砌体结构课程设计任务书2010级1

1、砌体结构课程设计设计名称： 某小学教学楼专业班级： 土木11班学生姓名： 学 号： 指导教师： 刘嫄春编写日期： 2013年12月7日目录一、结构方案布置21. 主体结构设计方案22. 变形缝的设置23. 圈梁和构造柱的设置24. 静力计算方案2二、承重墙墙体高厚比验算21.外纵墙高厚比验算22. 内纵墙高厚比验算23. 横墙高厚比验算2三、纵墙墙体受压承载力计算21. 计算单元的选取22.纵墙荷载计算2（1）屋盖荷载标准值2（2） 楼面荷载标准值2（3）纵墙墙体荷载计算2（4）进深梁自重标准值2（5）风荷载23. 纵墙内力计算2（1）计算简图2（2）控制截面的内力计算2（3）梁端有效支撑长度

2、2（4）各层控制截面的内力计算2（5）纵墙承载力验算2四、横墙体受压承载力计算21. 横墙计算单元的选取22. 横墙荷载计算2（1）屋盖荷载设计值2（2）楼面荷载2（3）墙体自重23. 横墙承载力验算2五、砌体局部受压承载力验算2六、条形基础设计2（1）外纵墙下条形基础2（2）内横墙下条形基础2参考文献2附录2致谢2一、结构方案布置 1. 主体结构设计方案 本设计建筑物为四层教学楼，总高度为 14.8m，总宽度为12.9m。房屋的高宽比为14.8/12.9=1.15<2.5，层高3m，均符合建筑抗震设计规范(GB 500112001)。体形简单，室内要求空间小，横墙较多，所以采用砖混结构

3、能基本符合规范要求。根据建筑功能分区，在结构布置时可以选择纵墙承重和纵横墙混合承重两种方案。本设计选择纵横墙混合承重方案，即在房间内无横墙处设置横向的钢筋混凝土进深梁，上铺横向的预应力混凝土空心楼板，大梁截面为250mm×500mm，两端伸入墙内1900mm，大梁间距根据建筑窗口的设置确定，并使其支承于窗间墙墙垛的中部，走廊处除圈梁通过位置为现浇外，其他部位直接横向铺设预应力空心楼板，支撑走廊两侧的内纵墙上。 2. 变形缝的设置由设计资料知 该建筑物的总长度为28.8m<50m，可不设伸缩缝，场地土质均匀，且建筑为教学楼，房屋体型简单，可不设沉降缝，根据建筑抗震设计规范(GB

4、500112001)第条规定，也可不设防震缝。3. 圈梁和构造柱的设置（1）圈梁设置：各层、屋面、基础上面均设置圈梁。横墙圈梁设在板底，纵 墙圈梁下表面与横墙圈梁底表面齐平，上表面与板面齐平或与横墙表面齐平。当 圈梁遇窗洞口时，可兼过梁，但需另设置过梁所需要的钢筋。（2）构造柱设置：构造柱的设置见图。除此以外，构造柱的根部与地圈梁连接，不再另设基础。在柱的上下端500mm范围内加密箍筋为6150。构造柱的做法是：将墙先砌成大马牙槎（五皮砖设一槎），后浇构造柱的混凝土。混凝土强度等级采用C20。4. 静力计算方案 屋面和楼面均为预应力混凝土空心板砌体结构设计规范 (GB 500032001) （

5、以下简称01 规范）规定混合结构房屋静力计算方案可知，屋盖类别为整体 式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖和楼盖。最大横墙间距产生于 轴。 S=10.8m<32m上述结构布置方案的刚性横墙间距均小于01 规范规定的刚性方案要求的 最大间距，该建筑有山墙，横墙的厚度小于 180mm,且横墙洞口水平截面横墙 截面面积的 50%，故属于刚性构造方案。 二、承重墙墙体高厚比验算 根据01 规范，由该教学楼的房屋类别、刚性方案以及带壁柱墙和周边拉 结的墙和横墙间距S>2H=4.9×2m=9.8m,计算高度H=1.0H；一、二层墙的砂浆强度等级为Mb7.5，查表，=26；三、

