砌体结构课程设计三层砖混结构教学楼.doc

砌体结构课程设计一、设计资料某高校一三层砖混结构教学楼，其平面图如图所示，首层内外纵墙为370mm厚，其他内外墙均为240mm厚。墙体拟采用MU10烧结多扎砖，一、二层采用M10混合砂浆，三、四层采用M7.5混合砂浆砌筑，室内外高差为450mm，基础埋深为800mm，层高及窗高如图所示。楼面做法为：35厚水磨石面层；120厚混凝土空心板；15厚混合砂浆天棚抹灰。屋面做法为：防水层；20厚水泥砂浆找平层；150厚水泥珍珠岩保温找坡层；隔气层；20厚水泥砂浆找平层；120厚混凝土空心扳；15厚混合砂浆天棚抹灰。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，此处地基承载力为150KPa。该地区基本风压值为W02，雪荷载为。试选择合适静力计算方案，对其进行设计。二、设计要求1、确定房屋结构承重方案；2、确定房屋静力计算方案；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、熟悉梁端下砌体局部受压承载力验算；5、熟悉过梁、挑梁设计计算；6、掌握墙体设计中构造要求，确定构造柱与圈梁布置；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） 目录课程设计任务书 4一、 房屋结构承重方案4二、 房屋静力计算方案4三、 荷载统计4四、 墙体高厚比验算5五、 纵墙体承载力计算6六、 横墙承载力计算17七、 过梁计算19八、 抗震计算20九、 基础计算25十、 构造措施26十一、 平面图、剖面图28课程设计计算书一、确定房屋结构承重方案该房屋为某高校四层砖混结构教学楼，采用纵横墙承重方案。二、确定房屋静力计算方案房屋、楼盖采用钢筋混凝土屋盖、钢筋混凝土楼盖，最大横墙间距，因此本房屋属于刚性方案。三、荷载统计1、屋面荷载标准值:屋面恒荷载标准值三毡四油防水层 厚水泥砂浆找平层 厚水泥珍珠岩保温层找坡层 APP改性沥青隔气层 厚水泥砂浆找平层 混凝土空心板 厚混合砂浆天棚抹灰 屋面梁自重（含抹灰） 屋面活荷载标准值 2、楼面荷载标准值：楼面恒荷载标准值35厚水磨石面层 120厚混凝土空心板 厚混合砂浆天棚抹灰 楼面梁自重（含抹灰） 楼面活荷载 3、墙体自重标准值厚墙体自重（双面粉刷） 厚墙体自重（双面粉刷） 铝合金玻璃门窗自重 由于本地区基本风压值为，且房屋层高小于，房屋总面小于，故可以不考虑风荷载影响。四、高厚比验算：1、外纵墙高厚比验算一层窗间墙已知砂浆强度等级为M10；查表知符合要求。一层窗间墙验算：图一 窗间墙已知砂浆强度等级为M10；查表知符合要求。二层纵墙验算：已知砂浆强度等级为M10；查表知符合要求。2、内纵墙高厚比验算：在内纵墙上开洞要少于外纵墙，因此结构更加稳定无需验算即可知高厚比符合要求。3、横墙高厚比验算：已知砂浆强度等级为M10；查表知符合要求。根据经验可知其他楼层高厚比不需验算即可知符合要求。五、纵墙承载力计算1、选取计算单元对于该房屋A轴较B轴不利，故可以只对A轴线对应纵墙进行承载力验算。取一个开间外纵墙为计算单元，其受荷面积为：。确定计算截面每层墙控制截面位于墙顶部梁（或板）底面与墙底底面处，在截面1-1等处既有轴向力，又有弯矩，按偏心受压验算承载力，同时，还应验算梁下砌体局部承载力，在截面2-2处所受轴心压力最大。对界面1-18-8承载力分别进行验算。2、荷载计算将荷载转化成线荷载。取一个计算单元，作用于纵墙荷载标准值如下：屋面恒载： 女儿墙自重（厚240mm，高600mm，双面粉刷）：二、三、四层楼面恒荷载：屋面活荷载： 二、三、四层楼面活荷载：二、三、四层墙体与窗自重：一层墙体与窗自重：3、控制截面内力计算图二 截面图（1）第四层第四层截面1-1处由屋面荷载产生轴向力设计值应考虑两中内力组合。四层采用Mu10烧结多孔砖，M7.5混合砂浆砌筑，查表2-4，砌体抗压强度设计值；一、二层采用Mu10烧结多孔砖，M10混合砂浆砌筑，查表2-4，砌体抗压强度设计值。