砌体结构课程设计建筑力学计算出书.doc

砌体结构课程设计设计要求：1工程名称：。教学楼； 2设计资料：1）结构类型：混合结构；2）层数：4层；层高3.3米；室内外高差0.45米。3）开间与进深尺寸见附表；4）建筑分类为二类，耐火等级为二级，抗震设防烈度为八度，设计地震分组为第一组；5）天然地面以下510m范围内无地下水，冰冻深度为地面以下0.8米；推荐持力层为粘土层，粘土层位于天然地面下24m处，类场地，地基承载力特征值fk=170kpa。6）承重墙可采用240厚煤矸石多孔砖，隔墙可采用150厚陶粒空心砌块，也可以采用其它砌块(蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖)。3材料砌块：强度等级：MU10MU 20；混合砂浆强度等级：M5M 10； 混凝土：C 20 C 40； 钢筋：小于12 mm的为HPB 300HRB335；大于等于12mm的为HRB 400； 4建筑平面见附图5设计内容（1）计算书（A4纸手写或打印）1）楼盖采用现浇楼盖； 2）竖向荷载作用下主要墙体承载力计算； 3）竖向荷载作用下主要墙体局压承载力验算； 4）主要墙体高厚比验算；（2）图纸（2#图，手绘或机绘，白纸） 5）楼盖结构平面图。平面图比例1：100，剖面图比例1：20；6）基础结构平面图。平面图比例1：100，剖面图比例1：20一、设计的内容1、设计资料：工程名称：。教学楼；1）结构类型：混合结构；2）层数：4层；层高3.3米；室内外高差0.45米。3）开间与进深尺寸见附表；4）建筑分类为二类，耐火等级为二级，抗震设防烈度为八度，设计地震分组为第一组；5）天然地面以下510m范围内无地下水，冰冻深度为地面以下0.8米；推荐持力层为粘土层，粘土层位于天然地面下24m处，类场地，地基承载力特征值fk=170kpa。砌块：强度等级：MU10；混合砂浆强度等级：M7.5；设计内容选择：1）、钢筋：板中钢筋，梁中箍筋，构造钢筋为HPB335级钢筋。梁受力钢筋采用HPB400级钢筋。2）、板的支承长度为120mm，梁的支撑长度为360mm。墙厚均为360mm3）、楼面构造：屋面局部采用为钢筋混凝土结构层（重力密度为25KN/M），其他楼层采用预制混凝土板板厚120mm。梁板天花板为混合砂浆抹灰15 mm（重力密度为17KN/M）。砌体采用粉煤灰砖MU10。2、房屋的静力计算方案和承重体系 因为本教案楼的楼盖采用1类楼盖体系，横墙的最大间距S=3.34=13.2m32m,因此本房屋属刚性方案。采用纵横墙承重体系。3、墙体的高厚比验算 外纵墙高厚比验算： 取轴线D上横墙间距最大的一段外纵墙进行高厚比验算。因为此教学楼采用M7.5砂浆砌筑，所以=26 对于第一层：H=3.3m S=3.34=13.2m2H=6.6m =1.0H=3.3m 对于第二、三层：H=3.3m S=3.34=13.2m =12m2H=6.6m =1.0H=3.3m 考虑窗洞的影响： =1-0.4=1-0.4(1.84)/13.2=0.780.7 因为墙厚均为360mm,所以第一层=3.3/0.36=8.3 而=0.7826=20.28所以满足要求 同理第二、三层 =3.3/0.36=8.3=20.28 内纵墙高厚比验算 考虑门洞口的影响，选取-定位轴线之间的内纵墙进行验算B=26，=1-0.4=1-0.4/3=0.890.76故不必验算可知内纵墙高厚比符合要求。 横墙高厚比验算 横墙厚度为360mm,墙长s=6.3m, 对于第一层2HSH=3.3m,所以=0.4s+0.2H=0.46.3+0.23.3=3.18m 所以=3.18/0.36=8.83=26因为第二层和第三层高度H=3.3m所以无需验算便知高度比一定满足需求，所以横墙高度比符合要求。二、楼盖的结构平面布置1、选取研究对象预制板的荷载计算与选型楼面选用2.41KN/m 板自重：2 .87kN/m (D=120mm)15mm混合砂浆天棚抹灰：0.152=0.3 KN/m GK= 2.87+2.42+0.3 =5.59KN/m , QK=2.00 KN/m 在考虑楼面荷载组合系数。G =0.7 Q=0.4经荷载计算选择1.2m宽，180mm厚长2400mm编号甲。1.2m宽，180mm厚，长3300mm编号乙，现浇板的选择：主梁沿横向布置，次梁沿纵向布置。取四层11轴到12轴的大跨度房间为计算对象，取11-12轴/C-D轴为研究对象，主梁的跨度为9.0m，次梁的跨度为6.3 m，主梁每跨内布置两根次梁，板的跨度为3m，1/2=9/3=3，因此按单向板设计。取连续跨度计算 考虑。由于AB为6m，BC距离2.4m，均小于6.3m。CD轴为6.3m。因此设计考虑为主梁跨度9m，次梁6.3m。三跨版考虑均为6.3m跨。