6、四层墙的砂浆强度等级为Mb5，查表，=24。墙体的计算高度，底层H低=4.9m，24层的墙体计算高度H0=3.0m。1.外纵墙高厚比验算外纵墙为承重墙，故，因有窗户的墙窗口高度大于墙高的1/5，所以取D轴线上横墙间距最大的一段外纵墙进行高厚比验算该段墙属带壁柱墙，其高厚比的验算包括两部分：横墙之间整片墙的高厚比验算和壁柱间墙的高厚比验算。（1）确定壁柱间截面的几何特征（图1） 图1. 一二层窗间墙示意图截面面积： 中和轴距截面上端的距离： 中和轴距截面下端的距离： 截面惯性矩： 回转半径： 折算高度： （2）带壁柱墙高厚比验算：各层的带壁柱墙高厚比验算所需数据及其高厚比验算结果如表1表1. 各

7、层的带壁柱墙高厚比验算楼层计算高度H0(mm)截面面积A(mm)截面惯性矩回转半径i（mm）HT（mm）允许高厚比限值1249007466001.22×1010447.510.9020.0830005126004.51×109328.414.9219.2030005126004.51×109328.414.9219.2030005126004.51×109328.414.9219.20由表1，可知各层带壁柱墙高厚比满足要求。（3）壁柱间墙高厚比验算：各层的壁柱间墙体高厚比验算所需数据及其高厚比验算结果如表2表2. 各层的壁柱间墙体高厚比楼层计算高度H0（

8、mm）各层墙厚（mm）计算高厚比允许高厚比限值121490037013.2420.82300024012.5019.23300024012.5019.24300024012.5019.22. 内纵墙高厚比验算内纵墙的高厚比验算较外纵墙的高厚比验算区别为门窗洞口减小，和墙厚的减小，取横墙间距最大的一段内纵墙：因内纵墙二、三、四层的高度、厚度、开洞尺寸一致，只验算一层、二层验算即可。各层内纵墙高厚比验算见表3。 表3. 各层内纵墙高厚比验算楼层计算高度H0（mm）各层墙厚（mm）计算高厚比 允许高厚比限值121490024020.420.82300024012.519.23. 横墙高厚比验算横墙厚

9、度为240mm，最长横墙，因墙上无洞口，其允许高厚比比纵墙的允许高厚比有利，故不必验算。三、纵墙墙体受压承载力计算1. 计算单元的选取混合结构的房屋的纵墙一般较长，计算单元常取一个有代表性的开间的窗间墙或门间墙；其所承担的荷载范围在纵向为左右开间各一半的范围，横向取进深一半，通过比较ABCD轴线纵墙的受荷和开洞情况，为简化起见，只取A轴线墙进行计算，取一墙跺为计算单元（见图2阴影部分：本设计取AB轴线间距离为5400mm）其负荷面积为：。图2：某教学楼平面（注明：一层外纵墙厚370，其他墙体厚240； 二、三、四层墙厚均为240。）2.纵墙荷载计算根据设计资料，按照建筑结构荷载规范(GB 50

10、0092001)（以下简称荷载规范）查得。具体荷载标准值如下：（1）屋盖荷载标准值 35mm厚配筋细石混凝土板顺水方向砌120mm厚180mm高的条砖三毡四油沥青防水卷材，铺撒绿豆砂40mm厚防水珍珠岩20mm厚1：2：5水泥砂浆找平层预应力混凝土空心板110mm15mm厚板底抹灰0.88 0.82 0.400.160.40 1.71 0.3 屋面恒荷载标准值å 上人屋面活荷载标准值 4.67KN/mm21.5 KN/mm2由屋盖大梁传给计算墙垛的荷载标准值： 由屋盖大梁传给计算墙垛的荷载设计值：有可变荷载控制的组合： 由永久荷载控制的组合（2） 楼面荷载标准值大理石面层20mm厚水

