砌体结构计算说明书——课程设计.docVIP

课 程 设 计 任 务 书设计题目办公室墙体及条形基础设计学生姓名所在学院专业、年级、班设计要求：（1）平、立、剖面；（2）选择材料（块材和砂浆标号）；（3）墙体高厚比验算；（4）墙体承载力验算；（5）与规范对比，是否满足构造要求；（6）基础设计，并绘出施工图。学生应完成的工作：课程设计说明书一份参考文献阅读：1 沈蒲生主编.建筑工程课程设计指南m. 北京：高等教育出版社，2005.1.2 施楚贤主编.砌体结构（第三版）m.北京：中国建筑工业出版社，2012.11.3 中华人民共和国国家标准. 建筑结构荷载规范（gb 50009-2012）s. 北京：中国建筑工业出版社，2012.9.4 中华人民共和国国家标准. 砌体结构设计规范（gb 50003-2011）s. 北京：中国建筑工业出版社，2012.1.5 中华人民共和国国家标准. 建筑地基基础设计规范（gb 50007-2011）s. 北京：中国建筑工业出版社，2012.3.6 中华人民共和国国家标准. 建筑抗震设计规范（gb 50011-2010）s. 北京：中国建筑工业出版社，2010.8. 工作计划：1.一天高厚比部分计算 2.一天荷载部分计算 3.一天承载力的计算 4.基础设计 5.说明书整理完成任务下达日期： 2013年 9月 1日任务完成日期： 2013年 9月 6日指导教师（签名）： 学生（签名）： 办公室墙体及条形基础设计摘 要：这是砌体结构的办公室墙体，以纵横墙承重。考虑底部承载力需要的多，所以一层用370的墙，以上三层和其他的墙体都用240的。本次设计首先，考虑墙体的高厚比以初步确定墙体的稳定性；其次，考虑墙体的纵横墙的承载力，包括考虑受压承载力和局部受压承载力。选取不利的墙体局部，计算相关的荷载值，以便计算内力，最后算得相关的承载力，通过校核，确定所设计的结构安全合理；最后由以上所提供的荷载值确定基础的相关尺寸。 本座办公室结构的空间比较大，可以有较充分的活动空间。考虑共有四层，底部荷载比较大而取370的墙体，而又考虑到经济性第二层就用壁柱以提供较大的承载力和较好的稳定性。在计算墙体承载力后还要考虑梁下局部受压承载力是否满足要求。一般都用混凝土垫块以提高砌体结构的局部受压承载力，经过相关的试算确定适合的垫块类型。 基础的设计考虑到土质的种类，确定地基承载力特征值，再用到以上的荷载值确定基础的形式和尺寸。由于用砌体基础不合适，所以选用混凝土条形基础。关键词：刚性结构 纵横墙 壁柱 高厚比 荷载 承载力 目录1 设计背景11.1 设计资料11.2 材料标号22 设计方案2静力计算方案23 高厚比验算33.1 外纵墙高厚比验算33.2内纵墙高厚比验算43.3横墙高厚比验算44 承载力验算44.1 荷载资料44.2 纵墙承载力验算55 基础设计205.1 概述205.2 基础平面布置图205.3 外纵墙下条形基础设计215.4 内横纵墙下条形基础设计216 结果与结论237 收获与致谢247.1 收获247.2 致谢248 参考文献251 设计背景1.1 设计资料设计例题某四层办公楼平面、剖面图如图7-1所示，屋盖、楼盖采用预应力混凝土空心板，墙体采用烧结页岩砖mu15和水泥混合砂浆砌筑，三、四层砂浆的强度等级为m2.5，一、二层砂浆的强度等级为m5，施工质量控制等级为b级。各层墙厚如图所示。窗洞尺寸为1800mm2100mm，门洞尺寸为1200mm2400mm。图1 平面图、剖面图1.2 材料标号屋面构造层做法： 40mm厚配筋细石混凝土板顺水方向砌120mm厚180mm高条砖三毡四油沥青防水卷材，撒铺绿豆砂40mm厚防水珍珠岩20mm厚1：2.5水泥砂浆找平层 120mm厚预应力混凝土空心板15mm厚板底粉刷楼面构造层做法：大理石面层20mm厚水泥砂浆找平120mm厚预应力混凝土空心板15mm厚板底粉刷工程地质资料：地表下0.3m内为填土，填土下1.2m内为粘土（），其下层为砾石层（）。2 设计方案静力计算方案本房屋的屋盖、楼盖采用预制钢筋混凝土空心板，属第一类屋盖和楼盖；横墙的最大间距为，因此本房屋属于刚性方案。本房屋中的横墙也符合刚性方案房屋对横墙的要求。