砌体结构课程设计实例.doc

综合课程设计任务书

一、设计题目
砌体结构设计

二、设计资料
1、某砖混结构建筑物，可选择教学楼、住宅楼或宾馆，建筑平面、刨面及梁、墙体的截面尺寸自己设计；
2、屋面、楼面做法参考《国家建筑标准设计图集》；
3、地质资料：地下水位标高-1.0，地基承载力为150，该地区的基本风压值为0.55 kN /㎡。

三、设计规定
1、拟定房屋的结构承重方案；
2、拟定房屋的静力计算方案；
3、纯熟掌握各种方案多层房屋墙体设计及墙、柱高厚比验算方法；
4、熟悉梁端下砌体的局部受压承载力验算；
5、熟悉过梁、挑梁的设计计算；
6、掌握墙体设计中的构造规定，拟定构造柱和圈梁的布置；
7、熟悉基础结构设计；
8、掌握绘制结构施工图。

一、设计资料
某四层教学楼（无地下室）平面剖面如图，才用1类楼盖体系，大梁尺寸250mm×500mm。墙体用MU10砖，M5砂浆砌筑，墙厚均为240mm。屋面和楼面构造做法及相应荷载可由标准图集98ZJ001查取（自定），空心板自置按2.5 kN /㎡，190mm厚双面粉刷，墙自重2.08 kN /㎡，240mm厚双面粉刷墙自重5.24 kN /㎡，铝合金窗按025 kN /㎡计算。屋面、楼面活荷载查《建筑结构荷载规范》。
工程地质资料：地下水位标高-1.0，地基承载力为150，该地区的基本风压值为0.55 kN /㎡。
二、设计规定
1、拟定房屋的结构承重方案；
2、拟定房屋的静力计算方案；
3、纯熟掌握各种方案多层房屋墙体设计及墙、柱高厚比验算方法；
4、熟悉梁端下砌体的局部受压承载力验算；
5、熟悉过梁、挑梁的设计计算；
6、掌握墙体设计中的构造规定，拟定构造柱和圈梁的布置；
7、熟悉基础结构设计；
8、掌握绘制结构施工图。

剖面图示意图

9.8㎡<50㎡, 因此楼面活荷载不必折剪。
由于本地区的基本风压值=0.55 kN /㎡，且房屋高度小于4m，房屋总高小于18m，洞口水平截面面积小于截面的2/3，屋面自重大于0.8 kN /㎡，所以不考虑风载的影响。
4.纵墙承载力验算
<1>选取计算单元
该房屋有内、外纵墙。对于外纵墙，相对而言，D轴线强比A轴线墙更不利。而内纵墙，虽然走廊楼面荷载是内纵墙上的竖向压力有所增长，但梁支乘处墙体的轴向力偏心距却有所减小，并且内纵墙上的洞口宽度较外纵墙上的小。所以可只在D轴线上取一个开间的外纵墙作为计算单元，其受荷面积为：3.3×3=9.9㎡。
<2>拟定计算面积：
每层墙的控制截面位于墙的顶部梁（或板）的底面和墙低的底面处。由于墙的顶部梁（或板）的底面处，梁（或板）传来的支撑压力产生的弯矩最大，且为梁（或板）端支承处，其偏心承压和局部变压均为不利。而墙底的底面处承受的轴向压力最大。所以此处对截面：1-1～6-6的承受力分别进行计算。
<3>荷载计算：
取一个计算单元，作用于纵墙的荷载标准值如下：
层面横荷载： 4.79×9.9+3×3.3=56.82 kN
女儿墙自重： 5.24×3.3×0.6=10.38 kN
二、三四楼面活荷载： 3.4×3.3×3+3×3.13=43.05 kN
屋面活荷载： 2.0×9.9=19.8 kN
二、三四层楼面活荷载： 3×9.9=29.7 kN
二、三四层墙体和窗自重： 5.24×（3.3×3.3-2.1×1.5）+0.25×2.1×1.5=41.35 kN
一层墙体和窗自重：
5.24×（3.75×3.3-2.1×1.5）+0.25×2.1×1.5=49.13 kN
<4>控制截面的内力计算：
1> 第四层：
① 第四层截面1-1处：
由屋面荷载产生的轴向力涉及值应考虑两种内力组合，由可变荷载效应控制的组合， =1.2， =1.4 则
=1.2×（56.82+10.38）+1.4×19.8=108.36 kN
=1.2×56.82+1.4×19.8=95.91 kN
由永久荷载效应控制的组合： =1.2， =1.4
=1.35×（56.82+10.38）+1.4×0.7×19.8=110.13 kN
=1.35×56.82+1.4×0.7×19.8=96.12 kN
由于本教学楼采用MU10，M5砂浆砌筑，查表2—4得，砌体的抗压强度设计值f=1.5MPa。
屋（楼）面均设有刚性垫块，0，=5.4，此时刚性垫块上表面处梁端有效支承长度
=5.4=5.4×=99mm
=（y-0.4）=95.91×(0.12-0.4×0.099)=7.72 kN /m
=（y-0.4）=96.12×（0.12-0.4×0.099）=7.73 kN /m
===0.072m
===0.071m
② 第四层截面2-2处
轴向力为上述荷载和本层墙自重之和
=108.36+1.2×41.35=158 kN
=110.13+1.35×41.35=165.96 kN
2>第三层
① 第三层截面3-3处：
轴向力为上述荷载和本层楼盖荷载之和
=1.2×43.05+1.4×29.7=93.24 kN
=158+93.24=251.24 kN
=0.366MPa，==0.244
查表3-5，=5.74，则：
=5.74×=105mm
=（y-0.4）
=93.24×（0.12-0.4×0.105）=7.28 kN /m
===0.029m
=1.35×43.05+0.7×1.4×29.7=87.23 kN
=165.96+87.23=253.19 kN
==0.385MPa
==0.266 查表3-5 =5.8
=5.8×=106m
=（y-0.4）
=87.23×（0.12-0.4×0.106）
=6.77 kN /m
===0.027m
② 第三层截面4-4处
轴向力为上述荷载与本层墙自重之和，
=251.24+1.2×41.35=300.86 kN
=253.19+1.35×41.35=309.02 kN
3>第二层：
① 第一层截面5-5处
轴向力为上述荷载和本层楼盖荷载之和
=93.24 kN
=300.86+93.24=394.1 kN
==0.697MPa
==0.465 查表=6.30
=6.30×=115mm
=×（y-）
=93.24×（0.12-0.4×0.115）
=6.90 kN /m
===0.018m
=87.23 kN
=309.02+87.23=396.25 kN
==0.716
==0.478 查表3-5 =6.35
=6.35×=116mm
=×（y-）
=87.23×（0.12-0.4×0.116）
=6.42 kN /m
===0.016m
② 第二层截面6-6处
轴向力为上述荷载与本层本层墙自重之和
=394.1+1.2×41.35=443.72kN
=396.25+1.35×41.35=452.07 kN