11、泥砂浆找平层预应力混凝土空心板110mm15mm厚板底抹灰0.42 0.40 1.71 0.3 楼面恒荷载单位面积标准值楼面活荷载单位面积标准值å 2.83 3.0 注：根据建筑结构荷载规范GB50009-2012，教室的活荷载标准值为2.5 KN/mm2，因本教学楼使用荷载较大，根据实际楼面活荷载标准值取3.0 KN/mm，此外按荷载规范，设计房屋墙和基础时，楼面活荷载标准值采用与楼面梁相同的折减系数，而楼面梁的从属面积5.1×3.6=18.36m2<50 m2,因此楼面活荷载不必折减。由楼面大梁传给计算墙垛的荷载标准值：由楼面大梁传给计算墙垛的荷载设计值：有可变荷

12、载控制的组合：由永久荷载控制的组合（3）纵墙墙体荷载计算女儿墙自重女儿墙自重标准值：N3K=5.24×3.6×0.9+19×3.6×0.04×0.9=19.71KN女儿墙自重设计值：有可变荷载控制的组合由永久荷载控制的组合承重墙自重由设计资料可知：240mm厚墙体自重：5.24 KN/mm2370mm厚墙体自重：7.71 KN/mm2500mm厚墙体自重：10.52 KN/mm2铝合金玻璃窗自重：0.4 KN/mm2计算每层墙体自重时，应扣除窗口面积，加上窗自重，墙体厚度考虑两面抹灰增加40mm一并计算。 对二、三、四层墙体厚240mm，计算高

13、度4.9m，自重标准值为：N4K=5.24×（3××1.8）+19×0.04×（3××1.8）+0.4×1.8×1.8=46.656KN 二、三、四层墙体自重设计值：有可变荷载控制的组合由永久荷载控制的组合对底层墙体厚370mm，计算高度3m，自重标准值N5K=7.71×(4.9××1.8)+19×0.04×(4.9××1.8)+0.4×1.8×1.8=123.264KN对底层墙体自重设计值：有可变荷载控制的组合由永

14、久荷载控制的组合（4）进深梁自重标准值进深梁及其梁上抹灰（上下两层）的荷载标准值如下：25×0.5×0.25×2.85+19×(0.02×0.25+2×0.5×0.02)×2.85=10.26KN进深梁及其梁上抹灰（上下两层）的荷载设计值：有可变荷载控制的组合由永久荷载控制的组合（5）风荷载由于本地区的基本风压为0.45KPa，房屋层高小于4m，房屋总高小于28m，依据砌体结构设计规范第条规定，可不考虑风荷载的影响。因此可不考虑水平荷载。3. 纵墙内力计算（1）计算简图 该教学楼的静力计算方案为刚性方案，因此静力计

15、算可以不考虑风荷载，亦即水平荷载的影响，仅考虑竖向荷载。当墙体在承受竖向荷载的时，竖向的计算简图为在每层高度范围内两端铰接的竖向构件。竖向荷载和其偏心弯矩作用下的计算简图见图3.图3.竖向荷载作用下计算简图（2）控制截面的内力计算由一、二层墙体采用MU10轻骨料混凝土砌块和Mb7.5砂浆以及三、四层墙体采用MU7.5轻骨料混凝土砌块Mb5砂浆查01规范可知，墙体的抗压强度一、二层和三、四层分别为f=1.89N/mm 、f=1.69 N/mm。在进行墙体强度验算时，应该对控制截面进行计算，内力计算步骤如下：I-I截面轴力: =+屋面及各层楼面梁的有效支承长度 I-I截面处荷载偏心距: I-I截面

