(一)基本组合的表达式
《砌体结构设计规范》规定:
4.1.5 砌体结构按承载能力极限状态设计时,应按下列公式最不利组合进行计算:
式中 γ0——结构重要性系数。对安全等级为一级或设计使用年限为50a以上的结构构件,不应小于1.1;对安全等级为二级或设计使用年限为50a的结构构件,不应小于1.0;对安全等级为三级或设计使用年限为1~5a的结构构件,不应小于0.9;
γL——结构构件的抗力模型不定性系数。对静力设计,考虑结构设计使用年限的荷载调整系数,设计使用年限为50a时取1.0;设计使用年限为100a时,取1.1;
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;
γQi——第i个可变荷载的分项系数;
ψci——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、储藏室或通风机房、电梯机房应取0.9;
f——砌体的强度设计值,f=fk/γf;
fk——砌体的强度标准值,fk=fm-1.645σf;
γf——砌体结构的材料性能分项系数,一般情况下,宜按施工质量控制等级为B级考虑,取γf=1.6;当为C级时,取γf=1.8;当为A级时,取γf=1.5;
fm——砌体的强度平均值,可按本规范附录B的方法确定;
σf——砌体强度的标准差;
ak——几何参数标准值。
注:1.当工业建筑楼面活荷载标准值大于4kN/m2时,式中系数1.4应为1.3;
2.施工质量控制等级划分要求,应符合现行国家标准《砌体结构工程施工质量验收规范》GB 50203的有关规定。
(二)结构的设计使用年限与抗力模型不定性系数
1.结构的设计使用年限
《砌体结构设计规范》规定:
4.1.3 砌体结构和结构构件在设计使用年限内及正常维护条件下,必须保持满足使用要求,而不需大修或加固。设计使用年限可按现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的有关规定确定。
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068—2001的规定:
1.0.5 结构的设计使用年限应按表1.0.5采用。
表1.0.5 设计使用年限分类
2.抗力模型不定性系数γL
《砌体结构设计规范》规定:
4.1.5 结构构件的抗力模型不定性系数。对静力设计,考虑结构设计使用年限的荷载调整系数,设计使用年限为50a,取1.0;设计使用年限为100a,取1.1。《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153—2008规定:
A.1.9 房屋建筑考虑结构设计使用年限的荷载调整系数,应按表A.1.9采用。
表A.1.9 房屋建筑考虑结构设计使用年限的荷载调整系数γL
注:对设计使用年限为25年的结构构件,γL应按各种材料结构设计规范的规定采用。
(三)结构的安全等级与结构重要性系数
1.结构的安全等级
《砌体结构设计规范》规定:
4.1.4 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4.1.4划分为三个安全等级,设计时应根据具体情况适当选用。
表4.1.4 建筑结构的安全等级
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.对抗震设防区的砌体结构设计,应按现行国家标准《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。
2.结构重要性系数
《砌体结构设计规范》规定:
4.1.5 结构重要性系数。对安全等级为一级或设计使用年限为50a以上的结构构件,不应小于1.1;对安全等级为二级或设计使用年限为50a的结构构件,不应小于1.0;对安全等级为三级或设计使用年限为1~5a的结构构件,不应小于0.9。
《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153—2008规定:
A.1.7 房屋建筑的结构重要性系数γ0,不应小于表A.1.7的规定。
表A.1.7 房屋建筑的结构重要性系数(%)
真题 【2.1.2】 (2003年一级考题,原题为连锁题中的一道子题,现经改写,已成一道独立题)
某单层单跨无吊车砌体结构仓库,如图2.1.1所示。屋面为装配式有檩体系钢筋混凝土结构,墙体采用MU15烧结普通砖,M7.5混合砂浆砌筑,砌体施工质量控制等级为B级。安全等级为二级,设计使用年限为50年。
图 2.1.1
屋面永久荷载(含屋架)标准值为2.5kN/m2(水平投影),活荷载标准值为0.6kN/m2;挑出的长度详见B—B剖面。试问,屋架支座处最大压力设计值与下列何项数值最为接近?