取现浇板1）、按高跨比条件，对于两端连续的单向板，当h3000/40=75mm时，满足。要求，一般不必作使用阶段的挠度和裂缝宽度验算。对于民用建筑的楼板，要求，取板厚。2）、次梁的截面高度应满足h/18/12=6300/186300/12=350525 mm，取h=450mm.。截面宽度，取b=250mm。3）、主梁的截面高度应该满足h/15/10=9000/149000/8=6421125 mm，h=800mm，,截面宽度b=300mm。2、板的设计（1）荷载大理石面层： 2.41kN/80mm钢筋混凝土板： 0.0825=2kN/15mm厚石灰砂浆： 0.01517=0.255kN/小计 4.665kN/板的可变标准荷载值 2.0kN/永久荷载分项系数取1.35，因楼面可变荷载标准值小于4.0kN/，所以可变荷载分项系数应取1.3。于是板的永久荷载设计值 g=4.3751.35=6.29 kN/可变荷载设计值 q=2.01.4=2.8 kN/荷载总设计值 g+q=9.1kN/ 取9.1 kN/（2）计算简图取1m板为计算单元次梁截面为250mm500mm，现浇板在墙上的支承长度不小于100mm,取板在墙上的支撑长度为120mm。按塑性内力重力分布设计，板的计算跨度：边跨 =+h/2=3000-125-120+80/2=27951.025=3049mm，取=2795mm中间跨 =3000-250=2750mm因跨度相差小于10%，可按等跨连续板计算。取1m宽板带作为计算单元，计算简图如（3） 弯矩设计值 因边跨与中跨的计算跨度相差（2795-2750）/2750=1.6%小于10%，可按等跨连续板计算由资料可查得：板的弯矩系数M,，板的弯矩设计值计算过程见下表板的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)l01=2.795l01=2.795l02=2.75l02=2.75(kN.m)9.12.7952.795/11=6.469.12.7952.795/11=-6.469.12.752.75/16=4.3-9.12.752.75/14=-4.90（4） 配筋计算正截面受弯承载力计算板厚80mm,ho=80-20=60mm,b=1000mm,C25混凝土 a1=1.0,fc=11.9N/ mm2，HPB300钢筋，fy=270 N/ mm2。 对轴线AC间的板带，不考虑起拱作用，板配筋计算过程见表。 板的配筋计算截面位置1B2C 弯矩设计值（）6.18-6.184.11-4.70s=M/1fcbh020.151-0.1510.100-0.147 rs= 0.5*（1+（1-2s）0.5）0.7750.7750.7240.739轴线 912计算配筋（mm2）AS=bh01fc/fy514-514366410实际配筋（mm2）1015010150 8130 8120As=524As=524As=387As=419因此根据实际需要，由于此房间的板在的配筋选则上均按照所计算配筋。如附图所示4、次梁荷载计算：（1）荷载设计值：恒荷载设计值 板传来的荷载：6.293.0=18.87kN/m次梁自重： 0.25（0.45-0.08）251.35=3.54 kN/m次梁粉刷： 20.015（0.45-0.08）171.35=0.255 kN/m小计 g=22.66kN/m kN/m活荷载设计值： q=2.83.0= 8.4 kN/m荷载总设计值： q+g=21.09+8.4= 31.06 kN/m （2）、计算简图由次梁实际结构图可知，次梁在墙上的支承长度为a=240mm，主梁宽度为b=300mm。次梁的边跨的计算跨度按以下二项的较小值确定： l01=ln+h/2=(6300-120-300/2)+240/2=6150mm l011=1.025ln=1.0256300=6181mm故边跨板的计算跨度取lo1=6150mm中间跨： l02=ln=6300-300=6000mm计算简图如图所示。（3） 弯矩设计值和剪力设计值的计算因边跨和中间跨的计算跨度相差（6150-6000）/6000=2.5%小于10%，可按等跨连续梁计算。 由表可分别查得弯矩系数和剪力系数。