砌体结构课程设计指导书 2.doc

设计例题
某四层办公楼平面、剖面图如图7-1所示，屋盖、楼盖采用预应力混凝土空心板，墙体采用烧结页岩砖MU10和水泥混合砂浆砌筑，三、四层砂浆的强度等级为M2.5，一、二层砂浆的强度等级为M5，施工质量控制等级为B级。各层墙厚如图所示。窗洞尺寸为1800mm2100mm，门洞尺寸为1200mm2400mm。

图7-1 平面图、剖面图
屋面构造层做法：
35mm厚配筋细石混凝土板
顺水方向砌120mm厚180mm高条砖
三毡四油沥青防水卷材，撒铺绿豆砂
40mm厚防水珍珠岩
20mm厚1：2.5水泥砂浆找平层
110mm厚预应力混凝土空心板
15mm厚板底粉刷
楼面构造层做法：
大理石面层
20mm厚水泥砂浆找平
110mm厚预应力混凝土空心板
15mm厚板底粉刷
工程地质资料：地表下0.3m内为填土，填土下1.2m内为粘土（），其下层为砾石层（）。
试设计其墙体及墙下条形基础。
1. 确定房屋的静力计算方案
本房屋的屋盖、楼盖采用预制钢筋混凝土空心板，属第一类屋盖和楼盖；横墙的最大间距为，因此本房屋属于刚性方案。
本房屋中的横墙也符合刚性方案房屋对横墙的要求。
2. 墙体高厚比验算
（1） 外纵墙
取D轴线上横墙间距最大的一段外纵墙进行高厚比验算。对于三、四层外纵墙，，，查表3-2，。
三、 四层墙的砂浆强度等级为M2.5，查表3-3，[β]=22。
一、二层墙的砂浆强度等级为M5，查表3-3，[β]=24。
考虑窗洞的影响，。
三，四外纵墙的实际高厚比，满足要求。
对于第二层外纵墙，属带壁柱墙，其几何特征为：

，查表3-2，
整片墙的高厚比，满足要求。
验算壁柱间墙时，，查表3-2，。
壁柱间墙的高厚比，亦满足要求。
对于一层外纵墙，，查表3-2，。一层外纵墙的实际高厚比，满足要求。
（2） 内纵墙
C轴线上横墙间距最大的一段内纵墙上开有两个门洞，，大于上述0.8，故不必验算便可知三、四层内纵墙高厚比符合要求。
对于一层内纵墙，，，满足要求。
二层内纵墙的计算高度比一层内纵墙的小，显然其高厚比亦能满足要求，不必再验算。
（3） 横墙
横墙厚度为240mm，墙长s=5.9m，且墙上无洞口，其允许高厚比较纵墙的允许高厚比有利，不必再验算。
3. 荷载资料
（1） 屋面恒荷载标准值
35mm厚配筋细石混凝土板：
顺水方向砌120mm厚180mm高条砖：
三毡四油沥青防水卷材，撒铺绿豆砂：0.4kPa
40mm厚防水珍珠岩：
20mm厚1:2.5水泥砂浆找平层：
110mm厚预应力混凝土空心板（包括灌缝）：2.0kPa
15mm厚板底粉刷：
屋面恒荷载标准值合计：4.90kPa
（2） 上人屋面的活荷载标准值：2.0kPa
（3） 楼面恒荷载标准值
大理石面层：
20mm厚水泥砂浆找平层：
110mm厚预应力混凝土空心板：2.0kPa
15mm厚板底粉刷：0.24kPa
楼面恒荷载标准值合计：3.06kPa
（4） 楼面活荷载标准值：2.0kPa
（5） 屋面梁、楼面梁自重标准值：
（6） 墙体自重标准值
240mm厚墙体自重：5.24kPa（按墙面计）
370mm厚墙体自重：7.71kPa（按墙面计）
铝合金玻璃窗自重：0.4kPa（按墙面计）
本地区的基本风压为0.35kPa，且房屋层高小于4m，房屋总高小于28m，故该设计可不考虑风荷载的影响。
4. 纵墙承载力计算
（1）选取计算单元
该房屋有内、外纵墙，D轴墙较A轴墙不利。对于B、C轴内纵墙，走廊楼面传来的荷载，虽使内纵墙上的竖向压力有所增加，但梁（板）支承处墙体轴向力的偏心距却有所减少，且内纵墙上的洞口宽度较外纵墙上的小。因此，可只在D轴取一个开间的外纵墙为计算单元，其受荷面积为（按理需扣除一部分墙体的面积，这里仍近似地以轴线尺寸计算）。
（2）确定计算截面
通常每层墙的控制截面位于墙顶部梁（或板）底面（如截面1-1）和墙底底面（如截面2-2）处。在截面1-1等处，梁（板）传来的支承压力产生的弯矩最大，且为梁（板）墙支承处，其偏心受压和局部受压均不利。在截面2-2等处，则承受的轴心压力最大。
本房屋中第四层和第三层墙体所采用的砖、砂浆强度等级和墙厚虽相同，但轴心力的偏心距不同；第一层和第二层墙体的墙厚不同，因此需对截面1-1~截面8-8的承载力分别进行计算。
（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：
屋面恒荷载：
女儿墙自重（厚240mm,高900mm,双面粉刷）:
二、三、四层楼面恒荷载：
屋面活荷载：
二、三、四层楼面活荷载：
三、四层墙体和窗自重：

