砌体结构专业课程设计.doc

砌体结构课程设计
一、工程概况
1、建筑名称：北京体育大学学生宿舍楼；
2、结构类型：砌体结构；
3、层数：4层；层高3.1m；
4、开间3.9m；进深6.3m；
5、建筑分类为二类，耐火等级为二级，抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第一组；
6、天然地面以下5～10m范围内无地下水，冰冻深度为地面以下0.8m，推荐持力层为粘土层，地基承载力特征值＝170kN/m2。粘土层在天然地面下2～4m处，Ⅱ类场地；
7）、内外承重墙采取240厚页岩煤矸石多孔砖，隔墙采取150厚陶粒空心砌块，屋盖、楼盖采取钢筋混凝土全现浇板。
二、荷载计算和屋面板、楼面板配筋计算
1．可变荷载标准值、常见材料自重
表1 可变荷载标准值

标准值（）
(1)住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所
2.0
(2)教室、试验室、阅览室、会议室
2.0
(3)食堂、办公楼中通常资料室
2.5
(4)藏书库、档案库
5.0
(5)厨房（通常）
2.0
(6)浴室、厕所、盥洗室
对第一项中民用住宅
2.0
对其它民用住宅
2.5
(7)走廊、门厅、楼梯
住宅、托儿所、幼稚园
2.0
宿舍、旅馆、医院、办公楼、教室、餐厅
2.5
消防疏散楼梯
3.5
(8)不上人屋面
0.7
(9)上人屋面
2.0
(10)雪荷载
0.40
(11)风荷载
0.45

2. 楼面荷载计算（88J1X1）

表2 楼面板荷载计算
楼面板荷载计算
荷载编号
楼
楼
楼
楼
项目
宿舍（kN/m2)
走廊、门厅 （kN/m2)
厕所 盥洗室 淋浴室 （kN/m²)
活动室
（kN/m²)
楼面活荷载
2.0
2.5
2.5
2.0
楼面做法
楼8A
1.4
1.4

楼18A

1.35
楼8F

1.9+3.42

板做法
板自重
2.1
2.1
2.1
3.75
顶棚做法
棚2B

0.07
棚7
0.136
0.136
0.136

荷载计算
永久荷载标准值
3.636
3.636
7.42
5.17
可变荷载标准值
2.0
2.5
2.5
2.0
荷载标准值
5.636
6.136
9.92
7.17
永久荷载设计值
4.363
4.363
8.9
6.2
可变荷载设计值
2.8
3.5
3.5
2.8
荷载设计值
7.163
7.863
12.4
9.0
3.屋面荷载计算（88J1）
表3 屋面板荷载计算
荷载编号
屋①
屋②
屋③
屋④
项目
活动室（kN/m2）
走廊（kN/m2）
宿舍
（kN/m2）
厕所
（kN/m2）
屋面荷载、雪荷载
0.7
0.7
0.7
0.7
屋面做法
屋13
2.8
2.8
2.8
2.8
板做法
板自重
3.75
2.1
2.1
2.1
顶棚做法
棚2B
0.07

棚7A

0.136
0.136
0.136

荷载
计算
永久荷载标准值
6.62
5.036
5.036
5.036
可变荷载标准值
0.7
0.7
0.7
0.7
荷载标准值
7.32
5.736
5.736
5.736
永久荷载设计值
7.944
8.937
6.043
6.799
6.043
6.799
6.043
5.799
可变荷载设计值
0.98
0.686
0.98
0.686
0.98
0.686
0.98
0..686
荷载设计值
9.623
7.485
7.485
7.485

4.墙体荷载计算
1）360厚外墙重
砖砌体 19×0.365 kN/m2=6.935 kN/m2
20厚内墙抹灰 17×0.02 kN/m2=0.34 kN/m2
20厚外墙抹灰 17×0.02 kN/m2=0.34 kN/m2
7.615 kN/m2