屋（楼）面梁端设有刚性垫块，取，此时刚性垫上表面处梁端有效支撑长度第四层截面2-2处：轴向力为上述荷载及本层墙自重之与： （2）第三层第三层截面3-3处：轴向力为上述荷载及本层楼盖荷载之与：查表，由此得查表，由此得第三层截面4-4处：轴向力为上述荷载及本层墙自重之与：（3）第二层第二层截面5-5处：轴向力为上述荷载及本层楼盖荷载之与：查表，由此得查表，由此得第二层截面6-6处：轴向力为上述荷载及本层墙自重之与：（4）第一层第一层截面7-7处：轴向力为上述荷载及本层楼盖荷载之与：查表，由此得查表，由此得第一层截面8-8处：轴向力为上述荷载及本层墙自重之与：4、第四层窗间墙承载力验算图三 二三四层梁端垫块（1）第四层截面1-1处窗间墙受压承载力验算：第一组内力：第二组内力：对第一组内力：查表知， （满足要求）对第二组内力：查表知，（满足要求）（2）第四层截面2-2处窗间墙受压承载力验算：第一组内力：第二组内力：查表知（满足要求）（3）梁端支撑处（截面1-1）砌体局部受压承载力验算：两端设置尺寸为预制刚性垫块。垫块面积：第一组内力：时，查表知满足要求。对于第二组内力 ，由于梁端反力非常接近，且相等，故采用相同尺寸刚性垫块能满足局部受压承载力要求。5、第三层窗间墙承载力验（1）、第三层窗间墙受压承载力验算结果列于表一中：表一 窗间墙受压承载力验算项目第一组内力第二组内力截面截面3-34-43-34-40满足要求满足要求满足要求满足要求（2）梁端支撑处（截面3-3）砌体局部受压承载力验算：两端设置尺寸为预制刚性垫块。垫块面积：第一组内力：时，查表知由前面计算结果可知，满足要求。对于第二组内力 ，由于梁端反力非常接近，且相等，故采用相同尺寸刚性垫块能满足局部受压承载力要求。6、第二层窗间墙承载力验算（1）窗间墙受压承载力验算结果列于表中：表二 第二层窗间墙承载力验算项目第一组内力第二组内力截面截面3-34-43-34-4170160120120502.14>N629.51>N511.93>N629.51>N满足要求满足要求满足要求满足要求（2）梁端支撑处（截面5-5）砌体局部受压承载力验算：两端设置尺寸为预制刚性垫块。垫块面积：第一组内力：时，查表知由前面计算结果可知，满足要求。对于第二组内力 ，由于梁端反力非常接近，且相等，故采用相同尺寸刚性垫块能满足局部受压承载力要求。7、第一层窗间墙承载力验算（1）窗间墙受压承载力验算结果列于表中：表三 第一层窗间墙承载力验算项目第一组内力第二组内力截面截面3-34-43-34-4230210185185830.77>N999.43>N845.87>N999.43>N满足要求满足要求满足要求满足要求（2）梁端支撑处（截面7-7）砌体局部受压承载力验算：两端设置尺寸为预制刚性垫块。图四 首层梁端垫块垫块面积：第一组内力：时，查表知满足要求。对于第二组内力 ，由于梁端反力非常接近，且相等，故采用相同尺寸刚性垫块能满足局部受压承载力要求。六、横墙承载力计算横墙承受由屋面与楼面传来均布荷载，可取宽横墙进行计算，其受荷面积为.由于该横墙为轴心受压构件，随着墙体材料，墙体高度不同，可只验算第三层截面4-4，第二层截面6-6，第一层截面8-8承载力。1、荷载计算取一个计算单元，作用于横墙荷载标准值如下：屋面恒荷载： 二、三、四层楼面恒荷载： 屋面活荷载： 二、三、四层楼面活荷载： 二、三、四层墙体与窗自重： 一层墙体与窗自重： 2、控制截面内力计算：（1）第二层截面6-6处，轴向力包括屋面荷载，第四层楼面荷载与第二三四层墙体自重。（2）第一层截面8-8处，轴向力包括上述荷载，第二层楼面荷载与第一层墙体自重。3、横墙承载力验算：（1）第二层截面6-6（2）第一层截面8-8上述验算结果表明，该横墙有较大安全储备，显然其他横墙承载力均不必验算。七、过梁计算由于教学楼为内廊式，故不必设置挑梁。图五 过梁尺寸 图六 过梁配筋图1、验算第一层过梁，采用钢筋混凝土过梁。已知窗洞净宽，墙厚，故，荷载应按墙体均布荷载自重采用，考虑梁、板传来荷载。荷载设计值：过梁端部剪力设计值：选用过梁截面尺寸为，采用C20混凝土，HRB335级钢筋，则 选用412钢筋因此此过梁受剪承载力满足要求，同时由，可按构造配置箍筋6200。2、过梁梁端支承处局部抗压承载力验算查得砌块抗压强度设计值，取压力图形完整系数。过梁有效支承长度： 承压面积：影响面积：由于 故取局部受压强度提高系数 不考虑上部荷载，则局部压力为： 局部承压抗力： 故过梁支座处砌体局部受压符合规范要求。