次梁的弯矩设计值和剪力设计值见表：次梁的弯矩设计值的计算截面位置1边跨跨中B离端第二支座2中间跨跨中C中间支座弯矩系数1/11-1/111/16-1/14计算跨度l0(m)l01=6.15l01=6.15l02=6.0l02=6.0(kN.m)29.4956.152/11=106.829.4956.152/11=-106.829.4956.02/16=69.929.4956.02/14=-79.89次梁的剪力设计值的计算截面位置A边支座 B(左) 离端第二支座B(右) 离端第二支座C中间支座剪力系数 0.450.60.550.55净跨度lnln1=6.15ln1=6.15ln2=6.0ln2=6.0(kN)0.45x29.495x6.03=85.98kN0.6x29.495x6.03=114.6kN0.55x29.495x6.0= 102.50.55x29.495x6.0=102.5 kN（4）配筋计算 正截面抗弯承载力计算次梁跨中正弯矩按T形截面进行承载力计算，其翼缘宽度取下面二项的较小值：bf=lo/3=6150/3=2050mmbf=b+Sn=250+3000-120-150=2980mm 故取bf2050mm ，对于中间跨同理取bf2100mm混凝土 a1=1.0, fc=11.9 N/ mm2, ft=1.27 N/ mm2 ; 纵向钢筋采用HRB335，fy=300 N/ mm2 , 箍筋采用HPB300，fyv=270 N/ mm2 ,ho=450-35=415mm。 判别跨中截面属于哪一支座截面按矩形截面计算，正截面承载力计算过程列于表。a1*Fc*Bf*Hf（h0*1/2*Hf）=1x11.9x2050x80x（80/2）=270.78 kN101.415 kN属于第一类T形截面。106.8-106.869.9-79.8s=M/1fcbh02-101.415x106/(1x11.9x2000x4652)=0.025-101.415x106/(1x11.9x200x4652)=0.20879.1x106/(1x11.9x2000x4652)=0.01690.4x106/(1x11.9x2000x4652)=0.155 rs= 0.5*（1+（1-2s）0.5）0.0260.2360.0160.10.1450.35选配钢筋计算配筋（mm2）AS=bh01fc/fy956.811081.2629.01664.6.0实际配筋（mm2）218+125220+218122+ 212220+112As=999.9As=1137As=606.1As=741.1 次梁正截面受弯承载力计算由于根据结构需要选取，次梁选取为L2 ，相应主梁经过计算配筋见附图L1，由于及标准层、顶层屋面房间11轴12轴/B轴，并11轴12轴/C轴布置主梁。五、重力荷载下墙体承载力验算。根据设计要求，荷载资料如下： 屋面横荷载标准值：选择所给材料选择屋13 3.16 kN /180密码厚预应力多孔板（汗灌缝、顶棚抹灰等）平均 2.87 kN /20mm厚顶棚抹灰 0.34 kN / 6.33kN / 层面梁自重 250.250.45=2.82 kN / 楼面横荷载标准值采用楼15w 2.12 kN /180mm厚预应力多孔板（包括灌缝）： 2.87 kN /20厚板底粉刷： 0.34 kN / 5.33 kN /楼面梁自重： 250.250.45=2.82kN /墙体自重标准值360后墙体自重： 7.67 kN（双面粉刷） 铝合金窗自重： 0.25 kN /（按窗面积计）5人层面的活荷载标准值： 2.0 kN /楼面活荷载标准值 根据建筑结构荷载规范（GB50009-2001），教室、实验室、办公室的楼面活荷载标准值为2.0 kN /。由于本地区的基本风压值=0.55 kN /，且房屋高度小于4m，房屋总高小于18m，洞口水平截面面积小于截面的2/3，屋面自重大于0.8 kN /，所以不考虑风载的影响。雪荷载, 故取0.7。选取计算单元 该房屋有内、外纵墙。对于外纵墙，相对而言，但梁支乘处墙体的轴向力偏心距却有所减小，并且内纵墙上的洞口宽度较外纵墙上的小。所以可只在D轴线上取一个开间的外纵墙作为计算单元，其受荷面积为：3.153.3=10.4。由于4层墙体截面及材料相同所以只需验算最下面一层所以取首层为研究对象。采用女儿墙240厚烧结多孔砖粉刷5.24高度为720mm。 确定计算面积： 每层墙的控制截面位于墙的顶部梁（或板）的底面和墙低的底面处。因为墙的顶部梁（或板）的底面处，梁（或板）传来的支撑压力产生的弯矩最大，且为梁（或板）端支承处，其偏心承压和局部变压均为不利。而墙底的底面处承受的轴向压力最大。所以此处对截面：1-12-2的承受力分别进行计算。 荷载计算： 取一个计算单元，作用于纵墙的荷载标准值如下： 层面横荷载： 6.339.45=65.83 kN 层面梁自重 2.823.3=9.83 kN 女儿墙自重及梁高下的墙体自重及： 5.243.30.72+0.453.06.52=22.79kN 屋面活荷载： 0.710.4=7.28kN 一、二、三、四层楼面活荷载： 210.4=20.8kN 一、二、三、四层墙体和窗自重： 67.26 kN 控制截面的内力计算：1 第一层： 第一层截面1-1处：第一种组合： 由屋面荷载产生的轴向力涉及值应考虑两种内力组合，由可变荷载效应控制的组合， =1.2， =1.4 则屋面墙体恒荷载GK=49.99kN,由于各层的墙体及材料尺寸相同所以只计算 首层GK1=GK2=GK3=GK4=67.26 kN，采用浆砌砖，因为本教学楼采用MU10，M7.5，砌体的抗压强度设计值f=1.69MPa a01=10（f/b）0.5=10（1.69/450）0.5=172.1mmN1I=1.2（GK+GK2+GK3+GK4 ）+1.4*(Nl15Qk+Nl14Qk+Nl13Qk+Nl12Qk) =1.2*(67.26*3+49.99)+ 1.4*(7.27+20.7*3)= 399.69kN401.000652NL1=NL2=g*Nl14gk+Nl14qk*Q=91.476kNel1=墙厚/2-0.4a01= 111. 