砌体结构计算说明书——课程设计

课程设计任务书设计题目办公室墙体及条形基础设计学生姓名所在学院专业、年级、班设计要求（1）平、立、剖面；（2）选择材料（块材和砂浆标号）；（3）墙体高厚比验算；（4）墙体承载力验算；（5）与规范对比，是否满足构造要求；（6）基础设计，并绘出施工图。学生应完成的工作课程设计说明书一份参考文献阅读1沈蒲生主编建筑工程课程设计指南M北京高等教育出版社，200512施楚贤主编砌体结构（第三版）M北京中国建筑工业出版社，2012113中华人民共和国国家标准建筑结构荷载规范（GB500092012）S北京中国建筑工业出版社，201294中华人民共和国国家标准砌体结构设计规范（GB500032011）S北京中国建筑工业出版社，201215中华人民共和国国家标准建筑地基基础设计规范（GB500072011）S北京中国建筑工业出版社，201236中华人民共和国国家标准建筑抗震设计规范（GB500112010）S北京中国建筑工业出版社，20108工作计划1一天高厚比部分计算2一天荷载部分计算3一天承载力的计算4基础设计5说明书整理完成任务下达日期2013年9月1日任务完成日期2013年9月6日指导教师（签名）学生（签名）办公室墙体及条形基础设计摘要这是砌体结构的办公室墙体，以纵横墙承重。考虑底部承载力需要的多，所以一层用370的墙，以上三层和其他的墙体都用240的。本次设计首先，考虑墙体的高厚比以初步确定墙体的稳定性；其次，考虑墙体的纵横墙的承载力，包括考虑受压承载力和局部受压承载力。选取不利的墙体局部，计算相关的荷载值，以便计算内力，最后算得相关的承载力，通过校核，确定所设计的结构安全合理；最后由以上所提供的荷载值确定基础的相关尺寸。本座办公室结构的空间比较大，可以有较充分的活动空间。考虑共有四层，底部荷载比较大而取370的墙体，而又考虑到经济性第二层就用壁柱以提供较大的承载力和较好的稳定性。在计算墙体承载力后还要考虑梁下局部受压承载力是否满足要求。一般都用混凝土垫块以提高砌体结构的局部受压承载力，经过相关的试算确定适合的垫块类型。基础的设计考虑到土质的种类，确定地基承载力特征值，再用到以上的荷载值确定基础的形式和尺寸。由于用砌体基础不合适，所以选用混凝土条形基础。关键词刚性结构纵横墙壁柱高厚比荷载承载力目录1设计背景111设计资料112材料标号22设计方案2静力计算方案23高厚比验算331外纵墙高厚比验算332内纵墙高厚比验算433横墙高厚比验算44承载力验算441荷载资料442纵墙承载力验算55基础设计2051概述2052基础平面布置图2053外纵墙下条形基础设计2154内横纵墙下条形基础设计216结果与结论237收获与致谢2471收获2472致谢248参考文献251设计背景11设计资料设计例题某四层办公楼平面、剖面图如图71所示，屋盖、楼盖采用预应力混凝土空心板，墙体采用烧结页岩砖MU15和水泥混合砂浆砌筑，三、四层砂浆的强度等级为M25，一、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。4040167024716881LL1L1L1三、四层平面图（墙厚2）一层平面图（外纵墙厚37，其他墙厚）二层平面图（墙厚240）351003192三楼9一楼二楼四楼02406713第二层壁柱剖面图350图1平面图、剖面图12材料标号屋面构造层做法40MM厚配筋细石混凝土板顺水方向砌120MM厚180MM高条砖三毡四油沥青防水卷材，撒铺绿豆砂40MM厚防水珍珠岩20MM厚125水泥砂浆找平层120MM厚预应力混凝土空心板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厚板底粉刷工程地质资料地表下03M内为填土，填土下12M内为粘土（），其下120AFKP层为砾石层（）。36AFKP2设计方案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，因此本房屋属于刚性方案。4312SM本房屋中的横墙也符合刚性方案房屋对横墙的要求。3高厚比验算31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，查表32，。3HM127SHM0135HM四层墙的砂浆强度等级为M25，查表33，22。一、二层墙的砂浆强度等级为M5，查表33，24。考虑窗洞的影响，。21048/207三，四外纵墙的实际高厚比，满足要求。0235146082104HH对于第二层外纵墙，属带壁柱墙，其几何特征为22041306715AMM21672037185/06146YMM32333444041801462/0I3/52/65092IA39THIM，查表32，17SH0135HM整片墙的高厚比，满足要求。02358084197TH验算壁柱间墙时，查表32，4SM。042035HS壁柱间墙的高厚比，亦满足要求。22981974HH对于一层外纵墙，查表32，。一层外12459SMHM0145HM纵墙的实际高厚比，满足要求。0210849737H32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，大2104/209于上述08，故不必验算便可知三、四层内纵墙高厚比符合要求。对于一层内纵墙，满足要求。0145HM02451870942082HH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。33横墙高厚比验算横墙厚度为240MM，墙长S7M，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41荷载资料（1）屋面恒荷载标准值40MM厚配筋细石混凝土板325/041KNMKPA顺水方向砌120MM厚180MM高条砖39/802/5082MKPA三毡四油沥青防水卷材，撒铺绿豆砂04KPA40MM厚防水珍珠岩34/0416KNMKPA20MM厚125水泥砂浆找平层32/024M120MM厚预应力混凝土空心板（包括灌缝）215KPA15MM厚板底粉刷316/015KNKPA屋面恒荷载标准值合计517KPA（2）上人屋面的活荷载标准值20KPA（3）楼面恒荷载标准值大理石面层328/01542KNMKPA20MM厚水泥砂浆找平层3/04MK120MM厚预应力混凝土空心板215KPA15MM厚板底粉刷024KPA楼面恒荷载标准值合计321KPA（4）楼面活荷载标准值20KPA（5）屋面梁、楼面梁自重标准值325/0256375/KNMKNM（6）墙体自重标准值240MM厚墙体自重524KPA（按墙面计）370MM厚墙体自重771KPA（按墙面计）铝合金玻璃窗自重04KPA（按墙面计）本地区的基本风压为035KPA，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。