砌体结构课程设计实例

砌体结构课程设计计算书学院：土木工程学院专业：土木工程指导老师：杨建辉班级：土木本1102姓名：屈健健学号：32110702025日期：2013年1月11号1综合课程设计任务书一、设计题目砌体结构设计二、设计资料1、某砖混结构建筑物，可选择教学楼、住宅楼或宾馆，建筑平面、刨面及梁、墙体的截面尺寸自己设计；2、屋面、楼面做法参考《国家建筑标准设计图集》；3、地质资料：地下水位标高-1.0，地基承载力为150MPa，该地区的基本风压值为0.55kN/㎡。三、设计要求1、确定房屋的结构承重方案；2、确定房屋的静力计算方案；3、熟练掌握各种方案多层房屋墙体设计及墙、柱高厚比验算方法；4、熟悉梁端下砌体的局部受压承载力验算；5、熟悉过梁、挑梁的设计计算；6、掌握墙体设计中的构造要求，确定构造柱和圈梁的布置；7、熟悉基础结构设计；8、掌握绘制结构施工图。2一、设计资料某四层教学楼（无地下室）平面剖面如图，才用1类楼盖体系，大梁尺寸250mm×500mm。墙体用MU10砖，M5砂浆砌筑，墙厚均为240mm。屋面和楼面构造做法及相应荷载可由标准图集98ZJ001查取（自定），空心板自置按2.5kN/㎡，190mm厚双面粉刷，墙自重2.08kN/㎡，240mm厚双面粉刷墙自重5.24kN/㎡，铝合金窗按025kN/㎡计算。屋面、楼面活荷载查《建筑结构荷载规范》。工程地质资料：地下水位标高-1.0，地基承载力为150MPa，该地区的基本风压值为0.55kN/㎡。二、设计要求1、确定房屋的结构承重方案；2、确定房屋的静力计算方案；3、熟练掌握各种方案多层房屋墙体设计及墙、柱高厚比验算方法；4、熟悉梁端下砌体的局部受压承载力验算；5、熟悉过梁、挑梁的设计计算；6、掌握墙体设计中的构造要求，确定构造柱和圈梁的布置；7、熟悉基础结构设计；8、掌握绘制结构施工图。3剖面图示意图49.8㎡50㎡,因此楼面活荷载不必折剪。由于本地区的基本风压值0W=0.55kN/㎡，且房屋高度小于4m，房屋总高小于18m，洞口水平截面面积小于截面的2/3，屋面自重大于0.8kN/㎡，所以不考虑风载的影响。4.纵墙承载力验算1选取计算单元该房屋有内、外纵墙。对于外纵墙，相对而言，D轴线强比A轴线墙更不利。而内纵墙，虽然走廊楼面荷载是内纵墙上的竖向压力有所增加，但梁支乘处墙体的轴向力偏心距却有所减小，并且内纵墙上的洞口宽度较外纵墙上的小。所以可只在D轴线上取一个开间的外纵墙作为计算单元，其受荷面积为：3.3×3=9.9㎡。2确定计算面积：每层墙的控制截面位于墙的顶部梁（或板）的底面和墙低的底面处。因为墙的顶部梁（或板）的底面处，梁（或板）传来的支撑压力产生的弯矩最大，且为梁（或板）端支承处，其偏心承压和局部变压均为不利。而墙底的底面处承受的轴向压力最大。所以此处对截面：1-1～6-6的承受力分别进行计算。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：层面横荷载：4.79×9.9+3×3.3=56.82kN女儿墙自重：5.24×3.3×0.6=10.38kN二、三四楼面活荷载：3.4×3.3×3+3×3.13=43.05kN屋面活荷载：2.0×9.9=19.8kN二、三四层楼面活荷载：3×9.9=29.7kN二、三四层墙体和窗自重：5.24×（3.3×3.3-2.1×1.5）+0.25×2.1×1.5=41.35kN一层墙体和窗自重：5.24×（3.75×3.3-2.1×1.5）+0.25×2.1×1.5=49.13kN4控制截面的内力计算：1第四层：1第四层截面1-1处：5由屋面荷载产生的轴向力涉及值应考虑两种内力组合，由可变荷载效应控制的组合，G=1.2，Q=1.4则(1)1N=1.2×（56.82+10.38）+1.4×19.8=108.36kN(1)11N=1.2×56.82+1.4×19.8=95.91kN由永久荷载效应控制的组合：G=1.2，Q=1.4(2)1N=1.35×（56.82+10.38）+1.4×0.7×19.8=110.13kN(2)11N=1.35×56.82+1.4×0.7×19.8=96.12kN因为本教学楼采用MU10，M5砂浆砌筑，查表2—4得，砌体的抗压强度设计值f=1.5MPa。屋（楼）面均设有刚性垫块，0f0，1=5.4，此时刚性垫块上表面处梁端有效支承长度0,ba=5.4hcf=5.4×5001.5=99mm(1)1M=(1)11N（y-0.40,ba）=95.91×(0.12-0.4×0.099)=7.72kN/m(2)1M=(2)11N（y-0.40,ba）=96.12×（0.12-0.4×0.099）=7.73kN/m(1)1e=(1)1(1)1MN=7.72108.36=0.072m(2)1e=(2)1(2)1MN=7.73110.13=0.071m2第四层截面2-2处轴向力为上述荷载lN和本层墙自重之和(1)2N=108.36+1.2×41.35=158kN(2)2N=110.13+1.35×41.35=165.96kN2第三层1第三层截面3-3处：6轴向力为上述荷载2N和本层楼盖荷载3lN之和(1)3lN=1.2×43.05+1.4×29.7=93.24kN(1)3N=158+93.24=251.24kN(1)0=-3158100.241.80.366MPa，(1)0f=0.3661.5=0.244查表3-5，11（）=5.74，则：10ba（），=5.74×5001.5=105mm(1)3M=(1)3lN（y-0.410ba（），）=93.24×（0.12-0.4×0.105）=7.28kN/m(1)0e=(1)3(1)3MN=7.28251.24=0.029m(2)3lN=1.35×43.05+0.7×1.4×29.7=87.23kN(2)3N=165.96+87.23=