砌体结构设计书

砌体结构设计计算书一、工程概况设计栖霞市实验小学三层教学楼，结构形式采用混合结构（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，墙体采用MU10实心粘土砖，采用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用C30混凝土以及HPB300、HRB335钢筋，施工质量控制等级为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、符合烟台大学土木工程学院提出的要求。2、基本雪压：根据《建筑结构荷载规范》，烟台为0.4kN/m2。3、抗震设计：根据《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：《中小学校建筑设计规范》）（GBJ99—86）、《民用建筑设计通则》(GB50140-2005)、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2011）、《建筑结构荷载规范》（GB50009--2001）、《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）、《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）、《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223—2008）、《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）。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根据建筑功能，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。为了增强纵横墙的连接，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。具体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1-12、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。故纵墙较横墙更危险。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，承载能力更大。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险，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）荷载均相同的情况下，外纵墙的最不利计算位置可根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240mm×370mm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)×0.5×6×3=49.8设计值（KN）由可变荷载控制的组合N1=(1.20×4.83+1.4×0.7)×0.5×6×3=61.0由永久荷载控制的组合N1=(1.35×4.83+1.0×0.7)×0.5×6×3=65.0故取永久荷载控制的组合为设计值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240mm×370mm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)×0.5×6×3=52.3设计值（KN）由可变荷载控制的组合N2=(1.20×3.81+1.4×2.0)×0.5×6×3=66.3由永久荷载控制的组合N2=(1.35×3.81+1.0×2.0)×0.5×6×3=64.3故取可变荷载控制的组合为设计值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=19×3×0.4×1.05=23.9设计值（KN）由可变荷载控制的组合N3=23.9×1.2=28.7由永久荷载控制的组合N3=23.9×1.35=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一并计算。塑钢玻璃窗自重标准值按0.4kN/m2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)×(3.6×3-1.8×2.1)×19+2.1×1.8×0.4=54.9设计值（KN）由可变荷载控制的组合N4=54.9×1.2=65.9由永久荷载控制的组合N4=54.9×1.35=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)×(4.36×3-1.8×2.1)×19+2.1×1.8×0.4=72.2设计值（KN）由可变荷载控制的组合N4=72.2×1.2=86.6由永久荷载控制的组合N4=72.2×1.35=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b×h=240mm×450mm，梁端在外墙支承长度为240mm，下设bb×ab×tb=500mm×240mm×240mm的刚性垫块，则梁端垫块上表面有效支承长度采用下式计算：fha10对由可变荷载控制及由永久荷载控制的组合，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04.02/ahe,h为支撑墙的厚度。表5-1梁端有效支承长度计算可变荷载控制永久荷载控制楼层321321h/mm450450450450450450f/(N/mm2)1.891.891.891.891.891.89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=1200mm×370mm，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控制和永久荷载控制的组合列于表5-2中。表中NⅠ=Nu+NlM=Nu×e2+Nl×e1（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Nu/kN16.4143.3275.518.5157.6296σ0/(N/mm2)0.040.320.620.040.350.67δ15.435.665.95.435.695.9α0/mm83.887.391.083.887.891.0楼层上层传荷本层楼盖荷载截面Ⅰ-Ⅰ截面Ⅳ-ⅣNu/kNe2/mmNl/kNe1/mmM/(kN·m)NⅠ/kNNⅣ/kN可变荷载控制389.7061.0151.59.2150.7216.62221.9066.3150.19.9288.2354.11354.1066.3148.69.9420.4507.0永久荷载397.3065.0151.59.8162.3236.42235.7064.3149.99.6300374.1六、墙体承载力验算承载能力计算一般可对截面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，所有最危险截面墙体全部满足承载力要求，所以，其他墙体也能满足承载力要求。表6-1纵向墙体承载力计算表七、砌体局部受压计算由表5-2知，在可变荷载控制下，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370mm×1200mm，混凝土梁截面为240mm×450mm，支撑长度a=240mm，下设bb×ab×tb=500mm×240mm×240mm的混凝土刚性垫块。根据内力计算，当由可变荷载控制时，控制1374.1064.3148.69.6438.4535.9可变荷载控制永久荷载控制计算项目第3层第2层第1层第3层第2层第1层Ⅰ-ⅠⅣ-ⅣⅠ-ⅠⅣ-ⅣM/(kN·m)9.29.99.909.89.69.60N/kN150.7288.2420.4507162.3300438.4535.9e/mm61.034.423.50.060.432.021.90.0h/mm370370370370370370370370e/h0.1650.0930.0640.0000.1630.0860.0590.000β=H0/h9.739.7311.7811.789.739.7311.7811.78φ0.520.670.680.820.520.680.690.82A/mm2444000444000444000444000444000444000444000444000砖MU1010101010101010砂浆M1010101010101010f/(N/mm2)1.891.891.891.891.891.891.891.89φAf/kN436.4562.2570.6688.1436.4570.6579.0688.1φAf/N＞1＞1＞1＞1＞1＞1＞1＞1本层梁的支座反力为Nl=66.3kN，墙体的上部荷载为Nu=354.1kN；当永久荷载控制时，本层梁的支座反力为Nl=64.3kN，墙体的上部荷载为Nu=374.1kN。墙体采用MU10实心粘土砖，M10混合砂浆砌筑。前面已经计算出a0=91.0mmA0=（b+2h）h=（500+2×370）×370=458000mm2＞A=444000mm2上述面积已经超过窗间墙的实际面积，故取A0=444000mm2垫块面积Ab=bb×ab=240×500=120000mm2（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，由可变荷载控制组合下：N0=σ0Ab=354100/(1200×370)×120000=95.7kNe=66.3×148.6/(66.3+95.7)=60.8mme/h=60.8/370=0.164查表，β≤3时，φ=0.76γ=1+0.3510bAA=1.58（5.2.2）γl=0.8γ=1.26垫块下局压承载力按下列公式验算：N0+Nl=66.3.+95.7=162kN＜φγlAbf=0.76×1.26×120000×1.89=217kN（5.2.5-1）由永久荷载控制组合下：N0=σ0Ab=374100/(1200×370)×120000=101.1kN（5.2.5-2）e=64.3×148.6/(64.3+101.1)=57.8mme/h=57.8/370=0.156查表，β≤3时，φ=0.78γ=1+0.3510bAA=1.58γl=0.8γ=1.26垫块下局压承载力按下列公式验算：N0+Nl=64.3.+101.1=165.4kN＜φγlAbf=0.78×1.26×120000×1.89=223kN由此可见，在各种组合下均能满足局压承载力要求。八、墙体稳定性验算由于底层高度最高，故取底层验算，底层满足则其余各层均满足。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+γ×bc/l（6.1.2），对于砖砌体γ=1.05。外墙的最大高厚比：β=H0/h