砌体结构课程设计多层混合结构房屋课程设计.doc

砌体结构多层混合结构房屋课程设计班级： 学号： 姓名： 指导老师： 2011-6砌体结构课程设计任务书一、 设计题目：多层混合结构房屋设计某多层办公楼，建筑条件图见附图，对其进行结构设计。二、 设计内容1、结构平面布置图：柱、主梁、圈梁、构造柱及板的布置2、墙体的承载力的计算3、墙体局部受压承载力的计算4、挑梁、雨蓬的计算5、墙下条形基础的设计6、绘制各层结构平面布置图（1：200）7、完成计算书三、 设计资料1、题号及楼面荷载取值第n题（见表一，表中有42道题目，每班学生根据学号选择相应的题号。）2、其它荷载取值（全部为标准荷载值）（1）、屋面活荷载取2.0,恒荷载取5.0（2）、卫生间活荷载取2.0,恒荷载取6.0（3）、楼梯间活荷载取2.0,恒荷载取4.5（4）、钢筋混凝土容重（5）、平顶粉刷：0.40 （6）、基本风压：0.35kN/m2 （7）、铝合金门窗：0.25（8）、墙及粉刷：240mm厚：5.243、地质条件 本工程建设场地地质条件较好，持力层为粘土层，持力层厚度4.0米，上部杂填土厚度1.2米,持力层下无软弱下卧层。粘土层地耐力特征值为200kpa。4、材料（1）、混凝土：C20或C25（2）、砖采用页岩砖，砂浆采用混合砂浆或水泥砂浆，强度等级根据计算选定。表一题号恒载活载2.02.12.22.32.42.52.6 3.01234567 3.1891011121314 3.215161718192021 3.322232425262728 3.429303132333435 3.536373839404142注：恒载、活载指的是楼面恒载、活载标准值，单位为，要求同学按学号选择每题的楼面恒载、活载值。 本人学号为43号，做1题，楼面恒、活荷载分别为2.0，3.0。计算书内容 一、 结构方案1. 主体结构设计方案该建筑物层数为五层，总高度为16.5m，层高3.3m<4m;体形简单，室内要求空间小，横墙较多，所以采用砖混结构能基本符合规范要求。2. 墙体方案及布置（1） 变形缝：由建筑设计知道该建筑物的总长度32.4m<60m，可不设伸缩缝。工程地质资料表明：场地土质比较均匀，领近无建筑物，没有较大差异的荷载等，可不设沉降缝；根据建筑抗震设计规范可不设防震缝。（2） 墙体布置：应当优先考虑横墙承重方案，以增强结构的横向刚度。大房间梁支撑在内外纵墙上，为纵墙承重。纵墙布置较为对称，平面上前后左右拉通；竖向上下连续对齐，减少偏心；同一轴线上的窗间墙都比较均匀。个别不满足要求的局部尺寸，以设置构造拄后，可适当放宽。根据上述分析，本结构采用纵横墙混合承重体系。（3） 墙厚为240mm。（4） 一、二层层采用MU15烧结页岩砖，Mb10混合砂浆；三至五层采用MU10烧结页岩砖，Mb7.5混合砂浆。（5） 梁的布置：梁尺寸为250mm*600mm，伸入墙内240mm。梁布置见附图。（6） 板布置：雨篷，楼梯间板和卫生间楼面采用现浇板，其余楼面均采用预制装配式楼面，预制板型号为YKB3652，走廊采用YKB2452。具体布置见附图。3. 静力计算方案 由建筑图可知，最大横墙间距s=10.8m，屋盖、楼盖类别属于第一类，s<32m， 查表可知，本房屋采用刚性计算方案。计算简图如下所示。 4. 多层砖混房屋的构造措施（1） 构造柱的设置：构造柱的根部与地圈梁连接，不再另设基础。在柱的上下端500mm范围内加密箍筋为6150。构造柱的做法是：将墙先砌成大马牙槎（五皮砖设一槎），后浇构造柱的混凝土。混凝土强度等级采用C25。（2） 圈梁设置：各层、屋面、基础上面均设置圈梁。横墙圈梁设在板底，纵墙圈梁下表面与横墙圈梁底表面齐平，上表面与板面齐平或与横墙表面齐平。当圈梁遇窗洞口时，可兼过梁，但需另设置过梁所需要的钢筋。 二、荷载资料（均为标准值）根据设计要求，荷载资料如下：1、 屋面恒荷载：, 屋面活荷载：。2、 楼面恒荷载：， 楼面活荷载：。3、卫生间恒荷载：，活荷载：。4、钢筋混凝土容重：。5、墙体自重标准值 厚墙体自重 (按墙面计) 铝合金玻璃窗自重 (按墙面计) 6、基本风压，且房屋层高小于4m，房屋总高小于38米，所以设计不考虑风荷载的影响。