砌体结构课程设计某五层砖混结构办公楼.doc

课程名称：砌体结构姓 名 孙兴锋 学 号 200903120246 年 级 2009级 专 业 土木工程 学 院 建筑学院 2012年05月目录砌体结构课程设计任务书3一、设计资料3二、设计要求3三、参考资料3砌体结构课程设计计算书5一、确定房屋的结构承重方案5二、确定房屋的静力计算方案5三、墙体高厚比验算51、外纵墙高厚比验算52、内纵墙63、横墙6四、荷载统计：61、屋面恒载标准值62、屋面活载标准值73、楼面恒载标准值74、墙体自重标准值75、楼面活载标准值7五、墙体承载力验算71、纵墙承载力计算72、横墙承载力计算17六、抗震验算181、水平地震作用计算182、横墙截面抗震承载力验算203、纵墙截面抗震承载力验算21七、过梁设计及验算251、过梁尺寸及配筋设计252、承载力验算25八、基础设计及验算261、纵墙下条形基础：272、横墙下条形基础273、持力层验算：28九、构造措施281、构造柱282、圈梁293、加强连接294、其他构造措施29参考文献29砌体结构课程设计任务书一、设计资料某五层砖混结构办公楼其平面、剖面如图。图中梁L-1截面为bc× hc=200×550mm2,梁端伸入墙内240mm，一层纵墙为370mm，25层纵墙厚240mm，横墙厚均为240mm。墙体拟采用双面粉刷并采用MU10实心烧结粘土砖，1、2层采用M10混合砂浆砌筑；3、4、5层采用M7.5混合砂浆砌筑。根据地质资料表明，地下水位标高为-0.950m，基础底面标高为-0.195m，此处的地基承载力为150MPa。该地区的基本风压值为W00.55kN/m2。二、设计要求1、确定房屋的结构承重方案；2、确定房屋的静力计算方案；3、熟练掌握各种方案多层房屋墙体设计及墙、柱高厚比验算方法；4、熟悉梁端下砌体的局部受压承载力验算；5、熟悉过梁、挑梁的设计计算；6、掌握墙体设计中的构造要求，确定构造柱和圈梁的布置；7、熟悉基础结构设计；8、掌握绘制结构施工图。三、参考资料1.建筑结构荷载规范（GB 50009-2001）2.砌体结构设计规范（GB 50003-2001）3.砌体结构某五层砖混结构办公楼的平面、剖面图各截面位置图砌体结构课程设计计算书一、确定房屋的结构承重方案纵横墙承重二、确定房屋的静力计算方案屋盖,楼盖类别均属于第1类，最大横墙间距s=3.6×3=10.8<32m，因此本房屋属于刚性方案房屋。三、墙体高厚比验算1、外纵墙高厚比验算一、二层墙体采用M10混合砂浆，可知，三、四、五层采用M7.5混合砂浆，可知。一层外纵墙：,则,考虑门窗洞口的影响满足要求。二、三层整片墙：窗间墙截面图如图1图1外纵墙窗间墙截面图窗间墙的截面几何特征：,则,满足要求。二、三层壁柱间墙：,则考虑门窗洞口的影响,满足要求。四、五层外纵墙：,则考虑门窗洞口的影响,满足要求。2、内纵墙：各层内纵墙开洞率均小于外纵墙，所以高厚比均比外纵墙有利，不必验算。3、横墙：一层横墙厚为240mm,墙长,则,满足要求。二至五层横墙厚度均为240mm,墙长,则,满足要求。四、荷载统计：1、屋面恒载标准值：三毡四油防水层 0.4kN/m²20mm厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.4kN/m²150mm水泥蛭石保温层 4×0.15=0.6kN/m² 120mm厚混凝土空心板 2.1kN/m²15mm厚混合砂浆天棚抹灰 0.015×16=0.24kN/m² 3.74kN/m²屋面梁自重标准值 0.20×0.55×25=2.75kN/m2、屋面活载标准值： 2.0kN/m²3、楼面恒载标准值：35mm厚水磨石面层 0.87kN/m²20mm水泥砂浆找平层 0.4 kN/m²120mm厚混凝土空心板 2.1kN/m²15mm厚混合砂浆天棚抹灰 0.015×16=0.24kN/m² 3.61kN/m²楼面梁自重标准值 0.21×0.55×25=3.44kN/m²4、墙体自重标准值：240mm厚墙体自重 5.24kN/m²370mm厚墙体自重 7.71kN/m²真空双层玻璃窗自重 0.5 kN/m²5、楼面活载标准值： 2.0 kN/m²按荷载规范，设计房屋墙和基础时，楼面活荷载标准值采用与楼面梁相同的折减系数。从楼面梁的从属面积5.8×3.6=20.88m²<50m2，因此，该楼面活荷载不必折减。