三层办公楼砌体结构设计

1、 设计资料 南京市某三层办公楼，底层层高4.59m，二、三层为3.84米，室内外高差为0.6m，建筑总高为12.27m。 （1）楼面做法：瓷砖地面，120mm厚钢筋混凝土预制板，V型轻钢龙骨吊顶。 （2）屋面做法：三毡四油防水层，20mm厚1:3水泥砂浆找平层，150mm厚水泥蛭石保温层，120mm厚钢筋混凝土预制板，V型轻钢龙骨吊顶。 （3）墙面做法：内外墙面作20mm厚的混合砂浆粉刷后，再饰以乳胶厚漆。 （4）墙体：采用240多孔粘土砖，双面粉刷，均为20mm厚抹灰。砖强度等级为MU10，砂浆强度等级，底层为M7.5，二三层均为M5。 （5）门窗：采用木门、铝合金框玻璃窗，门洞尺寸：2.0m1.2m、2.5m1.0m、3.0m2.5m；窗洞尺寸1.5m1.8m、0.8m1.8m、1.8m1.8m、1.5m1.0m。 （6）地质资料：自然地表下0.5m内为素填土，素填土下1m内为粘土，其下层为砾石层，地下水位在地表下4.5m处。2、 设计过程 （一）结构承重方案的选择 （1）该建筑物共三层，总高为12.27m21m,层高分别为4.59、3.84、3.84m；房屋的高宽比为12.27/10.24=1.1982.5；横墙较多，可以采用砌体结构，符合建筑抗震设计规范的要求。 （2）变形缝的设置：该建筑物的总长度为40.24m60m，可不设伸缩缝；根据所给地质资料，场地土均匀，可不设沉降缝；根据建筑抗震设计规范，可不设抗震缝。 （3）墙体布置：采用240厚多孔粘土砖。大部分采用横强承重方案，对于开间大于3.9m的房间，中间加设横梁，横梁跨度为4.0m，所以此设计为为纵横墙承重。最大横墙间距为8.8m15m，房屋的局部尺寸都满足要求。 （4）基础方案：根据上部结构形式和当地地质条件，选用墙下条形基础，基础底面做混凝土垫层。 （二）楼、屋盖结构平面布置层布置图： 立面图如图：1、预制板的选择根据楼面的做法，计算其恒荷载为（不包括板自重及灌缝重）不大于1.35kN/，活荷载为2.0kN/,房间的开间为3.6m，查江苏省结构构件标准图集苏G9201，选用YKB33-52或YKB33-62。对于屋面，由于自重较大，宜选用YKB33-53或YKB33-63。板厚为120mm，基本上满足房屋的热工及隔声要求 2、横梁的截面尺寸估算 由于梁L-1的跨度为l=4.0m，因此其截面尺寸估算如下 h=（）l=（）4000=（500333）mm 取h=500mm，则 b=（）h=（500333）mm 取b=250mm。由于梁的两侧需搁置预制板，为了增加房屋净高，可以采用花篮梁，但搁置在梁上的板长应相应减少。本设计因房屋层高较大，所以直接采用矩形截面。梁端伸入墙内240mm。3、 荷载计算 1、屋面荷载 三毡四油防水层 0.4kN/ 20mm厚1：3水泥砂浆找平层 200.02=0.4kN/ 150mm厚水泥蛭石保温层 50.15=0.75kN/ 120mm厚钢筋混凝土预制板（含灌缝） 180.12=2.16kN/ V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/ 屋面恒荷载标准值合计 3.96kN/ 屋面活荷载标准值（不上人） 0.7kN/（雪荷载标准值 0.5kN/） 2、楼面荷载 瓷砖地面（包括水泥粗砂打底） 0.55kN/ 120mm厚钢筋混凝土预制板（含灌缝） 180.12=2.16kN/ V型轻钢龙骨吊顶 0.25kN/ 楼面恒荷载标准值合计 2.96kN/ 楼面活荷载标准值 2.0kN/ 3、墙体荷载 双面粉刷的240厚砖墙 180.24+170.022=5.0kN/ 木门 0.2kN/ 铝合金框玻璃门 0.4kN/ 4、横梁的自重标准值 0.250.525=3.125kN/m24、 墙体验算墙体验算包括墙体高厚比验算和墙体承载力验算两个方面的内容。 1、高厚比验算砌体结构设计规范中规定用验算墙、柱高厚比的方法进行墙、柱的稳定性验算。这是保证砌体结构在施工阶段和使用阶段稳定性的一项重要构造措施。高厚比验算包括两方面内容：根据砂浆强度等级由表查出墙、柱的允许高厚比；计算墙、柱实际高厚比 （1）确定静力计算方案。