7、 楼梯间恒荷载，活荷载三、 墙体高厚比验算 1、 外纵墙高厚比验算 室内地面距基础高度为0.7m，故底层高度H=3.3+0.7=4.0m， s=10.8m，即s>2H，计算高度H0=1.0H=4m，二层及二层以上为H0=3.3m。墙厚0.24m，承重墙取。有窗户的墙允许高厚比 ： ；允许高厚比，查表得：当砂浆强度等级为M10, M7.5时，=26。 底层高厚比验算：（满足要求）； 二层及以上纵墙高厚比验算：（满足要求）；2、内纵墙高厚比验算 墙体的计算高度，底层： （满足要求）； 二层及以上纵墙高厚比验算：（满足要求）；3、横墙高厚比验算 内横墙：底层：s=14.94m，H=4.0m，s>H，H0=1.0H=4.0m 二层及以上：s=8.5m，H=3.3m，s>2H，H0=1.0H=3.3m 外横墙：底层 ：s=6.3m，H=4m，H<s<2H，H0=0.4s+0.2H=3.32m 二层及以上：s=6.3m，H=3.3m，H<s<2H，H0=0.4s+0.2H=3.12m 故满足要求。四、 结构承载力计算（1）纵墙的承载力验算 选定计算单元 在房屋层数、墙体所采用材料种类、材料强度、楼面（屋面）荷载均相同的情况下，在外纵墙取一开间为计算单元，有门窗洞口时，计算截面宽度取窗间墙的宽度，由于内纵墙的洞口面积较小，不起控制作用，因而不必计算。外纵墙最不利计算位置可根据墙体的负载面积与其截面面积的比值来判别。 最不利窗间墙垛的选择墙垛长度/mm3600负载面积A/m3.6×6.3/2=11.34 荷载计算 屋面梁支座反力 屋面恒荷载标准值 5.4 屋面活荷载标准值 2.0 梁及梁上抹灰：25×0.6×0.25×6.3/2+(0.25+0.6×2)×6.3/2=13.64KN 基本风压为0.35< 0.7,故不考虑风荷载影响。 设计值： 由可变荷载控制：=1.2×（13.64+5.4×11.34）+1.4×2.0×11.34 =121.6KN 由永久荷载控制：= 1.35×（13.64+5.4×11.34）+2.0×1.4×0.7×11.34 =123.311KN楼面梁支座反力 屋面恒荷载 3.4 梁及梁上抹灰 13.64KN 活载 2.0设计值： 由可变荷载控制：=1.2×（13.64+3.4×11.34）+1.4×2.0×11.34=94.39KN。由永久荷载控制：= 1.35×（13.64+3.0×11.34）+0.7×1.4×2.0×11.34=92.69KN。 墙体自重 女儿墙及粉刷重（厚240mm，高300mm），两面抹灰40mm。 其标准值为：= 5.24×3.6×(0.3 +0.12+0.6)=19.24KN设计值： 由可变荷载控制： 19.24×1.2 =23.09KN。由永久荷载控制： 19.24×1.35=26KN。计算每层墙体自重时，应扣除窗口面积，加上窗自重，考虑抹灰对2,3,4,5层，墙体厚度均为240mm，计算高度3.3m，其自重标准值为： （3.6×3.31.5×1.5）×5.24+1.5×1.5×0.25= 51.02KN设计值： 由可变荷载控制： 51.02×1.2=61.22KN由永久荷载控制： 51.02×1.35=68.88KN对1层，墙体厚度为240mm，首层室内地面距基础0.7m，底层楼层高度为3.3+0.70.120.6=3.28m, 其自重标准值为：（3.6×3.281.5×1.5）×5.24+1.5×1.5×0.25=50.65KN设计值： 由可变荷载控制： 50.65×1.2 =60.78KN 由永久荷载控制： 50.65×1.3568.38KN内力计算 屋面及楼面梁的有效支承长度一， 二层MU15，Mb10，f=2.31N/mm，取=161mm三，四层 MU10，Mb7.5，f=1.69N/mm，取=188mm 纵向墙体的计算简图 墙体承载力计算该建筑物的静力计算方案为刚性方案，因此静力计算可以不考虑风荷载的影响，仅考虑竖向荷载。在进行墙体强度验算时，应该对危险截面进行计算，即内力较大的截面；断面削弱的截面；材料强度改变的截面。