砌体结构课程设计指导书.doc

砌体结构课程设计指导书（实例）陇东学院土木工程学院2一、设计资料某三层教学楼（无地下室）平面剖面如图，才用1类楼盖体系，大梁尺寸250mm500mm。墙体用MU10砖，M5砂浆砌筑，墙厚均为240mm。屋面和楼面构造做法及相应荷载可由标准图集98ZJ001查取（自定），空心板自置按2.5 kN /，190mm厚双面粉刷，墙自重2.08 kN /，240mm厚双面粉刷墙自重5.24 kN /，铝合金窗按025 kN /计算。屋面、楼面活荷载查建筑结构荷载规范。工程地质资料：自然地表下0.5m内为填土，填土下0.8秒内为粉质粘土（=130 ），其下为1.2m厚粘土（=220），再下面是砾石层（=355）。该地区的基本风压值为0.55 kN /。抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，II类场地。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、熟悉抗震验算；7、熟悉基础结构设计；9、掌握绘制结构施工图。1.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=3.33=9.9m32m,因此本房屋属刚性方案。采用纵横墙承重体系。2.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M5砂浆砌筑，所以=24 对于第一层：H=3.75m S=3.33=9.9m2H=7.5m =1.0H=3.75m 对于第二、三层：H=3.3m S=3.33=9.9m2H=6.6m =1.0H=3.3m 考虑窗洞的影响： =1-0.4=1-0.4=0.8207 因为墙厚均为240mm,所以第一层=15.625 而=0.8224=19.68所以满足要求 第二、三层 =3.3/0.24=13.75=19.68 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=24，=1-0.4=1-0.4=0.880.82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240mm,墙长s=6m, 对于第一层2HSH=3.75,所以=0.4s+0.2H=0.46+0.23.75=3.15m 所以=13.13=24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。3.荷载计算 根据设计要求，荷载资料如下： 屋面恒荷载标准值： 合成高分子防水涂膜5撤蛭石保护层 0.1 kN / 20mm厚水泥砂浆找平层 0.4 kN / 20mm厚聚苯乙烯保温层 0.01 kN /合成高分子卷材防水层 0.3 kN /20mm厚水泥砂浆找平层 0.4 kN /煤渣砼找坡2%平均厚度81 1.134 kN /120密码厚预应力多孔板（汗灌缝、顶棚抹灰等） 2.1 kN /20mm厚顶棚抹灰 0.34 kN / 4.79 kN / 层面梁自重 250.250.5=3.13 kN / 楼面恒荷载标准值大理石面层： 280.02=0.56 kN / 20mm厚水泥砂浆找平： 200.02=0.4 kN /120mm厚预应力多孔板（包括灌缝）： 2.1 kN /20厚板底粉刷： 0.34 kN / 3.4 kN /楼面自重： 250.250.5=3.13 kN /墙体自重标准值240后墙体自重： 5.24 kN（双面粉刷） 190后墙体自重： 2.08 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 /。因本教学综合楼使用荷载较大，根据实际情况楼面活荷载标准值去3 kN /。此外按照荷载规范，实际房屋墙和基础时，楼面活荷载标准值采用与其楼面梁相同的折剪系数，而楼面梁的从属面积为： 63.3=19.850, 因此楼面活荷载不必折剪。 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。4.纵墙承载力验算 选取计算单元 该房屋有内、外纵墙。对于外纵墙，相对而言，D轴线强比A轴线墙更不利。而内纵墙，虽然走廊楼面荷载是内纵墙上的竖向压力有所增加，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：3.33=9.9。 