2）360厚内墙重
砖砌体 19×0.365 kN/m2=6.935 kN/m2
20厚内墙抹灰 17×0.02 kN/m2=0.34 kN/m2
20厚外墙抹灰 17×0.02 kN/m2=0.34 kN/m2
7.615 kN/m2

3）240厚内墙重
砖砌体 19×0.24 kN/m2=4.56kN/m2
20厚内墙抹灰 17×0.02 kN/m2=0.34 kN/m2
20厚外墙抹灰 17×0.02 kN/m2=0.34 kN/m2
5.24 kN/m2

4）240厚外墙重
砖砌体 19×0.24 kN/m2=4.56kN/m2
20厚内墙抹灰 17×0.02 kN/m2=0.34 kN/m2
20厚外墙抹灰 17×0.02 kN/m2=0.34 kN/m2
5.24 kN/m2

5）240厚女儿墙重
砖砌体 19×0.24 kN/m2=4.56kN/m2
20厚内墙抹灰 17×0.02 kN/m2=0.34 kN/m2
20厚外墙抹灰 17×0.02 kN/m2=0.34 kN/m2
5.24 kN/m2

6）150厚隔墙重
陶粒空心砌块 5×0.15 kN/m2 =0.75 kN/m2
双面抹灰 17×0.02×2 kN/m2 =0.68 kN/m2
1.43 kN/m2
三、现浇板设计
各关键板块计算配筋以下
1）宿舍6.3m×3.9m
①荷载设计值：
1.2×3.636+1.3×2.0=6.96kN/㎡
g=1.2×3.636=4.36kN/㎡
q=1.3×2.0=2.6kN/㎡
g+q/2=5.66kN/㎡
q/2=1.30 KN/㎡
P=g+q=6.96kN/m2
②计算跨度：（支撑长度a=120㎜）
内跨：l01=lc1=3.9m l02=l c2=6.3m
l01/ l02=6/3.9=1.6<2
按双向板计算。
边跨：l01=lc1-120+80/2=3.82m l02=l c2-120+80/2=6.22m
l01/ l02=6.22/3.82=1.6<2
按双向板计算。
③内跨弯矩值（B区格板）：
Mx =(k1+ k2)( g+q/2) l012+(k3+ k4) q/2 l012
=（0.0384+0.2×0.0059）×5.66×3.92+(0.0820+0.2×0.0242) ×1.30×3.92=5.1kN·m
As=318.75mm2
选择φ8@200 As=251mm2
My =(k1+ k2)( g+q/2) l012+(k3+ k4) q/2 l012
=（0.0059+0.2×0.0384）×5.66×3.92+(0.0242+0.2×0.0820) ×1.30×3.92=1.97kN·m
As=229.13mm2
选择φ8@200 As=251mm2
④边跨弯矩值（A区格板）：
Mx =(k1+ k2)( g+q/2) l012+(k3+ k4) q/2 l012
=（0.0496+0.2×0.0129）×5.66×3.822+(0.0820+0.2×0.0242) ×1.30×3.822=5.9kN·m
As=394.7mm2
选择φ8/10@200 As=322mm2
My =(k1+ k2)( g+q/2) l012+(k3+ k4) q/2 l012
=（0.0129+0.2×0.0496）×5.66×3.822+(0.0242+0.2×0.0820) ×1.30×3.822=2.6kN·m
As=163mm2
选择φ8@200 As=251mm2
2）厕所楼面板6.0m×3.9m
①荷载设计值：
1.2×7.42+1.3×2.5=12.15kN/㎡
g=1.2×7.42=8.90 kN/㎡
q=1.3×2.5=3.25kN/㎡
g+q/2=10.53kKN/㎡
q/2=1.63kN/㎡
P=g+q=12.15kN/m2
②计算跨度：（支撑长度a=120㎜）
l01=lc1=3.9m l02=l c2=6.0m
l01/ l02=6.0/3.9=1.8<2
按双向板计算。
③弯矩值：
Mx =(k1+ k2)( g+q/2) l012+(k3+ k4) q/2 l012
=（0.0398+0.2×0.0042）×10.53×3.92+(0.0827+0.2×0.0570) ×1.63×3.92=6.33kN·m
As=377mm2
选择φ8@100 As=503mm2
My =(k1+ k2)( g+q/2) l012+(k3+ k4) q/2 l012
=（0.0059+0.2×0.0384）×10.53×3.92+(0.0242+0.2×0.0820) ×1.63×3.92=2.28kN·m
As=164mm2
选择φ8@200 As=251mm2
3)走廊楼面板1.8m×13.2m
①荷载设计值：
1.2×3.636+1.3×2.5=7.61kN/㎡
g=1.2×3.636=4.36kN/㎡
q=1.3×2.5=3.25kN/㎡
g+q/2=5.99kN/㎡
q/2=1.63kN/㎡
P=g+q=7.61kN/m2
根据标准图集，选择Y-KB2112-1，其许可荷载为14.42 kN/m2，满足要求。
四、过梁选择
一、 过梁选择
1．外墙洞口过梁选择：
240厚承重墙，洞口宽度1800，板下墙体高度500mm。
过梁上荷载设计值： ，，
过梁上部墙体荷载：
过梁上部板传来荷载：
过梁上部传来荷载设计值：

