砌体结构设计
《砌体结构》课程设计
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计算书内容
一、 结构方案
1. 主体结构设计方案
该建筑物层数为四层,总高度为13.2m,层高3.3m
2. 墙体方案及布置
(1)变形缝:由建筑设计知道该建筑物的总长度31.5m
(2)墙体布置:应当优先考虑横墙承重方案,以增强结构的横向刚度。大房间梁支撑在内外纵墙上,为纵墙承重。纵墙布置较为对称,平面上前后左右拉通;竖向上下连续对齐,减少偏心;同一轴线上的窗间墙都比较均匀。个别不满足要求的局部尺寸,以设置构造拄后,可适当放宽。根据上述分析,本结构采用纵横墙混合承重体系。
(3)1~4层墙厚为240mm。
(4)一至二层采用MU10烧结页岩砖,Mb7.5混合砂浆;三至四层采用MU10烧结页岩砖,Mb5.0混合砂浆。
(5)梁的布置:梁尺寸为L-1,L-4为250mm*500mm;L-2为250mm*600mm;L-3为250mm*300mm;L-5为250mm*400mm,伸入墙内240mm,顶层为180mm。梁布置见附图1-1。
(6)板布置:雨篷,楼梯间板和卫生间楼面采用现浇板,其余楼面均采用预制装配式楼面,预制板型号为YKB3652,走廊采用YKB2452。具体布置见附图。
3.静力计算方案
由建筑图可知,最大横墙间距s=10.5m,屋盖、楼盖类别属于第一类,s
二、荷载资料(均为标准值)
根据设计要求,荷载资料如下:
2
1、屋面恒荷载:, 5.0kN/m2+0.4kN/m(平顶粉刷)=5.4kN/m2
屋面活荷载:0.5KN/㎡。
22
(平顶粉刷)=3.7kN/m2 2、楼面恒荷载:,3.3kN/m+0.4kN/m
楼面活荷载:2.4KN/㎡。
3、卫生间恒荷载:7.0kN/m2,活荷载:2.5kN/m2。 4、钢筋混凝土容重:γ=25kN/m3。 5、墙体自重标准值
1-4层240mm厚墙体自重5.24kN/m2
铝合金玻璃窗自重0.25kN/m2 (按墙面计)
6、基本风压0.40kN/m2,且房屋层高小于4m,房屋总高小于28米,所以设
计不考虑风荷载的影响。
7、楼梯间恒荷载5.0KN/㎡,活荷载3.5KN/㎡
三、墙体高厚比验算
1、 外纵墙高厚比验算
室内地面距基础高度为0.95m,故底层高度H=3.3+0.95=4.3m,s=10.5m,即s>2H=8.2m,第一层计算高度H0=1.0,H=4.3m,二层及二层以上为H0=3.3m。一至四层墙厚0.24m,承重墙取μ 1 =1.0。 有窗户的墙允许高厚比 :μ2=1-0.4
bs1.5
=1-0.4=0.829 ; s3.5
[β]允许高厚比,查表得:当砂浆强度等级为M7.5, M5时,一二层[β]=26,
三四层[β]=24。
a、一层高厚比验算:
β=4.3/0.24=17.92
3.3
=13.75
c、三四层纵墙高厚比验算:
β=3.3/0.24=13.75
2、内纵墙高厚比验算
a、墙体的计算高度,底层:H0底=4.3m μ2=1-0.4
bs1.0=1-0.4=0.886 s3.5
4.1
=17.08
b、二层纵墙高厚比验算:
3.3
=13.75
c、三四层内纵墙高厚比验算:
β=3.3/0.24=13.75
左横墙s=6.3m,H=4.3m,H
β=H0/h=3.38/0.24=14.08
右横墙s=6.0m,H=4.3m,H
β=H0/h=3.26/0.24=15.58
二层:左横墙:s=6.3m,H=3.3m,H
β=
β=
H03.18==13.25
右横墙:s=6.0m,H=3.3m,H
H03.06==12.75
三四层:左横墙:s=6.3m,H=3.3m,H
β=H0/h=3.18/0.24=13.25
右横墙:s=6.0m,H=3.3m,H
β=H0/h=3.06/0.24=12.75
内横墙:底层:s=2.4m,H=4.3m,s
H01.44==6.0
二层:s=2.4m,H=3.3m,s
H01.44==6.0
三四层:s=2.4m,H=3.3m,s
β=H0/h=1.44/0.24=6.0
故所有横墙满足要求。
四、结构承载力计算
1.荷载资料