3>第一层：
③ 第一层截面7-7处
轴向力为上述荷载和本层楼盖荷载之和
N=93.24 ②第一层截面6-6处窗间墙受压承载力验算：
第一组内力：=453.06 kN，=0
第二组内力：=462.58 kN，=0
=0，=15.63 查表3-1，=0.73
fA =0.73×1.5×？1.8×0.24×=473.04 kN >462.58 kN满足规定
梁端支撑处（截面5-5）砌体局部受压承载力验算：
梁端设立尺寸为740mm×240mm×240mm的预制刚性垫块
第一组内力：=0.097，=93.24 kN，=115mm
==0.697×0.1776×=123.79 kN
+=123.79+93.24=217.79 kN
E=×（y-0.4）/（+）
=93.24×（0.12-0.4×0.115）/217.03=0.033m
=0.033/0.24=0.1375 ，=3
查表3-1得，=0.815
=（0.74+2×0.24）×0.24=0.2928
=1.629
=1+0.35=1.282<2
=0.8=1.02b
f=0.815×1.026×1.5×0.1776×=222.76 kN >217.03 kN所以满足规定
对于第二组内力：=0.716
=87.23 kN
=116mm
由于基本接近且较小，所以才有此垫块亦能满足局压承载力的规定。
=443.72+93.24=536.96 kN
=443072*/(0.24*1.8)=1.027MPa
=1.027/1.5=0.685 查表=7.283
=7.283×=132.9mm
=N×（y-）
=93.24×（0.12-0.4×0.115）
=6.90 kN /m
= / ==0.012m
=87.23 kN
=309.02+87.23=396.25 kN
==1.046
=1.046/1.5=0.698 查表3-5 =7.35
=7.35×=134.19mm
=×（y-）
=87.23×（0.12-0.4×0.13419）
=5.79 kN /m
== /=0.011m
④ 第一层截面8-8处
轴向力为上述荷载N与本层本层墙自重之和
=536.96+1.2×49.13=595.96kN
=539.30+1.35×49.13=605.626 kN

