砌体结构四层教学楼设计

1、河南工程学院考查课课程设计砌体结构课程设计学生姓名：学 院：专业班级：专业课程：指导教师： 目录1 设计背景 21.1 设计资料 21.2 材料标号 12 设计方案 12.1 确定房屋的静力计算方案 13 墙体高厚比验算 13.1 外纵墙高厚比验算 13.2 内纵墙高厚比验算 23.3 横墙高厚比验算 34 承载力验算 34.1 荷载资料 34.2 纵墙承载力计算 44.3 横墙承载力计算 175 基础设计 175.1 概述 175.2 墙下条形基础设计 . 176 结果与结论 187 收获与致谢 197.1 收获 197.2 致谢 198 参考文献 201设计背景1.1设计资料某砌体结构四层

2、教学楼设计，其平面图、剖面图如附图所示教学楼建筑平面图（一层外纵墙厚370,其他墙体厚240;二、三、四层墙厚均为240）1800a620、二层窗间墙示意图教学楼剖面1.2材料标号屋盖、楼盖采用预应力混凝土空心板，墙体采用烧结页岩砖MU1侪口水泥混合砂浆砌 筑，三、四层砂浆的强度等级为 M2.5, 、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 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，撒铺绿豆砂40mn厚防水珍珠岩20mn厚 1： 2.5水泥砂浆找平层120mm厚预应力混凝土空

3、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120mm厚预应力混凝土空心板15mm厚板底粉刷2设计方案2.1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s =3.6m 3 =10.8m ： 32m，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。3墙体高厚比验算3.1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,H =3.6m , s=10.8m .2H(7.2m)，查表 3-2 , H°=1.0H=3.6m。三、四层墙的砂浆强度等级为

4、 M2.5,查表4-4 , B =22。一、二层墙的砂浆强度等级为 M5查表4-4 , B =24。考虑窗洞的影响，。三，四外纵墙的实际高厚比2 =去 36 =15 ：七订=0.8 22 =17.6，满足要求。h 0.24对于第二层外纵墙，属带壁柱墙，其几何特征为：2A =1.8m 0.24m 0.13m 0.62m = 0.5126my2 = 0.37m-0.149m = 0.221m3I 二1.8 0.1493 (1.8-0.62) (0.24-0.149)3 0.62 0.2213m4/ 4.512 1m4i = .i7A= 4.512W/0.5126m =0.094mhT =3.5 =

5、3.5 0.094m = 0.329ms = 10.8m 2 H = 7.2m，查表 3-2， H 0 = 1.0H = 3.6m整片墙的高厚比二 ±3611.02 ： =0.8 24 =19.2hT0.329，满足要求。验算壁柱间墙时，s=3.6m二H，查表 4-3，H0=0.6s = 0.6 3.6m = 2.16m。壁柱间墙的咼厚比：=H0 - 2.16 =9.0 ： "2 ' = 19.2，亦满足要求。h 0.24对于一层外纵墙，s=10.8m 2H(2 4.8m = 9.6m)，查表 4-2，H0=1.0H=4.8m。一层外纵墙的实际高厚比2工鱼 48 1

6、3.0 ：2订=0.8 24=19.2，满足要求。h 0.373.2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，"2 =1-0.4 2.4/10.8 =0.91，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。H 4 8对于一层内纵墙，H0=1.0H=4.8m，020.0 ：2订=0.91 24=21.84，满h 0.24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。3.3横墙高厚比验算横墙厚度为240mm墙长s=4.8m，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。4承载力验算4.1荷载资料

7、（1）屋面恒荷载标准值35mn厚配筋细石混凝土板：25kN/m3 0.035m =0.88kPa顺水方向砌 120mml? 180mm高条砖：19kN/m3 0.18m 0.12m/0.5m =0.82kPa三毡四油沥青防水卷材，撒铺绿豆砂：0.4kPa40mn厚防水珍珠岩：4kN /m3 0.04m =0.16kPa20mn厚 1:2.5 水泥砂浆找平层：20kN /m3 0.02m =0.4kPa110mn厚预应力混凝土空心板（包括灌缝）：2.0kPa15mn厚板底粉刷：16kN /m3 0.015m =0.24kPa屋面恒荷载标准值合计：4.90kPa（2）上人屋面的活荷载标准值：2.0