二层墙体（包括壁柱）和窗自重：

一层墙体和窗自重：

（4）控制截面的内力计算
①第四层
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

三、四层墙体采用烧结页岩砖MU10、水泥混合砂浆M2.5砌筑，查表3-4，砌体的抗压强度设计值1.30MPa一二层墙体采用烧结页岩砖MU10、水泥混合砂浆M5砌筑，砌体的抗压强度设计值1.5MPa。
屋（楼）面梁端均设有刚性垫块，由公式（3-29）和表3-15，取，此时刚性垫块上表面处梁端有效支承长度a0,b为

第四层截面2-2处：
轴向力为上述荷载与本层墙自重之和：

②第三层
第三层截面3-3处：
轴向力为上述荷载与本层楼盖荷载之和：

查表3-15，由公式（3-29）得

查表3-15，，由公式（3-29）得

第三层截面4-4处：
轴向力为上述荷载与本层墙自重之和：

③第二层
第二层截面5-5处：
轴向力为轴向荷载N4与本层楼盖荷载之和：

由表3-15，，由公式（3-29）得：

由表3-15，，由公式（3-29）得：

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：

④第一层
第一层截面7-7处：
轴向力为上述荷载N6与本层楼盖荷载之和：

查表3-15，，由公式（3-29）得：

查表3-15，由公式3-29得：

第一层截面8-8处：
轴向力为上述荷载与本层墙体自重之和：

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：
对于第一组内力有

查表3-6，，按公式（3-16）有
满足要求
对于第二组内力有

查表3-6，按公式3-16有
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：

查表3-6，按公式（3-16）有
满足要求
③梁端支撑处（截面1-1）砌体局部受压承载力验算
梁端设置尺寸为的预制刚性垫块
垫块面积
第一组内力：

按，查表3-6，。同时

按公式（3-25）有

按公式（3-26）有
满足要求。
对于第二组内力，由于相等，梁端反力非常接近，因此采用的刚性垫块能满足局部承压力的要求。
（6）第三窗间墙承载力验算
①窗间墙受压承载力验算结果列于表4-1。
②梁端支撑处（截面3-3）砌体局部受压承载力验算
梁端设置尺寸为的预制预制刚性垫块。
第一组内力：
表4-1 第三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
3-3
4-4
3-3
4-4

251.8
304.6
258.8
318.2

23
0
21
0

0.10
_
0.09
_

120
_
120
_

0.19
_
0.18
_

13.8
13.8
13.8
13.8

0.52
0.73
0.54
0.73

0.432>0.3
0.432>0.3
0.432>0.3
0.432>0.3

1.3
1.3
1.3
1.3

292.0>251.8
410.0>304.6
303.3>258.8
410.0>318.2

满足要求
满足要求

垫块面积：

,
按查表3-6，。同时

按公式（3-25）有

按公式（3-26）有
,满足要求
第二组内力

第二组内力与上组内力相比，基本相等，而梁端反力却小些，这对局部受压有利，因此采用的刚性垫块能满足局部承载力的要求。
（7） 第二间窗间墙承载力验算
① 窗间墙受压承载力验算结果列于表4-2。

