砌体结构设计计算书

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一、工程概况

设计栖霞市试验学校三层教学楼，结构形式采纳混合结构〔墙体为砌体结构，楼屋盖为钢筋混凝土结构〕。层高3.6m，标准开间6m，进深9m，楼板以及屋面板为80mm厚的现浇钢筋混凝土板，无吊顶，外墙为37墙、内墙为24墙，墙体采纳MU10实心粘土砖，采纳M10混合砂浆砌筑，墙面和梁侧抹灰均为15mm，钢筋混凝土工程部分采纳C30混凝土以及HPB300、HRB335钢筋，施工质量掌握等级为B级。本工程设计标高0.000相当绝对标高，见施工图。

二、设计依据

1、符合烟台高校土木工程学院提出的要求。

2

2、基本雪压：依据《建筑结构荷载规范》，烟台为0.4kN/m。

3、抗震设计：依据《建筑抗震设计规范》，本工程抗震设防烈度为8度。4、设计遵循的主要标准、规范、规定：《中学校校建筑设计规范》〕〔GBJ99—86〕、《民用建筑设计通那么》(GB50140-2022)、《建筑抗震设计规范》〔GB50011-2022〕、《建筑结构荷载规范》〔GB50009--2022〕、《建筑结构牢靠度设计统一标准》〔GB50068-2022〕、《砌体结构设计规范》〔GB50003-2022〕、《建筑工程抗震设防分类标准》〔GB50223—2022〕、《建筑设计防火规范》〔GB50016-2022〕。

三、确定结构构造方案和选择计算单元1、确定结构布置方案和计算方案

依据建筑功能，选择纵横墙混合承重方案，楼板均为双向板,在房间内无横墙处设置横向钢筋混凝土进深梁，梁轴线3米间距等间距设置。为了达到8度抗震设防要求，在外墙的四角、内外墙交接、内墙转角以及较大门窗洞口两侧、楼梯间四角及平台板角部设有构造柱。为了加强纵横墙的连接，增加房屋整体性和空间刚度，在各层楼盖处设置了圈梁,纵向走廊两侧墙体上部沿横墙布置连系圈梁。另外，在门、窗洞口上方设置一道过梁。梁、圈梁、楼面板和屋面板均为现浇钢筋混凝土结构，施工时浇注于一体。详细尺寸及做法见施工图。

上述结构布置方案的刚性横墙间距均小于《01规范》第4.2.1条规定的刚性方案要求的最大间距s=9m＜32m，故属于刚性构造方案。结构布置图见图1-1。

图1-1

2、选定计算单元

横墙与纵墙比较：在承受荷载方面，由于主梁是搭在纵墙上的，所以上部的荷载传到纵墙上的相对多一些，使得纵墙所受弯矩较大，从而偏心矩较大，最终导致允许荷载较小。两外纵墙上开有门窗洞口，而横墙上没有开洞。故纵墙较横墙更危急。

外纵墙与内纵墙：轴向荷载方面，外纵墙有女儿墙。内纵墙虽没有女儿墙产生的轴向荷载，但有由走廊楼板传下的荷载，相比之下较大，但楼板有偏心荷载效应，与开间内方向的偏心荷载方向相反，从而能够抵消掉一部份，所以内纵墙的偏心荷载较小。外纵墙的窗间墙最短只有1.2m，而内纵墙不开窗，门垛处由构造柱加强，承载技能更大。外纵墙同时受风荷载、地震荷载等的影响。