<5>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：=108.36 kN，=0.072m
第二组内力：=110.13 kN，=0.071m
对于第一组内力：==0.3
且e=0.0720.6y=0.6×0.12=0.0721
===13.75
查表3-1，=0.275
fA=0.275×1.5×1.8×0.24×=178.2 kN >108.36 kN满足规定
对于第二组内力：==0.296
E=0.071<0.6×0.12=0.072
=13.75
查表3-1，=0.278
fA=0.278×1.5×1.8×0.24×=180.14 kN >110.13 kN满足规定
② 第四层截面2-2处窗间墙受压承载力验算：
第一组内力：=158 kN，=0
=165.96 kN，=0
· =0，=13.75， 查表3-1，=0.78
fA =0.78×1.5×1.8×0.24×=505.4 kN >165.96 kN满足规定。
③ 梁端支撑处（截面1-1）砌体局部受压承载力验算：
梁端设立尺寸为740mm×240mm×300mm的预制刚性垫块。
=×=0.24×0.74=0.1776
第二组内力：==0.024，=96.12 kN，=99mm；
==0.024×0.1776×=4.26 kN
+=4.26+96.12=100.4 kN
e=(y-0.4)/(+)
=96.12×（0.12-0.4×0.099）/100.4
=0.072m
=0.072/0.24=0.3，=3 查表3-1得=0.48
=（0.74+2×0.24）×0.24=0.2928㎡
=1.649
=1+0.35=1.282<2
=0.8=1.026
f=0.48×10.26×1.5×0.1776×
=131.20 kN >+=100.4 kN , 满足规定。
对于第一组内力，由于相等，梁端反力略小些，对结构更有利。因此采用740×240×300mm的刚性垫块能满足局压承载力的规定。
（6）第三层窗间墙承载力验算：
① 第三层截面3-3处窗间墙受压承载力验算：
第一组内力：=251.24 kN，=0.029m
第二组内力：=253.19 kN，=0.027m
对于第一组内力：=0.029/0.24=0.12
且e=0.0290.6y=0.6×0.12=0.072m
==3.3/0.24=13.75
查表3-1，=0.525
fA =0.525×1.5×1.8×0.24×=340.2 kN >251.24 kN满足规定
对于第二组内力：=0.027/0.24=0.11且e=0.027<0.6，=13.75
查表3-1，=0.53
fA =0.53×1.5×1.8×0.24×=343.44 kN >253.19 kN满足规定
②第三层截面4-4处窗间墙受压承载力验算：
第一组内力：=300.86 kN，=0
第二组内力：=309.02 kN，=0
=0，=13.75， 查表3-1，=0.78
fA =0.78×1.5×1.8×0.24×=505.4 kN >309.02 kN满足规定
梁端支承处（截面3-3）砌体局部受压承载力验算：
梁端尺寸设立尺寸为740mm×240mm×300mm的预制刚性垫块。
第一组内力：=0.366，=3.24 kN
=105mm
==0.366×0.1776×=65 kN
+=65+93.24=158.24 kN
e=(y-0.4)/(+)
=93.24×（0.12-0.4×0.105）/158.24
=0.046m
=0.046/0.24=0.19，=3
查表3-1得：=0.69
=（0.74+2×0.24）×0.24=0.2928㎡
=1.649
=1+0.35=1.282<2
=0.8=1.02b
f=0.69×1.026×1.5×0.1776×
=188.60 kN >+=158.24 kN满足规定
对于第二组内力：=0.385
=87.23 kN
=106mm
由于第二组内力与第一组内力相近，且=87.23 kN更小，这对局部变压更有利，所以才有740×240×300mm的预制刚性垫块能满足局部受压承载力的规定。
（7）第二层窗间墙的承载力验算：
①第二层截面5-5处窗间墙受压承载力验算：
第一组内力：=394.1 kN，=0.018m
第二组内力：=396.25 kN，=0.016m
对于第一组内力: ＝0.018/0.24=0.075且e0.6y=0.072m
==3.75/0.24=15.63
查表3-1，=0.62
fA =0.62×1.5×1.8×0.24×=402 kN >394.1 kN满足规定
对于第二组内力: =0.016/0.24=0.067且e0.6y=0.072m，=15.63
查表3-1，=0.63
fA =0.63×1.5×1.8×1.24×=408.24 kN >396.25 kN满足规定
②第二层截面6-6处窗间墙受压承载力验算：
第一组内力：=443.72kN，=0
第二组内力：=452.07 kN，=0
=0，=13.75 查表3-1，=0.78
fA =0.78×1.5×1.8×0.24×=505.4 kN >452.07 kN满足规定
梁端支撑处（截面5-5）砌体局部受压承载力验算：
梁端设立尺寸为740mm×240mm×240mm的预制刚性垫块
第一组内力：=0.097，=93.24 kN，=115mm
==0.101×0.1776×=17.9 kN
+=17.9+93.24=111.14 kN
e=×（y-0.4）/（+）
=93.24×（0.12-0.4×0.115）/111.14=0.062m
=0.062/0.24=0.25 ，=3
查表3-1得，=0.64
=（0.74+2×0.24）×0.24=0.2928
=1.629
=1+0.35=1.282<2
=0.8=1.02b
f=0.64×1.026×1.5×0.1776×=177.51 kN >111.14 kN所以满足规定