3 高厚比验算3.1 外纵墙高厚比验算取d轴线上横墙间距最大的一段外纵墙进行高厚比验算。对于三、四层外纵墙，查表3-2，。四层墙的砂浆强度等级为m2.5，查表3-3，=22。一、二层墙的砂浆强度等级为m5，查表3-3，=24。考虑窗洞的影响，。三，四外纵墙的实际高厚比，满足要求。对于第二层外纵墙，属带壁柱墙，其几何特征为： ，查表3-2，整片墙的高厚比，满足要求。验算壁柱间墙时，查表3-2，。壁柱间墙的高厚比，亦满足要求。对于一层外纵墙，查表3-2，。一层外纵墙的实际高厚比，满足要求。3.2内纵墙高厚比验算c轴线上横墙间距最大的一段内纵墙上开有两个门洞，大于上述0.8，故不必验算便可知三、四层内纵墙高厚比符合要求。对于一层内纵墙，满足要求。二层内纵墙的计算高度比一层内纵墙的小，显然其高厚比亦能满足要求，不必再验算。3.3横墙高厚比验算横墙厚度为240mm，墙长s=7m，且墙上无洞口，其允许高厚比较纵墙的允许高厚比有利，不必再验算。4 承载力验算4.1 荷载资料（1）屋面恒荷载标准值40mm厚配筋细石混凝土板：顺水方向砌120mm厚180mm高条砖：三毡四油沥青防水卷材，撒铺绿豆砂：0.4kpa40mm厚防水珍珠岩：20mm厚1:2.5水泥砂浆找平层：120mm厚预应力混凝土空心板（包括灌缝）：2.15kpa15mm厚板底粉刷：屋面恒荷载标准值合计：5.17kpa（2）上人屋面的活荷载标准值：2.0kpa（3）楼面恒荷载标准值大理石面层：20mm厚水泥砂浆找平层：120mm厚预应力混凝土空心板：2.15kpa15mm厚板底粉刷：0.24kpa楼面恒荷载标准值合计：3.21kpa（4）楼面活荷载标准值：2.0kpa（5）屋面梁、楼面梁自重标准值：（6）墙体自重标准值240mm厚墙体自重：5.24kpa（按墙面计）370mm厚墙体自重：7.71kpa（按墙面计）铝合金玻璃窗自重：0.4kpa（按墙面计）本地区的基本风压为0.35kpa，且房屋层高小于4m，房屋总高小于28m，故该设 计可不考虑风荷载的影响。4.2 纵墙承载力验算（1）选取计算单元该房屋有内、外纵墙，d轴墙较a轴墙不利。对于b、c轴内纵墙，走廊楼面传来的荷载，虽使内纵墙上的竖向压力有所增加，但梁（板）支承处墙体轴向力的偏心距却有所减少，且内纵墙上的洞口宽度较外纵墙上的小。因此，可只在d轴取一个开间的外纵墙为计算单元，其受荷面积为（按理需扣除一部分墙体的面积，这里仍近似地以轴线尺寸计算）。（2）确定计算截面通常每层墙的控制截面位于墙顶部梁（或板）底面（如截面1-1）和墙底底面（如截面2-2）处。在截面1-1等处，梁（板）传来的支承压力产生的弯矩最大，且为梁（板）墙支承处，其偏心受压和局部受压均不利。在截面2-2等处，则承受的轴心压力最大。本房屋中第四层和第三层墙体所采用的砖、砂浆强度等级和墙厚虽相同，但轴心力的偏心距不同；第一层和第二层墙体的墙厚不同，因此需对截面1-1截面8-8的承载力分别进行计算。（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900mm,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： 三、四层墙体和窗自重： 二层墙体（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第四层第四层截面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三、四层墙体采用烧结页岩砖mu15、水泥混合砂浆m2.5砌筑，查表3-8，砌体的抗压强度设计值一二层墙体采用烧结页岩砖mu15、水泥混合砂浆m5砌筑，砌体的抗压强度设计值。