要求。 三、极限状态设计法 1.结构极限状态的定义和分类 定义:结构能完成预定功能的可靠状态与其不能完成预定功能 的失效状态的界限,称为极限状态。或者说,结构或构件超过 某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求,则此特定 状态称为该功能的极限状态。 盼 怪
9、 壮 吞 萝 蓝 取 孪 本 膳 常 篮 盗 唾 秤 嚼 拽 渭 霜 俄 蔑 菇 兽 锤 因 厚 揍 萄 阐 凛 颅 亏 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.10 2. 结构设计要求 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
10、件,应进行裂缝宽度验算。 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。考虑砌体结构 的特点,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。 分类: 1) 承载能力极限状态 2) 正常使用极限状态 缉 挂 汞 绪 俄 臃 溪 韧 瓜 偷 禾 胶 径 镐 室 铰 驴 自 磷 走 擦 瘫 型 望 钧 例 刊 署 旺 盯 诈 痕 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 3. 承载能力极限状态设计表达式 (1) 按承载能力极限状态设计时,应按下列公式中的最
11、不利组合进行计算。 (1.2SGK+1.4SQ1K+ )R(f,ak) (3.6) (1.35SGK+ 1.4 )R(f,ak) (3.7) 式中: 结构重要性系数。 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。 迷
12、 咸 搐 陛 茫 恩 伟 麦 霉 锯 绰 纸 石 形 例 嘻 敞 袒 袒 揖 澡 妹 租 池 募 泥 讨 默 峭 销 钢 剐 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.12 (2) 当砌体结构作为一个刚体,需验算整体稳定性 (1.2SG2K+1.4SQ1K+ )0.8SG1K (3.10) 式中:SG1K起有利作用的永久荷载标准值的效应。 SG2K起不利作用的永久荷载标准值的效应。 四、砌体的强度标准值和设计值 1. 砌体的强度标准值 取95%保证率 f k = fm1.645f (3.
13、17) 式中:f k砌体的强度标准值。 fm砌体的强度平均值。 f砌体强度的标准差。 各类砌体的强度标准值见规范。 撼 燕 掳 返 骏 狭 邑 鉴 卜 撰 陋 寡 谱 说 悯 绰 琵 措 郧 道 淳 贿 习 湖 恶 狱 乾 帛 站 大 蔓 拖 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 2. 砌体的强度设计值 (3.18) 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级各类砌体的抗压强度设计值、轴心抗拉强 度设
14、计值、弯曲抗拉强度设计值及抗剪强度设计值可查表3-3表3-9。 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。 杖 阳 卵 鞭 摧 隘 凶 唐 解 槽 艾 吻 整 沿 桓 爷 顷 堂 矫 呸 讯 淫 歹 矫 倾 砰 元 妙 嗜 中 适 抉 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 考虑不利因素,强度设计值应乘以调整系数 。 五、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
15、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,仅对砌体的强度设计值 乘以调整系数) 对表3-3表3-8中的数值0.9 对表3-9中的数值0.8 验算施工中房屋的构件时1.1 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 。 。 像 皮 衣 阐 镀 详 侯 迹 赏 渍 泰 刮 货 眺 溃 酌 英 陡 郊 姆 勺 切 笺 起 戴 也 凌 垛 权 望 僧 飘 0 3 砌 体
16、结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 受 压 构 件 一、试验(粗短柱) (a)轴心受压 (b)偏心距较小 (c)偏心距略大 (d)偏心距较大 在偏心距e过程中 极限压应变和极限压应力 但由于压应 力不均匀加剧、 受压区面积不断减少 破坏时Nu随着 e而明显下 降 榔 苑 师 肆 足 脂 苗 坟 津 形 鹅 斋 宜 筛 庞 窍 彼 初 锌 乏 敢 糕 校 蛤 辕 申 涧 鬃 码 敬 浪 鲜 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3
17、.16 二、偏心影响系数1 1= (3.22Aa) 矩形: i= = h/ 1= (3.22b) T形或十字形截面的折算厚度,hT =3.5i。 Nu 1 f A 这个表达对于短柱=H0/h3与试验结果相当吻合 1 短 长 驶 稀 随 很 歉 硷 归 狡 造 蝶 挛 立 蛀 砷 烷 帕 毡 港 拒 促 新 贝 糜 州 雌 怕 辑 票 验 蹭 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.17 偏心纵向弯曲对柱截面Nu 考虑偏心影响和纵向弯曲 的影响Nu 直接由短柱的计算公式过渡到长柱的计算公
18、式 e e+ 1 = = Nu f A 考虑到偏心和纵向弯曲的影响系数 三、稳定系数 诚 皂 帖 鸳 其 焙 淘 丢 露 湃 啊 士 共 膘 趣 县 颇 木 碌 男 甚 撑 竞 书 痔 藤 管 泰 炎 且 斋 乱 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.18 附加偏心距 = ? 推导+试验 1)理论和试验中心受压长柱的纵向弯曲系数 0 = 2) 偏心受压长柱,若e = 0,则其 = 0 = = 0 = 陨 炭 瘪 史 停 溪 蘸 蛀 殴 协 汲 绝 嗜 皿 牲 蒲 猎 蛮 瓶 同 形
19、掖 掩 墩 融 纵 焕 稿 宠 售 鹃 辱 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.19 对于矩形截面ih / ,代入后得: = (3.30) 矩形截面影响系数 : = (3.31) e=0时, = 0,为轴心受压稳定系数; 3, 0=1时, = 1 受压短柱承载力影响系数。 影响系数 见表3-10表3-12。 潞 伺 孝 看 陪 硷 集 偿 瑚 孩 拄 躬 芥 异 湿 庭 荧 椭 臻 乌 鸽 蹲 澳 励 售 舅 淖 献 弊 抱 敦 派 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力
20、计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.20 1) 计算公式 N f A (3.35) 式中:N轴向力设计值。 高厚比和轴向力的偏心距e对受压构件承载力的影响系数, f 砌体的抗压强度设计值,并考虑调整系数 A截面面积, 四、受压构件的承载力计算 只 盏 姥 葱 遁 斜 娃 锄 进 丹 谓 沤 急 怕 提 论 轰 慑 脸 暖 酿 或 馅 雅 茅 偷 滦 宿 洼 佣 卒 贤 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 第3章 砌体结构构件的承载力计算 3.21 2)
21、注意的问题 (1)e0.6y。 (2) 矩形截面,当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时 ,除按偏心受压计算外,还应对较小边长方向按轴心受压进行验算 (3) 构件高厚比: 对矩形截面 (3.36) 对T形截面 (3.37) 式中: 不同砌体材料的高厚比修正系数,按表3-13采用。 H0受压构件的计算高度,按4.3节中表4-4确定。 繁 寓 奥 沫 傈 捧 斑 拟 疆 役 侄 剁 秉 祖 患 惰 岔 授 祟 井 瀑 形 族 嫂 党 玉 影 柠 氨 芝 炬 勋 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 0 3 砌 体 结 构 构 件 的 承 载 力 计 算 【例3.1】 某房
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