表4-2 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

382.2
441.0
393.3
459.5

13
0
10
0

13/329=0.04
_
10/329=0.03
_

221
_
221
_

13/221=0.06
_
10/221=0.05
_

10.0
10.0
10.0
10.0

0.78
0.87
0.81
0.87

0.5126
0.5126
0.5126
0.5126

1.5
1.5
1.5
1.5

599.7>382.2
668.9>441.0
622.8>393.3
668.9>459.5

满足要求
满足要求
②两端支撑处（截面5-5）砌体局部受压承载力验算
梁端设置尺寸为的刚性垫块

第一组内力：

按查表3-5，。同时（只计算壁柱面积），并取，则按公式（3-26）有
第二组内力：MPa
MPa

采用上述刚性垫块时

e=75.1/187=0.056m
e/h=0.056/0.37=0.15
按

因此，采用的预制刚性垫块可满足局部受压承载力要求
（8）第一层窗间墙承载力验算
①窗前墙受压承载力验算结果列于表4-3。

表4-3 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

518.6
635.3
534.6
665.9

10
0
11
0

10/3700.03
_
11/3700.03
_

185
_
185
_

0.06
_
0.06
_

12.2
12.2
12.2
12.2

0.75
0.81
0.75
0.81

0.666
0.666
0.666
0.666

1.5
1.5
1.5
1.5
/KN
749.3>518.6
809.2>635.3
749.3>534.6
809.2>665.9

满足要求
满足要求
②

5. 横墙承载力计算
以3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，其受力面积为。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值如下：
屋面恒荷载：
屋面活荷载：
二、 三、四层楼面恒荷载：
二、 三、四层楼面活荷载：
二、 三、四墙体自重：
一层墙体自重：
（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。
N4(1)=1.2×(17.64+11.02+2×17.29)+1.4×(7.2+7.2)=96.05kN/m
N4(2)=1.35×(17.64+11.02+2×17.29)+1.0×(7.2+7.2)=99.77kN/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。
N6(1)=96.05+1.2×(11.02+17.29)+1.4×7.2=140.10kN/m
N6(2)=99.77+1.35×(11.02+17.29)+1.0×7.2=145.19kN/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。
N8(1)=140.10+1.2×(11.02+23.58)+1.4×7.2=191.7kN/m
N8(2)=145.19+1.35×(11.02+23.58)+1.0×7.2=199.1kN/m
（3） 横墙承载力验算
①第三层截面4—4
e/h=0，H（=3.3）<s(=5.9)<2H,查表3-2，H0=0.4s+0.2H=0.4×5.9+0.2×3.3=3.02m，β=H0/h=3.02/0.24=12.6,查表3-2,φ=0.76,同时A=1×0.24=0.24m2
按公式（3-16）有
φfA=0.76×1.3×0.24×103=273.12kN>99.77kN,满足要求。
②第二层截面6—6
e/h=0，β=12.6,查表3-5，φ=0.81,按公式（3-16）有
φfA=0.81×1.5×0.24×103=291.6kN>145.19kN,满足要求。
③第一层截面8—8
e/h=0，H（=4.5）<s(=5.9)<2H,查表3-2，H0=0.4s+0.2H=0.4×5.9+0.2×4.5=3.26m，β=H0/h=3.26/0.24=13.6,查表3-5,φ=0.78,
按公式（3-16）有
φfA=0.78×1.5×0.24×103=280.8kN>199.1kN,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。
6. 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d=0.8m。取1.0m长条形基础为计算单元采用砖基础。
（1） 外纵下墙条形基础
Fk=（16.98+59.41+39.87×3+43.96×2+49.01+97.27+21.24+21.24×0.7×3）/3.6=137.79kN/m
按公式（6-2）有

基础剖面如图6-1a所示。
(2) 内横墙下条形基础
(3) =(17.64+11.02×3+17.29×3+23.58+7.2+7.2×0.7×3)kN／m=148·47 kN／m
按公式(6-2)有
基础剖面如图6-1b所示。