As=199mm2 选择2φ12 As=226mm2
过梁端剪力设计值：
查表得砖砌体抗剪强度：
内力臂 z=2hb/3=2×500/3=333.93mm

所以受剪承载力满足要求。
查图集《钢筋混凝土过梁》03G322-1，240墙矩形截面过梁选择及技术经济表，选择编号为GL-4180P过梁。
2．内墙洞口过梁选择：
240厚承重墙，洞口宽度1000，梁下墙体高度700mm。
过梁上荷载设计值： ，，
过梁上部墙体荷载：
梁上部传来荷载设计值：

As=63mm2 选择2φ8 As=101mm2
过梁端剪力设计值：
查表得砖砌体抗剪强度
内力臂 z=2hb/3=2×700/3=466.67mm

所以受剪承载力满足要求。
查图集《钢筋混凝土过梁》03G322-1，240墙矩形截面过梁选择及技术经济表，选择编号为GL-4100P过梁。

五、墙体高厚比验算
高厚比验算公式

计算步骤：
(1) 计算高度确实定，由计算方案和拉结墙间距确定。
(2) 确实定，承重墙，非承重墙按公式计算。
(3) 确实定，
(4) 可由砂浆强度等级确定。

注：首层层高下端应去取基础顶，且不深于室外地坪下500mm处。
本工程横墙最大间距Smax=6m，小于刚性方案横墙最大间距Smax=32m，静力计算方案属于刚性方案。
本工程二层以上横墙厚度为240mm＞180mm，全部横墙水平截面开洞率均小于50％，横墙为刚性横墙。
1．许可高厚比[β]
本工程采取采取砂浆最低强度等级为M5.0，查书表4-4，墙身许可高厚比[β]＝24。
2．由建筑图纸所表示，外纵墙取A轴和23～25轴间门厅处墙体验算，内纵墙取G轴和23～25轴间处墙体验算。
1）外纵墙：S=6m，H=3.1+0.45+0.5=4.05m，2H =8.10m，2H≥S＞H，
查表4-1 H0=0.4S+0.2H=2.28+0.81=3.09m
　　　　　H0=3.09m，h=240mm， ，
，

，满足要求。
2）内纵墙：S=6m，H=4.05m，2H =8.1m，2H≥S＞H，查表4-1 H0=0.4S+0.2H
　　　　　H0=3.09m，h=240mm， ，
，