2 kNe=NL1*el1/N1I= 25.45mm第一层截面1-1第二种组合 由永久荷载效应控制的组合： =1.35， =1.4 =0.7N1I=1.35（GK+GK2+GK3+GK4 ）+1.4*(Nl15Qk+Nl14Qk+Nl13Qk+Nl12Qk) = 437.46kNNL1=NL2=*Nl14gk+Nl14qk*=99.27kNel1=墙厚/2-0.4a01= 110.7 kNe=NL1*el1/N1I= 25.12mm第一层截面2-2处一层墙面2-2界面a第一种组合：N1=1.2GK1+N1I=480.42 kNb第二种组合：N1=1.35GK1+N1I=528.29 kN截面的承载力验算：第一层截面1-1每层计算截面面积A=3.3m/2*360=594000mm2第一种组合=1xh0/360 =9.17mme/h=0.075则 =0.456则*A*f=0.4565940001.69=457.3kN 399.69kN复合条件。第二种组合=1xh0/360 =9.17mme/h=0.063则 =0.478则*A*f=0.4655940001.69=633.34 kN 437.46kN复合条件。第一层截面2-2处由=1xh0/360 =8.33mm，e=0得出=0.574。则则*A*f=0.574*5940001.69=576.21kN528.21 kN复合条件梁下局部受压承载力计算计算一层。其余参照*N0+NL*f*Ala01=172mmAL=a01*B=250172=40550mm2A0=360*(250+2*360)A0/ AL=8.613.3,=0,=0.7=1.35(A0/ AL-1)0.5=1.93396.62复合条件。六、地基基础计算将屋盖、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。地基基础设计采用条形基础，由于内外墙体均是360mm厚 ，因此地基基础设计同一即可。即取外墙基础1m为研究对象。外纵墙下条形基础天然地面以下510m范围内无地下水，冰冻深度为地面以下0.8米；推荐持力层为粘土层，粘土层位于天然地面下24m处，类场地，地基承载力特征值fk=170kpa。（1）因为类场地地基土容许承载力0250kPa的粘性土。所以取宽度修正系数b0.3，埋深修正系数d1.6 粘土，厚度2m，=18.5kN/m3，e=0.92，IL=0.94。 fa=fak+bb3dmd0.5=137.7+1.618.5（2-0.5）=181.4 kN=调整后的地基承载力故 取基础埋深2m计算。FK=(10.4+9.31+67.26*4+20.8*4)/3=150.71kNGK=190.3652=11.68 Kn按公式有bFk/(fa-rmd)= 150.71/（181.4-18.5*2）=1.04m取基础宽为1200mm。基础剖（2）确定基础底面宽度b （162.39kN/m）/（181.4kN/m ）（20 kN/m2）2.0m）1.14m取b1.2m复合要求（3）确定灰土垫层上砖基础底面宽度b （162.39kN/m）/（250 kN/m）（20 kN/m2）2.0m0.787mb=0.96m（4）根据容许宽高比确定基础高度查表得砖砌基础的宽高比为1：1.5，考虑砖的规格确定基础高度。砖砌基础高度b/h1：1.5，h(960240)/21.5540mm。砖基础已经复合设计要求，为了结构整体性。根据相关规范条形基础设置地梁。详见附图。7.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8度，层数为四层，所以构造柱设置在楼梯间四角，外墙隔3m或单元横墙与外纵墙交界处。采用所给建筑图布置构造柱。构造柱的截面采用240mm360mm，纵向钢筋采用416，箍筋间距为200mm。局截面为400360mm，需加强构造柱纵向钢筋采用418箍筋10间距为150mm，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。构造柱与墙连接处砌成马牙搓，并沿墙高每隔500mm设26拉结