253.19kN(2)0=-3165.96100.241.8=0.385MPa(2)0f=0.3851.5=0.266查表3-51（2）=5.80ba（2），=5.8×5001.5=106m(2)3M=(2)3lN（y-0.40ba（2），）=87.23×（0.12-0.4×0.106）=6.77kN/m(2)3e=(2)3(2)3MN=6.77253.19=0.027m2第三层截面4-4处轴向力为上述荷载3N与本层墙自重之和，7(1)4N=251.24+1.2×41.35=300.86kN(2)4N=253.19+1.35×41.35=309.02kN3第二层：1第一层截面5-5处轴向力为上述荷载4N和本层楼盖荷载之和(1)5lN=93.24kN(1)5N=300.86+93.24=394.1kN(1)0=-3300.8610(0.241.8)=0.697MPa(1)0f=0.6971.5=0.465查表(1)1=6.3010ba（），=6.30×5001.5=115mm(1)5M=(1)5lN×（y-10b0.4a（），）=93.24×（0.12-0.4×0.115）=6.90kN/m(1)5e=(1)5(1)5MN=6.90394.1=0.018m(2)5lN=87.23kN(2)5N=309.02+87.23=396.25kN(2)0=-3309.2100.24×1.8=0.716MPa(2)0f=0.7161.5=0.478查表3-5(2)1=6.350ba（2），=6.35×5001.5=116mm(2)5M=(2)5lN×（y-0ba（2），）=87.23×（0.12-0.4×0.116）=6.42kN/m8(2)5e=(2)5(2)5MN=6.42396.25=0.016m2第二层截面6-6处轴向力为上述荷载5N与本层本层墙自重之和(1)6N=394.1+1.2×41.35=443.72kN(2)6N=396.25+1.35×41.35=452.07kN3第一层：3第一层截面7-7处轴向力为上述荷载4N和本层楼盖荷载之和Nl7)1(=93.24②第一层截面6-6处窗间墙受压承载力验算：第一组内力：(1)6N=453.06kN，(1)6e=0第二组内力：(2)6N=462.58kN，(2)6e=0eh=0，=15.63查表3-1，=0.73fA=0.73×1.5×？1.8×0.24×310=473.04kN462.58kN满足要求梁端支撑处（截面5-5）砌体局部受压承载力验算：梁端设置尺寸为740mm×240mm×240mm的预制刚性垫块第一组内力：(1)01=0.097MPa，(1)5lN=93.24kN，0ba（1），=115mm0N=0bA=0.697×0.1776×610=123.79kN0N+5lN=123.79+93.24=217.79kNE=5lN×（y-0.4(1)0,ba）/（0N+5lN）=93.24×（0.12-0.4×0.115）/217.03=0.033meh=0.033/0.24=0.1375，=0Hh3查表3-1得，=0.81590A=（0.74+2×0.24）×0.24=0.29280bAA=1.629=1+0.351.6491=1.28221=0.8=1.02b1fbA=0.815×1.026×1.5×0.1776×310=222.76kN217.03kN所以满足要求对于第二组内力：(2)0=0.716MPa(2)5lN=87.23kN0ba（2），=116mm由于0ba（2），基本接近且2lN较小，所以才有此垫块亦能满足局压承载力的要求。N)1(7=443.72+93.24=536.96kN(1)0=443072*103/(0.24*1.8)=1.027MPa(1)0f=1.027/1.5=0.685查表(1)1=7.28310ba（），=7.283×5001.5=132.9mmM)1(7=Nl7)1(×（y-10b0.4a（），）=93.24×（0.12-0.4×0.115）=6.90kN/me)1(7=M)1(7/N)1(7=6.90394.1=0.012mNl)2(7=87.23kN)2(7N=309.02+87.23=396.25kN(2)0=8.1*24.010*07.4523=1.046MPa(2)0f=1.046/1.5=0.698查表3-5(2)1=7.35100ba（2），=7.35×5001.5=134.19mmM)2(7=)2(7N×（y-0ba（2），）=87.23×（0.12-0.4×0.13419）=5.79kN/me)2(7==M)2(7/)2(7N=0.011m4第一层截面8-8处轴向力为上述荷载N与本层本层墙自重之和N)1(8=536.96+1.2×49.13=595.96kNN)2(8=539.30+1.35×49.13=605.626kN5第四层窗间墙承载力验算1第四层截面1-1处窗间墙受压承载力验算：第一组内力：(1)1N=108.36kN，(1)1e=0.072m第二组内力：(2)1N=110.13kN，(2)1e=0.071m对于第一组内力：eh=0.0720.24=0.3且e=0.0720.6y=0.6×0.12=0.0721=0HH=3.30.24=13.75查表3-1，=0.275fA=0.275×1.5×1.8×0.24×310=178.2kN108.36kN满足要求对于第二组内力：eh=0.0710.24=0.296E=0.0710.6×0.12=0.072=13.75查表3-1，=0.278fA=0.278×1.5×1.8×0.24×310=180.14kN110.13kN满足要11求2第四层截面2-2处窗间墙受压承载力验算：第一组内力：(1)2N=158kN，(1)2e=0(2)2N=165.96kN，(2)2e=0·eh=0，=13.75，查表3-1，=