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：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171.1 概述171.2 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201.1设计资料1设计背景某砌体结构四层教学楼设计，其平面图、剖面图如附图所示教学楼建筑平面图（

2、一层外纵墙厚370,其他墙体厚240;二、三、四层墙厚均为240）1S00二XW16i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阴口水泥混合砂浆砌筑，三、四层砂浆的强度等级为M2.5,一、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40mmJ防水珍珠岩20mnS1:2.5水泥砂浆找平层120mm厚预应力混凝土空心板15mmj板底粉刷楼面构造层做法：大理石面层20mmf水泥砂浆找平120mmf预

3、应力混凝土空心板15mmj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s3.6m310.8m32m，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，H3.6m,s10.8m2H(7.2m),查表3-2,H01.0H3.6m。三、四层墙的砂浆强度等级为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H

4、00:61520.82217.6,满足要求。h0.24对于第二层外纵墙，属带壁柱墙，具几何特征为：.一-一_一_2A1.8m0.24m0.13m0.62m0.5126mV20.37m0.149m0.221m_333434I1.80.1493(1.80.62)(0.240.149)30.620.2213m4/34.51210m4i.L/A4.512103/0.5126m0.094mhT3.5i3.50.094m0.329ms10.8m2H7.2m,查表3-2,Ho1.0H3.6m整片墙的高厚比明卫11.0hT 0.3292 0.8 24 19.2,满足要求。验算壁柱间墙时，s 3.6mH ,查表

5、4-3Ho0.6s 0.6 3.6m 2.16m。壁柱间墙的高厚比也”9.0h 0.24219.2 ,亦满足要求。对于一层外纵墙，s10.8m2H(24.8m9.6m),查表 4-2, Ho 1.0H4.8m。层外纵墙的实际高厚比Hoh4.80.3713.02 0.8 24 19.2 ,满足要求。3.2 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洞，210.42.4/10.80.91,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。He48一对于一层内纵墙，Ho1.0H4.8m,20.020.912421.84,潴h0.24足要求。二层内纵墙的计算高度比一层内纵

6、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，具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（1）屋面恒荷载标准值35mmi配筋细石?M凝土板：25kN/m30.035m0.88kPa顺水方向砌120mms180mnW条砖：19kN/m30.18m0.12m/0.5m0.82kPa三毡四油沥青防水卷材，撒铺绿豆砂：0.4kPa40mmi防水珍珠岩：4kN/m30.04m0.16kPa20mnS1:2.5水泥砂浆找平层：20kN/m30.02m0.4kPa110mmJ预应力混凝土空心板（包括

7、灌缝）：2.0kPa15mm?板底粉刷：16kN/m30.015m0.24kPa屋面恒荷载标准值合计：4.90kPa（2）上人屋面的活荷载标准值：2.0kPa（3）楼面恒荷载标准值大理石面层：28kN/m30.015m0.42kPa20mm?水泥砂浆找平层：20kN/m30.02m0.4kPa110mmf预应力混凝土空心板：2.0kPa15mmf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/m30.2m0.5m2.5kN/m（6）墙体自重标准值240mnS墙体自重：5.24kPa（按墙面计）370mm?

8、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RC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3.62.48.64m2（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

9、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：4.9kPa8.64m2+2.5kN/m2.4m=48.34kN女儿墙自重（厚240mm高900mm,面粉刷）:5.24kPa0.9m3.6m=16.

10、98kN二、三、四层楼面恒荷载：3.06kPa8.64m2+2.5kN/m2.4m=32.44kN屋面活荷载：2.0kPa8.64m2=17.28kN二、三、四层楼面活荷载：2.0kPa8.64m2=17.28kN三、四层墙体和窗自重：5.24kPa(3.63.61.82.1)0.4kPa1.8m2.1m=49.62kN二层墙体(包括壁柱)和窗自重：5.24kPa(3.6m3.6m-1.8m2.1m-0.62m3.6m)+0.4kPa1.8m2.1m+7.71kPa0.62m3.6m=55.13kN一层墙体和窗自重：7.71kPa(3.64.8m-1.8m2.1m)+0.4kPa1.8m2.1

11、m=105.60kN(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Nl=1.2(48.34kN16.9&N)1.417.28kN102.58kNN(2)=1.35(48.34kN16.98kN)17.28kN105.46kNN，=1.248.34kN1.417.28kN82.2kNNf=1.3548.34kN17.28kN82.54kN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，砌体的抗压强度设计值。屋(楼)面梁端均设有刚性垫块，由公式(3-1

12、8)和表3-5,取/f0,15.4,此时刚性垫块上表面处梁端有效支承长度a0,b为a0,b1JhF5.4J500mm106mmM1N，(y0.4a0,b)82.2kN(0.120.40.106)m6.38kNmM1Ni2)(y0.4a0,b)82.54kN(0.120.40.106)m6.41kNmV)M1(1)/N1(1)6.38kNm.102.58kN0.062me(2)M1(2)/N1(2)6.41kNm105.46kN0.061m第四层截面2-2处：轴向力为上述荷载Ni与本层墙自重之和：N:102.58kN1.249.62kN162.12kNN；2)105.46kN1.3549.62k

