砌体结构课程设计-多层混合结构房屋设计.doc

南华大学船山学院 砌体结构课程设计砌体结构课程设计任务书一、 设计题目：多层混合结构房屋设计某多层办公楼，建筑条件图见附图，对其进行结构设计。二、 设计内容1、结构平面布置图：柱、主梁、圈梁、构造柱及板的布置2、墙体的承载力的计算3、墙体局部受压承载力的计算4、挑梁、雨蓬的计算5、墙下条形基础的设计6、绘制各层结构平面布置图（1：200）7、完成计算书三、 设计资料1、题号及楼面荷载取值第n题（见表一，表中有42道题目，每班学生根据学号选择相应的题号。）2、其它荷载取值（全部为标准荷载值）（1）、屋面活荷载取2.0,恒荷载取5.0（2）、卫生间活荷载取楼面活荷载,恒荷载取楼面恒荷载+3（3）、楼梯间活荷载取楼面活荷载,恒荷载取楼面恒荷载+2.5（4）、钢筋混凝土容重（5）、平顶粉刷：0.40（可以不考虑） （6）、基本风压：0.35kN/m2 （7）、铝合金门窗：0.25（8）、墙：240mm厚：5.24；120mm厚：2.963、地质条件 本工程建设场地地质条件较好，持力层为粘土层，持力层厚度4.0米，上部杂填土厚度1.2米,持力层下无软弱下卧层。粘土层地耐力特征值为200kpa。4、材料（1）、混凝土：C20或C25（2）、砖采用页岩砖，砂浆采用混合砂浆或水泥砂浆，强度等级根据计算选定。表一题号恒载活载2.02.12.22.32.42.52.6 3.01234567 3.1891011121314 3.215161718192021 3.322232425262728 3.429303132333435 3.536373839404142注：恒载、活载指的是楼面恒载、活载标准值，单位为，要求同学按学号选择每题的楼面恒载、活载值。 本人学号为29号，做29题，楼面恒、活荷载分别为3.4，2.0。 计算书内容 一、 结构方案1. 主体结构设计方案该建筑物层数为五层，总高度为16.5m，层高3.3m4m;体形简单，室内要求空间小，横墙较多，所以采用砖混结构能基本符合规范要求。2. 墙体方案及布置（1） 变形缝：由建筑设计知道该建筑物的总长度32.4m60m，可不设伸缩缝。工程地质资料表明：场地土质比较均匀，领近无建筑物，没有较大差异的荷载等，可不设沉降缝；根据建筑抗震设计规范可不设防震缝。（2） 墙体布置：应当优先考虑横墙承重方案，以增强结构的横向刚度。大房间梁支撑在内外纵墙上，为纵墙承重。纵墙布置较为对称，平面上前后左右拉通；竖向上下连续对齐，减少偏心；同一轴线上的窗间墙都比较均匀。个别不满足要求的局部尺寸，以设置构造拄后，可适当放宽。根据上述分析，本结构采用纵横墙混合承重体系。（3） 墙厚为240mm。（4） 一层层采用MU15烧结页岩砖，Mb15混合砂浆；二至五层采用MU10烧结页岩砖，Mb10混合砂浆。 （5） 梁的布置：梁尺寸为250mm*600mm，伸入墙内240mm。梁布置见附图。（6） 板布置：雨篷，楼梯间板和卫生间楼面采用现浇板，其余楼面均采用预制装配式楼面，二层楼面：预制板型号为YKB3651，走廊采用YKB2451；三到五层楼面：预制板型号为YKB3652,走廊采用YKB2452，其他具体布置见附图。3. 静力计算方案 由建筑图可知，最大横墙间距s=10.8m，屋盖、楼盖类别属于第一类，s2H，计算高度H0=1.0H=4m，二层及二层以上为 H0=3.3m。墙厚为0.24m，承重墙取。有窗户的墙允许高厚比 ： ；允许高厚比，查表得：当砂浆强度等级为MU10, Mb10时，=26。 底层高厚比验算：（满足要求）； 二层及以上纵墙高厚比验算：（满足要求）；2、内纵墙高厚比验算 墙体的计算高度，底层： 底层高厚比验算： （满足要求）；二层及以上纵墙高厚比验算：（满足要求）；3、横墙高厚比验算 内横墙：底层：s=2.4m，H=4.1m，sH，H0=0.6s=1.44m 二层及以上：s=2.4m，H=3.3m，sH，H0=0.6s=1.44m 外横墙： 底层 ：s=6.3m，H=4.1m，Hs2H，H0=0.4s+0.2H=3.34m 二层及以上：s=6.3m，H=3.3m，Hs2H，H0=0.4s+0.2H=3.18m 故满足要求。4、 结构承载力计算（1）纵墙的承载力验算 选定计算单元 在房屋层数、墙体所采用材料种类、材料强度、楼面（屋面）荷载均相同的情况下，在外纵墙取一开间为计算单元，有门窗洞口时，计算截面宽度取窗间墙的宽度，由于内纵墙的洞口面积较小，不起控制作用，因而不必计算。外纵墙最不利计算位置可根据墙体的负载面积与其截面面积的比值来判别。 最不利窗间墙垛的选择墙垛长度/mm2100负载面积A/m3.66.3/25.4 荷载计算 a, 屋盖荷载: 屋面恒荷载标准值 5.0 屋面活荷载标准值 2.0 屋面梁自重： 250.60.25=11.81KN 基本风压为0.35 0.7,故不考虑风荷载影响。 