砌体结构课件第2章砌体结构设计方法.ppt

1、第二章第二章 砌体结构设计方法砌体结构设计方法2.1 2.1 砌体结构可靠度设计方法的沿革砌体结构可靠度设计方法的沿革砌体结构可靠度设计方法的沿革砌体结构可靠度设计方法的沿革1.1.结构结构结构结构可靠度可靠度可靠度可靠度：在规定的时间和条件下，工程结构：在规定的时间和条件下，工程结构：在规定的时间和条件下，工程结构：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完成预定功能的概率，是工程结构可靠性的完成预定功能的概率，是工程结构可靠性的完成预定功能的概率，是工程结构可靠性的概率概率概率概率度量度量度量度量。2.2.预定功能：预定功能：预定功能：预定功能：安全性安全性安全

2、性安全性 三个正常（设计、施工、使用）三个正常（设计、施工、使用）三个正常（设计、施工、使用）三个正常（设计、施工、使用）抵抵抵抵御荷载、变形，不破坏；偶然事件下，不失稳；御荷载、变形，不破坏；偶然事件下，不失稳；御荷载、变形，不破坏；偶然事件下，不失稳；御荷载、变形，不破坏；偶然事件下，不失稳；适用性适用性适用性适用性 一个正常（使用）一个正常（使用）一个正常（使用）一个正常（使用）良好的工作性能；良好的工作性能；良好的工作性能；良好的工作性能；耐久性耐久性耐久性耐久性 一个正常（维护）一个正常（维护）一个正常（维护）一个正常（维护）满足各项使用功满足各项使用功满足各项使用功满足各项使用功能

3、要求。能要求。能要求。能要求。可靠（有效），不可靠（失效）：可靠（有效），不可靠（失效）：可靠（有效），不可靠（失效）：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结构在使用期间能满足使用功能要求而又良好结构在使用期间能满足使用功能要求而又良好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。地工作，反之为失效。地工作，反之为失效。地工作，反之为失效。3.3.设计方法的历史沿革设计方法的历史沿革设计方法的历史沿革设计方法的历史沿革直接经验阶段；直接经验阶段；直接经验阶段；直接经验阶段；安全系数阶段：安全系数阶段：安全系数阶段：安全系数阶段：1919世纪初，视

4、砌体为理想弹性体世纪初，视砌体为理想弹性体世纪初，视砌体为理想弹性体世纪初，视砌体为理想弹性体按材料力学方法求解按材料力学方法求解按材料力学方法求解按材料力学方法求解19401940年后，极限荷载设计年后，极限荷载设计年后，极限荷载设计年后，极限荷载设计法（单一安全系数）法（单一安全系数）法（单一安全系数）法（单一安全系数）19501950年后，苏联极限状态年后，苏联极限状态年后，苏联极限状态年后，苏联极限状态设计法（三系数法）；设计法（三系数法）；设计法（三系数法）；设计法（三系数法）；概率理论设计阶段：概率理论设计阶段：概率理论设计阶段：概率理论设计阶段：19401940年后，美国、苏联学

5、者年后，美国、苏联学者年后，美国、苏联学者年后，美国、苏联学者首先提出，首先提出，首先提出，首先提出，19891989年我国开始应用。年我国开始应用。年我国开始应用。年我国开始应用。2.2 我国砌体结构设计的发展我国砌体结构设计的发展1.1.第一阶段第一阶段第一阶段第一阶段5555规范，临时设计规范，参照前苏联规范；规范，临时设计规范，参照前苏联规范；规范，临时设计规范，参照前苏联规范；规范，临时设计规范，参照前苏联规范；6363规范，参照前苏联极限状态设计法，但未颁布；规范，参照前苏联极限状态设计法，但未颁布；规范，参照前苏联极限状态设计法，但未颁布；规范，参照前苏联极限状态设计法，但未颁布

