我的砌体结构最终方案

课程设计(论文)

课 题 名 称

学 生 姓 名 学 号 系、年级专业 指 导 教 师

2014年 6月

邵阳学院课程设计任务书

年级专业 题目名称 课程名称 学生姓名 砖混结构办公楼结构设计 砌体结构课程设计 课程编号 101031201 学 号 设计时间 设计地点 2014-5 一、课程设计目的 通过这次课程设计要使学生获得以下知识： 1、了解砌体结构基本构件和砌体结构房屋结构设计之间的关系，掌握计算模型的选取方法。 2、掌握实际工程结构的计算简图取法并对实际结构进行内力分析，建立结构设计的基本概念，系统掌握砌体结构基本构件的计算理论与设计方法。 二、已知技术参数和条件 1. 本课程设计为一砖混结构办公楼的结构设计，该办公楼共四层, 其中顶层有一大开间会议室。装配式楼盖，楼(屋)面板为预应力预制空心板。采用横墙承重方案。会议室对应屋面轴线④—④位置架设钢筋砼梁，如下图所示。墙体材料：首层为机制Mu10粘土砖，混合砂浆M 7.5，2～4层为机制Mu10粘土砖，混合砂浆M 5，墙厚为h=240mm。内墙表面刷乳胶漆，外墙贴面砖，楼面为地板砖，屋面为两毡三油柔性防水不上人屋面，不做隔热保温层，窗为铝合金推拉窗，门为普通胶合板夹板门，门洞高2.1m，窗洞高1.8m，窗台高0.9m。房屋首层室内地面比室外地面高0.3m，各层层高、开间尺寸和窗洞宽度按学生学号不同分别见下表。 2. 工程地质资料：拟建场地地势平坦，地面标高为300.000m，地基持力层为第四纪老土（粉土层），修正后的地基承载力特征值为fk＝200kN/m2，抗震设防烈度按7度考虑，不考虑地基土液化。地下水位：钻至标高为60.00m处未见地下水。 3. 气象资料：该地区主导风向为西北风，基本风压值0.3kN/m2，基本雪压值0.25kN/m2，最大冻结深度为室外地面下0.5m。 1aC720054002aC 183aC 184aC 185aC 186C 18办公室办公室办公室办公室B1800A走 道一至三层平面 1aC720054002aC 183aC 184aC 185aC 186C 18会议室办公室办公室B1800A走 道顶层平面 学生设计任务分配表 学号 层开窗洞学号 层开窗洞高h(m) 间a(m) 1～13 14～26 27～39 40～52 53～65 66～78 79～91 92～104 105～117 118～130 131～143 144～156 157～169 三、任务和要求 宽(m) 1.5 1.8 2.1 1.5 1.8 2.1 1.5 1.8 2.1 1.5 1.8 2.1 1.5 170～182 183～195 196～208 209～221 222～234 235～247 248～260 261～273 274～286 287～299 300～313 314～320 L1～L8 高h(m) 间a(m) 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 4.2 4.2 4.2 4.5 4.5 4.5 3.6 3.6 3.6 4.2 4.2 4.2 3.9 宽(m) 1.5 1.8 2.1 1.5 1.8 2.1 1.5 1.8 2.1 1.5 1.8 2.1 2.1 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6 4.2 4.2 4.2 4.5 4.5 4.5 3.6 3.6 3.6 4.5 1. 布置构造柱和圈梁（含位置和截面尺寸）； 2. 验算纵横墙高厚比； 3. 验算一二层横墙控制截面承载力； 4. 验算会议室屋面梁下砌体局部受压承载力； 提交成果要求严格按学校规定格式、作图整洁，字迹工整，装订成册。 四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等） （1） 施楚贤.《砌体结构》.中国建筑工业出版社. 第三版.2012. （2）《工程结构可靠度设计统一标准（GB50153-2008）》. 中国建筑工业出版社.2008. （3）《建筑结构荷载规范（GB50009-2012）》.中国建筑工业出版社.2012. （4）《砌体结构设计规范（GB50003-2011）》. 中国建筑工业出版社.2011. （5）《建筑抗震设计规范（GB50011-2010）》. 中国建筑工业出版社.2010. （6） 唐岱新.《砌体结构》.高等教育出版社. 第二版.2009. 五、进度安排 5月5日 布置构造柱和圈梁（含位置和截面尺寸）； 5月6日 验算纵横墙高厚比； 5月7~8日 验算一二层横墙控制截面承载力； 5月9~10日 验算会议室屋面梁下砌体局部受压承载力； 5月11日 检查复核，整理计算书。 六、教研室审批意见 教研室主任（签字）： 2014 年4月3 日 七|、主管教学主任意见 主管主任（签字）： 2014年4月 3日 八、备注 指导教师（签字）： 学生（签字）：