16、弯矩: M =·+·IV-IV截面轴力: =+上述式中，为窗间墙的厚度；为进深梁的高度（500mm）；、分别为和产生的偏心距；（3）梁端有效支撑长度ao楼盖屋盖大梁的截面b×h=250mm×500mm，梁端深入墙内的长度190mm，根据砌体结构设计规范条，下设的刚性垫块.外纵墙的计算面积取窗间墙的面积二、三、四A=1800×240+620×130=12978600mm;一层A=1800×370+620×130=413000600mm2则垫块的有效支撑长度采用下式计算：由可变荷载效应控制，及永久荷载效应控制的组合计算

17、梁端有效支撑长度a0，其过程和结果分别见表3和表4进深梁传来荷载对外墙的偏心距，h为支撑墙的厚度。表3. 可变荷载效应控制的组合计算梁端有效支撑长度ao项目单位 楼层4321屋盖、楼盖梁NuKN23.65154.2274.42486.57N/mm20.0020.0120.0210.006FMPa1.691.691.891.890.0010.0070.0110.0035.4025.4115.4175.400mm64.3764.4861.0475.56表4.永久荷载效应控制的组合计算梁端有效支撑长度ao项目单位楼层4321屋盖、楼盖梁NuKN88.91204.07333.08566.52N/mm2

18、0.00680.01570.02560.0065f1.691.691.891.890.0040.0090.0140.0035.415.425.435.40mm64.4764.5961.1975.56（4）各层控制截面的内力计算各层控制截面的内力计算按由可变荷载控制和永久荷载控制的组合分别列于表5和表6中表5. 由可变荷载控制的纵向墙体内力计算表楼层上层传荷本层楼盖荷载截面截面(KN)(mm)(KN)(mm)(mm)M(KN·m)(KN)(KN)4层3层32.02164.610053.9853.9864.3764.4894.2594.205.105.0886.00218.59139.9

19、8272.572层286.89053.9861.0495.585.16340.87394.851层500.89064.2975.56119.86.47554.87619.16表6. 由永久荷载控制的纵向墙体内力计算表楼层上层传荷本层楼盖荷载截面截面(KN)(mm)(KN)(mm)(mm)M(KN·m)(KN)(KN)4层3层37.50176.840052.1852.1864.4764.5994.2194.165.894.9189.69229.02141.87281.202层305.81052.1861.1995.524.99357.99410.171层538.25062.5075.5

20、6154.788.07590.43652.93（5）纵墙承载力验算对于每层墙体，外纵墙应取控制截面墙顶截面以及墙底截面进行强度验算。由可变荷载控制和由永久荷载控制的具体数值见下表7.和表8.表7. 纵向墙体由可变荷载控制时的承载力计算表验算项第四层第三层第二层第一层-截面-截面截面截面截面截面截面截面M(KN·m)5.1005.0805.1606.47086.00139.18218.59272.57340.87394.85554.87619.1664.74023.24015.140 11.6702402402402402402403703700.0600.1000.0600.0303

21、.03.03.03.03.03.04.94.912.512.512.512.512.512.513.2413.240.3150.4050.2850.4050.3520.4050.3570.4184320004320004320004320004320004320006660006660001.691.691.691.691.891.891.891.89479.12616.01433.49616.06598.75688.91607.26711.02357>12.42>11.95>12.25>11.76>11.74>11.09>11.15>1注： 值

22、查表3-3由插值法求出。表8. 纵向墙体由永久荷载控制时的承载力计算表验算项第四层第三层第二层第一层截面截面截面截面截面截面截面截面M(KN·m)5.8904.9104.9908.070N(KN)86.69141.87229.02281.20357.99410.17590.43652.93e=M/N(mm)67.9021.4013.9013.60h(mm)240240240240240240370370e/h0.1500.0900.05600.040H0(mm)3.03.03.03.03.03.04.94.9= H0/ h12.512.512.512.512.512.513.2413