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：1-16-6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： 4.799.9+33.3=56.82 kN 女儿墙自重： 5.243.30.6=10.38 kN 二、三楼面活荷载： 3.43.33+33.13=43.05 kN屋面活荷载： 2.09.9=19.8 kN 二、三层楼面活荷载： 39.9=29.7 kN 二、三层墙体和窗自重：5.24（3.33.3-2.11.5）+0.252.11.5=41.35 kN 一层墙体和窗自重：5.24（3.753.3-2.11.5）+0.252.11.5=49.13 kN 控制截面的内力计算：1 第三层： 第三层截面1-1处： 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=1.2（56.82+10.38）+1.419.8=108.36 kN=1.256.82+1.419.8=95.91 kN 由永久荷载效应控制的组合： =1.2， =1.4 =1.35（56.82+10.38）+1.40.719.8=110.13 kN =1.3556.82+1.40.719.8=96.12 kN 因为本教学楼采用MU10，M5砂浆砌筑，查表24得，砌体的抗压强度设计值f=1.5MPa。 屋（楼）面均设有刚性垫块，0，=5.4，此时刚性垫块上表面处梁端有效支承长度=5.4=5.4=99mm=（y-0.4）=95.91(0.12-0.40.099)=7.72 kN /m=（y-0.4）=96.12（0.12-0.40.099）=7.73 kN /m=0.072m=0.071m 第三层截面2-2处轴向力为上述荷载和本层墙自重之和=108.36+1.241.35=158 kN=110.13+1.3541.35=165.96 kN 2第二层 第二层截面3-3处：轴向力为上述荷载和本层楼盖荷载之和 =1.243.05+1.429.7=93.24 kN=158+93.24=251.24 kN=0.366MPa，=0.244查表3-5，=5.74，则：=5.74=105mm=（y-0.4）=93.24（0.12-0.40.105）=7.28 kN /m =0.029m=1.3543.05+0.71.429.7=87.23 kN=165.96+87.23=253.19 kN=0.385MPa=0.266 查表3-5 =5.8=5.8=106m=（y-0.4）=87.23（0.12-0.40.106）=6.77 kN /m=0.027m 第二层截面4-4处轴向力为上述荷载与本层墙自重之和，=251.24+1.241.35=300.86 kN=253.19+1.3541.35=309.02 kN 3第一层： 第一层截面5-5处 轴向力为上述荷载和本层楼盖荷载之和=93.24 kN=300.86+93.24=394.1 kN=0.697MPa=0.465 查表=6.30 =6.30=115mm=（y-）=93.24（0.12-0.40.115）=6.90 kN /m=0.018m=87.23 kN=309.02+87.23=396.25 kN=0.716=0.478 查表3-5 =6.35=6.35=116mm=（y-）=87.23（0.12-0.40.116）=6.42 kN /m=0.016m 第一层截面6-6处轴向力为上述荷载与本层本层墙自重之和=394.1+1.249.13=453.06 kN=396.25+1.3549.13=462.58 kN 第三层窗间墙承载力验算 第三层截面1-1处窗间墙受压承载力验算：第一组内力：=108.36 kN，=0.072m 第二组内力：=110.13 kN，=0.071m 对于第一组内力：=0.3 且e=0.0720.6y=0.60.12=0.0721 =13.75查表3-1，=0.275fA=0.2751.51.80.24=178.2 kN 108.36 kN满足要求对于第二组内力：=0.296E=0.071110.13 kN满足要求 第三层截面2-2处窗间墙受压承载力验算：第一组内力：=158 kN，=0 =165.96 kN，=0=0，=13.75， 查表3-1，=0.78fA =0.781.51.80.24=505.4 kN 165.96 kN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740mm240mm300mm的预制刚性垫块。 =0.240.74=0.1776第二组内力：=0.024，=96.12 kN，=99mm； =0.0240.1776=4.26 kN +=4.26+96.12=100.4 kN e=(y-0.4)/(+)=96.12（0.12-0.40.099）/100.4=0.072m =0.072/0.24=0.3，=3 查表3-1得=0.48=（0.74+20.24）0.24=0.2928=1.649=1+0.35=1.282+=100.4 kN , 满足要求。对于第一组内力，由于相等，梁端反力略小些，对结构更有利。因此采用740240300mm的刚性垫块能满足局压承载力的要求。 （6）第二层窗间墙承载力验算： 第二层截面3-3处窗间墙受压承载力验算： 第一组内力：=251.24 kN，=0.029m 第二组内力：=253.19 kN，=0.027m 对于第一组内力：=0.029/0.24=0.12且e=0.0290.6y=0.60.12=0.072m=3.3/0.24=13.75查表3-1，=0.525fA =0.5251.51.80.24=340.2 kN 251.24 kN满足要求 对于第二组内力：=0.027/0.24=0.11且e=0.027253.19 kN满足要求 第二层截面4-4处窗间墙受压承载力验算： 第一组内力：=300.86 kN，=0 第二组内力：=309.02 kN，=0=0，=13.75， 查表3-1，=0.78fA =0.781.51.80.24=505.4 kN 309.02 kN满足要求梁端支承处（截面3-3）砌体局部受压承载力验算：梁端尺寸设置尺寸为740mm240mm300mm的预制刚性垫块。 第一组内力：=0.366，=3.24 kN=105mm=0.3660.1776=65 kN+=65+93.24=158.24 kNe=(y-0.4)/(+) =93.24（0.12-0.40.105）/158.24 =0.046m=0.046/0.24=0.19，=3 查表3-1得：=0.69=（0.74+20.24）0.24=0.2928=1.649=1+0.35=1.282+=158.24 kN满足要求 对于第二组内力：=0.385=87.23 kN=106mm 由于第二组内力与第一组内力相近，且=87.23 kN更小，这对局部变压更有利，所以才有740240300mm的预制刚性垫块能满足局部受压承载力的要求。（7）第一层窗间墙的承载力验算： 第一层截面5-5处窗间墙受压承载力验算： 第一组内力：=394.1 kN，=0.018m 第二组内力：=396.25 kN，=0.016m 对于第一组内力: 0.018/0.24=0.075且e0.6y=0.072m=3.75/0.24=15.63查表3-1，=0.62fA =0.621.51.80.24=402 kN 394.1 kN满足要求 对于第二组内力: =0.016/0.24=0.067且e0.6y=0.072m，=15.63查表3-1，=0.63fA =0.631.51.81.24=408.24 kN 396.25 kN满足要求第一层截面6-6处窗间墙受压承载力验算：第一组内力：=453.06 kN，=0第二组内力：=462.58 kN，=0=0，=15.63 查表3-1，=0.73fA =0.731.5？1.80.24=473.04 kN 462.58 kN满足要求梁端支撑处（截面5-5）砌体局部受压承载力验算：梁端设置尺寸为740mm240mm240mm的预制刚性垫块第一组内力：=0.097，=93.24 kN，=115mm=0.6970.1776=123.79 kN+=123.79+93.24=217.79 kNE=（y-0.4）/（+） =93.24（0.12-0.40.115）/217.03=0.033m=0.033/0.24=0.1375 ，=3 查表3-1得，=0.815=（0.74+20.24）0.24=0.2928=1.629=1+0.35=1.282217.03 kN所以满足要求对于第二组内力：=0.716=87.23 kN=116mm由于基本接近且较小，所以才有此垫块亦能满足局压承载力的要求。.横墙承载力验算 取轴线上的横墙，由于横墙上承受有屋面和楼面传来的均布荷载，取1m宽的横墙进行计算，其受荷面积：13.3=3.3。