注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；

2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。

砖混结构办公楼设计计算书

一、布置砖混结构办公楼的平面、剖面图

二、验算纵横墙高厚比 1.确定房屋的静力计算方案

最大横墙间距S＝3.6×2＝7.2m，采用装配式楼盖，楼（屋）面板为预应力空心板。楼盖属于第1类，查书上表4－2，s<32,因此本房屋为刚性方案房屋。

2.外纵横高厚比验算

本房屋第一层墙体采用Mu7.5混合砂浆，其高厚比：

β=H0/h=3.6/0.24=15

第2——4层，采用M5混合砂浆，其高厚比：

β=H0/h=3.6/0.24=15 查表4-4可知[β]=24,

第四层窗间墙的截面尺寸几何特征为： A=1.8×0.24+0.13×0.62=05126m =0.149m

Y2=0.37-0.149=0.221m

I=[1.8×0.149+（1.8-0.62）×（0.24-0.149）+0.62×0.221]/3 ?4.512?10?3m4 i=I/A=0.094m hT=3.5i=0.328m 高厚比b=3.6/0.328=10.98m

又已知四层的允许高厚比小于一层,宜先验算四层的高厚比,而四层的最大横墙距取第四层，c轴线从①--③轴线间的纵墙验算。

S?7.2m?2H?7.2m，,查表4-3，H0?0.4s?0.2H?3.6m

已知h=240mm，则m1=1.2, 考虑窗洞的影响

3

3

3

2

y1=[（1.8-0.62）×0.24×0.12+0.62×0.37×0.185]/0.5126

bs1.8?1?0.4??0.8 s3.60.37?1.15 考虑构造柱的影响?c?1?1.5?3.6 1?0.4有

?1?2?c????1.2?0.8?1.15?24?26.5

H03.6??10.98??1?2?c????26.5 ,符合要求。 hT0.328则 ??3.在楼梯间前的内纵墙高厚比验算

m2=1-0.4×

3.6=0.6<0.7,取m2=0.7 3.6??H3.6??15??2????0.7?24?16.8 符合要求 hT0.244.横墙高厚比验算

横墙厚度为240mm,墙长s=5.4m,且墙上无门窗洞口, 得；?1?1.2,?2?1.0 又2H?7.2m?s?H?3.6m

H0?0.4?5.4?0.2?3.6?0.45?0.2H?2.88m

H2.88????12??1?2????1.2?24?28.8 符合要求

h0.24三、验算纵墙、横墙的承载力 1.确定静力计算方案

上面计算出来，此砖混办公楼属刚性方案房屋。 2.荷载资料

（1）、屋面恒荷载标准值

二毡三油屋面防水层

2

0.3kN/m

20mm厚1∶1.25水泥砂浆找平 20×0.02=0.4kN/m 120mm厚预应力空心板（包括灌缝） 1.95kN/m

2

2

2

2

2

20厚板底粉刷 16×0.02=0.32kN/m 合计：2.97kN/m（2）、不上人屋面活荷载标准值 0.5 kN/m（3）、楼面恒载标准值

2

屋面梁自重： 25×0.2×0.5=2.5kN/m

地板砖楼面（含水泥砂浆打底层） 0.55 kN/m20厚石灰砂浆找平

20×0.02=0.4kN/m120厚预应力空心板 1.95KN/m20厚板底抹灰

16×0.02=0.32kN/m 合计：3.22kN/m楼面梁自重

25×0.2×0.5=2.5kN/m（4）、墙体自重标准值 240厚墙体自重

5.24 KN/m(按墙面计) 木门

0.1kN/m(按墙面计)

