毕业设计（论文）-楚轶住宅楼砌体结构设计.docx

武昌理工学院学士学位毕业设计楚轶住宅楼砌体结构设计学 院： 城市建设学院 专业班级： 土木工程1207班 学 号： 20124448171 学生姓名： 蔡雪健 指导教师： 褚俊 2016年5月绪论砌体结构泛指各种块材积砂浆砌筑而成的结构。它包括砖结构、石结构和其它材料的砌块结构。分为无筋砌体结构和配筋砌体结构。砌体结构在我国应用很广泛，他有如下优点。1. 它可以就地取材2. 具有很好的耐久性及较好的化学稳定性和大气稳定性3. 有较好的保温隔热性能4. 较钢筋混凝土结构节约水泥和钢材，砌筑时不需模板及特殊的技术设备，可节约木材。砌体结构的缺点是自重大、体积大，砌筑工作繁重。由于砖、石、砌块和砂浆间粘结力较底，因此无筋砌体的抗拉、抗弯及抗剪强度都很低。由于其组成的基本材料和连接方式，决定了它的脆性性质，从而使其遭受地震时破坏较重，抗震性能很差，因此对多层砌体结构抗震设计需要采用构造柱、圈梁及其它拉结等构造措施以提高其延性和抗倒塌能力。砌体结构自古至今都是世界各国土木工程的主要结构形式之一，上世纪50年代以来，粘土砖生产工艺的革新，是块材自重进一步减轻，而提高强度，病史砌体在隔热，隔声，防火和建筑节能等方面优于其他建筑材料。今后砌体结构的发展方向主要在于如何进一步发挥其优点并克服其缺点，使砌体结构的性能更好，应用范围更广。目录摘要ialbstractii第1章 建筑设计11.1 设计任务及条件11.2总设计11.3方案拟定11.4工程概况1第2章 荷载统计32.1 屋面荷载32.2楼面荷载32.3墙体自重3第3章 墙体验算43.1静力计算方案43.2高厚比验算43.3墙体承载力验算43.4墙体轴心受压验算8第4章 现浇板设计94.1 板1配筋计算104.2 板3配筋计算134.3 板3配筋计算154.4 板4配筋计算17第5章 楼梯设计205.1 lt-1楼梯梯段设计205.2 lt-2楼梯梯段设计225.3 平台板设计24第6章 梁的设计266.1 连系梁设计266.2 窗台过梁设计266.3 圈梁的设计286.4 挑梁的设计29第7章 构造柱配筋35第8章 基础设计36结论40参考资料41致谢42摘要本工程为多层砖混民用住宅，建筑层数为六层，建筑高度为16.950m。抗震设防烈度为6 度，场地类别为类，结构设计使用年限为50年。本结构要求满足安全使用。结构设计依据建筑结构荷载规范gb50009-2001，混凝土结构设计规范 gb50010-2010等规范进行设计，计算各楼板和屋面板的恒、活荷载，并将这些荷载传递给墙，然后根据使用的砖及砂浆强度，墙体自重，来计算墙体的承载能力。确定基础上部的荷载标准值，确定基础类型，计算基础配筋。该住宅设计分为两部分：首先建筑设计部分，包括住宅的各层建筑平面，各个方向的立面。再者为结构设计部分，包括楼板、屋面板的结构设计，墙体承载力验算、高厚比，楼梯、基础的计算等。经过验算，该结构符合安全性、可靠性要求。关键词：砖混结构；墙体承载力；设计；高厚比；荷载iialbstractthis project is a multi-storey brick residential building, six floors, building height of 16.950m. the seismic fortification intensity is 6 degrees, and the site class is ii. the structure design service life is 50 years. the structure is required to meet the safe use. 结构设计依据建筑结构荷载规范gb50009-2001，混凝土结构设计规范 gb50010-2010等规范进行设计，计算各楼板和屋面板的恒、活荷载，并将这些荷载传递给墙，然后根据使用的砖及砂浆强度，墙体自重，来计算墙体的承载能力。确定基础上部的荷载标准值，确定基础类型，计算基础配筋。based on the structure design load code for the design of building structures gb50009-2001, the code for design of concrete structures gb50010-2010 specification design, calculation of each floor and roof panel constant, live load and the load transfer to the wall, then according to the use of brick and mortar strength, the self weight of the wall, to calculate the wall bearing capacity. determine the basis of the upper part of the load standard values, to determine the basis of type, calculation of foundation reinforcement. 