42纵墙承载力验算（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（按理需扣除一24351M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11）和墙底底面（如截面22）处。在截面11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22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11截面88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2517A4M375/3M851KPNKN女儿墙自重（厚240MM,高900MM,双面粉刷）24A09486P二、三、四层楼面恒荷载1/7屋面活荷载220A8KPN二、三、四层楼面活荷载4MK三、四层墙体和窗自重524A361820A182396KPP二层墙体（包括壁柱）和窗自重M567354170M356087KKN（一层墙体和窗自重71A41820A18M25KPPN）（4）控制截面的内力计算第四层第四层截面11处由屋面荷载产生的轴向力设计值应考虑两种内力组合L1L2851861428643923KNKNKNK12三、四层墙体采用烧结页岩砖MU15、水泥混合砂浆M25砌筑，查表38，砌体的抗压强度设计值一二层墙体采用烧结页岩砖MU15、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（329）和表315，取，此时刚性垫块上表面处梁端有效支承长度A0,B为0,1605415CBHAMF10,80241056LBMNYAKNMKNA2,4139L11226467980EKMKA第四层截面22处轴向力为上述荷载与本层墙自重之和1N126425062358934KKNK第三层第三层截面33处轴向力为上述荷载与本层楼盖荷载之和2N3LKK910234MPAM7602F查表315，由公式（329）得158,10,605812BAM130,4890142819LBMNYAKNMKNA133EA2358726LKK410649NN20MPAM2F查表315，由公式（329）得158310,60BAM2230,4101243796LBMNYAKNMKNA37963EA第三层截面44处轴向力为上述荷载与本层墙自重之和3142391250645139NKKNK第二层第二层截面55处轴向力为轴向荷载N4与本层楼盖荷载之和15089LNK4154NK10265MPAM9038F由表315，由公式（329）得1410,60594183BAM1520,41LBMNYANY89084501462KMKNM71M151754KNEK25064LN1395203KK20765MPA183F由表315，由公式（329）得920,605183BAM22520,41LBMNYANY1064183901462KKM8M2545203KNEK第二层截面66处轴向力为上述荷载N5与本层墙体自重之和165412608574NKKN2032K第一层第一层截面77处轴向力为上述荷载N6与本层楼盖荷载之和17089LNK541693NK102073MPAM/8F查表315，由公式（329）得15910,6083BM1170,614LBMNYANY89508574018546KMKNMM1177/4/693ENK20LK2765178KN043NMPAM2,/0BF查表315，由公式329得216,20,0983BAM2270,614LBMNYANY16150962501846KKNMM2277/4/78ENKM第一层截面88处轴向力为上述荷载与本层墙体自重之和718269312582977060NKKNK（5）第四三窗间墙承载力验算窗间墙受压承载力验算结果列于表41。表41第四层窗间墙受压承载力验算结果第一组内力第二组内力截面截面项目11221122/NK1644230516892432EM670660/H028_028_Y120_120_/E056_055_1461461461460280700280702/AM052803052803052803052803FMPA1616161622181644554423052218168955442432满足要求满足要求梁端支撑处（截面11）砌体局部受压承载力验算梁端设置尺寸为的预制刚性垫块902430MM垫块面积2967BAA第一组内力108603624KNMPAM10,85LBA320136071969484LNAPMKNKN10,4/25/074LBLENYAM72403EH按，查表36，。同时3820931AMM/0312/674B按公式（325）有053512720BA取10187094按公式（326）有满足要求。3101048502671254,BLFAKNNK对于第二组内力，由于相等，梁端反力非常接近，因此采用,BA的刚性垫块能满足局部承压力的要求。7423MM（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42。表42第三层窗间墙受压承载力验算结果梁端支撑处（截面33）砌体局部受压承载力验算梁端设置尺寸为的预制预制刚性垫块。70240MM第一组内力1037MPA30,1892LBNKA垫块面积202470168BBAAM203716834LLMPKN第一组内力第二组内力截面截面项目33443344/NK3394405534964139EM240230/H010_010_Y120_120_/E020_019_1461461461460500700500702/AM052803052803052803052803FMPA1616161639603394554440553960349655444139满足要求满足要求30189734182LLNKNKN0,0/90124/1823045LLLLBEYAMKNM,/452H按查表36，。同时,37620704083AMM/28/19B按公式（325）有013513569120829BA按公式（326）有,满足要求310307613506812182BLFAKNKN第二组内力24MPA320,1LBNKAM第二组内力与上组内力相比，基本相等，而梁端反力却小些，这对局部受压有利，BA,0因此采用的刚性垫块能满足局部承载力的要求。