2

2

2

2

2

2

2

2

铝合金推拉窗

0.2 kN/m(按窗面计) （5）、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2.0kN/m。因此本砖混办公楼楼面活荷载标准值取2.0kN/m。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其楼面梁相同的折减系数，而楼面梁的从属面积为5.4×4.5=19.44mm<50mm，因此楼面活荷载不必折减。

该砖混办公楼房屋所在地区的主导风向为西北风，基本风压为0.3 kN/m，且房屋层高小于4m，房屋总高小于28m，所以该房屋设计时可不考虑风荷载的影响。

3、控制截面内力计算横墙承载力计算

以?轴线上的横墙为例，横墙上承受由屋面和楼面传来的均布荷载，可取1m宽的横墙进行计算，其受荷面积为1×3.6=3.6m。由于该横墙为轴心受压的构件，随着墙体材料、墙体高度不同，可验算第三层的截面4-4、第二层的截面6-6以及第一层的截面8-8的承载力。 （1）、荷载计算

取一个计算单元，作用于横墙的荷载标准如下： 屋面恒荷载

2.97×3.6=10.692kN/m 屋面活荷载

0.5×3.6=1.8kN/m 二、三、四层楼面恒荷载

3.22×3.6=11.592kN/m 二、三、四层楼面活荷载

2.0×3.6=7.2kN/m 一、二、三、四层墙体自重

内横墙 5.24×3.6=18.864kN/m

外横墙 （5.24+0.5）×3.6=20.664kN/m

(2)、控制截面内力计算 按外横墙计算

1）第二层截面6-6处：

轴向力包括屋面荷载，第四，三层楼面荷载和第二，三、四层墙体自重，

(1) N6=1.2×（10.692+2×11.592+3×20.664）+1.4×（1.8+2×7.2） =137.73kN/m

(2) N6=1.35×（10.692+2×11.592+3×20.664）+1.4×0.7（1.8+2×7.2）

2

2

2

2

2

2

2

=145.30kN/m 2）第一层截面8-8处：

轴向力为上述荷载N6和第二层楼面荷载及第一层墙体自重之和，

(1) N8=137.73+1.2×（10.692+20.664）+1.4×7.2

=185.46kN/m

(2) N8=145.30+1.35×（10.692+20.664）+1.4×0.7×7.2 =194.69kN/m

(3）横墙承载力验算 1）第二层截面6-6处：

e/h=0，b=3.6/0.24=15

查表3-1，用内插法，砂浆强度等级M5，j=0.745，A=1×0.24=0.24m

2

墙体采用MU10粘土砖，混合砂浆M5，查表2-4可知，砌体的抗压强度设计值f?1.5MPa 由式（3-17），

jfA=0.745×1.5×0.24=268.2kN/m>145.30kN/m，满足要求。 2）第一层截面8-8处：

e/h=0，b=3.6/0.24=15，

查表3-1，用内插法，砂浆强度等级M7.5，j=0.745，A=1×0.24=0.24m墙体采用MU10粘土砖，混合砂浆M7.5，查表2-4， 可知，砌体的抗压强度设计值f?1.69MPa

由式（3-17），

jfA=0.745×1.69×0.24=302.17kN/m>194.69kN/m，满足要求。 四，设计走道挑梁

由构造要求，取顶层挑梁伸入墙体3900mm,其他层伸入墙体2200mm。

挑梁的截面b?h?240mm?350mm，挑梁挑出的长度l?1800mm，挑梁间墙体的净高为3.25m。

五，验算走道挑梁的抗倾覆能力 1， 荷载计算

屋面均布荷载标准值

屋面恒载标准值：g3k?2.97?3.6?10.692kN/m 屋面活载标准值：q3k?0.5?3.6?1.8kN/m 楼面均布荷载标准值

楼面恒载标准值：g2k?3.22?3.6?11.592kN/m 楼面活载标准值：q2k?2?3.6?7.2kN/m

2

4N/m墙面荷载标准值： 5.2k

挑梁恒载标准值：g1k?3.22?3.6?11.592kN/m

挑梁活载标准值：q1k?2?3.6?7.2kN/m 挑梁自重标准值：gk?25?0.24?0.35?2.1kN/m Fk?25?1.1?0.06?3.6?5.94kN