八、抗震验算已知本地设计抗震分组为一组，类场地，抗震设防烈度为7度。1、水平地震作用计算雪荷载为（1）各层重力荷载代表值屋面均布荷载： 楼面均布荷载： 屋面自重： 楼面自重： 各层墙体总长度：第一层墙体与窗自重：第二、三、四层墙体与窗自重：女儿墙自重：各层重力代表值：（2）结构总水平地震作用标准值由设计抗震分组为一组，类场地，抗震设防烈度为7度，特征周期为，查表，（3）各楼层水平地震作用标准值与地震剪力标准值列于表四。表四 水平地震作用标准值与地震剪力标准值层数（kN）（m）(kN)(kN)四54931476902916916三7052754568991815二7052521856222437一8258338584042841278552384012841水平地震作用代表值与所受水平地震剪力如图五所示。图七 水平地震作用代表值与所受水平地震剪力2、横墙截面抗震承载力验算位于轴线横墙为最不利墙段，应进行抗震承载力验算：第二层：全部横向抗侧力墙体横向截面积：轴线横墙横截面面积： 楼层总面积： 轴线横墙重力荷载从属面积：轴线横墙所承担水平地震剪力：轴线横墙每米长度上所承担竖向荷载轴线横墙平均压应力采用M10级砂浆，烧结多孔砖，查表，第一层：采用M10级砂浆，烧结多孔砖，查表3、纵墙截面抗震承载力验算取轴线墙段进行抗震承载力验算。纵墙各墙肢比较均匀，各轴线纵墙刚度比可近似用其墙截面面积比代替。二层：纵墙墙体总面积：轴线墙体横截面面积： 一层：纵墙墙体总面积：轴线墙体横截面面积： 不利墙段地震剪力分配：尽端墙段：，中间墙段：由于，应同时考虑弯曲与剪切变形，取。表五 计算结果列于表中：类别个数一层二层1221413验算第二层：采用M10级砂浆，墙段1仅承受墙体自重，满足要求。轴线处墙段2仅受墙体自重满足要求。其他轴线处墙段2除受墙体自重外还受屋面、楼面荷载。满足要求。验算第一层：采用M10级砂浆，墙段1仅承受墙体自重，满足要求。轴线处墙段2仅受墙体自重满足要求。其他轴线处墙段2除受墙体自重外还受屋面、楼面荷载。满足要求。九、基础计算根据工程地质条件，采用条形基础，取长条形基础为计算单元，轴心受压，采用砖基础。（1）外纵墙下条形基础（2）内横墙墙下条形基础基础如图六、图七所示。 图八 外纵墙下条形基础 图九 内横墙下条形基础 十、构造措施（1）抗震构造措施构造柱：根据建筑结构抗震设计规范，因此教学楼处在地震裂度为7度，层数为四层，所以构造柱设置在楼梯间、电梯间四角，隔15m或单元横墙及外纵墙交界处。构造柱截面采用240mm×180mm，纵向钢筋采用412，箍筋间距为200mm，且在柱上、下端加密间距为100mm。同时构造柱必须先砌墙、后浇筑。构造柱及墙连接处砌成马牙搓，并沿墙高每隔500mm设26拉结钢筋，每边伸入墙内为1.2m，转载自同时及圈梁连接，在连接处，广告主纵筋应穿过圈梁主筋。圈梁：根据设置要求，圈梁设置在屋盖及每层楼高处，圈梁截面高度为150mm，纵向钢筋412，箍筋间距为200mm，同时圈梁应闭合，洞口处，要上下搭接。（2）砌体结构非抗震构造措施整体性措施 a墙体转角处，纵横墙交界处进行错缝搭砌，对不能同时砌筑二又必须留置临时间断处，应砌成斜槎，斜槎长度为其高度2/3.若不能留斜槎，也可做成直槎，但此时必须在墙体内加设拉结钢筋，要求是240mm墙厚为26，每次设置3根，沿墙高间距400mm，埋入长度从墙留槎处算起，每边均为600mm，末端做成弯钩。防止温度在与砌体干缩变形引起墙体开裂b.在屋面或屋面刚性面及砂浆找平层设置分割缝，其间距为，并及女儿墙隔开，缝宽为。c.在顶层门窗洞口过梁上水平灰缝内设置3道焊接钢筋网片，并应伸入过梁两端墙内。防止或减轻房屋其他部位墙体开裂构造措施4焊接钢筋网片。6拉结筋，竖向间距为。c.沿墙体全高设置竖向控制缝。参考文献1、建筑结构可靠度设计统一标准GB 500682001.北京：中国建筑工业出版社，20012、砌体结构设计规范GB 50003-2001.北京：中国建筑工业出版社20023、施楚贤.砌体结构（第二版）M.北京：中国建筑工业出版社2007.4、尚守平.结构抗震设计M.北京：高等教育出版社，2003.5、沈蒲生.混凝土结构设计原理（第3版）M.北京：高等教育出版社，2007.11.第 19 页