该地区的基本风压=0.55N/m²<0.6N/m²，且该楼洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3且层高小于4m，总高小于18m，因此不必考虑风载的影响。五、墙体承载力验算1、纵墙承载力计算（1）选取计算单单元虽然走廊楼面，虽然走廊楼面荷载使内纵墙上的竖向压力有所增加，但梁板支承处墙体的轴向力偏心距却有所减小，并且纵墙上的洞口宽度较外墙上的小，因此，可只在一外纵墙上取一个开间的外纵墙作为计算单元，其受力面积为：3.6×2.9=10.44。（2）确定计算截面对于本楼虽然四、五两层所用的砖、砂浆强度等级、墙厚虽然相同，但轴向力和偏心距不同；第一层和第二层的墙厚不同；第二层和第三层所用的砂浆等级不同，所以需要对截面1-110-10的承载力分别计算。（3）荷载计算取一个计算单元，作用于纵墙的荷载标准值如下：屋面恒荷载： 女儿墙自重（厚240mm，高600mm）： 屋面活荷载： 二至五层楼面恒荷载： 二至五层楼面活荷载： 四、五层墙体和窗自重：二、三层墙体（包括壁柱）和窗自重： 一层墙体和窗自重： （4）控制截面的内力计算一、二层采用MU10实心烧结粘土砖，M10混合砂浆砌筑，查的砌体的抗压强度设计值f=1.89MPa,三至五层采用MU10实心粘土砖，M7.5混合砂浆砌筑，查的砌体的抗压强度设计值f=1.69MPa。1）第五层截面1-1处：由屋面荷载产生的轴向力设计值应考虑两种内力组合：第一种（由可变荷载效应控制的组合）kN 第二种（由可变荷载效应控制的组合）kN梁的跨度大于4.8m,应设置垫块，查表的，则刚性垫块上表面处梁端有效支撑长度m截面2-2处：轴向力为上述荷载N1与本层墙重：2)第四层截面3-3处：轴向力为上述荷载N2与本层楼盖荷载之和：，查表得，查表得截面4-4处：轴向力为上述荷载N3与本层墙自重之和：3）第三层截面5-5处：轴向力为上述荷载N4与本层楼盖荷载之和:,查表得，查表得截面6-6处：轴力为上述荷载N5与本层墙自重之和：4）第二层截面7-7处：轴向力为上述荷载N6与本层楼盖荷载之和：，查表得，查表得截面8-8处轴向力为上述荷载与本层墙体自重之和：5)第一层截面9-9处：轴向力为上述荷载N8与本层楼盖荷载之和:,查表得 ，查表得 截面10-10处：轴向力为上述荷载N9与本层楼盖荷载之和:（5）窗间墙承载力验算墙体使用烧结粘土砖砌筑，查表得第五层截面1-1处：第一组内力：，查表得A=0.24×1.8=0.432m2>0.3m2，满足要求。第二组内力：，查表得，满足要求。截面2-2处：第一组内力:第二组内力:，查表得，满足要求。梁端支撑处（截面1-1）砌体局部受压承载力验算梁端设置尺寸为740mm×240mm×300mm的预制性垫块:Ab=abbb=0.24×0.74=0.1776m2第一组内力：，时，查表得，满足要求。对于第二组内力，由于a0,1相等，而梁端反力略小，对结构更有利，因此该刚性垫块能满足局部受压承载力的要求，故不必另行验算。1） 第四层窗间墙受压承载力验算结果列于下表表1第四层窗间墙受压承载力验算结果项目第一组内力第二组内力截面截面3-34-43-34-4N(kN)230.20283.40234.12293.970.6y(m)0.0720.0720.0720.072e(m)0.029<0.07200.028<0.0720e/h0.12100.117013.7513.7513.7513.750.5180.7760.5260.776A(m2)0.432>0.30.432>0.30.432>0.30.432>0.3f(MPa)1.691.691.691.69fA(kN)378.18>230.20556.54>283.40384.02>234.12556.54>293.97结论满足要求满足要求梁端支承处（截面3-3）砌体局部受压承载力验算梁端设置尺寸为740mm×240mm×300mm的预制性垫块:Ab=abbb=0.24×0.74=0.1776m2 第一组内力：，时，查表得，满足要求。对于第二组内力，a0基本接近且梁端反力较小，所以采用此垫块亦能满足局部受压承载力的要求，故不必另行验算。