某砌体结构四层教学楼设计.docx

河南工程学院砌体结构课程设计某砌体结构四层教学楼设计学生姓名： 赵晨 学 号： 201310810122 专业班级： 土木工程1341班 专业课程： 砌体结构 指导教师： 许卫华 2016 年6月26日 目录一、设计资料1 1.某砌体结构四层教学楼设计平面图、剖面图1 2.荷载3 3.材料3 4.屋面构造层做法3 5.楼面构造层做法3二、 选择合理的承重方案3三、确定房屋的静力计算方案4四、 墙体高厚比验算4 1.外纵墙高厚比验算4 2.内纵墙高厚比验算5 3.横墙高厚比验算5五、 承载力验算5（一）荷载资料5（二）纵墙承载力计算6（三） 横墙承载力计算19（四）横墙承载力验算20六、梁受力及配筋计算20（一）梁L-120（二）梁L-223七、绘制施工图25某砌体结构四层教学楼设计一、 设计资料本人学号201310810122，根据任务书所选数据为：楼面活荷载标准值：学号倒数第一位为2，选取值为1.4C-D轴线房间进深：学号倒数第二位为2，选取值为5200mm二层以上层高值：学号倒数第三位为1，选取值为3100mm 1.某砌体结构四层教学楼设计，其平面图、剖面图如附图所示。图1 教学楼建筑平面图（一层外纵墙厚370，其他墙体厚240；二、三、四层墙厚均为240） 图2 一、二层窗间墙示意图图3 教学楼剖面 2.荷载： 上人屋面活荷载标准值为2.0 kN/m2 该地区基本风压力0.45 kN/m2 墙体自重标准值 240mm厚墙体自重：5.24 kN/m2 (按墙面计) 370mm厚墙体自重：7.71 kN/m2 (按墙面计) 500mm厚墙体自重：10.52 kN/m2 (按墙面计) 铝合金玻璃窗自重：0.4 kN/m2 (按墙面计) 3.材料： 屋盖、楼盖采用预应力混凝土空心板，一、二层墙体采用MU25烧结普通砖和M10砂浆砌筑，三、四层墙体采用MU20轻骨料混凝土砌块M7.5砂浆砌筑，施工质量控制等级为B级。各层墙厚如图所示。图中梁L-1截面为250mm500mm，两端伸入墙内190mm，窗洞尺寸为1800mm2100mm，门洞尺寸为900mm2400mm及1200mm2400mm。 4.屋面构造层做法： 35mm厚配筋细石混凝土板 三毡四油沥青防水卷材； 40mm厚防水珍珠岩； 20mm厚1：2.5水泥砂浆找平层； 120mm厚预应力混凝土空心板； 15mm厚板底抹灰。 5.楼面构造层做法： 大理石面层 20mm厚水泥砂浆找平 120mm厚预应力混凝土空心板 15mm厚板底抹平 其他所需未知材料容重可参阅建筑结构荷载规范（GB50009-2012）， 或网络搜寻自行查找。二、 选择合理的承重方案 本设计为砌体结构四层教学楼设计，而纵横墙承重方案适用于教学楼等建筑，且纵横墙承重方案房屋平面布置较灵活，房间可以有较大的空间，可以很好地满足教学功能，故本设计采用纵横墙承重方案。三、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。四、 墙体高厚比验算 1.外纵墙高厚比验算 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5-4，。相邻窗间墙间距s=3.6m,则 三、 四层墙的砂浆强度等级为M7.5，查表5-5，=26。一、二层墙的砂浆强度等级为M10，查表5-5，=26。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： S=10.8m2H=6.2m，查表5-4， 整片墙的高厚比 ，满足要求。 验算壁柱间墙时，S=3.6mH=3.1m，查表5-4 ： 壁柱间墙的高厚比，亦满足要求。对于一层外纵墙，查表5-4： 一层外纵墙的实际高厚比，满足要求。 2.内纵墙高厚比验算 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.横墙高厚比验算横墙厚度为240mm，墙长s=5.4m和5.2m，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。五、 承载力验算 （一）荷载资料1.屋面荷载标准值35mm厚配筋细石混凝土板三毡四油沥青防水卷材40mm厚防水珍珠岩20mm厚1:2.5水泥砂浆找平层120mm厚预应力混凝土空心板15mm厚板底粉刷屋面荷载合计屋面活荷载(上人)2. 楼面荷载标准值大理石面层20mm厚水泥砂浆找平120mm厚预应力混凝土空心板15mm厚板底抹平楼面恒载合计楼面活荷载3. 墙体荷载标准值240mm厚墙体自重370mm厚墙体自重500mm厚墙体自重铝合金玻璃窗自重 4.屋面梁、楼面梁自重标准值本地区的基本风压为，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。（二）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： KN 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MU20轻骨料混凝土砌块M7.5砂浆砌筑，查表2-4，砌体的抗压强度设计值为,一二层墙体采用MU25烧结普通砖和M10砂浆砌筑，查表2-3,砌体的抗压强度设计值。屋（楼）面梁端均设有刚性垫块，由公式（3-50）和表3-8，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3-5，由公式得 查表3-5，由公式得 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3-5，由公式得： 由表3-5，由公式得： 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3-5，由公式得： 查表3-5，由公式得： 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：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： 第二组内力：对于第一组内力有 查表3-4，按公式有 ，满足要求对于第二组内力有 查表3-3，按公式3-16有，亦满足要求（2）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3-3，按公式有 ，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3-4，。同时 按公式（3-25）有 按公式有 ，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。表5-1 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3-34-43-34-4216.14266.62228.76285.552502400.10_0.10_120_120_021_0.21_13.313.313.313.30.5740.7890.5740.7890.4320.30.4320.30.4320.30.4320.32.392.392.392.39592.6216.14784.0266.62592.6228.76784.0285.55满足要求满足要求(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： 垫块面积： 按查表3-4，。