8、kPa（3）楼面恒荷载标准值大理石面层：28kN /m 0.015m =0.42kPa20mn厚水泥砂浆找平层：20kN /m3 0.02m =0.4kPa110mn厚预应力混凝土空心板：2.0kPa15mm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：25kN/m3 0.2m 0.5m =2.5kN/m（6）墙体自重标准值240mn厚墙体自重：5.24kPa （按墙面计）370mn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

9、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。4.2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3.6 2.4 =8.64m2 （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

10、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：4.9kPa 8.64m2+2.5kN /m 2.4m=48.34kN女儿墙自重（厚 240mm高 900mm双面粉刷）：5.24kPa 0.9m 3.6m=16.98kN二、三、四层楼面恒荷载：3.06kPa 8.64m 2+2.5kN /m 2

11、.4m=32.44 kN屋面活荷载：2.0kPa 8.64m 2=17.28kN二、 三、四层楼面活荷载：2.0kPa 8.64m2 = 17.28kN三、四层墙体和窗自重：5.24kPa (3.6 3.61.8 2.1) 0.4kPa 1.8m 2.1m=49.62kN二层墙体(包括壁柱)和窗自重：5.24kPax(3.6m 汉3.6m-1.8m x 2.1m-0.62m x 3.6m )+0.4 kPa 汉 1.8mx2.1m+7.71kPa 0.62m 3.6m=55.13kN一层墙体和窗自重：7.71kPa (3.6 4.8m-1.8m 2.1m)+0.4kPa 1.8m 2.1m=1

12、05.60kN(4) 控制截面的内力计算 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N(1=1.2 (48.34kN 16.98kN) 1.4 17.28kN =102.58kNN(2)=1.35 (48.34kN 16.98kN) 17.28kN =105.46kNNj =1.2 48.34kN 1.4 17.28kN = 82.2kNNf =1.35 48.34kN 17.28kN =82.54kN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2-4，砌体的抗压强 度设计值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

13、度设计 值。屋(楼)面梁端均设有刚性垫块，由公式(3-18)和表3-5，取 匚°f 0,二5.4， 此时刚性垫块上表面处梁端有效支承长度a°,b为mm = 106mmMj =Ny(y O.4a0,b)=82.2kN"O.120.4 汉 0.106)m=6.38kN mMf(yO.4a0,b) =82.54kN x(0.120.4><0.106)m=6.41kN me二皿；1)N=6.38kN m102.58kN =0.062me W.N-6.41kN m105.46kN =0.061m第四层截面2-2处：轴向力为上述荷载N1与本层墙自重之和：=102.

14、58kN 1.2 49.62kN =162.12kNN22 =105.46kN 1.35 49.62kN =172.45kN 第三层第三层截面3-3处：轴向力为上述荷载N2与本层楼盖荷载N31之和：N3(1)-1.2 32.44kN 1.4 17.28kN =63.12kN=162.12kN 63.12kN =225.24kN理二 16212kN "375MPa1.8m<0.24m叩 f =0.3751.3 =0.29查表3-5，=5.835,由公式得a01b =5.835： .：mm = 115mmMj =N31)(y。.锚；)=63.12kN (0.12 0.4 0.115

15、)m=4.67kN mn32)n32)e31)二 MJ =4.67kN m 225.24kN = 0.021m = 1.35 32.44kN 17.28kN = 61.07kN = 172.45kN 61.07kN =233.52kN=172.45kN “399MPa1.8m 0.24mf f =0.3991.3=0.31查表3-5，-5.865，由公式得a02b =5.865 江 J500mm = 115mmM32) 血?(y-0.4a02b) =61.07kN (0.12-0.4 0.115)m=4.52kN me32)二m32). N2) =4.52kN m233.52kN =0.019