该住宅设计分为两部分：首先建筑设计部分，包括住宅的各层建筑平面，各个方向的立面。再者为结构设计部分，包括楼板、屋面板的结构设计，墙体承载力验算、高厚比，楼梯、基础的计算等。the residential design is divided into two parts: the first part of the architectural design, including the residential building plane, the various directions of the elevation. in addition to the structural design part, including the floor, roof panel structure design, wall bearing capacity checking, high thickness ratio, stair, foundation calculation, etc. 经过验算，该结构符合安全性、可靠性要求。after checking, the structure meets the requirements of safety and reliability. 关键词：砖混结构；墙体承载力；设计；高厚比；荷载key words: masonry structure; wall bearing capacity; design; thickness ratio; load 第1章 建筑设计1.1 设计任务及条件1.在通过调查及收集有关资料的基础上，正确选择设计方案独立完成任务书要求的扩大初步设计，完成住宅楼的结构设计，并提出规定的技术文件。2.通过该设计应使学生初步掌握建筑设计、结构设计的一般规则，步骤和方法：能综合运用已学过的知识，培养综合分析问题，解决问题的能力，以及相应的设计技巧；同时还将培养设计工作中实事求是，严格准确的科学态度和作风。3.拟建建筑的位置为武汉市，该地区地质情况好，地基土以粘性土为主，地基承载力特征值为200kpa，该区抗震设防烈度为6度。基本风压0.40kn/,基本雪压0.3kn/。场地周围交通方便，各种材料供应及时。1.2总设计总平面设计综合考虑基地的形状和大小、周围街道走向、基地地形地质、 建筑物朝向、与周围环境的协调一致，本设计采用矩形，住宅楼在国道两旁，方便居民生活。1.3方案拟定本工程选用较为规则的建筑形体，因为这种形状规则，对称，刚度均匀，建筑结构有利于抗震，传力明确、便于施工。本工程对建筑抗震要求不高，考虑工程造价，本次毕业设计采用砖混砌体结构。其优点有：砖石最小的标准化构件，对施工场地和施工技术要求较低，可砌成各种形状的墙体，各地都可生产，便于就地取材且资源丰富。 砖的隔音和保温隔热性能要好于混凝土和其他墙体材料。施工简单，进度快。1.4工程概况本工程是武汉楚轶住宅楼，建筑场地平坦，无障碍物，地下无古代建筑物。地质情况良好，地基以粘性土为主，地基承载力特征值为200kpa，该工程抗震设防烈度为6度。基本风压为0.40kn/m。基本雪压为0.3kn/m。主体采用砖混砌体结构，基础采用独立基础和墙下条形基础。第2章 荷载统计2.1 屋面荷载app改性沥青防水层 0.30 kn/20厚1：2.5水泥砂浆找平层 200.02=0.40 kn/高聚物改性沥青防水卷材 0.50kn/20mm起厚2%找坡膨胀珍珠岩保温层 0.9kn/120厚钢筋混凝土板 250.12=3.0 kn/20mm厚板下石灰抹面 0.0217=0.34 kn/屋面恒荷载合计 gk=4.94 kn/ 屋面活载 qk=0.5 kn/屋面荷载设计值 4.941.2+0.51.4=6.628 kn/2.2楼面荷载木质地板 8.60.01=0.086kn/20mm水泥砂浆面层 0.4kn/120厚钢筋混凝土板 3kn/20mm厚板下石灰抹面 0.34 kn/楼面恒荷载合计 gk=3.826 kn/楼面活载 qk=2 kn/楼面荷载设计值 3.8261.2+21.4=7.391 kn/2.3墙体自重双面粉刷240厚砖墙自重 0.2419+20.0217=5.24kn/门窗自重 0.5kn/第3章 墙体验算3.1静力计算方案最大横墙间距smax32m，属于刚性方案。楼盖为现浇式钢筋混凝土楼盖。底层墙高h=3.0+0.45+0.5=3.95，其余墙高h=2.7m，需进行底层高厚比验算。各层墙厚相同均为240mm. 1-6层均采用mu10烧结多孔砖和m5混合砂浆砌筑。