同时 ， ,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.第二层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5-2 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5-56-65-56-6327.85384.21350.82414.231209012/329=0.036_9/329=0.027_221_221_12/221=0.054_9/221=0.041_10.010.010.010.00.7620.8700.7920.8700.51260.51260.51260.51262.982.982.982.981164.0327.851329.0384.211209.8350.821329.0414.23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3-4，。同时（只计算壁柱面积），并取，则按公式有承载力的要求第二组内力： 采用上述刚性垫块时 e=65.27/166.25=0.061m e/h=0.061/0.37=0.16 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5-3 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7-78-87-78-8445.44584.57479.50636.0210011010/3700.027_11/3700.030_212_212_0.047_0.052_13.013.013.013.00.7210.7950.7140.7950.6660.6660.6660.6662.982.982.982.98/KN14310445.441577.8584.571417.1479.501577.8636.02满足要求满足要求(2) （三） 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 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(15.41+11.74+218.86)+1.4(7.2+5.04)=94.98kN/m N4(2)=1.35(15.41+11.74+218.86)+1.0(7.2+5.04)=99.81kN/m 第二层截面66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)=94.98+1.2(11.74+18.86)+1.45.04=138.76kN/m N6(2)=99.81+1.35(11.74+18.86)+1.05.04=146.16kN/m 第一层截面88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)=138.76+1.2(11.74+25.68)+1.45.04=190.72kN/m N8(2)=146.16+1.35(11.74+25.68)+1.05.04=201.72kN/m（四）横墙承载力验算 1.三层截面44 e/h=0，H（=3.1）s(=5.2)99.81kN,满足要求。 2.二层截面66 e/h=0,=10，查表3-4，=0.870,按公式有 fA=0.8702.980.24103=622.22kN140.62kN,满足要求。 3.一层截面88 e/h=0，H（=4.9）s(=5.2)194.21kN,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六、梁受力及配筋计算 （一）梁L-1已知梁L-1的截面尺寸，设环境类别为一类，混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB400级钢筋。由混凝土强度和钢筋等级查表可得，C30时梁的混凝土保护层最小厚度。假设箍筋直径为8mm，下部纵向受拉钢筋为一层，直径为22mm,则，取整，则。 1.荷载计算屋面恒荷载和屋面梁自重合计，上人屋面活荷载标准值为。该教学楼C-D轴线房间进深5.2m。 （1）由可变荷载控制作用时：永久荷载设计值 可变荷载设计值 荷载总设计值 （2）由永久荷载控制作用时：永久荷载设计值 可变荷载设计值 荷载总设计值 2.验算正截面受弯承载力：则荷载总设计值取 。将L-1视为简支梁，弯矩设计值按跨中最大弯矩计算，即最大弯矩值截面抵抗矩系数：，可以。截面纵向受拉钢筋最大截面面积：选用418，L-1配筋图见图4所示，验算在b=250mm宽度内能否放的下：，可以放下。 图4 L-1配筋图验算最小配筋率：，则最小配筋率满足要求。故正截面受弯承载力满足要求。 3.验算斜截面受剪承载力：支座边缘处剪力最大，剪力设计值：验算截面尺寸：，属于厚腹梁，应满足：，截面符合要求。箍筋按热轧HPB300级钢筋（）。验算是否需要按计算配置箍筋：，故按构造配置箍筋即可，采用双肢箍筋，实有：，满足要求。验算最小配箍率：，满足故斜截面受剪承载力满足要求。为了满足构造，另放置214，架立筋选用214。（二）梁L-2已知梁L-2的截面尺寸，设环境类别为一类，混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB400级钢筋。由混凝土强度和钢筋等级查表可得，C30时梁的混凝土保护层最小厚度。假设箍筋直径为8mm，下部纵向受拉钢筋为一层，直径为22mm,则，取整，则。 1.荷载计算屋面恒荷载和屋面梁自重合计，上人屋面活荷载标准值为。该教学楼A-B轴线房间进深5.4m。 （1）由可变荷载控制作用时：永久荷载设计值 可变荷载设计值 荷载总设计值 （2）由永久荷载控制作用时：永久荷载设计值 可变荷载设计值 荷载总设计值 2.验算正截面受弯承载力：则荷载总设计值取 。将L-2视为简支梁，弯矩设计值按跨中最大弯矩计算，即最大弯矩值截面抵抗矩系数：，可以。截面纵向受拉钢筋最大截面面积：选用322，L-2配筋图见图5所示，验算在b=250mm宽度内能否放的下：，可以放下。图5 L-2配筋图验算最小配筋率：，则最小配筋率满足要求。故正截面受弯承载力满足要求。 3.验算斜截面受剪承载力：支座边缘处剪力最大，剪力设计值：验算截面尺寸：，属于厚腹梁，应满足：，截面符合要求。箍筋按热轧HPB300级钢筋（）。验算是否需要按计算配置箍筋：，需按计算配置箍筋。只配箍筋不配弯起钢筋：采用双肢箍筋，实有：，满足要求。验算最小配箍率：，满足故斜截面受剪承载力满足要求。为了满足构造，另放置214，架立筋选用214。七、 绘制施工图 按照建筑结构制图要求绘制剖面图平面图以及建筑详图，见所附图纸。 参考资料：(1)混凝土结构设计规范(GB 500102010)，中国建筑工业出版社；(2)建筑结构荷载规范(GB 500092012)，中国建筑工业出版社；(3)砌体结构设计规范(GB 500032011)，中国建筑工业出版社；(4)建筑结构制图标准(GBT 501052010)，中国建筑工业出版社。 31