3)第三层窗间墙受压承载力验算结果列于下表表2第三层窗间墙受压承载力验算结果项目第一组内力第二组内力截面截面5-56-65-56-6N(kN)367.42426.69376.07442.750.6y(m)0.1330.1330.1330.133e(m)0.018<0.13300.016<0.1330e/hT0.05500.049010.0610.0610.0610.060.7480.8690.7620.869A(m2)0.5126>0.30.5126>0.30.5126>0.30.5126>0.3f(MPa)1.691.691.691.69fA(kN)647.99>367.42752.81>426.69660.12>376.07752.81>442.75结论满足要求满足要求梁端支承处（截面5-5）砌体局部受压承载力验算梁端设置尺寸为620mm×370mm×240mm的预制性垫块:Ab=abbb=0.62×0.37=0.2294m2第一组内力：，时，查表得（只记壁柱面积），取，满足要求。对于第二组内力，a0基本接近且梁端反力较小，所以采用此垫块亦能满足局部受压承载力的要求，故不必另行验算。4)第二层窗间墙受压承载力验算结果列于下表表3第二层窗间墙受压承载力验算结果项目第一组内力第二组内力截面截面7-78-87-78-8N(kN)510.71569.98524.85591.530.6y(m)0.1330.1330.1330.133e(m)0.029<0.13300.028<0.1330e/hT0.08800.085010.0610.0610.0610.060.6750.8690.6830.869A(m2)0.5126>0.30.5126>0.30.5126>0.30.5126>0.3f(MPa)1.891.891.891.89fA(kN)653.95>510.71841.90>569.98661.70>524.85841.90>569.98结论满足要求满足要求梁端支承处（截面7-7）砌体局部受压承载力验算梁端设置尺寸为620mm×370mm×240mm的预制性垫块:Ab=abbb=0.62×0.37=0.2294m2第一组内力：，时，查表得（只记壁柱面积），取，满足要求。对于第二组内力，a0基本接近且梁端反力较小，所以采用此垫块亦能满足局部受压承载力的要求，故不必另行验算。5)第一层窗间墙受压承载力验算结果列于下表表4第一层窗间墙受压承载力验算结果项目第一组内力第二组内力截面截面9-910-109-910-10N(kN)654781.18673.63816.700.6y(m)0.1110.1110.1110.111e(m)0.013<0.11100.014<0.1110e/h0.03500.038012.9712.9712.9712.970.7340.8000.7210.800A(m2)0.666>0.30.666>0.30.666>0.30.666>0.3f(MPa)1.891.891.891.89fA(kN)923.92>6541006.99>781.18907.55>673.631006.99>816.70结论满足要求满足要求梁端支承处（截面9-9）砌体局部受压承载力验算梁端设置尺寸为490mm×370mm×180mm的预制性垫块:Ab=abbb=0.49×0.37=0.181m2第一组内力：，时，查表得,，满足要求。对于第二组内力，a0基本接近且梁端反力较小，所以采用此垫块亦能满足局部受压承载力的要求，故不必另行验算。2、横墙承载力计算：（1）选取计算单元横墙上承受由屋面和楼面传来的均布荷载，可取一米宽的横墙进行计算。其受荷面积为1×3.6=3.6m2（2）荷载计算取一个计算单元，作用于横墙的荷载标准值如下屋面恒荷载： 屋面活荷载： 二至五楼面恒荷载： 二至五楼面活荷载： 二至五墙体自重： 一层墙体自重： （3）控制截面内力计算由于横墙为轴心受压构件，随着墙体材料，墙体高度不同，可只验算第四层的4-4截面，第二层的8-8截面以及第一层的10-10截面的承载力。1） 第四层截面4-4处轴向力包括屋面荷载、第五层楼面荷载和第四、五层墙体自重：2）第二层截面8-8处轴向力包括上述荷载N4、第三、四层楼面荷载和第二、三层墙体自重：3）第一层截面10-10处轴向力包括上述荷载N8、第二层楼面荷载和第一层墙体自重：（4）横墙承载力验算1）第四层截面4-4处：，查表得，满足要求。2） 第二层截面8-8处：，查表得，满足要求。