所以应对荷载最大的底层墙体进行验算（240mm墙）；二层荷载虽比底层小；三层与二层比较，荷载更小，但砌体强度较小（一，二层用M10砂浆，三层用M7.5砂砌筑）；四，五层的荷载比三层小，截面及砌体强度与三层相同。所以应对一，三层的墙体进行强度验算。 由可变荷载控制的纵向墙体内力计算表楼层上层传荷本层楼盖荷载截面截面N3361.52094.3918844.84.23455.91517.131672.74094.3916155.65.25767.13827.91表中 =+ M =·+·(负值表示方向相反) =+（墙重） （h为支承墙的厚度） 由永久荷载控制的纵向墙体内力计算表楼层上层传荷本层楼盖荷载截面截面N3379.76097.6918844.84.38472.45541.331702.9097.6916155.65.43795.59863.97对于每层墙体，纵墙应取墙顶截面以及墙底-截面进行强度验算。纵向墙体由可变荷载控制时的承载力计算表计算项目第五层第三层第一层截面截面-截面截面-截面5.454.2305.250144.69455.91517.13767.13827.9137.79.2806.8402402402402402400.1570.03900.02903.33.33.33.253.2513.7513.7513.7513.5413.540.4850.6920.7760.7720.78250400050400050400050400050400010101015157.57.57.510101.691.691.692.312.31413.1589.42660.97840.58910.4311111纵向墙体由永久荷载控制时的承载力计算表计算项目第五层截面第三层第一层截面-截面截面-截面5.524.3805.430149.31472.45541.33795.59863.97379.2706.8302402402402402400.1540.03900.02803.33.33.33.253.2513.7513.7513.7513.5413.540.4750.6920.7760.7230.78250400050400050400050400050400010101015157.57.57.510101.691.691.692.312.31404.86589.42660.97841.75910.43111>1>1 砌体局部受压计算 以上述窗间墙第一层为例，窗间墙截面为240mm×2100mm,混凝土梁截面为600mm×250mm,支承长度240mm. 根据内力计算，当由可变荷载控制时，本层梁的支座反力为=88.94kN，=656.39kN 当由永久荷载控制时，本层梁的支座反力为=86.57KN，=684.54kN= 161mm<240mm=b =161×250=40250mm=240×(2×240+250)=175200 mm 验证 +f , 所以=0；不考虑上部荷载压应力图形完整系数=0.7f=0.7×1.64×40250×2.31= 106.74KN>=88.94KN（安全）。再选一内纵墙计算单元： 内纵墙墙垛的选择墙垛长度/mm7200-2*1000-240-240=4720负载面积A/m（6.3+2.4）/2×5.72=24.88 荷载计算 盖荷载 屋面恒荷载标准值 5.4 屋面活荷载标准值 2 梁及梁上抹灰： 25×0.6×0.25×6/2+0.4×6/2=13.64KN 基本风压为0.35< 0.7,故不考虑风荷载影响。 设计值： 由可变荷载控制：=1.2×（13.64+5.4×24.88）+1.4×2.0×24.88 =247.25KN 由永久荷载控制：= 1.35×（13.64+5.2×24.88）+0.7×1.4×2.0×24.88 =248.55KN楼面梁支座反力 屋面恒荷载 3.4 梁及梁上抹灰 13.64KN 活载 2.0设计值： 由可变荷载控制：=1.2×（13.64+3.4×24.88）+1.4×2.0×24.88=187.38KN由永久荷载控制：= 1.35×（13.64+3.4×24.88）+0.7×1.4×2.0×24.88=181.38KN 墙体自重 该墙上部无女儿墙，所以无需计算女儿强自重。