故综合考虑外纵墙更危急，应以此为单元进行各项验算。

在房屋层数、墙体所用材料种类、材料强度、楼面〔屋面〕荷载均相同的状况下，外纵墙的最不利计算位置可依据墙体的负载面积与其截面面积的比之来判别。

由图1-1，外纵墙的窗间墙垛宽度与负载面积的比值均为7.5。可知选择任一墙垛作为计算位置。

四、荷载计算

荷载计算应依据建筑构造进行，屋面及楼面荷载计算如下：1、屋盖荷载〔KN/m2〕

APP改性沥青防水层0.3020mm厚水泥砂浆找平层0.40平均150mm厚水泥珍珠岩保温找坡层0.52APP改性沥青隔气层0.0525mm厚水泥砂浆找平层抹面0.5080mm厚混凝土现浇板2.0015mm厚混合砂浆天棚抹灰0.26钢筋混凝土进深梁240mm370mm折算厚度32mm〔含两侧抹灰〕0.80屋盖永久荷载标准值Σ4.83屋面可变荷载标准值0.7由屋盖大梁传给计算墙垛的荷载

标准值〔KN〕N1k=(4.83+0.7)0.563=49.8设计值〔KN〕

由可变荷载掌握的组合N1=(1.204.83+1.40.7)0.563=61.0由永久荷载掌握的组合N1=(1.354.83+1.00.7)0.563=65.0故取永久荷载掌握的组合为设计值2、楼面荷载

10mm水磨石地面面层0.2525mm厚水泥砂浆找平层抹面0.5080mm厚混凝土现浇板2.0015mm厚混合砂浆天棚抹灰0.26钢筋混凝土进深梁240mm370mm折算厚度32mm〔含两侧抹灰〕0.80楼盖永久荷载标准值3.81楼面可变荷载标准值2.0由楼盖大梁传给计算墙垛的荷载

标准值〔KN〕N1k=(3.81+2.0)0.563=52.3设计值〔KN〕

由可变荷载掌握的组合N2=(1.203.81+1.42.0)0.563=66.3由永久荷载掌握的组合N2=(1.353.81+1.02.0)0.563=64.3故取可变荷载掌握的组合为设计值3、墙体自重

女儿墙至屋盖进深梁底部墙重计入两面抹灰30mm，其标准值〔KN〕为N3k=1930.41.05=23.9设计值〔KN〕

由可变荷载掌握的组合N3=23.91.2=28.7由永久荷载掌握的组合N3=23.91.35=32.3

计算每层墙体自重时，应扣除窗口面积，加上窗自重，墙体厚度考虑两面抹灰增加30mm一并

2

计算。塑钢玻璃窗自重标准值按0.4kN/m计算。

对于2、3层墙体厚度240mm，计算高度3.6m，自重标准值〔KN〕为：(0.37+0.03)(3.63-1.82.1)19+2.11.80.4=54.9设计值〔KN〕

由可变荷载掌握的组合N4=54.91.2=65.9由永久荷载掌握的组合N4=54.91.35=74.1

对于1层墙体厚度240mm，基础埋深800mm，计算高度4.36m，自重标准值〔KN〕为：(0.37+0.03)(4.363-1.82.1)19+2.11.80.4=72.2设计值〔KN〕

由可变荷载掌握的组合N4=72.21.2=86.6由永久荷载掌握的组合N4=72.21.35=97.5

注：计算高度按规范5.1.3条取值

五、内力计算

楼盖、屋盖大梁截面为bh=240mm450mm，梁端在外墙支承长度为240mm，下设bbab

tb=500mm240mm240mm的刚性垫块，那么梁端垫块上表面有效支承长度采纳下式计算：

a01hf

对由可变荷载掌握及由永久荷载掌握的组合，计算结果分别列于表5-1。进深梁传来荷载对外墙的偏心距eh/20.4a0,h为支撑墙的厚度。

表5-1梁端有效支承长度计算

楼层h/mmf/(N/mm)

2

可变荷载掌握34501.89

24501.89

14501.89

34501.89

永久荷载掌握

24501.89

14501.89

Nu/kNσ0/(N/mm)