（8）第一层窗间墙的承载力验算：
①第一层截面7-7处窗间墙受压承载力验算：
第一组内力： =536.96 kN， =0.012m
第二组内力： =539.3 kN，=0.011m
对于第一组内力: ＝0.012/0.24=0.05且e0.6y=0.072m
==3.75/0.24=15.63
查表3-1，=0.85
fA =0.85×1.5×1.8×0.24×=550.6 kN >536.9 kN满足规定
对于第二组内力: =0.016/0.24=0.067且e0.6y=0.072m，=15.63
查表3-1，=0.86
fA =0.85×1.5×1.8×1.24×=557.26 kN >539.3 kN满足规定
②第一层截面8-8处窗间墙受压承载力验算：
第一组内力：=595.916 kN，=0
第二组内力：=605.62 kN，=0
=0，=15.63 查表3-1，=0.95
fA =0.95×1.5×1.8×0.24×=557.26 kN >539.3 kN满足规定
梁端支撑处（截面7-7）砌体局部受压承载力验算：
梁端设立尺寸为740mm×240mm×240mm的预制刚性垫块
第一组内力：=0.097，=93.24 kN，=132.9mm
==0.897×0.1776×=252.78kN
+=159.54+93.24=252.78 kN
E=×（y-0.4）/（+）
=93.24×（0.12-0.4×0.115）/252.78=0.029m
=0.029/0.24=0.1208 ，=3
查表3-1得，=0.915
=（0.74+2×0.24）×0.24=0.2928
=1.629
=1+0.35=1.282<2
=0.8=1.02b
f=0.915×1.026×1.5×0.1776×=260.1kN >252.78 kN所以满足规定
对于第二组内力：=0.698
=87.23 kN
=116mm
由于基本接近且较小，所以才有此垫块亦能满足局压承载力的规定。
５.横墙承载力验算
　 取⑤轴线上的横墙，由于横墙上承受有屋面和楼面传来的均布荷载，取1m宽的横墙进行计算，其受荷面积：1×3.3=3.3㎡。由于该横墙为轴心受压构件，随着墙体材料，墙体高 度不同，可之验算第二层的4-4截面和第一层的6-6截面的承载力。
（1）荷载计算
取一个计算单元，作用于横墙的孩子标准值如下：
屋面横荷载： 4.79×3.3=15.81 kN /m
屋面活荷载： 2×3.3=6.6 kN /m
二、三、四层楼面横荷载： 3.4×3.3=11.22 kN /m
二、三。、四层楼面活荷载： 3×3.3=9.9 kN /m
二、三、四层楼体自重： 5.24×3.3=17.29 kN /m
一层墙体自重： 5.24×3.75=19.65 kN /m
（2）控制截面内力计算
①第二层截面6-6处：
轴向力涉及屋面荷载，第四、三层楼面荷载和第二、三、四层墙体自重，
=1.2×（15.81+11.22+17.29×3）+1.4×（6.6+9.9*2）
=131.648 kN /m
=1.35×（15.81+11.22+17.29×3）+1.4×（6，6+9.9*2）
=136.501kN /m
②第一层截面8-8处：
轴向力为上述荷载和第二层楼面荷载及第一层墙体自重
=131.648+1.2×（11.22+17.29）+1.4×9.9
=179.728 kN /m
=136.501+1.35×（11.22+17.29）+1.4×0.7×9.9
=184.701 kN /m
（3）横墙承载力验算
①第二层截面6-6处：
=0，=3.3/0.24=13.75 查表3-1 =0.78
A=1×0.24=0.24㎡
fA=0.78×1.5×0.24×=280.8 kN >99.35 kN
②第二层截面8-8处：
=0，=13.75 查表3-1 =0.78
A=1×0.24=0.24㎡
fA=0.78×1.5×0.24×=280.8 kN >184.701 kN
上述结果表白，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。
6、过梁设计
由于此教学楼的墙高均为240mm，而二三层等高小于一层层高，所以选择第二层墙高设计过梁。
墙窗洞口净宽为1.5m，距洞口顶面500mm处受有楼面均部荷载，楼面恒载标准值为，活载标准值为，设计成钢筋混泥土过梁。
1> 内力计算
根据跨度墙厚及荷载等初步拟定过梁截面尺寸：b=240mm; h=240mm. 因墙高=0.6m>=0.5m,故仅考虑1m高的墙体自重。
楼面均布荷载设计值：
1.23.43+1.433=24.84 kN.m
P=1.2(14.2+0.240.2425)+24.84=31.64 kN.m
过梁支座反力接近矩形公布，取1.1ln=1.11.5=1.65m. 支座中心的跨度 =1.5 +0.24=1.74m 故取计算跨度lo=1.65m
M=P=31.01=1076 kN .m
V= P=31.611.5=23.71 kN
2> 过梁的受弯承载力计算
《混凝土结构设计规范》GB50010-2023:过梁采用C20混泥土
=，=1.1
，纵向钢筋采用HRB 335级钢筋， =；箍筋采用HPB235级钢筋，= ；去保护墙厚度为15mm
===0.111
=0.5(1+)=0.5(1+)=0.941
===186
选配3 10 （236） 满足规定。
3> 过梁的承载力计算
V=23.71 kN <0.25fcb=0.259.6240205=118.08 kN
受剪截面满足规定；
<7b=0.71.1240205=37.88 kN
可按构造配置箍筋。选配双肢箍筋6 @200,满足规定
4> 梁端砌体局部受压承载力验算
由表2-4查得f=,取=a=240mm,y=1.0 =1.25 =0
= b=240240=57600
=31.611.65=26.08 kN
<yf=1.251.557600=108 kN 满足规定。