计算该墙体自重时，有门窗自重，及需考虑抹灰重量对2,3,4,5层，墙体厚度均为240mm，计算高度3.3m，其自重标准值为： （3.3×5.72-2.1×1）×5.24+2.1×1×0.25=88.43KN设计值： 由可变荷载控制： 88.43×1.2=106.12KN由永久荷载控制： 88.43×1.35119.38KN对1层，墙体厚度为240mm，首层室内地面距基础0.7m，底层楼层高度为3.3+0.7-0.12-0.6=3.28, 其自重标准值为： （3.28×5.72-2.1×1）×5.24+1×2.1×0.25=87.83KN设计值： 由可变荷载控制： 87.83×1.2 =105.4KN 由永久荷载控制： 87.83×1.35=188.57KN内力计算 屋面及楼面梁的有效支承长度一、二层MU15，Mb10，f=2.31N/mm，取=161mm三、四层 MU10，Mb7.5，f=1.89N/mm，取=188mm 纵向墙体的计算简图 由可变荷载控制的纵向墙体内力计算表楼层上层传荷本层楼盖荷载截面截面-3646.990187.518844.88.4834.49940.6111234.23187.5105.6616155.610.431421.731527.13 由永久荷载控制的纵向墙体内力计算表楼层上层传荷本层楼盖荷载截面截面-3668.670181.3818844.88.13850.07969.4511270.210181.3816155.610.081451.591570.16墙体承载力计算纵向墙体由可变荷载控制时的承载力计算表计算项目第五层第三层第一层截面截面-截面截面-截面11.088.4010.430247.25834.49940.611421.731527.1344.810.0707.3402402402402402400.1870.04200.03103.33.33.33.253.2513.7513.7513.7513.5413.540.4280.6850.7760.7170.7821132800113280011328001132800113280010101015157.57.57.510101.691.691.692.312.31819.381311.381486.081876.22046.311111纵向墙体由永久荷载控制时的承载力计算表计算项目第五层第三层第一层截面截面-截面截面-截面11.148.13010.080248.55850.07969.451451.591570.1644.89.5606.9402402402402402400.1870.0400.02903.33.33.33.253.2513.7513.7513.7513.5413.540.4280.690.7760.7230.7821132800113280011328001132800113280010101015157.57.57.510101.691.691.692.312.31819.3813211485.61891.922046.311111由上表可以看出，计算墙体在各层都满足承载力要求，说明本设计的墙体截面安全。 砌体局部受压计算 以上述窗间墙第一层为例，窗间墙截面为240mm×2100mm,混凝土梁截面为600mm×250mm,支承长度240mm. 根据内力计算，当由可变荷载控制时，本层梁的支座反力为=187.5KN，=1234.23 当由永久荷载控制时，本层梁的支座反力为=181.38KN，=1270.21KN= 161mm<240mm=b =161×250=40250mm=240×(2×240+250)=175200 mm 验证 +f , 所以=0 故不需考虑上部荷载；压应力图形完整系数=0.7f=0.7×1.64×42500×1.89 = 106.74KN=187.5KN梁下局部受压承载力不满足要求，此处采用在梁下设置构造柱，每一根构造柱截面为240mm×240mm，采用C20混凝土，fc=9.6Mpa，每根构造柱内设412纵筋，为HPB235级钢筋,fy=210KN/m2(3) 横墙的承载力验算 荷载计算 对于楼面荷载较小，横墙的计算不考虑一侧无活荷载时的偏心受力情况，按两侧均匀布置活荷载的轴心受压构件取1m宽横墙进行承载力验算。 