提示:活荷载的组合值系数ψc=0.7。
(A)107.8kN (B)104.4kN (C)94.11kN (D)85.14kN
【答案】 (A)
(1)根据《砌体结构设计规范》4.1.5条,对安全等级为二级或设计使用年限为50a的结构构件,结构重要性系数γ0=1.0。
(2)根据《砌体结构设计规范》4.1.5条,设计使用年限为50a,考虑结构设计使用年限的荷载调整系数γL=1.0。(www.daowen.com)
(3)根据《砌体结构设计规范》4.1.5条式(4.1.5⁃1):
N1=1.0×[1.2×2.5×4×(6+0.8)+1.4×1.0×0.6×4×(6+0.8)]=104.4kN
(4)根据《砌体结构设计规范》4.1.5条式(4.1.5⁃2):
N2=1.0×[1.35×2.5×4×(6+0.8)+1.4×1.0×0.7×0.6×4×(6+0.8)]=107.8kN
(5)轮次计算下来,以107.8kN为最大值,故选(A)。
真题 【2.1.3】~【2.1.4】 (2004年二级考题)
某单层单跨有吊车砖柱厂房,剖面如图2.1.2所示。安全等级为二级,设计使用年限为50年。砖柱采用MU15烧结普通砖、M10混合砂浆砌筑,砌体施工质量控制等级为B级;屋盖为装配式无檩体系钢筋混凝土结构,柱间无支撑;静力计算方案为弹性方案。边柱柱底在几种荷载作用下的弯矩标准值为:由恒荷载产生的MGk=18kN·m;由风荷载产生的M1k=50kN·m(在几种可变荷载中,风荷载在柱底产生的效应最大);由屋面活荷载产生的M2k=2.0kN·m;由吊车竖向荷载产生的M3k=8.5kN·m;由吊车水平荷载产生的M4k=22kN·m。
提示:风荷载的组合值系数为0.6,其余各项可变荷载的组合值系数为0.7。
图 2.1.2
真题 【2.1.3】 (2004年二级考题)
试确定由永久荷载控制的该柱柱底弯矩的基本组合设计值(kN·m),与下列何项数值最为接近?
(A)25.0 (B)35.0 (C)48.0 (D)98.0
【答案】 (D)
【解答】
(1)根据《砌体结构设计规范》4.1.5条,对安全等级为二级或设计使用年限为50a的结构构件,结构重要性系数γ0=1.0。
(2)根据《砌体结构设计规范》4.1.5条,设计使用年限为50a,考虑结构设计使用年限的荷载调整系数γL=1.0。
(3)根据《砌体结构设计规范》式(4.1.5⁃2):
M=1.0×[1.35×18+1.4×1.0×0.6×50+1.4×1.0×0.7×(2.0+8.5+22)]
=98.15kN·m
真题 【2.1.4】 (2004年二级考题)
试问,由可变荷载控制的该柱柱底弯矩的基本组合设计值最大值(kN·m),与下列何项数值最为接近?
(A)104.7 (B)108.7 (C)123.4 (D)139.4
【答案】 (C)
【解答】
(1)根据《砌体结构设计规范》4.1.5条,对安全等级为二级或设计使用年限为50a的结构构件,结构重要性系数γ0=1.0。
(2)根据《砌体结构设计规范》4.1.5条,设计使用年限为50a,考虑结构设计使用年限的荷载调整系数γL=1.0。
(3)根据《砌体结构设计规范》4.1.5条式(4.1.5⁃1):
1)风荷载作为第一可变荷载
屋面活荷载的组合值系数为0.7;吊车荷载的组合值系数为0.7。
M1=1.0×[1.2×18+1.4×1.0×50+1.4×1.0×0.7×(2.0+8.5+22)]
=123.45kN·m
2)吊车水平荷载作为第一可变荷载
屋面活荷载的组合值系数为0.7;吊车竖向荷载的组合值系数为0.7;风荷载的组合值系数为0.6。
M2=1.0×[1.2×18+1.4×1.0×22+1.4×1.0×0.7×(2.0+8.5)+1.4×1.0×0.6×50]
=104.69kN·m
3)屋面活荷载作为第一可变荷载
风荷载的组合值系数为0.6;吊车荷载的组合值系数为0.7。
M3=1.0×[1.2×18+1.4×1.0×2+1.4×1.0×0.6×50+1.4×1.0×0.7×(8.5+22)]
=96.29kN·m
4)由吊车竖向荷载作为第一可变荷载
风荷载的组合值系数为0.6;屋面活荷载的组合值系数为0.7;吊车水平荷载的组合值系数为0.7。
M4=1.0×[1.2×18+1.4×1.0×8.5+1.4×1.0×0.6×50+1.4×1.0×0.7×(2+22)]
=99.02kN·m
(4)轮次计算下来,以M1为最大值,因此取Mmax=123.45kN·m
真题 【2.1.5】 (2005年二级考题)
试问,下述对于砌体结构的理解,其中何项正确?
(A)砌体结构房屋的可靠度低于钢筋混凝土结构房屋的可靠度
(B)对于安全等级为一级或设计使用年限大于50年的房屋,不应采用砌体结构
(C)砌体结构房屋的静力计算方案是根据房屋空间工作性能划分的
(D)在冻胀地区,地面以下的砌体,不可以采用多孔砖
【答案】 (C)
【解答】 根据《建筑结构可靠度设计统一标准》1.0.1条,(A)不正确。
根据《砌体结构设计规范》4.1.5条,条文中结构重要性系数γ0。有安全等级为一级或使用寿命为50年的砌体结构的取值要求,因此说明可以采用砌体结构,所以(B)不正确。
根据《砌体结构设计规范》4.2.1条,(C)正确。
根据《砌体结构设计规范》4.3.5条,(D)不正确。
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