23、.240.260.4050.320.4050.370.4050.360.418A(mm2)432000432000432000432000432000432000666000666000F(N/mm)1.691.691.691.691.891.891.891.89Af(KN)189.83295.68489.26591.46581.19661.45713.50996.67Af/N2.34>12.07>11.96>11.91>11.52>11.50>11.38>11.68>1注： 值查表3-3由插值法求出。四、横墙体受压承载力计算1. 横墙计算单元的

24、选取 对于楼面荷载较小，横墙的计算不考虑一侧无活荷载时的偏心受力情况，按两侧均匀布置活荷载的轴心受压构件取1m宽横墙进行承载力验算。2. 横墙荷载计算：（1）屋盖荷载设计值：由可变荷载控制：=1.2×4.89×3.6×1.0+1.4×2.0×3.6×1.0=52.93KN由永久荷载控制的组合：=1.35×4.67×3.6×1.0+1.0×2.0×3.6×1.0=30.41K（2）楼面荷载： 由可变荷载控制=1.2×2.83×3.6×1.0+1.4

25、×3×3.6×1.0=44.99KN由永久荷载控制的组合：=1.35×2.83×3.6×1.0+1.0×3×3.6×1.0=22.36KN（3）墙体自重：对2，3，4层，墙厚240mm，两侧采用20mm抹灰，计算高度3.6m自重标准值为：N3=0.24×19×3.0×1.0+0.04×20×.6×1.0=18.48KN对2，3，4层墙体自重设计值由可变荷载控制的组合：N3(1)=1.2GK=18.48×1.2=22.18KN由永久荷载控

26、制的组合：N3(2)=1.35GK =18.48×1.35=24.95KN对一层，墙厚为370mm，计算高度4.9m, 两侧采用20mm抹灰自重标准值为：N4=0.37×19×4.9×1.0+0.04×20×4.9×1.0=38.367KN对一层墙体自重设计值 由可变荷载控制的组合：N4(1)=1.2GK =38.367×1.2=46.04KN由永久荷载控制的组合：N4(2)=1.35GK =38.367×1.35=51.80KN3. 横墙承载力验算由于横墙两侧开间相差不大，荷载相近，因此近似按轴心受压计

27、算。承载力只需对每层的截面进行，计算过程及结果见表9和表10，由表可知他们均满足要求。表9. 由可变荷载控制的横墙承载力计算表验算项第四层第三层第二层第一层52.93120.10187.27257.302402402402403.03.03.04.912.512.512.512.50.60270.60270.60270.60272400002400002400002400001.691.691.891.89244.458244.458273.384273.3844.16>12.04>11.46>11.06>1表10. 由永久荷载控制的横墙承载力计算表验算项第四层第三层第

28、二层第一层30.4177.72125.03200.192402402402403.03.03.04.912.512.512.512.50.60270.60270.60270.60272400002400002400002400001.691.691.891.89244.458244.458273.384273.3848.04>13.15>12.19>11.37>1五、砌体局部受压承载力验算根据01规范需要进行砌体局部受压承载力验算,它是对梁端局部承载力的验算,若不满足要求可设置垫块, 楼盖屋盖大梁的截面b×h=250mm×500mm，梁端深入墙内的长

29、度1900mm，根据砌体结构设计规范条，下设的刚性垫块.如图3所示，垫块面积Ab×bb=500×370= 185000mm2影响砌体局部抗压强度的计算面积为Ab=(b+2h)×h=(250+2×490) ×490=602700mm2，以上述首层窗间墙为研究对象，进行局部受压承载力验算。1) 梁端梁端局部承载力验算式中，上部荷载折减系数 ，当时，取；上部荷载设计值产生的轴向力: ，其中，；局部抗压强度提高系数： ；（有效支撑长度）;压应力图形完整系数: 。表11首层梁端砌体局部受压承载力验算项目单位由可变荷载效应控制的组合由永久荷载效应控制的组合N/mm20. 60. 65N0=0AlKN361.62391.55NlKN65.3973.57