，满足要求。
3) 横墙高厚比验算
内外横墙厚度为，墙长，且墙上门窗洞口较少，其许可高厚比较纵墙有利，所以无须再作验算，亦能满足高厚比要求。

六、重力荷载作用下墙体承载力验算
1. 最不利荷载组合和验算部位选择
第一个荷载组合 （1.2 +1.4+1.4）
第二种荷载组合 （1.35 +1.4）
选择荷载较大墙体计算。

2.外纵墙承载力

图3-1 楼面荷载计算单元

图3-2 外纵墙计算单元

图3-3 外纵墙结构计算简图
每层墙取两个控制截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ，墙体抗压强度设计值＝2.12MPa。分析建筑图纸墙体受力情况：选择墙体G轴上和21-23轴间1.8m窗间墙进行承载力验算。
A1＝A2＝A3＝A4=240×1950＝468000 mm2 >0.3㎡，=1
计算步骤：
屋盖荷载标准值： 5.036
屋面梁自重 /m
屋盖活荷载标准值： 0.7

屋面恒荷载

屋面活荷载

女儿墙自重（厚双面粉刷）

楼面恒荷载

楼面活荷载

墙体和窗自重

3.控制截面内力计算
（1）第5层
第5层截面1-1处
由屋面荷载产生轴向力设计值应考虑两种内力组合。

墙体采取MU20烧结一般砖、M5.0水泥混合砂浆砌筑，查表可知砌体抗压强度设计值；
屋（楼）面梁端均设有刚性垫块，取，，此时刚性垫块上表面处梁端有效支承长度为：

第4层截面Ⅱ-Ⅱ处：
轴向力为上述荷载和本层墙自重之和，

（2）第4层
第4层截面Ⅰ-Ⅰ处
轴向力为上述荷载和本层楼盖荷载之和，

，，
查表3-5，，则

查表4-5，，则

第3层截面4-4处
轴向力为上述荷载和本层墙自重之和

（3）第2层：
第2层截面5-5处
轴向力为上述荷载和本层楼盖荷载之和，

，，
查表4-5，，则

查表4-5，，则

第2层截面6-6处
轴向力为上述荷载和本层墙自重之和

（4）第1层
第1层截面7-7处
轴向力为上述荷载和本层楼盖荷载之和，

查表4-5，，则

查表4-5，，则

第1层截面8-8处
轴向力为上述荷载和本层墙体自重之和

4、第四层窗间墙承载力验算

（1）第四层截面1-1处窗间墙受压承载力验算
第一组内力：
第二组内力：
对于第一组内力：
e/h=0.068/0.24=0.28
e/y=0.068/0.12=0.56<0.60
β=H0/h=3.1/0.24=12.92
查表，φ=0.309
所以，φfA=0.309×2.12×1.65×0.24×103=282.99kN>132.51kN, 满足要求。
对于第二组内力：
e/h=0.067/0.24=0.28
e/y=0.067/0.12=0.56<0.60
β=H0/h=3.1/0.24=12.92
查表，φ=0.31
所以，φfA=0.31×2.12×1.65×0.24×103=283.91kN>144.80kN, 亦满足要求。
（2）第四层截面2-2处窗间墙受压承载力验算
第一组内力：
第二组内力：
e/h=0
β=H0/h=3.1/0.24=12.92
查表，φ=0.819
所以，φfA=0.819×2.12×1.65×0.24×103=750.07kN>196.30kN, 满足要求。
5、第三层窗间墙承载力验算