δ1α0/mm

2

16.4143.3275.518.5157.6296

0.045.43

83.8

0.325.66

87.3

0.625.9

91.0

0.045.43

83.8

0.355.69

87.8

0.675.9

91.0

注：δ1取值查规范表5.2.5

外纵墙的计算面积为窗间墙垛的面积A=1200mm370mm，墙体在竖向荷载作用的计算模型与计算简图如图5-1所示。各层Ⅰ-Ⅰ、Ⅳ-Ⅳ截面的内力按由可变荷载掌握和永久荷载掌握的组合列于表5-2中。表中

NⅠ=Nu+Nl

M=Nue2+Nle1〔负值表示方向相反〕

NⅣ=NⅠ+Nw〔墙重〕

图5-1

表5-2纵向墙体内力计算表

可变荷载掌握永久荷载

楼层32132

上层传荷Nu/kN89.7221.9354.197.3235.7

e2/mm00000

本层楼盖荷载Nl/kN61.066.366.365.064.3

e1/mm151.5150.1148.6151.5149.9

截面Ⅰ-ⅠM/(kNm)9.29.99.99.89.6

NⅠ/kN150.7288.2420.4162.3300

截面Ⅳ-ⅣNⅣ/kN216.6354.1507.0236.4374.1

掌握1

374.1064.3148.69.6438.4535.9

六、墙体承载力验算

承载技能计算一般可对截面Ⅰ-Ⅰ进行，但考虑到多层砖房的底部可能截面Ⅳ-Ⅳ更不利。计算表列于表6-1中。由表可知，全部最危急截面墙体全部满意承载力要求，所以，其他墙体也能满意承载力要求。

表6-1纵向墙体承载力计算表

计算项目M/(kNm)N/kNe/mmh/mme/hβ=H0/hφA/mm砖MU砂浆Mf/(N/mm)φAf/kNφAf/N

22

可变荷载掌握

第1层

第3层第2层

Ⅰ-Ⅰ

9.2150.761.0370

9.9288.234.4370

9.9420.423.5370

Ⅳ-Ⅳ05070.0370

9.8162.360.4370

永久荷载掌握

第1层

第3层第2层

Ⅰ-Ⅰ

9.630032.0370

9.6438.421.9370

Ⅳ-Ⅳ0535.90.0370

9.730.52

9.730.67

0.68

0.82

9.730.52

9.730.68

0.69

0.82

44400044400044400044400044400044400044400044400010101.89

10101.89

10101.89

10101.89

10101.89

10101.89

10101.89

10101.89

＞1

＞1

＞1

＞1

＞1

＞1

＞1

＞1

七、砌体局部受压计算

由表5-2知，在可变荷载掌握下，1层的窗间墙处局压承载力最差，对此处进行验算。墙垛截面为370mm1200mm，混凝土梁截面为240mm450mm，支撑长度a=240mm，下设bbabtb=500mm240mm240mm的混凝土刚性垫块。依据内力计算，当由可变荷载掌握时，

本层梁的支座反力为Nl=66.3kN，墙体的上部荷载为Nu=354.1kN；当永久荷载掌握时，本层梁的支座反力为Nl=64.3kN，墙体的上部荷载为Nu=374.1kN。墙体采纳MU10实心粘土砖，M10混合砂浆砌筑。前面已经计算出