取较不利墙体即高度较高、洞口较大的承重墙体计算。 3.2高厚比验算外纵墙 / 最大横墙间距s=4.1m32m,查资料可知属于刚性方案。底层h=3.95m，横墙间距，hs=4.1m0.7=h0h=2.4300.24=10.112=1.00.8524=20.4满足要求内横墙/内横墙墙长s=4.5m =24，1=1.0，2=1.0 =h0h=2.590.24=10.8215.5kn 承载力满足要求 截面处的的轴向力设计值 n-5 = n-6 + nd5=215.5+76.4=291.9kn e/h=0，=11.25，查表=0.84nu = fa=0.841.51080000=1360.8kn291.9 kn 承载力满足要求(3)第4层墙体承载力计算 截面处的的弯矩设计值 m=nepep=59.984.24=5.046knm 截面处的的轴向力设计值 n-4 = n-5+ np=351.8kn 偏心距e=m/n=5046/351.8=14.3 mm偏心率e/h=14.3/240=0.06高厚比=11.25，查表=0.71nu = fa=0.711.51080000=1150.2kn351.8kn 承载力满足要求 截面处的的轴向力设计值 n-4 = n-5 + nd4=351.8+76.4=428.2kne/h=0，=11.25，查表=0.84nu = fa=0.841.51080000=1360.8kn428.2kn 承载力满足要求(4)第3层墙体承载力计算 截面处的的弯矩设计值 m=nepep=59.984.24=5.046knm截面处的的轴向力设计值 n-3= n-4+ np=428.2 +59.9=588.1kn 偏心距e=m/n=5046/488.1=10.3 mm偏心率e/h=10.3/240=0.05 高厚比=11.25，查表=0.72nu = fa=0. 721.51080000=1166.4kn488.1kn 承载力满足要求 截面处的的轴向力设计值 n-3 = n-4 + nd3=488.1+76.4=564.5kn e/h=0，=11.25，查表=0.84nu = fa=0.8411.251080000=1360.8kn564.5kn 承载力满足要求(5)第2层墙体承载力计算 截面处的的弯矩设计值 m=nepep=59.984.24=5.046knm截面处的的轴向力设计值 n-2 = n-3+ np=564.5+59.9=624.4kn 偏心距e=m/n=5046/624.4=8.1mm偏心率e/h=8.1/240=0.034=11.25，查表=0.77nu = fa=0.771.51080000=1247.4kn624.4kn 承载力满足要求 截面处的的轴向力设计值 n-2 = n-2 + nd2=624.4kn +76.4kn=700.8kn e/h=0，=11.25，查表=0.84nu = fa=0.841.51080000=1360.8kn700.8kn 承载力满足要求(6)第1层墙体承载力计算 截面处的的弯矩设计值 m=nepep=59.984.24=5.046knm截面处的的轴向力设计值 n-1 = n-2+ np=700.8+59.9=760.7 kn 偏心距e=m/n=5046/760.7=6.6mm偏心率e/h=6.6/240=0.028高厚比=h0/h=3950/240=16.5，查表=0.65nu = fa=0.651.51080000=1053kn760.7kn 承载力满足要求截面处的的轴向力设计值 n-1 = n-1 + nd1=760.7kn +108.4=869.1kn e/h=0，=16.5，查表=0.70nu = fa=0.701.51080000=1134.0kn869.1kn 承载力满足要求3.4墙体轴心受压验算选取墙/楼面荷载：7.391kn/m2屋面荷载：6.628kn/m2墙体自重：5.24kn/m2总荷载n=1109.9knnu=1134.0kn 承载力满足要求第4章 现浇板设计本建筑有6层，功能齐全，板均采用120mm厚整体现浇钢筋混凝土楼板，阳台采用悬挑梁设计。板的分布示意图如下。图4-1 板的布置图4.1 板1配筋计算图4-2 板1示意图配筋计算(lx/ly=4100/4500=0.9112.000 所以按双向板计算):1.x向底板钢筋 确定x向板底弯矩 mx = 表中系数(ggk+qqk)lo2 = (0.0216+0.03040.200)(1.2003.826+1.4002.000)4.12 = 3.441 knm 确定计算系数 s = omx/(1fcbhoho) = 1.003.441106/(1.009.610009090) = 0.044计算相对受压区高度 = 1-sqrt(1-2s) = 1-sqrt(1-20.044) = 0.045计算受拉钢筋面积 as = 1fcbho/fy = 