屋（楼）面梁端均设有刚性垫块，由公式（3-29）和表3-15，取，此时刚性垫块上表面处梁端有效支承长度a0,b为第四层截面2-2处：轴向力为上述荷载与本层墙自重之和： 第三层第三层截面3-3处：轴向力为上述荷载与本层楼盖荷载之和： 查表3-15，由公式（3-29）得查表3-15，由公式（3-29）得第三层截面4-4处：轴向力为上述荷载与本层墙自重之和：第二层第二层截面5-5处：轴向力为轴向荷载n4与本层楼盖荷载之和：由表3-15，由公式（3-29）得： 由表3-15，由公式（3-29）得：第二层截面6-6处：轴向力为上述荷载n5与本层墙体自重之和：第一层第一层截面7-7处：轴向力为上述荷载n6与本层楼盖荷载之和：查表3-15，由公式（3-29）得： 查表3-15，由公式3-29得： 第一层截面8-8处：轴向力为上述荷载与本层墙体自重之和： （5）第四三窗间墙承载力验算 窗间墙受压承载力验算结果列于表4-1。 表4-1 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1-12-21-12-2164.4230.5168.9243.26706600.28_0.28_120_120_0.56_0.55_14.614.614.614.60.280.700.280.700.5280.30.5280.30.5280.30.5280.31.61.61.61.6221.8164.4554.4230.5221.8168.9554.4243.2满足要求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的预制刚性垫块垫块面积 第一组内力： 按，查表3-6，。同时 按公式（3-25）有 取1.0按公式（3-26）有 满足要求。对于第二组内力，由于相等，梁端反力非常接近，因此采用的刚性垫块能满足局部承压力的要求。（6）第三窗间墙承载力验算 窗间墙受压承载力验算结果列于表4-2。 表4-2 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3-34-43-34-4339.4405.5349.6413.92402300.10_0.10_120_120_0.20_0.19_14.614.614.614.60.500.700.500.700.5280.30.5280.30.5280.30.5280.31.61.61.61.6396.0339.4554.4405.5396.0349.6554.4413.9满足要求满足要求 梁端支撑处（截面3-3）砌体局部受压承载力验算 梁端设置尺寸为的预制预制刚性垫块。 第一组内力： 垫块面积： ,按查表3-6，。同时按公式（3-25）有按公式（3-26）有,满足要求第二组内力 第二组内力与上组内力相比，基本相等，而梁端反力却小些，这对局部受压有利，因此采用的刚性垫块能满足局部承载力的要求。第二间窗间墙承载力验算窗间墙受压承载力验算结果列于表4-3。表4-3 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5-56-65-56-6514.4587.4520.3602.51701600.05_0.05_224_224_17/224=0.08_16/224=0.07_10.810.810.810.80.740.850.740.850.61510.61510.61510.61511.831.831.831.83833.0514.4956.8587.4833.0520.3956.8602.5满足要求满足要求两端支撑处（截面5-5）砌体局部受压承载力验算梁端设置尺寸为的刚性垫块第一组内力： 按查表3-5，。同时（只计算壁柱面积），并取，则按公式（3-26）有第二组内力： mpa 采用上述刚性垫块时e=me/h=0.062/0.37=0.17按因此，采用的预制刚性垫块可满足局部受压承载力要求（8）第一层窗间墙承载力验算窗前墙受压承载力验算结果列于表4-4。表4-4 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7-78-87-78-8696.3829.7708.9860.011010011/3700.03_10/3700.03_185_185_0.05_0.05_12.212.212.212.20.760.820.760.820.8140.8140.8140.8141.831.831.831.83/kn1132.1696.31221.5829.71132.1708.91221.5860.0满足要求满足要求 4.3 横墙承载力验算以3轴线上的横墙为例，横墙上承受由屋面和楼面传来的均布荷载，可取1m宽的横墙进行计算，其受力面积为。