三层办公楼砌体结构设计

1 设计资料 南京市某三层办公楼 底层层高 4 59m 二 三层为 3 84 米 室内外高差为 0 6m 建筑总高为 12 27m 1 楼面做法 瓷砖地面 120mm 厚钢筋混凝土预制板 V 型轻钢龙骨吊顶 2 屋面做法 三毡四油防水层 20mm 厚 1 3 水泥砂浆找 平层 150mm 厚水泥蛭石保温层 120mm 厚钢筋混凝土预制板 V 型 轻钢龙骨吊顶 3 墙面做法 内外墙面作 20mm 厚的混合砂浆粉刷后 再 饰以乳胶厚漆 4 墙体 采用 240 多孔粘土砖 双面粉刷 均为 20mm 厚 抹灰 砖强度等级为 MU10 砂浆强度等级 底层为 M7 5 二 三层 均为 M5 5 门窗 采用木门 铝合金框玻璃窗 门洞尺寸 2 0m 1 2m 2 5m 1 0m 3 0m 2 5m 窗洞尺寸 1 5m 1 8m 0 8m 1 8m 1 8m 1 8m 1 5m 1 0m 6 地质资料 自然地表下 0 5m 内为素填土 素填土下 1m 内为粘土 其下层为砾石层 地下水位在地表下 4 5m 处 2 设计过程 一 结构承重方案的选择 1 该建筑物共三层 总高为 12 27m 21m 层高分别为 4 59 3 84 3 84m 房屋的高宽比为 12 27 10 24 1 198 2 5 横 墙较多 可以采用砌体结构 符合 建筑抗震设计规范 的要求 2 变形缝的设置 该建筑物的总长度为 40 24m 60m 可不设 伸缩缝 根据所给地质资料 场地土均匀 可不设沉降缝 根据 建筑抗震设计规范 可不设抗震缝 3 墙体布置 采用 240 厚多孔粘土砖 大部分采用横强承重 方案 对于开间大于 3 9m 的房间 中间加设横梁 横梁跨度为 4 0m 所以此设计为为纵横墙承重 最大横墙间距为 8 8m 15m 房 屋的局部尺寸都满足要求 4 基础方案 根据上部结构形式和当地地质条件 选用墙下 条形基础 基础底面做混凝土垫层 二 楼 屋盖结构平面布置 层布置图 立面图如图 1 预制板的选择 根据楼面的做法 计算其恒荷载为 不包括板自重及灌缝重 不大于 1 35kN 活荷载为 2 0kN 房间的开间为 3 6m 查江 苏省结构构件标准图集苏 G9201 选用 YKB33 52 或 YKB33 62 对于 屋面 由于自重较大 宜选用 YKB33 53 或 YKB33 63 板厚为 120mm 基本上满足房屋的热工及隔声要求 2 横梁的截面尺寸估算 由于梁 L 1 的跨度为 l 4 0m 因此其截面尺寸估算如下 h l 4000 500 333 mm 8 1 12 1 8 1 12 1 取 h 500mm 则 b h 500 333 mm 2 1 3 1 取 b 250mm 由于梁的两侧需搁置预制板 为了增加房屋净高 可以采用花篮梁 但搁置在梁上的板长应相应减少 本设计因房屋 层高较大 所以直接采用矩形截面 梁端伸入墙内 240mm 3 荷载计算 1 屋面荷载 三毡四油防水层 0 4kN 20mm 厚 1 3 水泥砂浆找平层 20 0 02 0 4kN 150mm 厚水泥蛭石保温层 5 0 15 0 75kN 120mm 厚钢筋混凝土预制板 含灌缝 18 0 12 2 16kN V 型轻钢龙骨吊顶 0 25kN 屋面恒荷载标准值合计 3 96kN 屋面活荷载标准值 不上人 0 7kN 雪荷载标准值 0 5kN 2 楼面荷载 瓷砖地面 包括水泥粗砂打底 0 55kN 120mm 厚钢筋混凝土预制板 含灌缝 18 0 12 2 16kN V 型轻钢龙骨吊顶 0 25kN 楼面恒荷载标准值合计 2 96kN 楼面活荷载标准值 2 0kN 3 墙体荷载 双面粉刷的 240 厚砖墙 18 0 24 17 0 02 2 5 0kN 木门 0 2kN 铝合金框玻璃门 0 4kN 4 横梁的自重标准值 0 25 0 5 25 3 125kN 2 4 墙体验算 墙体验算包括墙体高厚比验算和墙体承载力验算两个方面的内 容 1 高厚比验算 砌体结构设计规范 中规定用验算墙 柱高厚比的方法进行 墙 柱的稳定性验算 这是保证砌体结构在施工阶段和使用阶段稳 定性的一项重要构造措施 高厚比验算包括两方面内容 根据砂浆强度等级由表查出墙 柱的允许高厚比 计算墙 柱实际高厚比 1 确定静力计算方案 楼 屋 盖为装配式钢筋混凝土楼 屋 盖 最大横墙间距 8 8m2H 2 3 84m 