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《砌体结构设计规范》GB 50003—2011

64227

1总则

1.0.1 为了贯彻执行国家的技术经济政策,坚持墙材革新、因地制宜、就地取材,合理选用结构方案和砌体材料,做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量,制定本规范。

1.0.2 本规范适用于建筑工程的下列砌体结构设计,特殊条件下或有特殊要求的应按专门规定进行设计:

    1 砖砌体:包括烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖、混凝土普通砖、混凝土多孔砖的无筋和配筋砌体;

    2 砌块砌体:包括混凝土砌块、轻集料混凝土砌块的无筋和配筋砌体;

    3 石砌体:包括各种料石和毛石的砌体。
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1.0.3 本规范根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068规定的原则制订。设计术语和符号按照现行国家标准《建筑结构设计术语和符号标准》GB/T 50083的规定采用。

1.0.4 按本规范设计时,荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定执行;墙体材料的选择与应用应按现行国家标准《墙体材料应用统一技术规范》GB 50574的规定执行;混凝土材料的选择应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的要求;施工质量控制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、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的要求;结构抗震设计应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的有关规定。

1.0.5 砌体结构设计除应符合本规范规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
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2术语和符号

2.1 术语

2.1.1 砌体结构 masonry structure

    由块体和砂浆砌筑而成的墙、柱作为建筑物主要受力构件的结构。是砖砌体、砌块砌体和石砌体结构的统称。

2. 1. 2 配筋砌体结构 reinforced masonry structure

    由配置钢筋的砌体作为建筑物主要受力构件的结构。是网状配筋砌体柱、水平配筋砌体墙、砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组合砌体柱(墙)、砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙和配筋砌块砌体剪力墙结构的统称。

2.1.3 配筋砌块砌体剪力墙结构 reinforced concrete masonry shear wall structure

    由承受竖向和水平作用的配筋砌块砌体剪力墙和混凝土楼、屋盖所组成的房屋建筑结构。

2.1.4 烧结普通砖 fired common brick

    由煤矸石、页岩、粉煤灰或黏土为主要原料,经过焙烧而成的实心砖。分烧结煤矸石砖、烧结页岩砖、烧结粉煤灰砖、烧结黏土砖等。

2.1.5 烧结多孔砖 fired perforated brick

    以煤矸石、页岩、粉煤灰或黏土为主要原料,经焙烧而成、孔洞率不大于35%,孔的尺寸小而数量多,主要用于承重部位的砖。
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2.1.6 蒸压灰砂普通砖 autoclaved sand—lime brick

    以石灰等钙质材料和砂等硅质材料为主要原料,经坯料制备、压制排气成型、高压蒸汽养护而成的实心砖。

2.1.7 蒸压粉煤灰普通砖 autoclaved flyash—lime brick

    以石灰、消石灰(如电石渣)或水泥等钙质材料与粉煤灰等硅质材料及集料(砂等)为主要原料,掺加适量石膏,经坯料制备、压制排气成型、高压蒸汽养护而成的实心砖。
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2.1.8 混凝土小型空心砌块 concrete small hollow block

    由普通混凝土或轻集料混凝土制成,主规格尺寸为390mm×190mm×190mm、空心率为25%~50%的空心砌块。简称混凝土砌块或砌块。

2.1.9 混凝土砖 concrete brick

    以水泥为胶结材料,以砂、石等为主要集料,加水搅拌、成型、养护制成的一种多孔的混凝土半盲孔砖或实心砖。多孔砖的主规格尺寸为240mm×115mm×90mm、240mm×190mm×90mm、190mm×190mm×90mm等;实心砖的主规格尺寸为240mm×115mm×53mm、240mmx×115mm×90mm等。

2.1.10 混凝土砌块(砖)专用砌筑砂浆 mortar for concrete small hollow block

    由水泥、砂、水以及根据需要掺入的掺和料和外加剂等组分,按一定比例,采用机械拌和制成,专门用于砌筑混凝土砌块的砌筑砂浆。简称砌块专用砂浆。

2.1.11 混凝土砌块灌孔混凝土 grout for concrete small hollow block

    由水泥、集料、水以及根据需要掺入的掺和料和外加剂等组分,按一定比例,采用机械搅拌后,用于浇注混凝土砌块砌体芯柱或其他需要填实部位孔洞的混凝土。简称砌块灌孔混凝土。

2.1.12 蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖专用砌筑砂浆 mortar for autoclaved silicate brick