1.0009.61000900.045/270 = 145mm2验算最小配筋率 = as/(bh) = 145/(1000120) = 0.121% min = 0.200% 不满足最小配筋要求 所以取面积为as = minbh = 0.200%1000120 = 240 mm2采取方案8200, 实配面积251 mm22.y向底板钢筋确定y向板底弯矩 my = 表中系数(ggk+qqk)lo2 = (0.0304+0.02160.200)(1.2003.826+1.4002.000)4.12 = 4.312 knm确定计算系数 s = omy/(1fcbhoho) = 1.004.312106/(1.009.610009090) = 0.055计算相对受压区高度 = 1-sqrt(1-2s) = 1-sqrt(1-20.055) = 0.057计算受拉钢筋面积 as = 1fcbho/fy = 1.0009.61000900.057/270= 183mm2验算最小配筋率 = as/(bh) = 183/(1000120) = 0.152% min = 0.200% 不满足最小配筋要求 所以取面积为as = minbh = 0.200%1000120 = 240 mm2采取方案8200, 实配面积251 mm23.y向上边支座钢筋确定上边支座弯矩 moy = 表中系数(ggk+qqk)lo2 = 0.0786(1.2003.826+1.4002.000)4.12 = 9.762 knm确定计算系数 s = omoy/(1fcbhoho) = 1.009.762106/(1.009.610009090) = 0.126计算相对受压区高度 = 1-sqrt(1-2s) = 1-sqrt(1-20.126) = 0.135计算受拉钢筋面积 as = 1fcbho/fy = 1.0009.61000900.135/270 = 431mm2验算最小配筋率 = as/(bh) = 431/(1000120) = 0.359% min = 0.200% 满足最小配筋要求 采取方案10180, 实配面积436 mm24.y向下边支座钢筋确定下边支座弯矩 moy = 表中系数(ggk+qqk)lo2 = 0.0786(1.2003.826+1.4002.000)4.12 = 9.762 knm确定计算系数 s = omoy/(1fcbhoho) = 1.009.762106/(1.009.610009090) = 0.126计算相对受压区高度 = 1-sqrt(1-2s) = 1-sqrt(1-20.126) = 0.135计算受拉钢筋面积 as = 1fcbho/fy = 1.0009.61000900.135/270 = 431mm2验算最小配筋率 = as/(bh) = 431/(1000120) = 0.359% min = 0.200% 满足最小配筋要求采取方案10180, 实配面积436 mm24.2 板3配筋计算图4-3 板2示意图配筋计算(lx/ly=4100/3000=1.3672.000 所以按双向板计算):1.x向底板钢筋确定x向板底弯矩 mx = 表中系数(ggk+qqk)lo2 = (0.0167+0.05080.200)(1.2003.826+1.4002.000)32 = 1.785 knm确定计算系数 s = omx/(1fcbhoho) = 1.001.785106/(1.009.610009090) = 0.023计算相对受压区高度 = 1-sqrt(1-2s) = 1-sqrt(1-20.023) = 0.023计算受拉钢筋面积 a s = 1fcbho/fy = 1.0009.61000900.023/270 = 74mm2验算最小配筋率 = as/(bh) = 74/(1000120) = 0.062% min = 0.200% 不满足最小配筋要求 所以取面积为as = minbh = 0.200%1000120 = 240 mm2采取方案8200, 实配面积251 mm22.y向底板钢筋确定y向板底弯矩 my = 表中系数(ggk+qqk)lo2 = (0.0508+0.01670.200)(1.2003.826+1.4002.000)32 = 3.602 knm确定计算系数 s = omy/(1fcbhoho) = 1.003.602106/(1.009.610009090) = 0.046计算相对受压区高度 = 1-sqrt(1-2s) = 1-sqrt(1-20.046) = 0.047计算受拉钢筋面积 a s = 1fcbho/fy = 1.0009.61000900.047/270 = 152mm2验算最小配筋率 = as/(bh) = 152/(1000120) = 0.127% min = 0.200% 不满足最小配筋要求 所以取面积为as = minbh = 0.200%1000120 = 240 mm2采取方案8200, 实配面积251 mm23.y向下边支座钢筋确定下边支座弯矩 moy = 表中系数(ggk+qqk)lo2 = 0.1062(1.2003.826+1.4002.000)32 = 7.066 knm确定计算系数 s = omoy/(1fcbhoho) = 1.007.066106/(1.009.610009090) = 0.091计算相对受压区高度 = 1-sqrt(1-2s) = 1-sqrt(1-20.091) = 0.095计算受拉钢筋面积 as = 1fcbho/fy = 1.0009.61000900.095/270 = 305mm2验算最小配筋率 = as/(bh) = 305/(1000120) = 0.254% min = 0.200% 满足最小配筋要求采取方案8160, 实配面积314 mm24.3 板3配筋计算图4-4 板3示意图配筋计算(lx/ly=4100/3000=1.3672.000 所以按双向板计算):1.x向底板钢筋确定x向板底弯矩 mx = 表中系数(ggk+qqk)lo2 = (0.0309+0.06430.200)(1.2003.826+1.4002.000)32 = 2.913 knm确定计算系数 s = omx/(1fcbhoho) = 1.002.913106/(1.009.610009090) = 0.037计算相对受压区高度 = 1-sqrt(1-2s) = 1-sqrt(1-20.037) = 0.038计算受拉钢筋面积 as = 1fcbho/fy = 1.0009.61000900.038/270 = 122mm2验算最小配筋率 = as/(bh) = 122/(1000120) = 0.102% min = 0.200% 不满足最小配筋要求 所以取面积为as = minbh = 0.200%1000120 = 240 mm2采取方案8200, 实配面积251 mm22.y向底板钢筋确定y向板底弯矩 my = 表中系数(ggk+qqk)lo2 = (0.0643+0.03090.200)(1.2003.826+1.4002.000)32 = 4.689 knm确定计算系数 s = omy/(1fcbhoho) = 1.004.689106/(1.009.610009090) = 0.060计算相对受压区高度 = 1-sqrt(1-2s) = 1-sqrt(1-20.060) = 0.062计算受拉钢筋面积 as = 1fcbho/fy = 1.0009.61000900.062/270 = 199mm2验算最小配筋率 = as/(bh) = 199/(1000120) = 0.166% 2.000,所以选择多边支撑单向板计算):1.y向底板配筋确定底板y向弯距 my = (ggk+qqk)lo2/8 = (1.2003.826+1.4002.000)1.52/8 = 2.079 knm确定计算系数 s = omy/(1fcbhoho) = 1.002.079106/(1.009.610009090) = 0.027计算相对受压区高度 = 1-sqrt(1-2s) = 1-sqrt(1-20.027) = 0.027计算受拉钢筋面积 as = 1fcbho/fy = 1.0009.61000900.027/270 = 87mm2验算最小配筋率 = as/(bh) = 87/(1000120) = 0.072% min = 0.200% 不满足最小配筋要求 所以取面积为as = minbh = 0.200%1000120 = 240 mm2计算横跨分布钢筋面积 不宜小于纵跨板底钢筋面积的15%,所以面积为: as1 = as0.15 = 240.000.15 = 36 mm2 不宜小于该方向截面面积的0.15%,所以面积为: as1 = hb0.0015 = 12010000.0015 = 180 mm2 取二者中较大值，所以分布钢筋面积as = 180 mm2y向底板采取方案8200, 实配面积251 mm22.上边支座配筋构造上边钢筋面积 构造钢筋面积as = minbh = 0.200%1000120 = 240 mm23.下边支座配筋构造下边钢筋面积 钢筋面积as = minbh = 0.200%1000120 = 240 mm24.左边支座配筋构造左边钢筋面积 钢筋面积as = minbh = 0.200%1000120 = 240 mm2采取方案8200, 实配面积251 mm25.右边支座配筋6.构造右边钢筋面积 钢筋面积as = minbh = 0.200%1000120 = 240 mm2采取方案8200, 实配面积251 mm2板号x向板底y向板底上边支座下边支座1820082008160816028200820081603820082004820082008160表4-1 板配筋表第5章 楼梯设计5.1 lt-1楼梯梯段设计图5-1 lt-1楼梯梯段示意图1. 