2， 挑梁抗倾覆验算

①，计算倾覆点

因l1?2.2m?2.2hb?2.2?0.35?0.77m，属弹性挑梁。 取?0?0.3hb?0.3?0.35?0.105m?0.13l1?0.13?2.2?0.286m 因挑梁下设有构造柱，所以，倾覆点至墙外边缘的距离可取

0.5?0?0.5?0.105?0.0525m ②倾覆力矩 对于顶层

M0v?121.2?1.8?10.692?1.4?1.8?1.8?0.0525?30.05kN?m ????????2对于楼层 12M0v??1.2?1.8?11.592?1.4?7.2?1.8?0.0525?1.2?6.93??1.8?0.0525??60.28kN?m ??????2?③抗倾覆力矩

挑梁的抗倾覆力矩由本层挑梁尾端上部450扩展角范围内的墙体和楼面恒载标准值产生。 对于顶层

Gr??1.8?10.692???3.9?0.0525??48.07kN

由式

Mr?0.8Gr?l2?x0??0.8?48.07??3.9/2?0.0525??72.97kN?m?30.05kN?m满足要求 对于楼层 由式

Mr?0.8?Gr?l2?x0?

2?0.8???2.1?11.592???2.2?0.0525?/2?5.24??2.2?3.25?1.0475?2.2?3.25?3.2475?2.2?2.2?3.6145/2?????117.32kN?m?60.28kN?m满足要求

六，验算挑梁下砌体局部受压承载力 挑梁下的支承压力 对于顶层

Nl?2R?2???1.2??1.8?10.692??1.4?1.8????1.8?0.0525??64.88kN

由式

?rAlf?0.7?1.5?1.2?0.24?0.35?1.5?103?158.76kN?64.88kN

满足要求

对于楼层

Nl?2??1.2??1.8?11.592??1.4?7.2????1.8?0.0525??1.2?6.93?113.52kN

由式

???rAlf?0.7?1.5?1.2?0.24?0.35?1.5?103?158.76kN?113.52kN满足要求

因第一层砂浆强度高于其它楼层，f更大，所以砌体局部受压承载力更强，不需验算可知也满足要求。

七，钢筋混凝土梁承载力计算 对于顶层

Vmax?V0???1.2??1.8?10.692??1.4?1.8???1.8?31.52kN Mmax?M0v?30.05kN?m

按钢筋混凝土受弯构件计算梁的正截面和斜截面承载力，采用C25混凝土，HRB335级钢筋。

M30.05?106as???0.106 22fcbh011.9?240?315??1?1?2as?0.1123??b?0.550

As?fcbh0?/fy?11.9?240?315?0.1123?336.8mm2

3002选用312As?339mm

??因0.7ftbh0?0.7?1.27?240?315?10?3?67.21kN?31.52kN 因此，可按构造配置箍筋选用φ6@200 对于楼层

Vmax?V0???1.2??1.8?11.59??1.4?7.2???1.8?1.2?6.93?55.4kN Mmax?M0v?60.28kN?m

按钢筋混凝土受弯构件计算梁的正截面和斜截面承载力，采用C25混凝土，HRB335级钢筋。

M60.28?106as???0.213fcbh0211.9?240?3152??1?1?2as?0.242??b?0.550As?fcbh0?/fy?11.9?240?315?0.242?726.8mm2300

2选用318 As?763mm

??因0.7ftbh0?0.7?1.27?240?315?10?3?67.21kN?55.4kN 因此，可按构造配置箍筋选用φ6@200 八，验算横墙抗震承载力 1， 水平地震作用计算

①各层重力荷载代表值

屋面均布荷载为：2.97?0.5?0.5?3.22kN/m 楼面均布荷载为：3.22?2.0?0.5?4.22kN/m 各层重力荷载代表值：

22?36?3.1?1.5?1.8?5?3.6?3.6?1.8?1?4?9?5.24?3.1?5.4?G4?36?3.22?7.2?2?5.24????2.5?36?2?9?5.4?25?0.06?1.1?3.6?36?2.5?1.8?11???????25?0.3?0.5?5.4?2?3238kN

G1?G2?G3?36?4.22?7.2?2?5.24??36?3.1?1.5?1.8?5?3.6?3.6?1.8?4?1??1?5.24?3.1?5.4?2.5??36?2?11?5.4??25?0.3?0.5?5.4?2?3701kN