取卫生间之间的横墙计算。屋面梁支座反力设计值：由可变荷载控制： =1.2×5.4×3.6×1.0+1.4×2.0×3.6×1.0=33.41KN由永久荷载控制的组合：=1.35×5.4×3.6×1.0+0.7×1.4×2.0×3.6×1.0=22.72KN楼面梁支座反力： 由可变荷载控制=1.2×6×3.6×1.0+1.4×2.0×3.6×1.0=44.64KN由永久荷载控制的组合：=1.35×6×3.6×1.0+0.7×2.0×3.6×1.0=36.22KN墙体自重：对2，3，4，5层，墙厚240mm，两侧采用40mm抹灰，计算高度3.3m自重标准值为：5.24×3.3×1.0+0.04×20×3.3×1.0=17.29KN设计值 由可变荷载控制的组合：17.29×1.2=23.15KN 由永久荷载控制的组合： 17.29×1.35=26.04KN 对一层，墙厚为240mm，计算高度4.0m, 两侧采用40mm抹灰自重标准值为：5.24×4.0×1.0=20.96KN设计值 由可变荷载控制的组合：20.96×1.2=25.15KN 由永久荷载控制的组合：20.96×1.35=28.3KN可变荷载控制的组合内力，第三层N=174.8KN 第一层N=295.08KN永久荷载控制的组合内力 第三层N=183.86KN第一层N=310.64KN永久荷载控制的组合内力大于可变荷载控制的组合内力，故验算永久荷载控制的组合内力；承载力验算横向墙体由永久荷载控制时的承载力计算表计算项目第三层第一层183.86310.642402403.34.013.7516.670.7760.703240000240001.692.31314.75389.7411上述承载力计算表明，墙体的承载力满足要求。取楼梯间的横墙计算。屋面梁支座反力设计值：由可变荷载控制： =1.2×（5.4×1.8×1.0+5.4×3.6×1.0）+1.4×（2×1.8×1.0+2×3.6×1.0)=50.11KN由永久荷载控制的组合：= 1.35×（5.4×1.8×1.0+5×3.6×1.0）+0.7×1.4×（2.0×1.8×1.0+2.0 ×3.6×1.0)=49.95KN楼面梁支座反力： 由可变荷载控制=1.2×（4.5×1.8×1.0+3.4×3.6×1.0）+1.4×（2.0×1.8×1.0+2.0 ×3.6×1.0)=39.53KN 由永久荷载控制的组合：= 1.35×（4.5×1.8×1.0+3.4×3.6×1.0）+0.7×1.4×（2.0×1.8×1.0+2.0 ×3.6×1.0)=438.04KN墙体及抹灰自重：对2，3，4，5层，墙厚240mm，两侧采用40mm抹灰，计算高度3.3m自重标准值为：5.24×3.3×1.0=17.29KN设计值 由可变荷载控制的组合：17.29×1.2=23.15KN 由永久荷载控制的组合： 17.29×1.35=26.04KN 对一层，墙厚为240mm，计算高度4.0m, 两侧采用40mm抹灰自重标准值为：5.24×4.0×1.0=20.96KN设计值 由可变荷载控制的组合：20.96×1.2=25.15KN 由永久荷载控制的组合：20.96×1.35=28.3KN可变荷载控制的组合内力，第三层N=198.62KN 第一层N=325.98KN永久荷载控制的组合内力 第三层N=204.15KN第一层N=334.57KN永久荷载控制的组合内力大于可变荷载控制的组合内力，故验算永久荷载控制的组合内力；承载力验算 横向墙体由永久荷载控制时的承载力计算表计算项目第三层第一层204.15334.572402403.34.013.7516.670.7760.7032400002400001.692.31314.75389.7411上述承载力计算表明，墙体的承载力满足要求。