设计值： 由可变荷载控制：=1.2（11.81+5.03.66.3/2）+1.42.03.66.3/2 =113.964KN 由永久荷载控制：= 1.35（11.81+5.03.66.3/2）+0.71.42.03.66.3/2=114.715KN b, 楼面荷载: 楼面恒荷载 3.4 楼面梁自重 11.81KN 活载 2.0设计值： 由可变荷载控制：=1.2（11.81+3.43.66.3/2）+1.42.03.66.3/2=92.19KN。由永久荷载控制：= 1.35（11.81+3.43.66.3/2）+0.71.42.03.66.3/2=90.221KN。 C, 墙体自重 女儿墙重（厚240mm，高300mm），两面抹灰40mm。(抹灰重量不计） 其标准值为：= 5.243.60.3=5.66KN设计值： 由可变荷载控制： 5.661.2 =6.79KN。 由永久荷载控制： 5.661.35=7.64KN。计算每层墙体自重时，应扣除窗口面积，加上窗自重，不考虑抹灰对2,3,4,5层，墙体厚度均为240mm，计算高度3.3m，其自重标准值为： （3.63.31.51.5）5.24+1.51.50.25= 51.02KN设计值： 由可变荷载控制： 51.021.2=61.22KN 由永久荷载控制： 51.021.35=68.88KN对1层，墙体厚度为240mm，首层室内地面距基础0.8m，底层楼层高度为3.3+0.8m=4.1m, 其自重标准值为：（3.64.11.51.5）5.24+1.51.50.25=66.11KN设计值： 由可变荷载控制： 66.111.2 =79.33KN 由永久荷载控制： 66.111.35=82.50KN内力计算 屋面及楼面梁的有效支承长度一层MU15，Mb15，f=2.79N/mm，取=147mm二，三，四层 MU10，Mb10，f=1.89N/mm，取=178mm 纵向墙体的计算简图 由可变荷载控制的纵向墙体内力计算表楼层上层传荷本层楼盖荷载截面截面4181.974092.1917848.84.50274.164335.3843335.384092.1917848.84.50427.574488.7942488.794092.1917848.84.50580.984642.2041642.204092.1914761.25.64734.394813.724表中 =+ M =+(负值表示方向相反) =+（墙重） （h为支承墙的厚度） 由永久荷载控制的纵向墙体内力计算表楼层上层传荷本层楼盖荷载截面截面4191.235090.22117848.84.40281.456350.3363350.336090.22117848.84.40440.557509.4372509.437090.22117848.84.40599.658668.5381668.538090.22114761.25.52758.759841.259 墙体承载力计算该建筑物的静力计算方案为刚性方案，因此静力计算可以不考虑风荷载的影响，仅考虑竖向荷载。在进行墙体强度验算时，应该对危险截面进行计算，即内力较大的截面；断面削弱的截面；材料强度改变的截面。所以应对荷载最大的底层墙体进行验算（240mm墙）；二层荷载虽比底层小，但砌体强度较小（一层用Mb15砂浆，二层用M10砂砌筑）；三、四，五层的荷载比二层小，截面及砌体强度与二层相同。所以应对一，二层的墙体进行强度验算。对于每层墙体，纵墙应取墙顶截面以及墙底截面进行强度验算。纵向墙体由可变荷载控制时的承载力计算表计算项目第二层第一层截面截面截面截面4.505.640580.984642.204734.394813.7247.7507.6802402402402400.03200.03203.33.34.14.113.7513.7517.0817.080.709450.776250.62620.693050400050400050400050400010101515101015151.891.892.792.79675.79739.42880.54974.471111 纵向墙体由永久荷载控制时的承载力计算表计算项目第二层第一层截面截面截面截面4.4005.520599.658668.538758.759841.2597.3407.2802402402402400.03100.03003.33.34.14.113.7513.7517.0817.080.711850.776250.63100.693050400050400050400050400010101515101015151.891.892.792.79678.08739.42881.29974.471111由上表可以看出，计算墙体在房屋的底层都满足承载力要求，说明本设计的墙体截面和选用的材料强度等级符合设计要求。 