楼（屋）盖为装配式钢筋混凝土楼（屋）盖，最大横墙间距：=8.8m2H=23.84m=7.68m,=1.0H=3.84m 有窗户墙的允许高厚比修正系数： bs1=1.5 m，s1 =3.9m 21=1-0.4bs1s1=1-0.41.53.9=0.850.7 1=H0h=3840240=160.7 2=H0h=3840240=160.7 3=H0h=3840240=160.7 4=H0h=3840240=162=0.824=19.2 满足要求。 2）底层：（H=4.59m） H=3.84+0.6+0.15=4.59（m） H=8.8m2H=24.59m=9.18m =0.4s+0.2H =4.438m 有窗户墙的允许高厚比修正系数： 1=H0h=4438240=18.492=0.8524=20.4 2=H0h=4438240=18.492=0.8424=20.16 3=H0h=4438240=18.492=0.8824=21.12 4=H0h=4438240=18.492=0.824=19.25=H0h=4438240=18.490.7 22=1-0.4bs2s2=1-0.41.24.4=0.890.7 23=1-0.4bs3s3=1-0.41.22.76=0.830.7 1）二层：（H=3.84m，=3.84m） 1=H0h=3840240=162=0.8824=21.12 2=H0h=3840240=162=0.8924=21.36 3=H0h=3840240=162=0.8324=19.92 满足要求。2）底层：（H=4.59m，=4.59m） 1=H0h=4438240=18.492=0.8824=21.12 2=H0h=4438240=18.492=0.8924=21.36 3=H0h=4438240=18.492=0.8324=19.92 满足要求。 （4）横墙高厚比验算 1）二层（H=3.84m） H=4.0m0.7 =H0h=2368240=9.87=4.0m, =0.6s=2.4m =0m，s=4.0m =1.00.7 =H0h=2400240=102=1.024=24 满足要求。 2 、墙体承载力计算该建筑的静力计算方案为刚性方案，由建筑结构荷载规范GB50009-2001可知，南京地区基本风压为。根据表3可知，可以不考虑风荷载的影响，仅考虑竖向荷载。墙体在每层高度范围内均可简化为两端铰接的竖向构件计算。（1） 纵墙的内力计算和承载力计算 1）计算单元。房屋的纵墙较长，可选取有代表性的一个开间作为计算单元。此设计中最危险（受荷最大）的纵墙位于A轴线的L-1下。内纵墙由于开洞面积较小。不起控制作用，因此可不必计算。 2）控制截面。每层墙取两个控制截面，上截面取墙体顶部位于大梁（或板）底的砌体截面，该截面承受弯矩和轴力，因此需进行偏心受压承载力和梁下局部受压承载力验算。下截面可取墙体下部位于大梁（或板）底稍上的砌体截面，该截面轴力最大，底层则取基础顶面，该截面轴力较大，按轴心受压验算。 对于此设计，二、三层材料相同，所以仅需验算底层及二层墙体承载力。二、三层墙体强度为f=1.50MPa，底层墙体强度为f=1.69MPa。墙体的计算截面面积为A1=A2=A3=2402960=710400mm2 3）各层墙体内力标准值计算墙体自重顶层梁高范围内墙重： Gk=0.54.765.0=11.9kN23层墙重：G2k=G3k=4.763.84-1.81.85.0+1.81.80.4=76.488kN 底层墙重：G1k=4.764.59-1.81.85.0+1.81.80.4=61.43kN 梁端传来的支座反力：屋面梁支座反力：由恒荷载传来 Nl3gk=123.964.764.0+123.1254=43.95kN由活荷载传来: Nl3qk=120.74.764=6.66kN 楼面支座反力：由恒荷载传来 Nl2gk=Nl1gk=122.964.764.0+123.1254=34.43kN由活荷载传来 Nl2qk=Nl1qk=122.04.764=19.04kN梁端有效支承长度：二、三层楼面梁有效支承长度a02=a03=10hf=105001.50=182.6mm240mm底层楼面梁有效支承长度 a01=10hf=105001.69=172.0mmN=109.03kN满足要求。 