6、；7070年完成砖石结构的设计和计算草案。年完成砖石结构的设计和计算草案。年完成砖石结构的设计和计算草案。年完成砖石结构的设计和计算草案。2.2.第二阶段第二阶段第二阶段第二阶段7373规范，我国第一部正式砌体规范，为多系数分规范，我国第一部正式砌体规范，为多系数分规范，我国第一部正式砌体规范，为多系数分规范，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；析、单一安全系数表达的半概率极限状态设计法；析、单一安全系数表达的半概率极限状态设计法；析、单一安全系数表达的半概率极限状态设计法；8888规范，以概率理论为基础的极限状态设计法；规范，以概率理论为基础的极限状

7、态设计法；规范，以概率理论为基础的极限状态设计法；规范，以概率理论为基础的极限状态设计法；0101规范，规范，规范，规范，GB 50003-2001GB 50003-2001于于于于20022002年年年年3 3月月月月1 1日正式颁布日正式颁布日正式颁布日正式颁布施行。施行。施行。施行。2.3 以概率理论为基础的极限状态设计法以概率理论为基础的极限状态设计法1.1.基本概念基本概念基本概念基本概念结构的极限状态：可靠与失效的界限结构的极限状态：可靠与失效的界限结构的极限状态：可靠与失效的界限结构的极限状态：可靠与失效的界限 分水岭分水岭分水岭分水岭 区分的标志区分的标志区分的标志区分的标志第

8、一极限状态第一极限状态第一极限状态第一极限状态 承载力极限状态承载力极限状态承载力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对应于结构或构件达到最大承载力或达到不适对应于结构或构件达到最大承载力或达到不适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。于继续承载的变形。于继续承载的变形。于继续承载的变形。第二极限状态第二极限状态第二极限状态第二极限状态 正常使用极限状态正常使用极限状态正常使用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对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的对应于结构或构件达到正常使用或耐久性的对应于结构或构件达到正常使用或耐

9、久性的某项规定限值。某项规定限值。某项规定限值。某项规定限值。统称为功能的极限状态统称为功能的极限状态统称为功能的极限状态统称为功能的极限状态 整个结构或结构的一部整个结构或结构的一部整个结构或结构的一部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分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一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。功能的要求。功能的要求。功能的要求。2.2.结构的可靠度与可靠指标：结构的可靠度与可靠指标：结构的可靠度与可靠指标：结构的可靠度与可靠指标：结构的功能函数结构的功能函数结构的功能函数结构的功能函数

10、Z=R-SZ=R-S 当当当当Z0 Z0 结构可靠；结构可靠；结构可靠；结构可靠；当当当当Z0 Z0 结构失效；结构失效；结构失效；结构失效；当当当当Z=0 Z=0 极限状态。极限状态。极限状态。极限状态。R,SR,S随机量随机量随机量随机量 Z Z随机量随机量随机量随机量 则可靠、失效并非定值则可靠、失效并非定值则可靠、失效并非定值则可靠、失效并非定值 只能以概率的意义来衡只能以概率的意义来衡只能以概率的意义来衡只能以概率的意义来衡量。量。量。量。以以以以P Pf f=P(Z0)=P(Z0)=P(Z0)可靠概率可靠概率可靠概率可靠概率P Ps s+P+Pf f=1,P=1,Ps s大大大大

11、P Pf f小，但小，但小，但小，但P Pf f0,0,只要只要只要只要P Pf f足够足够足够足够“小小小小”即可。即可。即可。即可。影响因素十分复杂影响因素十分复杂影响因素十分复杂影响因素十分复杂 建筑结构设计统一标准建筑结构设计统一标准建筑结构设计统一标准建筑结构设计统一标准中规定，采用近似中规定，采用近似中规定，采用近似中规定，采用近似概率方法概率方法概率方法概率方法 以以以以 平均值平均值平均值平均值 标准差标准差标准差标准差 可靠指标可靠指标可靠指标可靠指标 代替代替代替代替P Pf f；来求结构的可靠度。；来求结构的可靠度。；来求结构的可靠度。；来求结构的可靠度。为简化计算，设为

