理论教育 砌体结构极限状态设计表达式-注册结构工程师专考专题精讲

砌体结构极限状态设计表达式-注册结构工程师专考专题精讲

时间:2023-10-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:(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。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。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。

砌体结构极限状态设计表达式-注册结构工程师专考专题精讲

(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:

978-7-111-49250-4-Chapter02-1.jpg

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=fkf

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。

1.0.5 设计使用年限分类

978-7-111-49250-4-Chapter02-2.jpg

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。

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

978-7-111-49250-4-Chapter02-3.jpg

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。

4.1.4 建筑结构的安全等级

978-7-111-49250-4-Chapter02-4.jpg

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。

A.1.7 房屋建筑的结构重要性系数(%)

978-7-111-49250-4-Chapter02-5.jpg

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。

978-7-111-49250-4-Chapter02-6.jpg

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BB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)

【解答】 取半跨6m,一个开间4m为一个计算单元

(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(4.1.51):

978-7-111-49250-4-Chapter02-7.jpg

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(4.1.52):

978-7-111-49250-4-Chapter02-8.jpg

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。

978-7-111-49250-4-Chapter02-9.jpg

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(4.1.52):

978-7-111-49250-4-Chapter02-10.jpg

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(4.1.51):

978-7-111-49250-4-Chapter02-11.jpg

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。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