16、m第三层截面4-4处：轴向力为上述荷载Na与本层墙自重之和：=225.24kN 1.2 49.62kN = 284.78kNN42) =233.52kN 1.35 49.62kN = 300.51kN 第二层第二层截面5-5处：轴向力为轴向荷载2与本层楼盖荷载之和:NJ =63.12kNN51) =284.78kN 63.12kN = 347.9kN284.78kN0.5126m2皿削羽= 61.07kN(0.221 -0.4 0.11)m - 300.51kN(0.149 - 0.12)mq5561.5 =°.37由表3-5，二5.955，由公式得:= 5.955500mm=110

17、mm 1.5e(1)MN；2-61.07kN=N51 (y2 -0.4a),b) -N4 (y1 - y)=63.12kN(0.221 -0.4 0.11)m-284.78kN (0.149 -0.12)m =2.91kN m2.91 kN m/ 0 008m-/347.9kN 一 0.008mn52) -300.51kN 61.07kN =361.58kN300.51kN =0.586MPa20.5126m2=°.58%5=0.39由表3-5 ,=5.985，由公式得:a02) -5.9855°°mm= 110mm1.5M52) =N5?(y2 _0.4a02b

18、)_N42)(y1 _y)= 2.09kN mM= 2.09kNm361.58kN=0.006m第二层截面6-6处：轴向力为上述荷载N与本层墙体自重之和:NJ =347.9kN 1.2 55.13kN =414.06kNN62) =361.58kN 1.35 55.13kN =436.01kN 第一层第一层截面7-7处：轴向力为上述荷载Ns与本层楼盖荷载之和：N71)=63.12kN=414.06kN 63.12kN =477.18kN(1)0414.06kN1.8 0.37 m2= 0.622MPa/f =0.622/1.5 =0.42查表3-5，:.=6.09，由公式得:M7二 NJ y-

19、0.4a02 -Nfw-yj= 63.12kN0.185-0.4 0.112 m-414.06kN0.185-0.149 m=-6.06kN mej =M71) /N=6.06kN m/477.18kN = 0.013mN72) =61.07kNN72) =436.01kN 61.07kN =497.08kN436.01kN1.8m 0.37m= 0.655MPa-02b / f =0.655/1.5 =0.44查表3-5，=6.18,由公式得:a02b =6.185°°mm=113mm1.5M7二n7? y -0.4a0b -N62)(y -yi)= 61.07kN(0.

20、185 0.4 0.113)m _436.01kN(0.185 _ 0.149)m-7.16 kN me72) -m72) / n72) -7.16kN m/497.08kN =0.014m第一层截面8-8处：轴向力为上述荷载N 7与本层墙体自重之和：=477.18kN 1.2 105.60kN = 603.9kNN82)=497.08kN 1.35 105.60kN = 639.64kN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：N,1)=102.58kN,e=0.062m第二组内力：Nf =105.46kN,e=0.061m对于第一组内力有e/h =0.062

21、/0.24=0.26e/y =0.061/0.12=0.52 ：0.6'二 H°/h =3.6/0.24 = 15查表3-3， =0.29，按公式有fA=0.29 1.3 1.8 0.24 10kN =162.86kN102.58kN,满足要求对于第二组内力有e/h =0.061/0.24 = 0.25e/y =0.061/0.12 = 0.50 ： 0.6- =15查表3-3，即-0.30,按公式3-16有fA=0.30 1.3 1.8 0.24 10kN =168.5kN105.46kN,亦满足要求 第四层截面2-2处，窗间墙受压承载力验算第一组内力：NJ =162.12

22、kN,e21) =0第二组内力：Nf =172.45kN,e=0e/h =0,=15查表3-3， 0.69,按公式有fA=0.69 1.3 1.8 0.24 103 kN = 387.50kN172.45kN,满足要求 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740mm 240mm 300mm的预制刚性垫块垫块面积2人=abQ = 0.24m 0.74m = 0.1776m第一组内力：(1)16.98kN-00.04 MPa1.8m 924m=82.2 kN a01b = 106mmN0 =；0A =0.04MPa 0.1776 103m2 =7.1kNN0 N17.1k