(1) 屋面恒荷载标准值
40厚C30细石混凝土刚性防水层,表面压光 25×0.04=1.0kN/㎡ 20厚1:2.5水泥砂浆找平
20×0.02=0.4kN/㎡ 40厚挤塑聚苯板
0.4×0.04=0.016kN/㎡
20厚1:2.5水泥砂浆找平
20×0.02=0.4kN/㎡ 3厚氯丁沥青防水涂料(二布八涂) 0.045kN/㎡ 110厚预应力混凝土空心板(包括灌缝) 2.0kN/㎡ 20厚板底粉刷
5.0+0.4=5.4N/㎡ 屋面梁自重
0.25×0.6=3.75kN/m (2)不上人屋面的活荷载标准值 0.5kN/㎡ (3)楼面恒荷载标准值 大理石面层
28×0.02=0.56kN/㎡ 20厚水泥砂浆找平
20×0.02=0.4kN/㎡ 110厚预应力混凝土空心板(包括灌缝) 0.4kN/㎡ 20厚板底粉刷
3.3+0.4=3.7kN/㎡
楼面梁自重
25×0.25 ×0.6=3.75kN/m (4)墙体自重标准值 240厚墙体自重
5.24kN/m(按墙面计) 铝合金门窗自重
0.25kN/m(按窗面积计) (5)楼面活荷载标准值
2.4kN/㎡ 2.纵墙承载力计算 (1)荷载计算
取一个计算单元,作用于纵墙的荷载标准值如下: 屋面恒荷载
5.4×3.5×3.15+3.75×3.15=71.35kN
女儿墙自重
5.24×0.9×3.5=16.51kN
二、三、四层楼面恒荷载
3.7×11.025+3.75×3.15=52.61kN 屋面活荷载
0.5×11.025=5.51kN 二、三、四层楼面活荷载
2.4×11.025=26.46kN 三、四层墙体和窗自重
5.24×(3.3×3.5—1.5×1.5)+0.25×1.5×1.5=49.29kN 二层墙体(包括壁柱)和窗自重
5.24×(3.3×3.5—1.5×1.5)+0.25×1.5×1.5=49.29kN 一层墙体和窗自重
5.24×(3.5×4.3—1.5×1.5)+0.25×1.5×1.5=67.63kN (2)控制截面的内力计算 第四层:
1)第四层截面1-1处:
由屋面荷载产生的轴向力设计值应考虑两种内力组合,即分别按式(2-10)、式(2-11)计算:
N(1)1=1.2×(71.35+16.51)+1.4×1.0×5.51=113.15kN
N
(2)
1=1.35×(71.35+16.51)+1.4×1.0×0.7×5.51=124.01kN
N(1)5l=1.2×71.35+1.4×1.0×5.51=93.33kN N(2)5l=1.35×71.35+1.4×1.0×0.7×5.51=101.72kN
三、四层墙体采用MU10烧结页岩砖、Mb5.0混合砂浆砌筑,查表2-4可知砌体的抗压强度设计值f=1.5MPa;一、二层墙体采用MU10烧结页岩砖、Mb7.5混合砂浆砌筑,砌体的抗压强度设计值f=1.69MPa。 2)第四层截面2-2处:
轴向力为上述荷载N1与本层自重之和:
NN
第三层:
1)第三层截面3-3处:
轴向力为上述荷载N2与本层楼盖荷载N4l之和:
N(1)4l=1.2×52.61+1.4×1.0×26.46=100.17kN N(1)3=172.30+100.17=272.47kN
N(2)4l=1.35×52.61+1.4×1.0×0.7×26.46=96.95kN N(2)3=190.95+96.55=287.5kN 2)第三层截面4-4处:
轴向力为上述荷载N3与本层墙自重之和: N(1)4=272.47+1.2×49.29=332.08kN N(2)4=287.5+1.35×49.29=354.04kN 第二层:
1)第二层截面5-5处:
轴向力为上述荷载N4与本层楼盖荷载之和: N(1)3l=100.17kN
N(1)5=332.08+100.17=432.25kN N(2)3l=96.95kN
N(2)5=354.04+96.95=450.99kN 2)第二层截面6-6处:
轴向力为上述荷载N5与本层墙体自重之和: N(1)6=432.25+1.2×49.29=491.40kN N(2)6=450.99+1.35×49.29=517.53kN 第一层:
1) 第一层截面7-7处:
(1)(2)
2 =113.15+1.2×49.29=172.30kN 2 =124.01+1.35×49.29=190.55kN
轴向力为上述荷载N6与本层楼盖荷载之和: N(1)2l=100.17kN
N(1)7=491.40+100.17=591.57kN N(2)2l=96.55kN
N(2)7=517.53+96.95=614.48kN 2) 第一层截面8-8处:
轴向力为上述荷载N7与本层墙体自重之和: N(1)8=591.57+1.2×67.63=672.73kN N(2)8=614.48+1.35×67.63=705.78kN 砌体局部受压计算
大梁下局部受压验算,验证 ΨN0+Nl≤ηγAlf
上述窗间墙第一层墙垛为例,墙垛截面为240mm×1900mm,混凝土梁截面为600mm×250mm,支承长度240mm..
根据内力计算,当由可变荷载控制时,本层梁的支座反力为 Nl=100.17kN,Nu=516.73kN a0=188.42mm
Al=a0b =188.42×250=47105 mm2
A0=h(2h+b)=240×(2×240+250)=175200 mm2
A0
=175200/47105=3.72>3,取ψ=0 Al
γ=1+0.35√((A0/ A1)-1)=1+0.35×√((175200/47105)-1)=1.58
压应力图形完整系数η=0.7
ηγAlf=0.7×1.58×47105×1.69=88.05KN
第三层由于材料强度值降低,故需验算局压。 第三层梁端局压验算:
根据内力计算,当由可变荷载控制时,本层梁的支座反力为 Nl=100.17KN, Nu=190.55KN
a0= 200mm
Al=a0b =200×250=50000mm2
A0=h(2h+b)=240×(2×240+250)=175200 mm2
γ=1+0.35√((A0/ A1)-1)=1+0.35×√((175200/50000)-1)=1.55
A0
=175200/50000=3.50>3 , 所以Ψ=0; Al
压应力图形完整系数η=0.7
ηγAlf=0.7×1.55×50000×1.5= 81.38KN<Nl=100.40KN
横墙的承载力验算
横墙上承受由屋面和楼盖传来的均匀荷载,可取1m宽的横墙进行计算,其受荷面积为1×3.5=3.5㎡。由于该横墙为轴心受压构件,随着墙体材料、墙体高度不同,可只验算第三层截面4-4、第二层截面6-6以及第一层截面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值如下: 屋面恒荷载
5.4×3.5=18.9kN/m 屋面活荷载
0.5×3.5=1.75kN/m 二、三、四层楼面恒荷载
3.7×3.5=12.95kN/m
二、三、四层楼面活荷载
2.5×3.5=8.75kN/m
二、三、四层墙体自重
5.24×3.3=17.29kN/m
一层墙体自重
5.24×4.3=22.53kN/m
(2)控制截面内力计算 1)第三层截面4-4处:
轴向力包括屋面荷载、第四层楼面荷载和第三、四层墙体自重:
N(1)4=1.2×(18.9+12.95+2×17.29)+1.4×1.0×(1.75+8.75)=93.65kN/m N(2)4=1.35×(18.9+12.9+2×17.29)+1.4×1.0×0.7×(1.75+8.75)=99.15kN/m 2)第二层截面6-6处:
轴向力为上述荷载N4和第三层楼面荷载及第二层墙体自重之和: N(1)6=93.65+1.2×(12.95+17.29)+1.4×1.0×8.75=142.19kN/m N(2)6=99.15+1.35×(12.95+17.29)+1.4×1.0×0.7×8.75=148.55kN/m 3) 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: N
(1)
8=142.19+1.2×(12.95+22.53)+1.4×1.0×8.75=197.01kN/m
N(2)8=148.55+1.35×(12.95+22.53)+1.4×1.0×0.7×8.75=205.02kN/m (2) 横墙承载力验算 1)第三层截面4-4:
e/h=0,β=3.3/0.24=13.75,查表3-3,φ=0.80,A=1×0.24=0.24㎡由式(3-11):
φfA=0.80×1.5×0.24×103=288kN>99.15kN,满足要求。 2)第一层截面8-8:
e/h=0,β=4.3/0.24=17.92,查表3-2,φ=0.62,由式(3-11):
φfA=0.62×1.69×0.24×103=251kN>205.02kN,满足要求。
上述验算结果表明,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。
B.楼梯间的横墙计算 屋盖荷载设计值: 由可变荷载控制: N1=1.2Gk+1.4Qk=
1.2×(5.4×3.5/2×1.0+5.4×3.5/2×1.0)+1.4×(2×3.5/2×1.0+2 ×3.5/2×1.0)=32.48KN
由永久荷载控制的组合:
N1=1.35Gk+0.7⨯1.4Qk=
1.35×(5.4×3.5/2×1.0+5.4×3.5/2×1.0)+0.7×1.4×(2×3.5/2×1.0+2 ×3.5/2×1.0)=32.38KN 楼面荷载: 由可变荷载控制
N1=1.2Gk+1.4Qk=
1.2×3.7×1.75×1.0+1.4×2.6×1.75×1.0=14.14KN
由永久荷载控制的组合:
N1=1.35Gk+1.0Qk
=1.35×3.7×1.75×1.0+0.7×1.4×2.6×1.75×1.0=15.09KN
L-3梁自重标准值:Nb=25×0.25×0.4×3.5×0.6=8.75KN(集中荷载) 设计值:
由可变荷载控制的组合:8.75×1.2=10.5KN 由永久荷载控制的组合:8.75×1.35=11.81KN
楼梯间荷载传给梁L-3,再通过L-3以集中力的形式传给墙体,荷载设计值如下: 由可变荷载控制的组合:
﹙1.2×5.0×3.5×6.3+1.4×3.5×3.5×6.3﹚×0.5=120.17KN 由永久荷载控制的组合:
(1.35×5.0×3.5×6.3+0.7×1.4×3.5×3.5×6.3)×0.5=112.23KN 楼梯间荷载与梁L-3一起转变为均布线荷载作用于墙上: 设计值:
由可变荷载控制的组合:q=(8.75+120.17)/6.3=20.46KN/m 由永久荷载起控制的组合:q=(11.81+112.23)/6.3=19.69KN/m 则一米横墙所承受荷载:
由变荷载控制的组合:N=20.46KN/m 由永久荷载起控制的组合:N=19.69KN/m 对一层,墙厚为240mm,计算高度4.3m 自重标准值为:5.24×4.3×1.0 =22.53KN 设计值 :
由可变荷载控制的组合:22.53×1.2=27.04KN 由永久荷载控制的组合:22.53×1.35=30.42KN
②承载力验算
横向墙体由可变荷载控制时的承载力计算表
C、卫生间横墙的承载力验算(按双向板计算) 屋面荷载:
恒载标准值:g k=5.4×1.75=9.45kN/m(梯形分布)如图 活载标准值:q k=0.5×1.75=0.875kN/m(梯形分布) 设计值:
由可变荷载控制的组合:
1.2 g k +1.4 q k=1.2×9.45+1.4×0.875=12.57kN/m 由永久荷载控制的组合:
1.35 g k +0.7×1.4 q k=1.35×9.45+0.7×1.4×0.875=13.62kN/m 可变控制组合荷载:
N=0.5×(6.3+6.3—1.75×2) ×12.57×2=114.39kN (包括左右卫生间的荷载)
永久控制组合荷载:
N=0.5×(6.3+6.3—1.75×2) ×13.62×2=123.94kN(左右卫生间荷载) 楼面荷载:
恒载标准值:g k=7.0×1.75=12.25kN/m(梯形分布)如图 活载标准值:q k=2.4×1.75=4.2kN/m(梯形分布)
设计值:
由可变荷载控制的组合:
1.2 g k +1.4 q k=1.2×12.25+1.4×4.2=20.65kN/m