砌体局部受压计算 以上述窗间墙第一层墙垛为例，墙垛截面为240mm2100mm,混凝土梁截面为600mm250mm,支承长度240mm. 根据内力计算，当由可变荷载控制时，本层梁的支座反力为=92.19kN，=642.204kN 当由永久荷载控制时，本层梁的支座反力为=90.221KN，=668.538kN= 147mm=90.221KN（安全）。再选一内纵墙计算单元： 内纵墙墙垛的选择墙垛长度/mm7200-2*1000-240-240=4720负载面积A/m3.6(6.3+2.4)/2.=15.663.32 荷载计算 屋盖荷载 标准值： 屋面恒荷载标准值 5.0 屋面活荷载标准值 2.0 屋面梁自重： 250.60.256.3/2=12.45KN 基本风压为0.35 0.7,故不考虑风荷载影响。 设计值： 由可变荷载控制：=1.2（11.81+5.015.66）+1.42.015.66 =151.98KN 由永久荷载控制：= 1.35（11.81+5.015.66）+0.71.42.015.66=152.342KN楼面荷载 屋面恒荷载 3.4 梁及梁上抹灰 11.81KN 活载 2.0设计值： 由可变荷载控制：=1.2（11.81+3.415.66）+1.42.015.66=121.91KN由永久荷载控制：= 1.35（11.81+3.415.66）+0.71.42.015.66=118.517KN 墙体自重 该墙上部无女儿墙，所以无需计算女儿强自重。计算该墙体自重时，无门窗自重，只需考虑抹灰重量对2,3,4,5层，墙体厚度均为240mm，计算高度3.3m，不考虑抹灰，其自重标准值为： 3.34.725.24=81.62KN设计值： 由可变荷载控制： 81.621.2=97.944KN 由永久荷载控制： 81.621.35110.187KN对1层，墙体厚度为240mm，首层室内地面距基础0.8m，底层楼层高度为3.3+0.8m=4.1, 其自重标准值为： 4.14.725.24=101.4KN设计值： 由可变荷载控制： 101.41.2 =121.68KN 由永久荷载控制： 101.41.35=136.89KN内力计算 屋面及楼面梁的有效支承长度一、二层MU15，Mb15，f=2.79N/mm，取=147mm三、四层 MU10，Mb10，f=1.89N/mm，取=178mm 纵向墙体的计算简图 由可变荷载控制的纵向墙体内力计算表楼层上层传荷本层楼盖荷载截面截面4249.9240121.9117848.85.95371.834469.7783469.7780121.9117848.85.95591.688689.6322689.6320121.9117848.85.95811.542909.4861909.4860121.9114761.27.461031.3961153.076 由永久荷载控制的纵向墙体内力计算表楼层上层传荷本层楼盖荷载截面截面4262.5290118.51717848.85.78381.046491.2333491.2330118.51717848.85.78609.750719.9372719.9370118.51717848.85.78838.454948.6411948.6410118.51714761.27.251067.1581204.048墙体承载力计算纵向墙体由可变荷载控制时的承载力计算表计算项目第二层第一层截面截面截面截面5.9507.460811.542909.4861031.3961153.0767.3307.2302402402402400.03100.03003.33.34.14.113.7513.7517.0817.080.711850.776250.63100.6930113280011328001132800113280010101515101015151.891.892.792.791524.071661.951994.282190.231111纵向墙体由永久荷载控制时的承载力计算表计算项目第三层第一层截面截面截面截面5.7807.250838.454948.6411067.1581204.0486.8906.7902402402402400.02900.02803.33.34.14.113.7513.7517.0817.080.716650.776250.63580.6930113280011328001132800113280010101515101015151.891.892.792.791534.341661.952009.452190.231111由上表可以看出，计算墙体在各层都满足承载力要求，说明本设计的墙体截面安全。 砌体局部受压计算 以上述窗间墙第一层墙垛为例，墙垛截面为240mm4720mm,混凝土梁截面为600mm250mm,支承长度240mm. 