23、N 82.2kN = 89.3kNe =(y 0.4a0,b )/( N0 +)= 82.2kN 汉(0.12 0.4 =<0.106 )m /89.3kN =0.071me/h =0.071/ 0.24 =0.30按3，查表3-3，： =0.48。同时A 二 0.74m 2 0.24m0.24m =0.2928m2人/代=0.2928/0.1776=1.65按公式（3-25 ）有=1 0.35. Ab T =1 0.35.1.65 -1 =1.28 ： 2.01 =0.8 =0.8 1.28 = 1.02按公式有：补人=0.48 1.02 1.3 0.1776 103 =113.03k

24、N N0 N1l89.3kN）,满足要求。对于第二组内力，由于a0,b相等，梁端反力非常接近，因此采用 740mm汉240mm疋300mm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 窗间墙受压承载力验算结果列于表4-1。 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620mm 240mm 240mm的预制预制刚性垫块。= 0.375MPa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3-34-43-34-4N/kN225.24284.78233.52300.51e/ mm210190e/ h0.090.08y/mm12012

25、0e/ y0.180.16P15151515W0.5080.690.5260.69A/m20.432>0.30.432>0.30.432>0.30.432>0.3f / MPa1.31.31.31.3®fA285.3>225.24387.5>284.78295.4>233.52387.5>300.51满足要求满足要求n3：)=63.12kN, a0：=115mm垫块面积： 代二ab bb=0.24m 0.62m = 0.1488m2N(l-0l)Ab =0.375MPa 0.1488m2 = 55.8kNN3l)- N0l) =55.8

26、kN 63.12kN =118.92kNe = N(y 0.4a0,b)/(N3l)+ N0l) =63.12kN"0.120.4%0.115)m/118.92kN =0.04me/h =0.04" 0.24 =0.167,按<3,查表3-3，: =0.75。同时A = (0.62m 2 0.24m) 0.24m = 0.264m2,代/九=0.264/0.1488 = 1.77Y =1+0.35 A0-1 =1 +0.35J1.77 -1 =1.31 <2.0 Ab1 =0.8 =0.8 1.31 =1.05/Ab =0.75 1.05 1.3 0.1488

27、103 =152.33kN N0 N3l =118.92kN,满足要求第二组内力 阮2) =0.399MPa ,砒2) =61.07kN, a0? = 115mm第二组内力与上组内力相比，a°,b基本相等，而梁端反力却小些，这对局部受压有利，因 此采用620mm 240mm 240mm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 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5-56-65-56-6N/kN347.9414.06361.58436.01e/mm8060e/hT8/329=0.0246/

28、329=0.018y / mm221221e/ y8/221=0.0366/221=0.027P11.011.011.011.0tp0.7970.8450.8090.845A/m20.51260.51260.51260.5126f / MPa1.51.51.51.5申fA612.81>347.9649.72>414.06622.04>361.58649.72>436.01满足要求满足要求 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490mm 370mm 180mm的刚性垫块A =0.49 0.37 = 0.1813m2第一组内力：二 0" =

29、0.556MPaN（；） = 63.12kN a0,b =110mmN0"二理人=0.556 0.1813 103 =100.8kNn0" N（5） = 100.8 63.12 =163.92kNe=63.12 （0.185 -0.4 0.11）/163.92 =0.054me/h =0.054/0.37 =0.15按<3,查表3-2，： =0.79。同时A =0.49 0.37 = 0.1813m2 （只计算壁柱面积），并取1 =1.0，则按公式有:活代=0.79 1.0 1.5 0.1813 103 =214.84kN N0 N5163.9kN,满足局压载力的要求

30、。第二组内力：二 02）= 0.586MPaN52）=61.07MPaa0，b = 110mm采用上述刚性垫块时a02）= ；02）代=0.586 0.1813 103kN =106.24kNa02）N5L） =106.24 61.07 =167.31kNe=61.07 (0.185-0.4 0.11)/167.31=0.051me/h=0.056/0.37=0.15按<3,查表3-2,=0.81，按公式有:1fAb =0.81 1.0 1.5 0.1813 103 =220.28kN a02)n52( =167.31kN)因此，采用490mm 370mm 180mm的预制刚性垫块可满足