由于该横墙为轴心受压构件，随着墙体材料，墙体高 度不同，可之验算第二层的4-4截面和第一层的6-6截面的承载力。（1）荷载计算 取一个计算单元，作用于横墙的孩子标准值如下： 屋面横荷载： 4.793.3=15.81 kN /m 屋面活荷载： 23.3=6.6 kN /m 二、三层楼面横荷载： 3.43.3=11.22 kN /m 二、三层楼面活荷载： 33.3=9.9 kN /m 二、三层楼体自重： 5.243.3=17.29 kN /m 一层墙体自重： 5.243.75=19.65 kN /m（2）控制截面内力计算 第二层截面4-4处：轴向力包括屋面荷载，第三层楼面荷载和第二、三层墙体自重，=1.2（15.81+11.22+17.292）+1.4（6.6+9.9） =97.04 kN /m=1.35（15.81+11.22+17.292）+1.4（6，6+9.9） =99.35 kN /m 第一层截面6-6处： 轴向力为上述荷载和第二层楼面荷载及第一层墙体自重 =97.04+1.2（11.22+17.29）+1.49.9 =145.12 kN /m=99.35+1.35（11.22+17.29）+1.40.79.9 =147.55 kN /m （3）横墙承载力验算 第二层截面4-4处： =0，=3.3/0.24=13.75 查表3-1 =0.78A=10.24=0.24fA=0.781.50.24=280.8 kN 99.35 kN 第二层截面6-6处： =0，=13.75 查表3-1 =0.78A=10.24=0.24fA=0.781.50.24=280.8 kN 147.55 kN 上述结果表明，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。6、过梁设计因为此教学楼的墙高均为240mm，而二三层等高小于一层层高，所以选择第二层墙高设计过梁。墙窗洞口净宽为1.5m，距洞口顶面500mm处受有楼面均部荷载，楼面恒载标准值为，活载标准值为，设计成钢筋混泥土过梁。1 内力计算根据跨度墙厚及荷载等初步确定过梁截面尺寸：b=240mm; h=240mm. 因墙高=0.6m=0.5m,故仅考虑1m高的墙体自重。楼面均布荷载设计值：1.23.43+1.433=24.84 kN.m P=1.2(14.2+0.240.2425)+24.84=31.64 kN.m过梁支座反力接近矩形公布，取1.1ln=1.11.5=1.65m. 支座中心的跨度 =1.5 +0.24=1.74m 故取计算跨度lo=1.65mM=P=31.01=1076 kN .mV= P=31.611.5=23.71 kN2 过梁的受弯承载力计算混凝土结构设计规范GB50010-2002:过梁采用C20混泥土=，=1.1，纵向钢筋采用HRB 335级钢筋， =；箍筋采用HPB235级钢筋，= ；去保护墙厚度为15mm=0.111=0.5(1+)=0.5(1+)=0.941=186选配3 10 （236） 满足要求。3 过梁的承载力计算V=23.71 kN 0.25fcb=0.259.6240205=118.08 kN受剪截面满足要求； 梁端砌体局部受压承载力验算由表2-4查得f=,取=a=240mm,y=1.0 =1.25 =0 = b=240240=57600=31.611.65=26.08 kN屋面荷载（1） 屋面横荷载 4.79 （2） 屋面活荷载 2 2 楼面荷载（1） 楼面横荷载 3.4 （2） 楼面活荷载 3 3 墙体自重（1）240厚墙体自重 5.24 （双面粉刷）（2）190厚墙体自重 2.08 （双面粉刷）【2】重力荷载计算1 屋面总荷载（活载组合值系数取0.5）29.714.2（4.79+0.52）=2441.88 kN 2楼面总荷载（活载组合值系数取0.5）29.714.2（3.4+30.5）=2066.53 kN 3墙体自重（不计门窗重量）（1） 一层、轴横墙自重力：（14.2-0.24）3.755.24=274.32 kN（2）一层轴横墙自重为： （6-0.24）3.755.242=226.37 kN（3）一层轴横墙自重： （6-0.24）3.755.24=113.19 kN（4）一层A、D轴纵墙自重： （29.73.75-91.52.1）5.24=435.06 kN（5）一层B轴纵墙自重： （29.73.75-712.1）5.24=506.58 