    由水泥、砂、水以及根据需要掺入的掺和料和外加剂等组分,按一定比例,采用机械拌和制成,专门用于砌筑蒸压灰砂砖或蒸压粉煤灰砖砌体,且砌体抗剪强度应不低于烧结普通砖砌体的取值的砂浆。
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2.1.13 带壁柱墙 pilastered wall

    沿墙长度方向隔一定距离将墙体局部加厚,形成的带垛墙体。

2.1.14 混凝土构造柱 structural concrete column

    在砌体房屋墙体的规定部位,按构造配筋,并按先砌墙后浇灌混凝土柱的施工顺序制成的混凝土柱。通常称为混凝土构造柱,简称构造柱。

2.1.15 圈梁 ring beam

    在房屋的檐口、窗顶、楼层、吊车梁顶或基础顶面标高处,沿砌体墙水平方向设置封闭状的按构造配筋的混凝土梁式构件。

2.1.16 墙梁 wall beam

    由钢筋混凝土托梁和梁上计算高度范围内的砌体墙组成的组合构件。包括简支墙梁、连续墙梁和框支墙梁。

2.1.17 挑梁 cantilever beam

    嵌固在砌体中的悬挑式钢筋混凝土梁。一般指房屋中的阳台挑梁、雨篷挑梁或外廊挑梁。

2.1.18 设计使用年限 design working life

    设计规定的时期。在此期间结构或结构构件只需进行正常的维护便可按其预定的目的使用,而不需进行大修加固。

2.1.19 房屋静力计算方案 static analysis scheme of building

    根据房屋的空间工作性能确定的结构静力计算简图。房屋的静力计算方案包括刚性方案、刚弹性方案和弹性方案。

2.1.20 刚性方案 rigid analysis scheme

    按楼盖、屋盖作为水平不动铰支座对墙、柱进行静力计算的方案。

2.1.21 刚弹性方案 rigid—elastic analysis scheme

    按楼盖、屋盖与墙、柱为铰接,考虑空间工作的排架或框架对墙、柱进行静力计算的方案。

2.1.22 弹性方案 elastic analysis scheme

    按楼盖、屋盖与墙、柱为铰接,不考虑空间工作的平面排架或框架对墙、柱进行静力计算的方案。

2.1.23 上柔下刚多层房屋 upper flexible and lower rigid complex multistorey building

    在结构计算中,顶层不符合刚性方案要求,而下面各层符合刚性方案要求的多层房屋。

2.1.24 屋盖、楼盖类别 types of roof or floor structure

    根据屋盖、楼盖的结构构造及其相应的刚度对屋盖、楼盖的分类。根据常用结构,可把屋盖、楼盖划分为三类,而认为每一类屋盖和楼盖中的水平刚度大致相同。

2.1.25 砌体墙、柱高厚比 ratio of height to sectional thickness of wall or column

    砌体墙、柱的计算高度与规定厚度的比值。规定厚度对墙取墙厚,对柱取对应的边长,对带壁柱墙取截面的折算厚度。

2.1.26 梁端有效支承长度 effective support length of beam end

    梁端在砌体或刚性垫块界面上压应力沿梁跨方向的分布长度。

2.1.27 计算倾覆点 calculating overturning point

    验算挑梁抗倾覆时,根据规定所取的转动中心。

2.1.28 伸缩缝 expansion and contraction joint

    将建筑物分割成两个或若干个独立单元,彼此能自由伸缩的竖向缝。通常有双墙伸缩缝、双柱伸缩缝等。

2.1.29 控制缝 control joint

    将墙体分割成若干个独立墙肢的缝,允许墙肢在其平面内自由变形,并对外力有足够的抵抗能力。

2.1.30 施工质量控制等级 category of construction quality control 

    根据施工现场的质保体系、砂浆和混凝土的强度、砌筑工人技术等级综合水平划分的砌体施工质量控制级别。

2.1.31 约束砌体构件 confined masonry member

    通过在无筋砌体墙片的两侧、上下分别设置钢筋混凝土构造柱、圈梁形成的约束作用提高无筋砌体墙片延性和抗力的砌体构件。

2.1.32 框架填充墙 infilled wall in concrete frame structure

    在框架结构中砌筑的墙体。

2.1.33 夹心墙 cavity wall with insulation

    墙体中预留的连续空腔内填充保温或隔热材料,并在墙的内叶和外叶之间用防锈的金属拉结件连接形成的墙体。

2.1.34 可调节拉结件 adjustable tie

    预埋在夹心墙内、外叶墙的灰缝内,利用可调节特性,消除内外叶墙因竖向变形不一致而产生的不利影响的拉结件。


2.2 符号

2.2.1 材料性能

MU——块体的强度等级;