13、N172.45kN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N3l之和：鬲1)1.232.44kN1.417.28kN63.12kNN；162.12kN63.12kN225.24kN14162.12kN1.8m0.24m0.375MPaJf0.3751.30.29查表3-5,15.835，由公式得a01b5.835J-ymm115mmMfN31)(y0.4a01b)63.12kN(0.120.40.115)m4.67kNme31)mJ/N；)4.67kNm.225.24kN0.021mN3P1.3532.44kN17.28kN61.07kNN32)172.45kN61.07k

14、N233.52kN172.45kN1.8m 0.24m0.399MPa02),f0.3991.30.31查表3-5,15.865,由公式得(2)500a0,b5.865mm115mmM32)N32)(y0.4a02b)61.07kN(0.120.40.115)m4.52kNme32)M32).N32)4.52kNm.233.52kN0.019m第三层截面4-4处:轴向力为上述荷载N3与本层墙自重之和:N:225.24kN1.249.62kN284.78kNNf233.52kN1.3549.62kN300.51kN第二层第二层截面5-5处：轴向力为轴向荷载M与本层楼盖荷载之和：N51)63.12

15、kN284.78kN63.12kN347.9kN0284.78kN20.5126m0.556MPa0.37由表3-5,15.955,由公式得:5.955500 mm1.5110mmM51)N51)(y20.4a(1b)N41)(y1y)63.12kN(0.2210.40.11)m284.78kN(0.1490.12)m2.91kNme51)0.008mM51)小2.91kNmN51)347.9kNN5l61.07kN300.51kN61.07kN361.58kN0300.51kN20.5126m0.586MPa0.39由表3-5,15.985,由公式得:5.985500mm1.5110mm(2

16、)(2)(2)(2)M5N51(y20.4a0,b)N4(yy)61.07kN(0.2210.40.11)m300.51kN(0.1490.12)m2.09kNme2)M%2)2.09kN%61.58kN0.006m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：N61)347.9kN1.255.13kN414.06kNn62)361.58kN1.3555.13kN436.01kN第一层第一层截面7-7处：轴向力为上述荷载N与本层楼盖荷载之和：N71)63.12kNN71)414.06kN63.12kN477.18kN0.622MPa414.06kN-ZZ21.80.37m2/f0.

17、622/1.50.42查表3-5,6.09,由公式得：(1)500-；,b6.09:,一mm112mm7%y0.4a0,b&(y必)63.12kN0.1850.40.112m414.06kN0.1850.149m6.06kNm城1)M71)/N71)6.06kNm/477.18kN0.013mn72)61.07kNn72)436.01kN61.07kN497.08kN436.01kN1.8m0.37m0.655MPa0,b0.655/1.50.44查表3-5,i6.18，由公式得：500a0b6,18:mm113mmMM2)v04aN()M7N7iy0，4ao,bN6(yy1)61.07kN(

18、0.1850.40.113)m436.01kN(0.1850,149)m7.16kNme72)M72)/N72)7.16kNm/497.08kN0.014m第一层截面8-8处：轴向力为上述荷载冲与本层墙体自重之和：N81)477.18kN1.2105.60kN603.9kNN82)497.08kN1.35105.60kN639.64kN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：N1(1)102.58kN,e(1)0.062m第二组内力：N1(2)105.46kN,e(2)0.061m对于第一组内力有e/h0.062/0.240.26e/y0.061/0.120.5

19、20.6H0/h3.6/0.2415查表3-3,0.29,按公式有fA0.291.31.80,24103kN162.86kN102.58kN,满足要求对于第二组内力有e/h0.061/0.240.25e/y0.061/0.120.500.615查表3-3,0.30,按公式3-16有fA0.301.31.80,24103kN168.5kN105.46kN,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：N21)162.12kN,e21)0第二组内力：n22)172.45kN,e0e/h0,15查表3-3,0.69,按公式有fA0.691.31.80.24103kN387.50kN1

20、72.45kN,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740mm240mm300mm的预制刚性垫块垫块面积Ababbb0.24m0.74m0.1776m216.98kN第一组内力：01)0.04MPa1.8m0.24mN：82.2kNa01b106mm32No0A0.04MPa0.177610m7.1kNNoNii7.1kN82.2kN89.3kNeN1ly0.4a0,b/N0N1l82.2kN0.120.40.106m/89.3kN0.071me/h0.071/0.240.30按3,查表3-3,0.48。同时2A0.74m20.24m0.24m0.2928m2A

21、o/Ab0.2928/0.17761.65按公式(3-25)有10.35x110.351.6511.282.01 0.80.81.281.02按公式有31 fAb0.481.021.30.177610113.03kNN0N1l(89.3kN),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740mm240mm300mm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第一组内力:梁端设置尺寸为620mm240mm240mm的预制预制刚性垫块。01)0.375MPa表4-1第三层