?Gi?3701?3?3238?14341kN

②结构总水平地震作用标准值:

FEk?a1Geq?0.08?14341?0.85?975kN

③,各层水平地震作用和地震剪力标准值列于表：

层 Gi Hi ?m? GiHi?kN? 四 三 二 一 3238 3701 3701 3701 14341 ?kN?m? Fi?GiHi?GHiFEk Vik??Fi i4i?i?kN? 14.4 10.8 7.2 3.6 8 46627.2 39970.8 26647.2 13323.6 126568.359 308 205 103 975 ?kN? 359 667 872 975 ?各层水平地震作用代表值和所受的水平地震剪力如图：

3593082051033596678729752，

横墙截面抗震承载力验算

因本楼的开间相同，故除顶层外横墙抗震承载力基本相同， 以③轴线的横墙进行验算 顶层：

全部横墙向抗侧力墙体横截面面积为：

A4?5.64?0.24?9?12.18m2

轴线③横墙横截面面积为：

A43?5.64?0.24?1.35m2

楼层总面积为：

F4?7.2?36?259.2m2

轴线③横墙的重力荷载从属面积为：

F43?7.2?6.3?45.36m2

由式，得轴线③横墙所承担的水平地震剪力为:

1?A43F43?1?1.3545.36?V43????V???1.3?359?66.7kN ?Eh4k?2?A4F4?2?12.18259.2??轴线③横墙每米长度上所承担的竖向荷载（在该层的半高处）为：

N?3.22?3.6?5.24?3.6?0.5?21.024kN

轴线③横墙横截面的平均压应力为：

?0?21024?0.0876N/mm2

240?1000

采用M5级的砂浆，fV0?0.11N/mm2，?0/fV0?0.0876/0.11?0.80 查表7-8得，?N?0.96

1?RE?NfV0A43?1?0.96?0.11?1.35?106?118.8kN?V43?66.7kN 1.2满足要求 二层

全部横墙向抗侧力墙体横截面面积为：

A2?5.64?0.24?11?14.89m2

轴线③横墙横截面面积为：

A23?5.64?0.24?1.35m2

楼层总面积为：

F2?7.2?36?259.2m2

轴线③横墙的重力荷载从属面积为：

F43?7.2?3.6?25.92m2

由式，得轴线③横墙所承担的水平地震剪力为:

F?1?A1?1.3525.92?V23??23?23??EhV2k????1.3?872?108.07kN

2?A2F2?2?14.89259.2??轴线③横墙每米长度上所承担的竖向荷载（在该层的半高处）为：

N?3.22?3.6?5.24?3.6?2.5?4.22?3.6?2?89.136kN

轴线③横墙横截面的平均压应力为：

89136?0.3714N/mm2

240?1000采用M5级的砂浆，fV0?0.11N/mm2，?0/fV0?0.3714/0.11?3.377

?0?查表7-8得，?N?1.322

1?RE一层

?NfV0A23??1.322?0.11?1.35?106?196.32kN?V23?108.07kN

11满足要求

全部横墙向抗侧力墙体横截面面积为：

A1?5.64?0.24?11?14.89m2

轴线③横墙横截面面积为：

A13?5.64?0.24?1.35m2

楼层总面积为：

F1?7.2?36?259.2m2

轴线③横墙的重力荷载从属面积为：

F13?7.2?3.6?25.92m2

由式，得轴线③横墙所承担的水平地震剪力为:

1?A13F13?1?1.3525.92?V13?????EhV1k????1.3?975?120.83kN ?2?A1F1?2?14.89259.2?轴线③横墙每米长度上所承担的竖向荷载（在该层的半高处）为：

N?3.22?3.6?5.24?3.6?3.5?4.22?3.6?3?123.2kN

轴线③横墙横截面的平均压应力为：

123200?0.514N/mm2

240?1000采用M7.5级的砂浆，fV0?0.14N/mm2，?0/fV0?0.514/0.14?3.67

?0?查表7-8得，?N?1.3537

1?RE?NfV0A13??1.3537?0.15?1.35?106?274.1kN?V13?120.83kN

11满足要求

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