M——普通砂浆的强度等级;

Mb——混凝土块体(砖)专用砌筑砂浆的强度等级;

Ms——蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖专用砌筑砂浆的强度等级;

C——混凝土的强度等级;

Cb——混凝土砌块灌孔混凝土的强度等级;

f1——块体的抗压强度等级值或平均值;

f2——砂浆的抗压强度平均值;

f、fk——砌体的抗压强度设计值、标准值;

fg——单排孔且对穿孔的混凝土砌块灌孔砌体抗压强度设计值(简称灌孔砌体抗压强度设计值);

fvg——单排孔且对穿孔的混凝土砌块灌孔砌体抗剪强度设计值(简称灌孔砌体抗剪强度设计值);

ft、ft,k——砌体的轴心抗拉强度设计值、标准值;

ftm、ftm,k——砌体的弯曲抗拉强度设计值、标准值;

fv、fv,k——砌体的抗剪强度设计值、标准值;

fVE——砌体沿阶梯形截面破坏的抗震抗剪强度设计值;

fn——网状配筋砖砌体的抗压强度设计值;

fy、f'y——钢筋的抗拉、抗压强度设计值;

fc——混凝土的轴心抗压强度设计值;

E ——砌体的弹性模量;

Ec——混凝土的弹性模量;

G——砌体的剪变模量。

2.2.2 作用和作用效应

N ——轴向力设计值;

Nl——局部受压面积上的轴向力设计值、梁端支承压力;

N0——上部轴向力设计值;

Nt——轴心拉力设计值;

M——弯矩设计值;

Mr——挑梁的抗倾覆力矩设计值;

Mov——挑梁的倾覆力矩设计值;

V ——剪力设计值;

F1——托梁顶面上的集中荷载设计值;

Q1——托梁顶面上的均布荷载设计值;

Q2——墙梁顶面上的均布荷载设计值;

σ0——水平截面平均压应力。 

2.2.3 几何参数

A——截面面积;

Ab——垫块面积;

Ac——混凝土构造柱的截面面积;

Al——局部受压面积;

An——墙体净截面面积;

A0——影响局部抗压强度的计算面积;

As、A′s——受拉、受压钢筋的截面面积;

a ——边长、梁端实际支承长度距离;

ai——洞口边至墙梁最近支座中心的距离;

a0——梁端有效支承长度;

as、a′s——纵向受拉、受压钢筋重心至截面近边的距离;

b ——截面宽度、边长;

bc——混凝土构造柱沿墙长方向的宽度;

bf——带壁柱墙的计算截面翼缘宽度、翼墙计算宽度;

b′f——T形、倒L形截面受压区的翼缘计算宽度;

bs——在相邻横墙、窗间墙之间或壁柱间的距离范围内的门窗洞口宽度;

c、d——距离;

e——轴向力的偏心距;

H——墙体高度、构件高度;

Hi——层高;

H0——构件的计算高度、墙梁跨中截面的计算高度;

h ——墙厚、矩形截面较小边长、矩形截面的轴向力偏心方向的边长、截面高度;

hb——托梁高度;

h0——截面有效高度、垫梁折算高度;

hT——T形截面的折算厚度;

hw——墙体高度、墙梁墙体计算截面高度;

l ——构造柱的间距;

l0——梁的计算跨度;

ln——梁的净跨度;

I——截面惯性矩;

i——截面的回转半径;

s ——间距、截面面积矩;

x0——计算倾覆点到墙外边缘的距离;

umax——最大水平位移;

W——截面抵抗矩;

y——截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离;

z——内力臂。

2.2.4 计算系数

ρs ——按层间墙体竖向截面计算的水平钢筋面积率;

φ——承载力的影响系数、系数;

φn ——网状配筋砖砌体构件的承载力的影响系数;

φ0 ——轴心受压构件的稳定系数;

φcom ——组合砖砌体构件的稳定系数;

ψ——折减系数;

ψM——洞口对托梁弯矩的影响系数。


3材料

3.1 材料强度等级

3.1.1 承重结构的块体的强度等级,应按下列规定采用:

    1 烧结普通砖、烧结多孔砖的强度等级:MU30、MU25、MU20、MU15和MU10;

    2 蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖的强度等级:MU25、MU20和MU15;

    3 混凝土普通砖、混凝土多孔砖的强度等级:MU30、MU25、MU20和MU15;

    4 混凝土砌块、轻集料混凝土砌块的强度等级:MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5;

    5 石材的强度等级:MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30和MU20。

    注:1 用于承重的双排孔或多排孔轻集料混凝土砌块砌体的孔洞率不应大于35%;

        2 对用于承重的多孔砖及蒸压硅酸盐砖的折压比限值和用于承重的非烧结材料多孔砖的孔洞率、壁及肋尺寸限值及碳化、软化性能要求应符合现行国家标准《墙体材料应用统一技术规范》GB 50574的有关规定;

        3 石材的规格、尺寸及其强度等级可按本规范附录A的方法确定。
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3.1.2 自承重墙的空心砖、轻集料混凝土砌块的强度等级,应按下列规定采用:

    1 空心砖的强度等级:MU10、MU7.5、MU5和MU3.5;

    2 轻集料混凝土砌块的强度等级:MU10、MU7.5、MU5和MU3.5。
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3.1.3 砂浆的强度等级应按下列规定采用:

    1 烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体采用的普通砂浆强度等级:M15、M10、M7.5、M5和M2.5;蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体采用的专用砌筑砂浆强度等级:Ms15、Ms10、Ms7.5、Ms5.0;

    2 混凝土普通砖、混凝土多孔砖、单排孔混凝土砌块和煤矸石混凝土砌块砌体采用的砂浆强度等级:Mb20、Mb15、Mb10、Mb7.5和Mb5;

    3 双排孔或多排孔轻集料混凝土砌块砌体采用的砂浆强度等级:Mb10、Mb7.5和Mb5;

    4 毛料石、毛石砌体采用的砂浆强度等级:M7.5、M5和M2.5。

    注:确定砂浆强度等级时应采用同类块体为砂浆强度试块底模。
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3.2 砌体的计算指标

3.2.1 龄期为28d的以毛截面计算的砌体抗压强度设计值,当施工质量控制等级为B级时,应根据块体和砂浆的强度等级分别按下列规定采用:

    1 烧结普通砖、烧结多孔砖砌体的抗压强度设计值,应按表3.2.1—1采用。
   

    注:当烧结多孔砖的孔洞率大于30%时,表中数值应乘以0.9。

    2 混凝土普通砖和混凝土多孔砖砌体的抗压强度设计值,应按表3.2.1—2采用。
   

    3 蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体的抗压强度设计值,应按表3.2.1—3采用。
   

    注:当采用专用砂浆砌筑时,其抗压强度设计值按表中数值采用。

    4 单排孔混凝土砌块和轻集料混凝土砌块对孔砌筑砌体的抗压强度设计值,应按表3.2.1—4采用。
   

\        注:1 对独立柱或厚度为双排组砌的砌块砌体,应按表中数值乘以0.7;

        2 对T形截面墙体、柱,应按表中数值乘以0.85。

    5 单排孔混凝土砌块对孔砌筑时,灌孔砌体的抗压强度设计值fg应按下列方法确定:

        1) 混凝土砌块砌体的灌孔混凝土强度等级不应低于Cb20,且不应低于1.5倍的块体强度等级。灌孔混凝土强度指标取同强度等级的混凝土强度指标。

        2) 灌孔混凝土砌块砌体的抗压强度设计值fg,应按下列公式计算:

 fg=f + 0.6afc (3.2.1—1)

a=δρ (3.2.1—2)

    式中:fg——灌孔混凝土砌块砌体的抗压强度设计值,该值不应大于未灌孔砌体抗压强度设计值的2倍;

          f——未灌孔混凝土砌块砌体的抗压强度设计值,应按表3.2.1—4采用;

          fc——灌孔混凝土的轴心抗压强度设计值;

          α——混凝土砌块砌体中灌孔混凝土面积与砌体毛面积的比值;

          δ——混凝土砌块的孔洞率;

          ρ——混凝土砌块砌体的灌孔率,系截面灌孔混凝土面积与截面孔洞面积的比值,灌孔率应根据受力或施工条件确定,且不应小于33%。

    6 双排孔或多排孔轻集料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值,应按表3.2.1—5采用。
   

    注:1 表中的砌块为火山渣、浮石和陶粒轻集料混凝土砌块;