7 68m 1 0H 3 84m max s 0 H 有窗户墙的允许高厚比修正系数 1 5 m 3 9m 1 1 2 1 1 0 4 1 1 1 0 4 1 5 3 9 0 85 0 7 1 0 16 0 7 2 0 16 0 7 3 0 16 0 7 4 0 16 2 0 8 24 19 2 满足要求 2 底层 H 4 59m H 3 84 0 6 0 15 4 59 m H 8 8m 2H 2 4 59m 9 18m max s 0 4s 0 2H 4 438m 0 H 有窗户墙的允许高厚比修正系数 1 0 18 49 2 0 85 24 20 4 2 0 18 49 2 0 84 24 20 16 3 0 18 49 2 0 88 24 21 12 4 0 18 49 2 0 8 24 19 2 5 0 18 49 0 7 2 2 1 0 4 2 2 1 0 4 1 2 4 4 0 89 0 7 2 3 1 0 4 3 3 1 0 4 1 2 2 76 0 83 0 7 1 二层 H 3 84m 3 84m 0 H 1 0 16 2 0 88 24 21 12 2 0 16 2 0 89 24 21 36 3 0 16 2 0 83 24 19 92 满足要求 2 底层 H 4 59m 4 59m 0 H 1 0 18 49 2 0 88 24 21 12 2 0 18 49 2 0 89 24 21 36 3 0 18 49 2 0 83 24 19 92 满足要求 4 横墙高厚比验算 1 二层 H 3 84m H 4 0m0 7 2 s bs 4 01 0 9 87 4 0m 0 6s 2 4m max s 0 H 0m s 4 0m s b max s 1 0 0 7 2 s bs 4 01 0 10 2 1 0 24 24 满足要求 2 墙体承载力计算 该建筑的静力计算方案为刚性方案 由 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 可知 南京地区基本风压为 根据表 3 可 2 4 0mkN 知 可以不考虑风荷载的影响 仅考虑竖向荷载 墙体在每层高度 范围内均可简化为两端铰接的竖向构件计算 1 纵墙的内力计算和承载力计算 1 计算单元 房屋的纵墙较长 可选取有代表性的一个开间 作为计算单元 此设计中最危险 受荷最大 的纵墙位于 A 轴线的 L 1 下 内纵墙由于开洞面积较小 不起控制作用 因此可不必计 算 2 控制截面 每层墙取两个控制截面 上截面取墙体顶部位 于大梁 或板 底的砌体截面 该截面承受弯矩和轴力 因此需进 行偏心受压承载力和梁下局部受压承载力验算 下截面可取墙体下 部位于大梁 或板 底稍上的砌体截面 该截面轴力最大 底层则 取基础顶面 该截面轴力较大 按轴心受压验算 对于此设计 二 三层材料相同 所以仅需验算底层及二层墙 体承载力 二 三层墙体强度为 f 1 50MPa 底层墙体强度为 f 1 69MPa 墙体的计算截面面积为 1 2 3 240 2960 2 3 各层墙体内力标准值计算 墙体自重 顶层梁高范围内墙重 0 5 4 76 5 0 11 9 2 3 层墙重 2 3 4 76 3 84 1 8 1 8 5 0 1 8 1 8 0 4 76 488 底层墙重 1 4 76 4 59 1 8 1 8 5 0 1 8 1 8 0 4 61 43 梁端传来的支座反力 屋面梁支座反力 由恒荷载传来 3 1 2 3 96 4 76 4 0 1 2 3 125 4 43 95 由活荷载传来 3 1 2 0 7 4 76 4 6 66 楼面支座反力 由恒荷载传来 2 1 1 2 2 96 4 76 4 0 1 2 3 125 4 34 43 由活荷载传来 2 1 1 2 2 0 4 76 4 19 04 梁端有效支承长度 二 三层楼面梁有效支承长度 02 03 10 50 182 6 240 底层楼面梁有效支承长度 01 10 69 172 0 109 03 满足要求 底层墙体的截面 第一种组合 211 1 2 2 3 84 1 5 1 0 5 0 2 1 5 1 0 0 4 2 2 1 3 96 2 1 2 96 2 2 4 59 1 2 5 5 0 1 2 5 0 2 1 4 2 1 0 7 2 1 2 0 2 0 85 151 47 第二种组合 211 