楼梯几何参数：踏步高度：h = 0.1500 m踏步宽度：b = 0.2800 m计算跨度：l0 = l1(b1b2)/2 = 2.24(0.240.24)/2 = 2.48 m梯段板与水平方向夹角余弦值：cos = 0.881 2. 荷载计算( 取 b = 1m 宽板带)：(1) 梯段板：面层：gkm = (bbh/b)qm= (110.15/0.28)1.70 = 2.61 kn/m自重：gkt = rcb(t/cosh/2)= 251(0.12/0.8810.15/2) = 5.28 kn/m抹灰：gks = rsbc/cos = 2010.02/0.881 = 0.45 kn/m恒荷标准值：pk = gkmgktgksqf = 2.615.280.450.20 = 8.54 kn/m恒荷控制：pn(g) = 1.35pkq0.7bq= 1.358.541.400.712.50 = 13.98 kn/m活荷控制：pn(l) = gpkqbq= 1.208.541.4012.50 = 13.75 kn/m荷载设计值：pn = max pn(g) , pn(l) = 13.98 kn/m3. 正截面受弯承载力计算：左端支座反力: rl = 17.34 kn右端支座反力: rr = 17.34 kn最大弯矩截面距左支座的距离: lmax = 1.24 m最大弯矩截面距左边弯折处的距离: x = 1.24 mmmax = rllmaxpnx2/2 = 17.341.2413.981.242/2 = 10.75 knm相对受压区高度：= 0.132909 配筋率：= 0.004726纵筋(1号)计算面积：as = 448.94 mm2支座负筋(2、3号)计算面积：as=as = 0.25448.94 = 112.23 mm2计算结果：(为每米宽板带的配筋)1.1号钢筋计算结果(跨中)计算面积as：448.94 mm2采用方案：8120实配面积： 419 mm22.2/3号钢筋计算结果(支座)计算面积as：112.23 mm2采用方案：12200实配面积： 565 mm23.4号钢筋计算结果采用方案：6200实配面积： 141 mm2 5.2 lt-2楼梯梯段设计图5-2 lt-2楼梯梯段示意图1. 楼梯几何参数：踏步高度：h = 0.2000 m踏步宽度：b = 0.2800 m计算跨度：l0 = l1(b1b2)/2 = 2.52(0.240.24)/2 = 2.76 m梯段板与水平方向夹角余弦值：cos = 0.814 2. 荷载计算( 取 b = 1m 宽板带)：(1) 梯段板：面层：gkm = (bbh/b)qm = (110.20/0.28)1.70 = 2.91 kn/m自重：gkt = rcb(t/cosh/2) = 251(0.12/0.8140.20/2) = 6.19 kn/m抹灰：gks = rsbc/cos = 2010.02/0.814 = 0.49 kn/m恒荷标准值：pk = gkmgktgksqf = 2.916.190.490.20 = 9.79 kn/m恒荷控制：pn(g) = 1.35pkq0.7bq = 1.359.791.400.713.50 = 16.65 kn/m活荷控制：pn(l) = gpkqbq = 1.209.791.4013.50 = 16.65 kn/m荷载设计值：pn = max pn(g) , pn(l) = 16.65 kn/m3. 正截面受弯承载力计算：左端支座反力: rl = 22.98 kn右端支座反力: rr = 22.98 kn最大弯矩截面距左支座的距离: lmax = 1.38 m最大弯矩截面距左边弯折处的距离: x = 1.38 mmmax = rllmaxpnx2/2= 22.981.3816.651.382/2 = 15.86 knm相对受压区高度：= 0.203759 配筋率：= 0.007245纵筋(1号)计算面积：as = 688.25 mm2支座负筋(2、3号)计算面积：as=as = 0.25688.25 = 172.06 mm2计算结果：(为每米宽板带的配筋)1.1号钢筋计算结果(跨中)计算面积as：688.25 mm2采用方案：10100实配面积： 785 mm22.2/3号钢筋计算结果(支座)计算面积as：172.06 mm2采用方案：6110实配面积： 257 mm23.4号钢筋计算结果采用方案：6250实配面积： 113 mm25.3 平台板设计图5-3 平台板示意图配筋计算(lx/ly=2800/1500=1.8672.000 所以按双向板计算): 1.x向底板钢筋 1) 确定x向板底弯矩 mx = 表中系数(ggk+qqk)lo2 = (0.0080+0.06260