底层墙体的截面：第一种组合： N211=1.223.84-1.51.05.02+1.51.00.42+213.96+212.962+24.59-12.55.0+12.50.2+1.4210.7+212.020.85=151.47kN第二种组合： N211=1.3523.84-1.51.05.02+1.51.00.42+213.96+212.962+24.59-12.55.0+12.50.2+1.40.7210.7+212.020.85=165.53kN所以取N211=165.53kN。 承载力验算： e=0, =H0h=1.02.40.24=10 M7.5混合砂浆， =0=11+2=11+0.0015102=0.870 则 Af=0.870.2411.69103=352.87kNN=165.53kN满足要求。根据以上计算结果，该办公楼底层采用MU10多孔砖，M7.5混合砂浆，二、三层采用MU10孔砖，M7.5混合砂浆，满足要求。（4） 大梁下局部承载力验算 1、二、三层局部受压承载力验算 首先计算第三层梁端传来的支反力设计值 第一种组合（）： Nl3=1.2Nl3gk+1.4Nl3qk=1.243.95+1.46.66=62.06kN 第二种组合（以承受自重为主的内力组合，）： Nl3=1.35Nl3gk+1.40.7Nl3qk=1.3543.95+1.40.76.66=65.86kN 所以取Nl3=65.86kN。第二层梁端传来的支反力设计值 第一种组合（）： Nl2=1.2Nl2gk+1.4Nl2qk=1.234.43+1.419.04=67.97kN 第二种组合（以承受自重为主的内力组合，）： Nl2=1.35Nl2gk+1.40.7Nl2qk=1.3534.43+1.40.719.04=65.14kN 所以取Nl2=67.97kN。 大梁下局部承载力验算公式为 其中a02=a03=182.6mm , Al=182.6250=45650mm2 A0=240250+2240=175200mm22402960=710400mm2 A0Al=3.843, =0 可不考虑上部传来的荷载的影响。 =0.7，=1+0.35A0Al-1=1.59Nl2=67.97kN 满足要求。 2、底层局部受压承载力验算 a0=172.0mm , Al=172.0250=43000mm2 A0=240250+2240=175200mm22402960=710400mm2 A0Al=3.843, =0可不考虑上部传来的荷载的影响。 =0.7，=1+0.35A0Al-1=1.59Nl2=67.97kN 满足要求。（五）墙下基础设计 根据地质资料，基础应埋在第层粘土中，地基承载力特征值标准值为170kPa。根据上部结构形式，拟采用墙下条形基础形式。通过结构布置图可以发现除去轴线之间的纵墙以外其余纵墙与横墙的板均为双向板，轴线之间为单向板，而且除去轴线之间的纵墙以外其余纵墙与横墙的受荷面积相差不大，故可以只计算受荷面积最大的横墙，纵墙计算只需计算轴线之间的最大受荷纵墙。 1、横墙基础设计 （1）计算单元的选取。取图中的横墙阴影部分作为计算对象，然后将荷载均分到横墙上即可计算每一延米的荷载，即取横墙上的一延米作为计算单元。 （2）基础埋深的确定。基础埋深的确定主要与持力层的位置、水文地质条件，地基冻融条件有关，初步确定基础埋深为1m（从室外地坪起）。 （3）预估基础宽度作用面积为：123.91.952+0.13.9=8.09m2 应采用荷载效应的标准组合。基础顶面以上墙体下来的荷载为 N总=4.03.845.02+4.04.595.0+8.093.96+8.092.962+8.090.7+8.092.020.85=358.498kNNk=N总L=358.4984.0=89.625kN b=Nkfak-Gd=89.625170-201.0=0.598m取b=0.6m。 （4）求修正后地基承载力特征值因为b0.5m，需对承载力特征值进行深度修正，由相应表格可知， =170+1.016.8（1.0-0.5） =178.4kPa （5）基础尺寸的确定 基础的宽度应为 b=Nkfak-Gd=89.625178.4-201.0=0.566m因b3m，不需再调整。最后取基础宽度b=0.6m.（6）复核刚性角是否满足要求：砖大放脚部分：60200=31011.5 素混凝土垫层部分：120400=3101.0 满足要求。2、纵墙基础设计 （1）计算单元的选取。取开间8.8米有梁纵墙整体，宽度为2.0m的面积为计算对象，将计算荷载均分在纵墙上，取纵墙纵向的每一延米为计算单元。 （2）基础埋深的确定。基础埋深的确定主要与持力层的位置、