由永久荷载控制的组合: 1.35 g k +0.7×1.4 q k=1.35×12.25+0.7×1.4×4.2=20.65kN/m
由可变控制组合荷载:
N=0.5×(6.3+6.3—1.75×2) ×20.65=187.92kN (包括左右卫生间的荷载) 由永久荷载控制组合荷载:
N=0.5×(6.3+6.3—1.75×2) ×20.83=187.92kN (包括左右卫生间的荷载) 墙体自重:
对一层,墙厚为240mm,计算高度4.3m 自重标准值为:5.24×4.3×6.3 =141.95KN 设计值:
由可变荷载控制的组合:141.95×1.2=170.34KN 由永久荷载控制的组合:141.95×1.35=191.63KN ②承载力验算
横向墙体由可变荷载控制时的承载力计算表
上述计算表明,墙体的承载力满足要求。
五、挑梁布置及构造措施
挑梁截面配筋计算(按受弯构件计算)其中
M max=39.92kN/m Mmax=60.216kN.m 1)正截面受弯承载力计算:
Nm/m;2混凝土取C25,钢筋取HRB335级钢筋,fc=11.9N/mm2 ft=1.27fy=fy/=300N/mm2 α1=1.0a,s=
3m0m 则h0=350—30=320mm
αs=M/α1fcbh20=39920000/1.0×11.9×250×3202=0.131 ξ=1—√(1-2αs)=1—√(1-2×0.131)=0.141
1+-2αs
γs==0.904
2As=M/γ
sfyh0=39920000/300
×0.904×370=447mm2>ρminbh=0.2%×250×
350=175mm2
配2Φ18,As=509mm2
2)斜截面受剪承载力计算(箍筋采用HPB300级钢筋,fyv=270kN/mm2): V=24.39kN hw=h0=320mm hw/b=320/250
0.25βcfcbh0=0.25×1.0×11.9×250×320=238kN>V=24.39kN 故截面尺寸符合要求 验算是否需要计算配箍
0.7ftbh0=0.7×1.27×250×320=71.12kN>V=24.39kN 故不需按计算配箍,按最小配箍率配置箍筋: ρ
sv,min=0.24ft/ fyv=0.24×1.27/270=0.1129%
sv,minbh=0.1129%×250×350=98.79
Asv,min=ρ
采用双肢箍φ8@200,则有 ρ
sv=nAsv1/bs=2×50.24/(250×200)=0.2010%>ρsv,min=0.1129%,可以
(3)多层砖混房屋的构造措施
1)构造柱的设置:由于每层梁端局压过大,须在梁端设置构造柱。梁下构造柱尺寸为240mm*300mm,其余构造柱尺寸为240mm*240mm。边柱和角柱的钢筋采
用4φ14,其余构造柱的钢筋采用4φ12.详见附图。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φ6@150。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C25。
2)圈梁设置:各层、屋面、基础上面均设置圈梁,圈梁尺寸为240mm*240mm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。
六、基础设计
根据地质资料,取-1.500处作为基础底部标高,此时持力层经修正后的容许承载力q=200 kN/m2。r=20kN/m3。当不考虑风荷载作用时,砌体结构的基础均为轴心受压基础,采用C25混凝土,HRB335钢筋。 1.外纵墙下条形基础
FK=(16.51+71.35+52.61×3+49.29×2+49.29+67.63+27.56+5.51×0.7+27.56×0.7×2)/3.5=154.13kN/m 由式(4-27):
b≥FK/(fa—γ2.内横墙下条形基础
FK=18.9+12.95×3+17.29×3+22.53+8.75+1.75×0.7+8.75×0.7×2=154.37kN/m 由式(4-27):
b≥154.37/(200—20×1.5)=0.91
md)=154.13/(200—20×1.5)=0.91