kN（6）一层C轴纵墙自重： （29.73.75-81.52.1）5.24=495.58 kN（7）二、三层、轴横墙自重为： （14.2-0.24）3.35.24=241.40 kN（8）二、三层轴横墙自重为： （6-0.24）3.35.242=199.20 kN（9）二、三层轴横墙自重为： （6-0.24）3.35.24=99.60 kN（10）二、三层A、D轴纵墙自重： （29.73.3-91.52.1）5.24=365.02 kN（11）二、三层B轴纵墙自重： （29.73.3-712.1）5.24=436.55 kN（12）二、三层C轴纵墙自重： （29.73.3-812.1）5.24=425.55 kN4各层集中重力荷载 三层：=2441.88+（241.42+199.205+99.6+365.022+436.55+425.55） =4027.15 kN二层：=2066.53+2（4.27.15-2441.88） =5237.07 kN一层：=2066.53+（274.32+226.375113.19+435.062+506.58+495.58） =3762.35 kN三层总重力荷载：=4027.15+5237.07+3762.35=13026.57 kN【3】总的地震作用及各层地震作用 7度设防，多遇地震=0.08，则有 =0.850.0813026.57=885.81 kN =398.24 kN=352.76 kN=134.80 kN【4】各层地震剪力 =398.24 kN=398.25+352.76=751 kN =398.24+352.76+134.80=885.81 kN 各层重力荷载、地震作用及剪力分布如下图：【5】横向地震作用下，横墙的抗剪承载力验算 由于各横墙厚均为240mm且轴墙体左右横墙间距较大，所以在此只验算轴横墙的横向地震作用。轴墙体截面面积： =（6+0.24）0.24=1.498一、二、三层横墙总面积：=1.49811+（14.2+1.24）0.242=23.410 1第一层抗剪承载力验算：轴墙体承担地震作用的面积： =7.22（1.65+3.3）+7.22（1.65+3.3+1.65）=83.391楼面总面积： =29.714.2=421.74由于墙高基本相同，所用材料相同，轴墙体由地震产生的剪力为： =（+）=（+）885.81=115.92 kN轴线横墙每米长度上所承担的竖向荷载（在该层的半高处）为：N=4.793.3+3.43.3+5.243.752.5 =76.152 kN轴线横墙横截面的平均压应力为： =0.318采用M5砂浆，=0.11，=0.318/0.11=2.891，查表7-8得，=1.27 =.=0.11*1.27=0.14 A/=0.141761600/1=246.63 kN承受的设计地震剪力=1.3115.92=150.70 kN 第二层抗剪承载力验算： 由于13层横墙净面积相等，=，=，=，=（+）=（+）751=98.28 kN轴线横墙每米长度上所承担的竖向荷载（在该层的半高处）N=4.793.3+3.43.3+5.243.31.5=52.965 kN=0.221=0.221/0.11=2 查表得：=1.14=.=0.111.14=0.1254A/=0.12541761600/1=220.91 kN承受的设计地震剪力=1.398.28=127.77 kN 第三层抗剪承载力验算： =（）=（+）398.24=52.12 kNN=4.793.3+5.243.3=24.453 kN=0.102=0.102/0.11=0.93查表得：=0.98=.=0.980.11=0.11A/=0.111761600/1=193.78 kN承受的设计地震剪力=1.352.12=67.76 kN 6.03 kN满足要求轴线处的墙段2仅承受墙体自重为： N=5.243.31.51.8=46.69 kN = =0.11=1查表得：=1=10.110.43N=31.68N63.07 kN 满足要求 其他轴线处的墙段2除承受墙体自重外，还承受大梁传来的屋面，楼面荷载为： N=5.243.31.51.8+3.363.40.5+3.65.64.790.5+2.5360.5 =151.13 kN = =0.35=0.35/0.11=3.18查表7-8得：=1.29=1.290.110.432N =61.3N23.04 kN 满足要求。 由于一层墙与二层墙材料相同，所以在此不做验算了。其一定能满足抗震要求。9.构造措施 1抗震构造措施 构造柱：根