        2 对厚度方向为双排组砌的轻集料混凝土砌块砌体的抗压强度设计值,应按表中数值乘以0.8。

    7 块体高度为180mm~350mm的毛料石砌体的抗压强度设计值,应按表3.2.1—6采用。
   

    注:对细料石砌体、粗料石砌体和干砌勾缝石砌体,表中数值应分别乘以调整系数1.4、1.2和0.8。

    8 毛石砌体的抗压强度设计值,应按表3.2.1—7采用。
   
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3.2.2 龄期为28d的以毛截面计算的各类砌体的轴心抗拉强度设计值、弯曲抗拉强度设计值和抗剪强度设计值,应符合下列规定:

    1 当施工质量控制等级为B级时,强度设计值应按表3.2.2采用:

    注:1 对于用形状规则的块体砌筑的砌体,当搭接长度与块体高度的比值小于1时,其轴心抗拉强度设计值ft和弯曲抗拉强度设计值ftm应按表中数值乘以搭接长度与块体高度比值后采用;

        2 表中数值是依据普通砂浆砌筑的砌体确定,采用经研究性试验且通过技术鉴定的专用砂浆砌筑的蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖砌体,其抗剪强度设计值按相应普通砂浆强度等级砌筑的烧结普通砖砌体采用;

        3 对混凝土普通砖、混凝土多孔砖、混凝土和轻集料混凝土砌块砌体,表中的砂浆强度等级分别为:≥Mb10、Mb7.5及Mb5。 

    2 单排孔混凝土砌块对孔砌筑时,灌孔砌体的抗剪强度设计值fvg,应按下式计算:

    式中:fg——灌孔砌体的抗压强度设计值(MPa)。
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3.2.3 下列情况的各类砌体,其砌体强度设计值应乘以调整系数γa:

    1 对无筋砌体构件,其截面面积小于0.3m2时,γa为其截面面积加0.7;对配筋砌体构件,当其中砌体截面面积小于0.2m2时,γa为其截面面积加0.8;构件截面面积“m2”计;

    2 当砌体用强度等级小于M5.0的水泥砂浆砌筑时,对第3.2.1条各表中的数值,γa为0.9;对第3.2.2条表3.2.2中数值,γa为0.8;

    3 当验算施工中房屋的构件时,γa为1.1。
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3.2.4 施工阶段砂浆尚未硬化的新砌砌体的强度和稳定性,可按砂浆强度为零进行验算。对于冬期施工采用掺盐砂浆法施工的砌体,砂浆强度等级按常温施工的强度等级提高一级时,砌体强度和稳定性可不验算。配筋砌体不得用掺盐砂浆施工。

3.2.5 砌体的弹性模量、线膨胀系数和收缩系数、摩擦系数分别按下列规定采用。砌体的剪变模量按砌体弹性模量的0.4倍采用。烧结普通砖砌体的泊松比可取0.15。

    1 砌体的弹性模量,按表3.2.5—1采用:

    注:1 轻集料混凝土砌块砌体的弹性模量,可按表中混凝土砌块砌体的弹性模量采用;

        2 表中砌体抗压强度设计值不按3. 2.3条进行调整;

        3 表中砂浆为普通砂浆,采用专用砂浆砌筑的砌体的弹性模量也按此表取值;

        4 对混凝土普通砖、混凝土多孔砖、混凝土和轻集料混凝土砌块砌体,表中的砂浆强度等级分别为:≥Mb10、Mb7.5及Mb5;

        5 对蒸压灰砂普通砖和蒸压粉煤灰普通砖砌体,当采用专用砂浆砌筑时,其强度设计值按表中数值采用。

    2 单排孔且对孔砌筑的混凝土砌块灌孔砌体的弹性模量,应按下列公式计算:

E = 2000fg (3. 2. 5) 

    式中:fg——灌孔砌体的抗压强度设计值。

    3 砌体的线膨胀系数和收缩率,可按表3.2.5—2采用。

    注:表中的收缩率系由达到的收缩允许标准的块体砌筑28d的砌体收缩系数。当地方有可靠的砌体收缩试验数据时,亦可采用当地的试验数据。

    4 砌体的摩擦系数,可按表3. 2. 5—3采用。


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4基本设计规定

4.1 设计原则

4.1.1 本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,以可靠指标度量结构构件的可靠度,采用分项