根据内力计算，当由可变荷载控制时，本层梁的支座反力为=121.91KN，=909.486KN 当由永久荷载控制时，本层梁的支座反力为=118.517KN，=948.641KN= 147mm240mm=b =147250=36750mm=240(2240+250)=175200 mm ;=0.8036750 = 29.40KN 验证 +f , 所以=0；压应力图形完整系数=0.7f=0.71.68367502.79 = 120.58KN=121.91KN梁下局部受压承载力不满足要求，设制垫块尺寸为240mm600mm，垫块高度为180mm，满足构造要求。 则 因为 60022401080mm175200 所以 A0175200mm2157.112.135.01135.01,2.114400017520000=-+=-+=llAAAAg上部荷载产生的平均压应力0036.079.201.0,01.024047200121910020=fmmNss，查表可得4054.51=d刚性垫块上表面梁端有效支撑长度： mmfha27.7979.26004054.510=dNl合力点至墙边的位置为 mma71.3127.794.04.00=Nl对垫块重心的偏心距为 mmel29.8871.31120=-=垫块承重的上部荷载为 作用在垫块上的轴向力 kNNNNl35.12391.12144.10=+=+=轴向力对垫块重心的偏心距 364.024026.87,26.8735.12329.8891.1210=+=blllae mmNNeNe查表可得 48.0=j kNNkNfAb91.121845.19214400079.2148.01=fjg 满足要求。(3) 横墙的承载力验算 荷载计算 对于楼面荷载较小，横墙的计算不考虑一侧无活荷载时的偏心受力情况，按两侧均匀布置活荷载的轴心受压构件取1m宽横墙进行承载力验算。 取卫生间之间的横墙计算。屋盖荷载设计值：由可变荷载控制： =1.25.03.61.0+1.42.03.61.0=31.68KN由永久荷载控制的组合： =1.355.03.61.0+0.71.42.03.61.0=31.356KN楼面荷载： 由可变荷载控制=1.26.43.61.0+1.42.03.61.0=37.728KN由永久荷载控制的组合：=1.356.43.61.0+1.02.03.61.0=38.304KN墙体自重：对2，3，4，5层，墙厚240mm，两侧采用40mm抹灰（不考虑抹灰重），计算高度为3.3m自重标准值为： 5.243.31.0=17.292KN设计值 由可变荷载控制的组合：17.2921.2=20.75KN 由永久荷载控制的组合： 17.2921.35=23.34KN 对一层，墙厚为240mm，计算高度4.1m, 两侧采用40mm抹灰（不考虑抹灰重）自重标准值为：5.244.01.0=21.484KN设计值 由可变荷载控制的组合：21.4841.2=25.78KN 由永久荷载控制的组合：21.4841.35=29.00KN承载力验算 横向墙体由可变荷载控制时的承载力计算表计算项目第三层第一层227.864291.3722402403.183.3413.2513.920.788750.77202400002400001.892.79357.78516.9311横向墙体由永久荷载控制时的承载力计算表计算项目第三层第一层239.628306.9322402403.183.3413.2513.920.788750.7720240000240001.892.79357.78516.9311上述承载力计算表明，墙体的承载力满足要求。取楼梯间的横墙计算。屋盖荷载设计值：由可变荷载控制： = 1.2（5.01.81.0+5.03.61.0）+1.4（2.01.81.0+2.0 3.61.0)= 47.52KN由永久荷载控制的组合：= 1.35（5.01.81.0+53.61.0）+0.71.4（2.01.81.0+2.0 3.61.0)= 47.03KN楼面荷载： 由可变荷载控制=1.2（7.01.81.0+3.23.61.0）+1.4（2.41.81.0+2.1 3.61.0)=45.576KN 由永久荷载控制的组合：= 1.35（5.91.81.0+3.43.61.0）+0.71.4（2.01.81.0+2.0 3.61.0)=42.552KN墙体自重：对2，3，4，5层，墙厚240mm，两侧采用40mm抹灰，计算高度3.3m自重标准值为： 5.243.31.0=17.292KN设计值 由可变荷载控制的组合：17.2921.2=20.75KN 由永久荷载控制的组合：17.2921.35=23.34KN 对一层，墙厚为240mm，计算高度4.0m, 两侧采用40mm抹灰（抹灰自重不计）自重标准值为： 5.244.11.0=21.484