31、局部受压承载力要求(8) 第一层窗间墙承载力验算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7-78-87-78-8N / kN477.18603.9497.08639.64e/ mm130140e/h13/370 7.03514/370 氐0.038y / mm185185e/ y0.070.076P13.013.013.013.0<P0.7210.7950.7140.795A/m20.6660.6660.6660.666f / MPa1.51.51.51.5申 fA /KN720.3>477.18794.2>

32、;603.9713.3>497.08794.2>639.64满足要求满足要求梁端支承处(截面7-7)砌体局部承载力验算。梁端设置尺寸为370mm 370mm 180mm的预制刚性垫块。垫块面积：Ab =0.37 0.37 =0.1369m2 第一组内力： £)= 0.622MPaNJ =63.12kNa0，b =112mmN01)»01人 7622 0.1369 103 =85.15kNN01) - n7；)=85.15 63.12 =148.27kNe =63.12 (0.185-0.4 0.133)/148.27 = 0.06me/h =0.06/0.37

33、=0.162按 乞3,查表3-2,=0.761,同时A(0.37 2 0.37)0.37 =0.4107m2A)/Ab =0.4107/0.1369=3按公式有，1 0.35 A0 -1 =1 0.35、3-1 =1.50 ： 2.0VAb1 =0.8 =0.8 1.5 =1.20按公式有/Ab =0.761 1.20 1.5 0.1369 1 03 =187.53kN N0 N7l =148.27kN, 满足局部受压承载力的 要求。第二组内力：二 02)=0.655MPaN72)=61.07kN a02b = 113mm由于a02b与a0?基本接近且N72)较"1)小，因此采用此垫

34、块亦能满足局部受压承载力的要求， 不必再验算。4.3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1m 3.6m=3.6m2。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:4.9 3.6 =17.64kN/m2.0 3.6=7.2kN/m3.06 3.6 ".02kN/m2.0 3.6 =7.2kN /m5.24 3.6 =18.86kN/m5.24 4.8=25.15kN/

35、m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。N=1.2 X (17.64+11.02+2 X 18.86)+1.4 X (7.2+7.2)=99.82kN/mN=1.35 X (17.64+11.02+2 X 18.86)+1.0 X (7.2+7.2)=104.01kN/m 第二层截面6 6处轴向力为上述荷载M和第三层楼面荷载及第二层墙体自重之和。N=99.82+1.2 X (11.02+18.86)+1.4 X 7.2=145.7

36、6kN/mN=104.01+1.35 X (11.02+18.86)+1.0 X 7.2=151.55kN/m 第一层截面8 8处轴向力为上述荷载M和第二层楼面荷载及第一层墙体自重之和。N=145.76+1.2 X (11.02+25.15)+1.4 X 7.2=199.24kN/mN=151.55+1.35 X (11.02+25.15)+1.0 X 7.2=207.58kN/m(3) 横墙承载力验算 第三层截面44e/h=0 , H( =3.6) <s(=4.8)<2H,查 3-3 , H=0.4s+0.2H=0.4 X 4.8+0.2 X 3.6=2.64m , B=H/h=

37、2.64/0.24=11,查表 3-2, © =0.805 同时 A=1X 0.24=0.24m2按公式(3-16 )有© fA=0.805 X 1.3 X 0.24 X 103=251.16kN>104.01kN,满足要求。 第二层截面6 6e/h=0 , B =11,查表 3-,2 , © =0.845,按公式有3© fA=0.845 X 1.5 X 0.24 X 10 =304.2kN>151.55kN,满足要求。 第一层截面8 8e/h=O, H=s=4.8m,查表 3-2 , H)=0.6s=0.6 X 4.8=2.88m , B =H/h=2.88/0.24=12, 查表 3-2, © =0.82,按公式(3-16 )有© fA=0.82 X 1.5 X 0.24 X 103=295.2kN>207.58kN,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<5基础设计5.1概述工程地质资料：地表下0.3m内为填土，填土下1.2m内为粘土( fa=220kPa )，