7墙下条形基础设计
根据工程地质条件，墙下条形基础的埋深取1.8m。取1.0m长条形基础为计算单元，才有砌基础。
（1）外纵墙下条形基础：
=（10.38+56.82+43.05×3+41.35×2+49.13+29.7+19.8×0.7+29.7×0.7）/3.3
=108 kN /m
b/=108/150=0.719m
取基础宽为720mm
基础剖面图如下图（a）所示
（2）内横墙条形基础：
=15.81+11.22×2+17.29×2+19.65+9.9+9.9×0.7+6.6×0.7
=103.3 kN /m
b/= =0.620m
取基础宽为720mm。
基础剖面图如下图所示：
基础砖采用10绕结页岩砖和M7.5砂浆砌筑。

8.构造措施
1>砌体结构非抗震构造措施
① 整体性措施
a．墙体转角处，纵横墙的交界处进行错缝搭砌，对不能同时砌筑二又必须留置的临时间断处，应砌成斜槎，斜槎长度为其高度的2/3.若不能留斜槎，也可做成直槎，但此时必须在墙体内加设拉结钢筋，规定是240mm墙厚为26，每次设立3根，沿墙高的间距400mm，埋入长度从墙的留槎处算起，每边均为600mm，末端做成弯钩。
②防止温度在和砌体干缩变形引起的墙体开裂
a． 在墙间设立保温层
b． 在屋面或屋面刚性面及砂浆找平层设立分割缝，其间距为6m，并与女儿墙隔开，缝宽为300mm。
c． 在顶层门窗洞口过梁上的水平灰缝内设立3道焊接钢筋网片，并应伸入过梁两端墙内650mm。
③防止或减轻房屋其他部位墙体开裂的构造措施
a． 在底层窗台下砌体灰缝中设立3道24焊接钢筋网片。
b． 在墙体中设立26的拉结筋，竖向间距为450mm。
c． 沿墙体的全高设立竖向控制缝。

参考文献
[1] 施楚贤.砌体结构理论与设计（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2023.
[2] 砌体结构设计规范GB 50068—2023[S] .北京：中国建筑工业出版社，2023.
[3] 建筑抗震设计规范GB 50011—2023[S] .北京：中国建筑工业出版社，2023.
[4] 王社良. 结构抗震设计.武汉：武汉理工大学出版社，2023.
[5] GB50009—2023 建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2023.
[6] GB50010—2023 混凝土结构设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2023.
[7] 沈浦生.混凝土结构设计原理（第三版）.高等教育出版社，2023.
[8] 苑振芳.砌体结构设计手册[M].中国建筑工业出版社，2023.
[9] 卫军.砌体结构 [M].广州：华南理工大学出版社，2023.
[10] 李国强，李杰，苏小卒.结构抗震设计（第三版） [M].北京：中国建筑工业出版社 ，2023.