四、 过梁，圈梁，挑梁，悬梁，板等构件布置及构造措施1.窗过梁根据本建筑的使用要求，采用钢筋砖过梁，故拱的跨度取1.5m,砖强度取Mu10,砂浆强度取M10.高度取240mm,钢筋砖地面砂浆层处的钢筋直径为6mm，间距为100mm,钢筋伸入支座砌体内的长度取240mm,砂浆层的厚度取35mm。过梁示意图如图3所示：图3.过梁示意图作用在过梁上的荷载，因hw=0.6m/3=1.5/3=0.5m 取hw=0.5m荷载设计值计算：（1）第一种组合q=1.2×5.24×1.5/3=3.14kN/m（2）第二种组合q=1.35×5.24×1.5/3=3.54kN/m因此取q=3.54kN/m弯矩M=1/8q2=1/8×3.54×1.52=0.996kN.m剪力V=1/2q=1/2×3.54×1.5=2.655kN钢筋计算=M/(0.85fyh0)=996000/(0.85×210×480)=11.63 mm2 选用36（=85 mm2）抗剪承载力验算查表得fvo=0.17Mpa=170kN/m,则bzfvo=0.24×2/3×0.5×170=13.6kNV=2.655kN 满足要求。§2.门洞口过梁因hw=0.6mln/3=1.5/3=0.5m,取hw=0.5m,应计入由板传来的荷载荷载设计值计算：（1）第一种组合q=1.2×（5.24×0.5+4.02）+1.4×2.5=11.47kN/m（2）第二种组合q=1.35×（5.24×0.5+4.02）+1.4×0.7×2.5=11.41kN/m因此取q=11.47kN/m弯矩M=1/8qln2=1/8×11.47×1.02=1.43kN.m剪力V=1/2qln=1/2×11.47×1.0=5.74kN钢筋计算=M/(0.85fyh0)=1430000/(0.85×210×480)=16.69 mm2 选用36（=85 mm2）抗剪承载力验算 查表得fvo=0.17Mpa=170kN/m,则bzfvo=0.24×2/3×0.5×170=13.6kNV=5.74kN 满足要求。3.圈梁为了满足建筑的整体稳定性，故应设置圈梁。圈梁的设置位置：由于本建筑为多层办公楼建筑，且层数为5层，故应在底层和檐口标高处设置现浇钢筋混凝土圈梁，且至少应在所有纵横墙上隔层设置一道圈梁，圈梁设置时应符合现行的国家标准建筑地基基础设计规范（GB-50007-2002）的有关规定。(4) 雨篷挑梁抗倾覆验算雨篷的抗倾覆验算，挑出1.8m。挑梁选240mm×300mm。挑出1.8m.埋入2.15m。五、基础设计根据地质资料，取1.200处作为基础底部标高，此时持力层经修正后的容许承载力q200 kN/m。r20kN/m3。采用砖砌刚性条形基础，在砖砌基础下做250mm厚灰土垫层，灰土垫层抗压承载力qcs250 kN/m。当不考虑风荷载作用时，砌体结构的基础均为轴心受压基础。（1）计算单元对于纵墙基础，可取一个1m为计算单元，将屋盖、楼盖传来的荷载及墙体、门窗自重的总和，折算为沿纵墙每米长的均布荷载进行计算。由于永久组合的荷载值较大，起控制作用，故按永久组合来考虑。1、 基础尺寸的确定基础顶面单位长度内轴压取楼梯间的首层截面荷载永久值F=334.57KN 标准值 弯矩Mk=0取该基础承重墙下条形基础宽度b=1.5m2、 验算地基承载力 底板配筋计算 由于楼梯间荷载最大，故楼梯间基础尺寸能满足其他部位墙体的承载力要求，此房屋的基础均取b=1.5m,埋深1.2m的基础参考文献：1、 刘立新. 砌体结构（第3版）. 武汉理工大学出版社. 20072、 中华人民共和国国家标准. 建筑抗震设计规范(GB50011-2001) . 中国建筑工业出版社. 20013、 中华人民共和国国家标准. 混凝土结构设计规范(GB50010-2002) . 中国建筑工业出版社. 20024、 中华人民共和国国家标准. 砌体结构设计规范(GB50003-2001) . 中国建筑工业出版社. 20025、 中南地区建筑标准设计协作组办公室. 中南地区建筑标准设计建筑图集 . 中国建筑工业出版社. 2005