文档介绍：砌体结构 (Masonry Structure)
航天与建筑工程学院
Harbin Engineering University
第3章砌体结构设计的计算方法
砌
体
结
构
极限状态设计方法
第3章
历史回顾
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Ancient experiential
method
古代经验法
Allowable stress design method
容许应力设计法
Failure stage
design method
破坏阶段设计法
Limit state
design method
极限状态设计法
设计理论的发展
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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    ,其一般表达式为:
为保结构安全,根据经验引入一大于1的安全系数K,
则容许应力:
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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,1943年原苏联在规范(Y57-43)中引入修正系数调整弹性理论计算和破坏试验结果的差异,
其一般表达式为:
式中:
——安全系数,有试验得到
——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
解放初期,我国部分地区采用前苏联规范按破坏阶段进行设计。
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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:
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。
实际上,所有影响结构安全度的因素至今很难都作为随机变量处理而加以统计。
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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
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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)
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)、(GB50003-2001)及(GB50003-2011)采用了以概率理论为基础的极限状态设计法。以1984年颁布的《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)为依据,设计考虑了两种极限状态。
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§
结构的功能要求
(1)安全性
(2)适用性
(3)耐久性
定义:整个结构物或结构物的一部分超过某一特定状态时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。
设计统一标准中规定,结构的极限状态分为两类:承载力极限状态和正常使用极限状态。