a0=91.0mm

22

A0=〔b+2h〕h=〔500+2370〕370=458000mm＞A=444000mm

2

上述面积已经超过窗间墙的实际面积，故取A0=444000mm

2

垫块面积Ab=bbab=240500=120000mm〔5.2.5-3〕计算垫块上纵向力的偏心距，取Nl作用点位于距内墙表面0.4a0处，由可变荷载掌握组合下：

N0=σ0Ab=354100/(1202270)120000=95.7kN

e=66.3148.6/(66.3+95.7)=60.8mm

e/h=60.8/370=0.164

查表，β≤3时，φ=0.76

γ=1+0.35

A0Ab1=1.58〔5.2.2〕

γl=0.8γ=1.26

垫块下局压承载力按以下公式验算：

N0+Nl=66.3.+95.7=162kN＜φγlAbf=0.761.261200001.89=217kN〔5.2.5-1〕由永久荷载掌握组合下：

N0=σ0Ab=374100/(1202270)120000=101.1kN〔5.2.5-2〕

e=64.3148.6/(64.3+101.1)=57.8mm

e/h=57.8/370=0.156

查表，β≤3时，φ=0.78

γ=1+0.35

A0Ab1=1.58

γl=0.8γ=1.26

垫块下局压承载力按以下公式验算：

N0+Nl=64.3.+101.1=165.4kN＜φγlAbf=0.781.261200001.89=223kN

由此可见，在各种组合下均能满意局压承载力要求。八、墙体稳定性验算

由于底层高度最高，故取底层验算，底层满意那么其余各层均满意。验算的基本公式为

β=H0/h＜μcμ2[β]〔6.1.1〕

μ2为有门窗洞口允许高厚比修正系数，μ2=1-0.4bs/s≥0.7〔6.1.4〕，考虑构造柱对墙体的影响,μc=1+γbc/l〔6.1.2〕，对于砖砌体γ=1.05。

外墙的最大高厚比：

β=H0/h=4850/370=13.1＜μcμ2[β]=1.050.7626=20.6

满意要求。

内墙的最大高厚比：

β=H0/h=4850/240=20.2＜μcμ2[β]=1.050.7626=20.6

满意要求。

经过验算，在考虑构造柱对墙体的影响下，首层各墙体高厚比均满意要求。因此，整个建筑墙体的高厚比都满意要求。九、雨篷抗倾覆验算

局部加大圈梁高度作为雨篷梁，b=370mm，h=400mm。〔1〕荷载计算

梁自重5.0kN/m

15mm厚梁粉刷重0.05kN/m梁上砖砌体重10.12kN/m雨篷板传来的均布荷载5.3kN/m恒荷载〔设计值〕20.47kN/m雨篷传来的集中荷载〔检修荷载〕1.4kN〔2〕倾覆力矩

由施工图可知，雨篷总长度为3000mm。荷载设计值对计算倾覆点O产生的倾覆力矩式计算，其中取：

*0=0.13b=0.13370=48.1mm

Mcr=F(ln+*0)+0.5q(ln+*0)=1.4(1.6+0.0481)+0.55.31.6(1.6+0.0481)=7.55kN/m

〔3〕抗倾覆力矩:

雨篷梁〔包括粉刷〕自重标准值5.05/1.353=11.2kN，

雨篷梁上砖砌体自重标准值：(0.3719+0.0317)(37.8-21.82.1)=119.4kN恒荷载标准值总和：

Gk=11.2+119.4=130.6kN

雨篷的抗倾覆力矩设计值为：

Mr=0.8Gk(b/2-*0)=0.8130.6(0.185-0.0481)=14.3kNm＞Mcr

所以满意要求。

十、风荷载计算

本结构满意以下条件：刚性方案设计；外墙上洞口水平截面积不超过全截面积的2/3；

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基本风压0.55kN/m，层高3.6m4.0m；总高小于18m；屋面自重远大于0.8kN/m。因此，可以不考虑风载作用。

十一、抗震设计

本结构的抗震设防等级为8度，加速度0.20g，依据《建筑抗震设计规范》抗震措施为：最小抗震墙厚度240mm，高度11.4m＜18m，层数3＜6〔7.1.2〕；最大高宽比0.3小于2.0〔7.1.4〕；抗震横墙间距9m＜11m〔7.1.5〕；承重窗间墙最小宽度1.2m，承重墙外墙尽端至门窗洞边1.45m＞1.2m，内墙阳角至门窗洞边最小距离1.5m，女儿墙高度0.45m＜0.5m。并做120mm钢筋混凝土圈梁压顶〔7.1.6〕；纵横墙相交处以及楼梯间内设置相应的构造柱〔7.3.1〕。

上述构造设计满意本结构在8度抗震设防下的要求。

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一、工程概况

设计栖霞市试验学校三层教学楼，结构形式采纳混合结构〔