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250mm500mm。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9.850, 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 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：3.33=9.9。 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：1-16-6的承受力分别进行计算。 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： 4.799.9+33.3=56.82 kN 女儿墙自重： 5.243.30.6=10.38 kN 二、三四楼面活荷载： 3.43.33+33.13=43.05 kN屋面活荷载： 2.09.9=19.8 kN 二、三四层楼面活荷载： 39.9=29.7 kN 二、三四层墙体和窗自重：5.24（3.33.3-2.11.5）+0.252.11.5=41.35 kN 一层墙体和窗自重：5.24（3.753.3-2.11.5）+0.252.11.5=49.13 kN 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）+1.419.8=108.36 kN=1.256.82+1.419.8=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）+1.40.719.8=110.13 kN =1.3556.82+1.40.719.8=96.12 kN 由于本教学楼采用MU10，M5砂浆砌筑，查表24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(0.12-0.40.099)=7.72 kN /m=（y-0.4）=96.12（0.12-0.40.099）=7.73 kN /m=0.072m=0.071m 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+1.241.35=158 kN=110.13+1.3541.35=165.96 kN 2第三层 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 =1.243.05+1.429.7=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（0.12-0.40.105）=7.28 kN /m =0.029m=1.3543.05+0.71.429.7=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（0.12-0.40.106）=6.77 kN /m=0.027m 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+1.241.35=300.86 kN=253.19+1.3541.35=309.02 kN 3第二层： 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（0.12-0.40.115）=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（0.12-0.40.116）=6.42 kN /m=0.016m 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+1.241.35=443.72kN=396.25+1.3541.35=452.07 kN 3第一层： 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 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，=0.73fA =0.731.5？1.80.24=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740mm240mm240mm的预制刚性垫块第一组内力：=0.097，=93.24 kN，=115mm=0.6970.1776=123.79 kN+=123.79+93.24=217.79 kNE=（y-0.4）/（+） =93.24（0.12-0.40.115）/217.03=0.033m=0.033/0.24=0.1375 ，=3 查表3-1得，=0.815=（0.74+20.24）0.24=0.2928=1.629=1+0.35=1.282217.03 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（0.12-0.40.115）=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（0.12-0.40.13419）=5.79 kN /m= /=0.011m 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+1.249.13=595.96kN=539.30+1.3549.13=605.626 kN第四层窗间墙承载力验算 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=0.60.12=0.0721 =13.75查表3-1，=0.275fA=0.2751.51.80.24=178.2 kN 108.36 kN满足规定对于第二组内力：=0.296E=0.071110.13 kN满足规定 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，=0.78fA =0.781.51.80.24=505.4 kN 165.96 kN满足规定。 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740mm240mm300mm的预制刚性垫块。 =0.240.74=0.1776第二组内力：=0.024，=96.12 kN，=99mm； =0.0240.1776=4.26 kN +=4.26+96.12=100.4 kN e=(y-0.4)/(+)=96.12（0.12-0.40.099）/100.4=0.072m =0.072/0.24=0.3，=3 查表3-1得=0.48=（0.74+20.24）0.24=0.2928=1.649=1+0.35=1.282+=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740240300mm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： 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=0.60.12=0.072m=3.3/0.24=13.75查表3-1，=0.525fA =0.5251.51.80.24=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=0.027253.19 kN满足规定 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，=0.78fA =0.781.51.80.24=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740mm240mm300mm的预制刚性垫块。 第一组内力：=0.366，=3.24 kN=105mm=0.3660.1776=65 kN+=65+93.24=158.24 kNe=(y-0.4)/(+) =93.24（0.12-0.40.105）/158.24 =0.046m=0.046/0.24=0.19，=3 查表3-1得：=0.69=（0.74+20.24）0.24=0.2928=1.649=1+0.35=1.282+=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740240300mm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： 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，=0.62fA =0.621.51.80.24=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，=0.63fA =0.631.51.81.24=408.24 kN 396.25 kN满足规定第二层截面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，=0.78fA =0.781.51.80.24=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740mm240mm240mm的预制刚性垫块第一组内力：=0.097，=93.24 kN，=115mm=0.1010.1776=17.9 kN+=17.9+93.24=111.14 kNe=（y-0.4）/（+） =93.24（0.12-0.40.115）/111.14=0.062m=0.062/0.24=0.25 ，=3 查表3-1得，=0.64=（0.74+20.24）0.24=0.2928=1.629=1+0.35=1.282111.14 kN所以满足规定（8）第一层窗间墙的承载力验算： 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，=0.85fA =0.851.51.80.24=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，=0.86fA =0.851.51.81.24=557.26 kN 539.3 kN满足规定第一层截面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，=0.95fA =0.951.51.80.24=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740mm240mm240mm的预制刚性垫块第一组内力：=0.097，=93.24 kN，=132.9mm=0.8970.1776=252.78kN+=159.54+93.24=252.78 kNE=（y-0.4）/（+） =93.24（0.12-0.40.115）/252.78=0.029m=0.029/0.24=0.1208 ，=3 查表3-1得，=0.915=（0.74+20.24）0.24=0.2928=1.629=1+0.35=1.282252.78 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。.横墙承载力验算 取轴线上的横墙，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：13.3=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： 4.793.3=15.81 kN /m 屋面活荷载： 23.3=6.6 kN /m 二、三、四层楼面横荷载： 3.43.3=11.22 kN /m 二、三。、四层楼面活荷载： 33.3=9.9 kN /m 二、三、四层楼体自重： 5.243.3=17.29 kN /m 一层墙体自重： 5.243.75=19.65 kN /m（2）控制截面内力计算 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+17.293）+1.4（6.6+9.9*2） =131.648 kN /m=1.35（15.81+11.22+17.293）+1.4（6，6+9.9*2） =136.501kN /m 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）+1.49.9 =179.728 kN /m=136.501+1.35（11.22+17.29）+1.40.79.9 =184.701 kN /m （3）横墙承载力验算 第二层截面6-6处： =0，=3.3/0.24=13.75 查表3-1 =0.78A=10.24=0.24fA=0.781.50.24=280.8 kN 99.35 kN 第二层截面8-8处： =0，=13.75 查表3-1 =0.78A=10.24=0.24fA=0.781.50.24=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=1.65mM=P=31.01=1076 kN .mV= P=31.611.5=23.71 kN2 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； 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砌体结构非抗震构造措施 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。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。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 500682023S .北京：中国建筑工业出版社，2023.3 建筑抗震设计规范GB 500112023S .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 GB500092023 建筑结构荷载规范S.北京：中国建筑工业出版社，2023.6 GB500102023 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.