1 35 2 3 84 1 5 1 0 5 0 2 1 5 1 0 0 4 2 2 1 3 96 2 1 2 96 2 2 4 59 1 2 5 5 0 1 2 5 0 2 1 4 0 7 2 1 0 7 2 1 2 0 2 0 85 165 53 所以取 211 165 53 承载力验算 0 0 1 0 2 4 0 24 10 M7 5 混合砂浆 0015 0 0 1 1 2 1 1 0 0015 102 0 870 则 0 87 0 24 1 1 69 103 352 87 165 53 满足要求 根据以上计算结果 该办公楼底层采用 MU10 多孔砖 M7 5 混 合砂浆 二 三层采用 MU10 孔砖 M7 5 混合砂浆 满足要求 4 大梁下局部承载力验算 1 二 三层局部受压承载力验算 首先计算第三层梁端传来的支反力设计值 3l N 第一种组合 4 1 2 1 QG 3 1 2 3 1 4 3 1 2 43 95 1 4 6 66 62 06 第二种组合 以承受自重为主的内力组合 7 0 4 1 35 1 cQG 3 1 35 3 1 4 0 7 3 1 35 43 95 1 4 0 7 6 66 65 86 所以取 3 65 86 第二层梁端传来的支反力设计值 3l N 第一种组合 4 1 2 1 QG 2 1 2 2 1 4 2 1 2 34 43 1 4 19 04 67 97 第二种组合 以承受自重为主的内力组合 7 0 4 1 35 1 cQG 2 1 35 2 1 4 0 7 2 1 35 34 43 1 4 0 7 19 04 65 14 所以取 2 67 97 大梁下局部承载力验算公式为 ll fANN 0 其中 02 03 182 6 182 6 250 45650 2 0 240 250 2 240 2 240 2960 2 0 3 84 3 0 可不考虑上部传来的荷载的影响 0 7 1 0 35 0 1 1 59 2 67 97 满足要求 2 底层局部受压承载力验算 0 172 0 172 0 250 43000 2 0 240 250 2 240 2 240 2960 2 0 3 84 3 0 可不考虑上部传来的荷载的影响 0 7 1 0 35 0 1 1 59 2 67 97 满足要求 五 墙下基础设计 根据地质资料 基础应埋在第 层粘土中 地基承载力特征值 标准值为 170kPa 根据上部结构形式 拟采用墙下条形基础形式 通过结构布置图可以发现除去 轴线之间的纵墙以外其余 纵墙与横墙的板均为双向板 轴线之间为单向板 而且除去 轴线之间的纵墙以外其余纵墙与横墙的受荷面积相差不大 故可以只计算受荷面积最大的横墙 纵墙计算只需计算 轴线 之间的最大受荷纵墙 1 横墙基础设计 1 计算单元的选取 取图中的横墙阴影部分作为计算对象 然后将荷载均分到横墙上即可计算每一延米的荷载 即取横墙上的 一延米作为计算单元 2 基础埋深的确定 基础埋深的确定主要与持力层的位置 水文地质条件 地基冻融条件有关 初步确定基础埋深为 1m 从室 外地坪起 3 预估基础宽度 作用面积为 1 2 3 9 1 95 2 0 1 3 9 8 09 2 应采用荷载效应的标准组合 基础顶面以上墙体下来的荷载为 总 4 0 3 84 5 0 2 4 0 4 59 5 0 8 09 3 96 8 09 2 96 2 8 09 0 7 8 09 2 0 2 0 85 358 498 Nk 总 358 498 4 0 89 625 89 20 1 0 0 598 取 b 0 6m 4 求修正后地基承载力特征值 因为 b0 5m 需对承载力特征值进行深度修正 由相应表 格可知 0 1 0 db 5 0 dff mbk 170 1 0 16 8 1 0 0 5 178 4kPa 5 基础尺寸的确定 基础的宽度应为 89 4 20 1 0 0 566 因 b 3m 不需再调整 最后取基础宽度 b 0 6m 6 复核刚性角是否满足要求 砖大放脚部分 60 200 3 10 1 1 5 素混凝土垫层部分 3 10 1 0 满足要求 2 纵墙基础设计 1 计算单元的选取 取开间 8 8 米有梁纵墙整体 宽度为 2 0m 的面积为计算对象 将计算荷载均分在纵墙上 取纵墙纵向的 每一延米为计算单元 2 基础埋深的确定 基础埋深的确定主要与持力层的位置 水文地质条件 地基冻