窗间墙承载力验算结果列于下表

项 目
第一组内力
第二组内力
截 面
截 面
3-3
4-4
3-3
4-4

满足要求
满足要求
6、第二层窗间墙承载力验算
窗间墙受压承载力验算结构列于下表
第二层窗间墙受压承载力验算结果

项 目
第一组内力
第二组内力
截 面
截 面
5-5
6-6
5-5
6-6

满足要求
满足要求
第一层窗间墙承载力验算
窗间墙受压承载力验算结构列于下表
第一层窗间墙受压承载力验算结果

项 目
第一组内力
第二组内力
截 面
截 面
7-7
8-8
7-7
8-8

满足要求
满足要求
七、地震作用下墙体承载力验算
（一）重力荷载计算：
1．屋面总荷载（活荷载组合值系数取0.5）

2．楼面总荷载（活荷载组合值系数取0.5）

3．墙体自重（未计入门窗重量）
1）一层外墙自重：

2）一层内墙自重：

3）二、三、四层外墙自重：

4）二、三、四层内墙自重：

5）女儿墙自重：

（二）集中在各楼、屋盖标高处重力荷载代表值，结果为：
四层：
三层：
二层：
一层：

（三）水平地震作用及楼层地震剪力
用基底剪力法计算基底剪力

=0.85
8度设防 =0.16
1．结构总水平地震作用标准值

2．各质点水平地震作用标准值及楼层地震剪力
各质点水平地震作用标准值及楼层地震剪力

（四）横墙抗震承载力验算
1．取第一楼层16轴横墙面积最小，进行验算。
16轴横墙面积：
16轴负担荷载面积：
首层横墙总截面面积：
首层建筑面积：
7轴负担地震剪力：

2．抗震抗剪强度设计值

抗震抗剪强度设计值
墙段

7
0.114
0.17
0.671
0.971
0.165

3．墙体抗震承载力验算
抗震抗剪强度设计值
墙段

验算结论
5
0.165
2880000
475.2
317.4
满足要求

（五）外纵墙抗震承载力验算
以一层A轴线为计算单元
作用在A轴线地震剪力

全部纵墙面积：

A轴线纵墙面积：
A轴线负担地震剪力：
窗间墙部分负担总剪力：
窗间墙剪力可按窗间墙面积百分比进行分配
较短窗间墙分配剪力：

窗间墙剪力设计值：

在墙半高处截面上平均压应力：

A轴纵墙满足设计要求。
（六）截面抗震验算
对21轴线
A216＝A316＝18.9×0.24＝4.536 m2
对各层：砂浆M5；＝0.11 MPa
由页岩煤矸石多孔砖MU10：/ ＝1.81
∴ξN＝＝1.123
＝ξN＝1.123×0.11＝0.1235
＝622 kN＞V216＞V316
满足规范要求
八、基础计算
选择粘土层为持力层，基础埋深d=2.1m，采取墙下钢筋混凝土条形基础。
=0 ，=1.6 ， ＝170kN/m2
修正后地基承载力特征值:
fa=fak+=170+1.6×18×（2.1-0.5）=216 kN/㎡
1、 外横墙基础
按正常使用极限状态下荷载效应标准组合：
屋面传来： (5.036+0.7) ×3.9=18.9 KN/m
2-4层楼面传: (3.636+2.0)×3.9×3=55.8 KN/m
2-4层墙体自重： 5.24×3.1×3=48.7 KN/m
底层墙自重： 5.24×4.05=21.2 KN/m
小计： gk=144.6 KN/m

2、 内横墙7，8轴基础
按正常使用极限状态下荷载效应标准组合：
屋面传来： (5.036+0.7) ×3.9+(5.036+0.7) ×1.8=29.3 KN/m
2-3层楼面传: [(3.636+2.0) ×3.9+(3.636+2.0) ×1.8] ×2=57.5 KN/m
2-3层墙体自重： 7.615×3.6×2=54.8 KN/m
底层墙自重： 4.62×4.05=18.7 KN/m
小计： gk=160.3KN/m

3、 外纵墙基础
按正常使用极限状态下荷载效应标准组合：
屋面传来： (5.036+0.7) ×6/3=11.5 KN/m
2-4层楼面传: (3.636+2.5)×6/3=12.3 KN/m
2-4层墙体自重： 7.615×3.1×3=70.8 KN/m
底层墙自重： 7.615×4.05=30.8 KN/m
小计： gk=125.4KN/m