74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43。表43第二层窗间墙受压承载力验算结果两端支撑处（截面55）砌体局部受压承载力验算梁端设置尺寸为的刚性垫块5037180MM2037BA第一组内力069LMPA50,18LBNKAM30692014LLAKN51348LL第一组内力第二组内力截面截面项目55665566/NK5144587452036025EM170160T/H005_005_Y224_224_/E17/224008_16/224007_1081081081080740850740852/AM06151061510615106151FMPA18318318318383305144956858748330520395686025满足要求满足要求108950418/23064/6/37EMH按查表35，。同时（只计算壁柱面积），并取,2053705A，则按公式（326）有013B05F7813219K243,LANKN满足局压载力的要求。第二组内力2067MPA（）MPA54L20BA18M（），采用上述刚性垫块时）（20A3B06735K7AN（）（5142LNEM48/3062（E/H0062/037017按3507，查表，按公式（）有31BF07813251K2905AN）（2A543KLN（）因此，采用的预制刚性垫块可满足局部受压承载力要求M8M（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44。表44第一层窗间墙受压承载力验算结果。）砌体局部承载力验算梁端支承处（截面72B1045M3180M6572AAMP（）梁端设置尺寸为的预制刚性垫块。垫块面积第一组内力170,13078916507210289894/68/3LBBLNKAAKNEMH第一组内力第二组内力截面截面项目77887788/NK6963829770898600EM110100/H11/370003_10/370003_Y185_185_/E005_005_1221221221220760820760822/AM0814081408140814FMPA183183183183/KN113216963122158297113217089122158600满足要求满足要求20035071234M/47/681351352714820BBA按，查表，同时（）按公式（）有13107848260713065125291,BLFAKNNK按公式（）有满足局部受压承载力的要求。2074A16LMPNK（）第二组内力20,121,0,79ABBLLMN由于与基本接近且较小，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。43横墙承载力验算以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。由于该横墙为轴心受压构件，随着墙体材2631M料，墙体高度不同，可只验算第三层的截面44，第二层的截面66以及第一层的截面88的承载力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51740268/KNM屋面活荷载三、四层楼面恒荷载32/三、四层楼面活荷载048K三、四墙体自重513/NM一层墙体自重52控制截面内力计算第三层截面44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。N41122068128421834148810664KN/MN421352068128421834108811077KN/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。N6110664121284183414815526KN/MN62110771351284183410816086KN/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。N8115526121284235814821016KN/MN82160861351284235810821803KN/M横墙承载力验算第三层截面44E/H0，H（35）11077KN,满足要求。第二层截面66E/H0，126,查表35，081,按公式（316）有FA081150241032916KN14519KN,满足要求。第一层截面88E/H0，H（45）21803KN,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51概述抗震设防烈度为7度（01G），基础选用混凝土条形基础基础的埋深D095M基础承载力特征值为120KPA52基础平面布置图50637203150624102655051C2混凝土C混凝土4996图二图三53外纵墙下条形基础设计根据工程地质条件，墙下条形基础的埋深D095M。取10M长条形基础为计算单元采用砖基础。外纵下墙条形基础FK（18868551580735506260857111152828073）/413284KN/M128651807356208571428/0743071216KFM按公式（62）有128413095KAMBMFRD地基净反力/2167/3JPFKPA基础边缘至砖墙计算截面的距离10452BM基础有效高度10673015JTPHF取基础高度M基础剖面如图2所示。54内横纵墙下条形基础设计20681284318343235888073KNM1626KNMKF12206812843183432358）14（883KNM21076KNM135206812843183432358）1407（883KNM21739KFKNM按公式（62）有16216095KAMFBMFRD地基净反力/2173/6JPKPA基础边缘至砖墙计算截面的距离160248BM基础有效高度103590127JTPHF取基础高度M基础剖面如图3所示。6结果与结论本次设计的办公室砌体结构，通过选用相应的材料，例如墙体的厚度取值和各种防水保温材料的选取从而得出房屋结构所取不稳定单元的的承载力值；以及取用适当的房屋尺寸；计算得出纵横墙的荷载值及相应内力。验算所得墙体的高厚比和结构的内纵横墙的承载力以及梁端局部受压承载力均满足要求。最后通过相关的荷载值取用了合适的基础类型和尺寸。砌体结构的纵横墙承载能力随墙厚的增加而增加，一般较低层的结构选用240的就能满足承载力的要求。但是较多层的例如四层，底层就需要370的才能满足承载力