由于该横墙为轴心受压构件，随着墙体材料，墙体高度不同，可只验算第三层的截面4-4，第二层的截面6-6以及第一层的截面8-8的承载力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： 三、四层楼面恒荷载： 三、四层楼面活荷载： 三、四墙体自重： 一层墙体自重： 控制截面内力计算第三层截面4-4处轴向力包括屋面荷载、第四层楼面荷载和第三、四层墙体自重。n4(1)=1.2(20.68+12.84+218.34)+1.4(8+8)=106.64kn/mn4(2)=1.35(20.68+12.84+218.34)+1.0(8+8)=110.77kn/m第二层截面66处轴向力为上述荷载n4和第三层楼面荷载及第二层墙体自重之和。n6(1)=106.64+1.2(12.84+18.34)+1.48=155.26kn/mn6(2)=110.77+1.35(12.84+18.34)+1.08=160.86kn/m第一层截面88处轴向力为上述荷载n6和第二层楼面荷载及第一层墙体自重之和。n8(1)=155.26+1.2(12.84+23.58)+1.48=210.16kn/mn8(2)=160.86+1.35(12.84+23.58)+1.08=218.03kn/m横墙承载力验算第三层截面44e/h=0，h（=3.5）110.77kn,满足要求。第二层截面66e/h=0，=12.6,查表3-5，=0.81,按公式（3-16）有fa=0.811.50.24103=291.6kn145.19kn,满足要求。第一层截面88e/h=0，h（=4.5）s(=7)218.03kn,满足要求。上述验算结果表明，该横墙有较大的安全储备，显然其他横墙的承载力均不必验算。5 基础设计5.1 概述抗震设防烈度为7度（0.1g），基础选用混凝土条形基础基础的埋深d=0.95m基础承载力特征值为120kpa.5.2 基础平面布置图 图二 图三5.3 外纵墙下条形基础设计根据工程地质条件，墙下条形基础的埋深d=0.95m。取1.0m长条形基础为计算单元采用砖基础。外纵下墙条形基础fk=（18.86+85.51+58.073+55.062+60.857+111.15+28+280.73）/4=132.84kn/m按公式（6-2）有地基净反力基础边缘至砖墙计算截面的距离基础有效高度取基础高度基础剖面如图2所示。5.4 内横纵墙下条形基础设计 =(20.68+12.843+18.343+23.58+8+80.73)knm=162.6 knm =1.2(20.68+12.843+18.343+23.58）+1.4（8+83)knm=210.76 knm =1.35(20.68+12.843+18.343+23.58）+1.40.7（8+83)knm=217.39 knm按公式（6-2）有地基净反力基础边缘至砖墙计算截面的距离基础有效高度取基础高度 基础剖面如图3所示。6 结果与结论 本次设计的办公室砌体结构，通过选用相应的材料，例如墙体的厚度取值和各种防水保温材料的选取从而得出房屋结构所取不稳定单元的的承载力值；以及取用适当的房屋尺寸；计算得出纵横墙的荷载值及相应内力。验算所得墙体的高厚比和结构的内纵横墙的承载力以及梁端局部受压承载力均满足要求。最后通过相关的荷载值取用了合适的基础类型和尺寸。 砌体结构的纵横墙承载能力随墙厚的增加而增加，一般较低层的结构选用240的就能满足承载力的要求。但是较多层的例如四层，底层就需要370的才能满足承载力的要求。而第二层为了经济方面的考虑，不用厚墙而选用带壁柱的墙体也能满足承载力的要求和较高的稳定性。对于较小型的房屋，基础选用砌体的就行，而本次设计的房屋结构荷载较大就选用混凝土类的条形基础以满足支撑较大的承载力。7 收获与致谢7.1 收获本次设计的砌体结构办公室，熟练了房屋稳定性的高厚比、房屋荷载、不利局部的墙体承载力、局部受压承载力、基础类型的取值与运用，深化了对砌体结构的认识。设计运算过程中的高厚比验算，考虑到了有效高度，有效厚度的选