图6-1 墙下条形基础

注意事项
本课程设计中应注意以下几点：
(1)确定房屋静力计算方案时，作为刚性和刚弹性方案房屋的横墙，应具有足够的刚度，应符合下列条件：
①横墙的厚度不宜小于180 mm。
②横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的50％。
③单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度不宜小于H／2(H为横墙总高度)。
当横墙不能同时符合上述要求时，应对横墙的刚度进行验算。如其最大水平位移值H／4000时，仍可视作刚性和刚弹性方案房屋的横墙。凡符合此刚度要求的一段横墙或其他结构构件(如框架等)，也可视作刚性和刚弹性方案房屋的横墙。
需要注意的是，在实际工程中，有的房屋的横墙不能同时满足上述三项要求，例如单边走廊式多层民用房屋，其跨度较小，横墙长度往往小于H/2等，则应对横墙的刚度进行验算。
（2）壁柱间墙或带构造柱间墙的高厚比不满足要求时，可在墙体中设置钢筋混凝土圈梁。根据工程实践经验，当圈梁满足的要求时（b为圈梁宽度，为相邻壁柱或构造柱间的距离），圈梁可视作壁柱间墙或带构造柱间墙的不动铰支点，墙的计算高度可大为减小。但需注意的是该圈梁不能作为墙体承载力计算的不动铰支点。
如果与墙连接的相邻俩横墙间的距离时，可认为这时墙俩边的支承情况很牢靠，因而其高度H可不受高厚比的限制而由承载力计算确定。
（3）对于刚性方案房屋，风荷载引起的墙体内力往往不足全部内力的5%，因此墙体的承载力主要由竖向荷载所控制。多层刚性方案房屋的外墙符合下列要求时，可不考虑风荷载的影响：
洞口水平截面面积不超过全截面面积的2/3；
‚层高和总高不超过下表的规定；
ƒ屋面自重不小于0.8kPa。
表 外墙不考虑风荷载影响时的最大高度
基本风压值/kPa
层高/m
总高/m
0.4
4.0
28
0.5
4.0
24
0.6
4.0
18
0.7
3.5
18
注：对于多层砌块房屋190mm厚的外墙，当层高不大于2.8,总高不大于19.6m,基本风压不大于0.7kN/m2时可不考虑风荷载的影响。
（4）当出现下列情形时，需考虑砌体抗压强度设计值得调整，即乘以调整系数 ，取，这一点往往容易遗漏，造成设计错误。
砌体强度设计值的调整系数 应按下列规定采用：
①有吊车房屋砌体、跨度不小于9m的梁下烧结普通砖砌体、跨度不小于7.5m的梁下烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖砌体、混凝土和轻骨料混凝土砌块砌体，为0.9
②无筋砌体构件的截面面积小于0.3 时， 为其截面面积加0.7，构件截面面积以计。
③当砌体用水泥砂浆砌筑时，对表3-8到表3-13中的数值，；对配筋砌体构件，当其中的砌体采用水泥砂浆砌筑时，仅对砌体的强度设计值乘以调整系数。
④当施工质量控制等级为c级时，为0.89。
⑤当验算施工中房屋的构件时，为1.1。
(5)在应用式(3-16)时，尚应注意以下几个问题。
对于矩形截面构件，当轴向力偏心方向的截面边长大于另一方向的边长时，有可能，因此除按偏心受压计算外，还应对较小边长方向按轴心受压进行验算，使，可在表3-5~表3-7中e/h（或e/hT）=0的栏内查得。
在确定影响系数时，应先对构件高厚比乘以修正系数以反映不同种类砌体构件在受力性能上的差异，其中，查表3-14确定。
③公式(3—16)中的偏心距应满足公式(3—19)的限值要求，否则采应取适当措施以减小偏心距，如修改构件的截面尺寸等，甚至改变结构方案。
(6)墙体上设有屋架或屋(楼)面梁时，墙体除了应满足受压承载力要求外，屋架或屋(楼)面梁端下砌体尚应满足局部受压承载力要求，后者往往容易被忽视。工程中曾出现过因砌体局部受压承载力不足而发生房屋倒塌的事故。因此，设计时应予以注意，切不可掉以轻心。
当砌体局部受压承载力不足时，可采取设置刚性垫块或垫梁等措施。设置刚性垫块或垫梁后，砌体的局部受压性能有差异，因而其承载力的计算亦有所区别。应用时，应针对具体情况选用不同的公式进行计算，不能混淆。
(7)砌体材料的最低强度等级必须满足第3.5.1节的规定，另外尚应注意，每层墙体宜采用同一强度等级的砂浆砌筑；
(8)当屋架或梁的跨度超过规定值时，应注意在支承处砌体上设置混凝土或钢筋混凝土垫块；当梁的跨度更大时，其支承处宜加设壁柱，此构造要求往往易被疏忽。