3） 第一层截面10-10处：，查表得，满足要求。六、抗震验算1、水平地震作用计算（1）各层重力荷载代表值梁的荷载： 屋面均布荷载： 楼面均布荷载： 屋面总重量： 楼面总重量： 一层墙体自重：g1=7.71×(4.5×54.24×4-4.5×3.36-1×2.1×21-2.1×1.8×30)+5.24×(4.5×5.44×16+4.5×2×1.64)+1.8×2.1×0.5×30+1×2.1×0.2×21=8391.79kN二、三层墙体重：g2=g3=5.24×（3.3×54.24×4-3.3×3.36+3.3×5.56×16+3.3×2×1.76-0.62×3.3×8-1×2.1×21-2.1×1.8×30）+7.71×0.62×3.3×8+1.8×2.1×0.5×30+1×2.1×0.2×21 =4573.38kN四、五层墙体自重：g4=g5=5.24×(3.3×54.24×4-3.3×3.36+3.3×5.56×16+3.3×2×1.76-1×2.1×21-2.1×1.8×30)+1.8×2.1×0.5×30+1× 2.1×0.2×21 =4532.96kN女儿墙自重： g=5.24×（0.6×54.24×2+0.6×13.36×2）=425.07kN各层重力荷载代表值:(2)结构总水平地震作用标准值(3)各层水平地震作用和地震剪力标准值列于下表表5各层水平地震作用和地震剪力标准值层五5702.4517.70100933662662四8259.3414.401189347801442三8279.5511.10919036022044二8299.767.80647384252469一10208.974.5459403012770总计40750.07-4224482770-各层水平地震作用代表值和所受的水平地震剪力如图图2各层水平地震作用代表值和所受的水平地震剪力2、横墙截面抗震承载力验算位于轴线处的横墙为最不利强段，应进行抗震承载力验算。由于三至五层的墙体布置与截面厚度和所用砂浆强度一致，一、二层的墙体布置与截面厚度和所用砂浆强度一致，所以可以只验算第三层与第一层。横墙各墙肢比较均匀，各轴线横墙的刚度比可近似用其横墙截面面积比代替。（1）第三层全部横向抗侧力墙体横截面面积：轴线横墙截面面积： 楼层总面积： 轴线横墙的重力荷载从属面积： 轴线横墙所承担的水平地震剪：轴线横墙每米长度上所承担的竖向荷载（在该层的半高处）：轴线横墙横截面的平均压应力：采用级砂浆，查表得满足要求。（2）第一层采用级砂浆，,查表得,满足要求。3、纵墙截面抗震承载力验算外纵墙的窗间墙为不利墙段，取A轴线的墙段进行抗震承载力验算。纵墙个墙肢比较均匀，各轴线纵墙的刚度比可近似用其墙截面面积比代替。，故不必考虑女儿墙的鞭梢效应。（1）纵墙墙段地震剪力设计值计算1）第四层纵墙墙体截面总面积：轴线D墙体截面面积:2）第三层 3)第二层 4)第一层不利墙段地震剪力分配计算：尽端墙段：（墙段1）中间墙段：（墙段2）由于,应同时考虑弯曲和剪力变形；各墙段抗侧力刚度：计算结果列于下表。表6一至四层纵墙墙段地震剪力设计值墙段类别h（m）b（m）个数一层二层三层四层11.81.0225.2955.4980.09317.8616.8313.939.3021.81.8143.0001.0000.2548.0145.2437.4525.00（1）抗震承载力验算1） 第四层：采用M7.5级混合砂浆，(墙段1)（墙段2）墙段1仅承受墙体自重，查表得满足要求。轴线、处的墙段2仅承受墙体自重。，查表得满足要求。其他轴线处的墙段2处承受墙体自重和大梁传来的屋面、楼面荷载，查表得满足要求。2)一至三层：一至三层纵墙截面抗震承载力验算列于下表表7三层纵墙截面抗震承载力验算项目墙段12（自承重）2（承重）0.24480.4320.512647.3083.47234.480.190.190.461.381.383.271.051.051.310.750.751.047.98>13.9384.67>37.4594.01>32.45结果满足要求表8二层纵墙截面抗震承载力验算项目墙段12（自承重）2（承重）0.24480.4320.512664.94114.60322.480.270.270.631.561.563.701.081.081.360.750.751.059.93>16.83105.75>45.24118.51>5.24结果满足要求表9一层纵墙截面抗震承载力验算项目墙段12（自承重）2（承重）0.37740.6660.66691.45161.39413.520.240.240.621.411.413.651.061.061.350.750.751.090.68>17.86160.02>48.01152.85>48.01结果满足要求七、过梁设计及验算1、过梁尺寸及配筋设计窗的洞口净宽,故采用钢筋混凝土过梁。