12、简化计算，设为简化计算，设为简化计算，设R,SR,S均服从正态分布，均服从正态分布，均服从正态分布，均服从正态分布，R R与与与与S S相互相互相互相互独立。独立。独立。独立。取取取取故故故故 与与与与 一一对应，而且有明确的物理意义。一一对应，而且有明确的物理意义。一一对应，而且有明确的物理意义。一一对应，而且有明确的物理意义。要求要求要求要求 3.2 3.2 延性延性延性延性破坏的要求破坏的要求破坏的要求破坏的要求 3.7 3.7 脆性脆性脆性脆性破坏的要求破坏的要求破坏的要求破坏的要求2.2.设计表达式设计表达式设计表达式设计表达式设计上直接采用可靠指标进行设计非常困难，规设计上直接采用

13、可靠指标进行设计非常困难，规设计上直接采用可靠指标进行设计非常困难，规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范采用多个分项系数的极限状态表达式的方法进范采用多个分项系数的极限状态表达式的方法进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。行设计计算。行设计计算。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其中的荷载分项系数按设计表达式设计的各种构其中的荷载分项系数按设计表达式设计的各种构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件的可靠度与规定的可靠指标在总体上最小予以件的可靠度与规定的可

14、靠指标在总体上最小予以件的可靠度与规定的可靠指标在总体上最小予以确定；确定；确定；确定；对材料性能分项系数按各材料在各种情况下与规对材料性能分项系数按各材料在各种情况下与规对材料性能分项系数按各材料在各种情况下与规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直的原则，并适当考虑工程经验定的可靠指标一直的原则，并适当考虑工程经验定的可靠指标一直的原则，并适当考虑工程经验定的可靠指标一直的原则，并适当考虑工程经验予以确定。予以确定。予以确定。予以确定。1.1.2.2.其中：其中：其中：其中：结构结构结构结构重要性系数重要性系数重要性系数重要性系数；对于安全等级为一级或设计使用对于安全等

15、级为一级或设计使用对于安全等级为一级或设计使用对于安全等级为一级或设计使用年限年限年限年限5050年年年年 1.11.1 对于安全等级为二级或设计使用年限为对于安全等级为二级或设计使用年限为对于安全等级为二级或设计使用年限为对于安全等级为二级或设计使用年限为5050年年年年 1.01.0 对于安全等级为三级或设计使用年限为对于安全等级为三级或设计使用年限为对于安全等级为三级或设计使用年限为对于安全等级为三级或设计使用年限为5 5年年年年 0.90.9；砌体强度设计值，砌体强度设计值，砌体强度设计值，砌体强度设计值，；这里为泛指，这里为泛指，这里为泛指，这里为泛指，泛指各类砌体强度设计值，特指为

16、抗压强度设计值泛指各类砌体强度设计值，特指为抗压强度设计值泛指各类砌体强度设计值，特指为抗压强度设计值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，砌体强度标准值，砌体强度标准值，砌体强度标准值，;砌体材料性能分项系数，砌体材料性能分项系数，砌体材料性能分项系数，砌体材料性能分项系数，B B级级级级控制时取控制时取控制时取控制时取1.61.6，A A级级级级时取时取时取时取1.51.5，C C级级级级时取时取时取时取1.81.8；：目前我国安全度比发达国家低目前我国安全度比发达国家低目前我国安全度比发达国家低目前我国安全度比发达国家低20%40%20%40%，比，比，比，比19501950年还低，但比年还低，但比年还低，但比年还低，但比8888规范提高规范提高规范提高规范提高16%16%；国际；国际；国际；国际ISO/TC179ISO/TC179中荷载分项中荷载分项中荷载分项中荷载分项系数为系数为系数为系数为1.41.4和和和和1.61.6，英国规范，英国规范，英国规范，英国规范BSS628BSS628规定规定规定规定 =3.5=3.5。当验算倾覆、滑移、漂移时：当验算