22、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/h0.09_0.08_y/mm120_120_e/y0.18_0.16_151515150.5080.690.5260.69A/m20.4320.30.4320.30.4320.30.4320.3f/MPa1.31.31.31.3fA285.3225.24387.5284.78295.4233.52387.5300.51满足要求满足要求N3l)63.12kN,瞰115mm垫块面积：Ababbb0.24m0.62m0.1488m2N,0l

23、)Ab0.375MPa0.1488m255.8kNN3?N0l)55.8kN63.12kN118.92kN3l0eN(l)(04a)N(l)N)6312kN(012040115)m/11892kN004meIM3|(yU.a0b)(l、3l*00)00.IN(U.IJ.J.IIkJ)Ml/IIO.DIJIU.wtrlHe/h0.040.240.167,按3,查表3-3,0.75。同时2A(0.62m20.24m)0.24m0.264m,A0/Ab0.264/0.14881.7710.35A0-110.35,10711.312.0,Ab10.80.81.311.051fAb0.751.051.3

24、0.1488103152.33kNN0N3l118.92kN,满足要求第二组内力02)0.399MPa,N32)61.07kN,a02)115mmJ，JI/u,u第二组内力与上组内力相比，a0,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620mm240mm240mm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=0.0246/329=0.018y/

25、mm221_221_e/y8/221=0.036_6/221=0.027_11.011.011.011.00.7970.8450.8090.845A/m20.51260.51260.51260.5126f/MPa1.51.51.51.5fA612.81347.9649.72414.06622.04361.58649.72436.01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490mm370mm180mm的刚性垫块Ab0.490.370.1813m2第一组内力：0l)0.556MPaN(5)63.12kNa0l,b110mmN000认0.5560.1813103

26、100.8kNN0N(5)100.863.12163.92kNe63.12(0.1850.40.11)/163.920.054me/h0.054/0.370.15按3,查表3-2,0.79o同时Ao0.490.370.1813m2(只计算壁柱面积),并取11.0,则按公式有1fAb0.791.01.50.1813103214.84kNN0N5L163.9kN,满足局压载力的要求。第二组内力：02)0.586MBN5L)61.07MPaa02)b110mm采用上述刚性垫块时a02)02)Ab0.5860.1813103kN106.24kNa02)N52106.2461.07167.31kNe=6

27、1.07(0.185-0.40.11)/167.31=0.051me/h=0.056/0.37=0.15按3,查表3-2,0.81,按公式有1fAb0.811.01.50.1813103220.28kNa02)n52)(167.31kN)因此，采用490mm370mm180mm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/h13/3700.035_14/3700.03

28、8_y/mm185_185_e/y0.07_0.076_13.013.013.013.00.7210.7950.7140.795A/m20.6660.6660.6660.666f/MPa1.51.51.51.5fA/KN720.3477.18794.2603.9713.3497.08794.2639.64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370mm370mm180mm的预制刚性垫块。垫块面积：Ab0.370.370.1369m2第一组内力：J0.622MPaN7763.12kNa0，b112mmN01)01)Ab0.6220.136910385.15kN

29、N0N71)85.1563.12148.27kNe63.12(0.1850.40.133)/148.270.06me/h0.06/0.370.162按3,查表3-2,0.761,同时A(0.3720.37)0.370.4107m2A01A0.4107/0.13693按公式有I10.35A0110.35311.502.0:Ab1 0.80.81.51.20按公式有一31fAb0.7611.201.50.136910187.53kNN0N7l148.27kN,满足局部受压承载力的要求。第二组内力：02)0.655MPaN72)61.07kNa02b113mm由于a02b与a01b基本接近且N72)

30、较N71)小，因此采用此垫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1m3.6m3.6m2。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（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4.9 3.6 17.64kN /m2.0 3.6 7.2kN

31、 /m3.06 3.6 11.02kN/m2.0 3.6 7.2kN /m5.24 3.6 18.86kN/m5.24 4.8 25.15kN/m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=1.2X(17.64+11.02+2乂18.86)+1.4乂(7.2+7.2)=99.82kN/mN=1.35X(17.64+11.02+2X18.86)+1.0X(7.2+7.2)=104.01kN/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。N(1)=99.82+1.2X(11.02+18.86)+1.4X7.2=145.76kN/mN(2)=104.01

32、+1.35X(11.02+18.86)+1.0X7.2=151.55kN/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。N(1)=145.76+1.2X(11.02+25.15)+1.4乂7.2=199.24kN/mN(2)=151.55+1.35X(11.02+25.15)+1.0X7.2=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)104.01kN,潴足要求。第二层截面66e/h=0,B=11,查表3-,2,6=0.845,按公式有小fA=0.845X1.5X0.24X103=304.2kN151.55kN,满

33、足要求。第一层截面88e/h=0,H=s=4.8m,查表3-2,H=0.6s=0.6X4.8=2.88m,0=H/h=2.88/0.24=12,查表3-2,小=0.82,按公式(3-16)有3小fA=0.82X1.5X0.24X10=295.2kN207.58kN,潴足要求。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(fa220kPa),其下层为砾石层(fa366kPa)。抗震等级为7度，由此设计墙下条形基础的埋深d=0.8m。取1.0m长条形基础为计算单元采用砖基础。5.2 墙下