梁板下墙体高度，故应考虑梁板传来的荷载。作用于过梁上的荷载包括墙体自重和楼板传来的荷载两部分。楼面荷载：梁板下墙体高度，所以墙体荷载应按高度为墙体的均布自重采用。作用在过梁上的均布荷载：假设钢筋混凝土过梁尺寸为240mm120mm，采用C30混凝土，级钢筋。(C30混凝土：；HPB335钢筋：)选用314钢筋。2、承载力验算因此过梁承受剪载力满足要求，同时由，可不设置箍筋。鉴于过梁与上部墙体的共同作用且梁端变形极小，因此过梁端支撑处砌体的局压承载力验算时可不考虑上部荷载的影响，即取且不考虑上部荷载，则局部压力:,满足要求。过梁剖面图及配筋图如下图。图3 过梁剖面图及配筋图八、基础设计及验算经勘查发现，该建筑场地地基土体为粉质粘土，重度，地基承载力特征值，设基础底面标高为d=-1.1m,已知地下水位在地表下0.95m处。查表得粉质粘土承载力修正系数：，取基础长度方向1m为计算单元。1、纵墙下条形基础：埋深范围内土的平均加权重度：基础埋置深度大于0.5m,地基承载力需要修正：上部结构传至基础顶面的竖向力：,取基础宽度基础下层采用150mm厚C10素混凝土垫层。基础上采用MU10砖和M10砂浆砌筑的“二、一间隔收”砖基础。,所以混凝土垫层缩进100mm。上层砖基础所需要的台阶数：，取n=6相应的基础高度：H0=0.12×3+0.06×3+150=0.69<1.1m,满足要求。剖面图如下图。图4 横墙下条形基础剖面图2、横墙下条形基础：,取基础宽度基础下层采用150mm厚C10素混凝土垫层。基础上采用MU10砖和M10砂浆砌筑的“二、一间隔收”砖基础。,所以混凝土垫层缩进100mm。上层砖基础所需要的台阶数：，取n=8相应的基础高度：H0=0.12×4+0.06×4+0.15=0.87<1.1m,满足要求。剖面图如下图。图4 横墙下条形基础剖面图3、持力层验算：，满足要求。九、构造措施1、构造柱需要在外墙四角、错层部位横墙与外纵墙交接处、窗的两侧、教室内外墙交界处设置构造柱。构造柱采用240mm240mm，纵向钢筋采用412，箍筋间距为250mm，且在柱上下端间距为150mm。构造柱与墙连接处应砌成马牙槎，并沿墙每隔500mm设26拉结钢筋，每边深入墙体1.05m。构造柱与圈梁连接处，构造柱的纵筋应穿过圈梁的主筋，保证构造柱纵筋上下贯通。2、圈梁圈梁应上下闭合，遇有洞口应上下搭接。圈梁紧靠板底，在同一水平面上。且应设在屋盖及每层楼盖处。圈梁的截面高度为200mm，宽度为240mm，纵筋采用412，箍筋间距为200mm。3、加强连接楼板与屋面板伸进纵、横墙内的长度，为180mm。墙体交接处和构造柱与墙体连接处应设置拉结钢筋网片。网片采用4钢筋点焊而成，沿墙高没隔600mm设置，每边深入墙体为1.1m。墙体转角处和纵横墙交接处沿竖向每隔500mm设拉结钢筋，其数量为每120mm墙厚焊接钢筋网片，埋入长度从墙的转角处或交接处算起，每边0.8m。4、其他构造措施在屋面板、楼板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层，滑动层采用两层油毡夹滑石粉。顶层门窗的过梁的水平灰缝内设置3道焊接钢筋网片，钢筋网片伸入两边墙体的0.8m。在底层窗台下墙体灰缝内内设置3道焊接钢筋网片，钢筋网片伸入两边墙体的0.8m。采用钢筋混凝土窗台板，窗台板嵌入窗间墙内0.8m。参考文献1施楚贤.砌体结构（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2007.2沈蒲生.混凝土结构设计原理（第3版）.北京：高等教育出版社，2007. 4吕西林，周德源等.抗震设计理论与实例.上海：同济大学出版社，2010.5赵明华.基础工程（第2版）.北京：高等教育出版社，20106宋今.砌体结构设计常有资料速查手册.北京：地震出版社，2006.