砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書

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一、工程概況

設(shè)計(jì)棲霞市試驗(yàn)學(xué)校三層教學(xué)樓，結(jié)構(gòu)形式采納混合結(jié)構(gòu)〔墻體為砌體結(jié)構(gòu)，樓屋蓋為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)〕。層高3.6m，標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)間6m，進(jìn)深9m，樓板以及屋面板為80mm厚的現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，無(wú)吊頂，外墻為37墻、內(nèi)墻為24墻，墻體采納MU10實(shí)心粘土磚，采納M10混合砂漿砌筑，墻面和梁側(cè)抹灰均為15mm，鋼筋混凝土工程部分采納C30混凝土以及HPB300、HRB335鋼筋，施工質(zhì)量掌握等級(jí)為B級(jí)。本工程設(shè)計(jì)標(biāo)高0.000相當(dāng)絕對(duì)標(biāo)高，見(jiàn)施工圖。

二、設(shè)計(jì)依據(jù)

1、符合煙臺(tái)高校土木工程學(xué)院提出的要求。

2

2、基本雪壓：依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，煙臺(tái)為0.4kN/m。

3、抗震設(shè)計(jì)：依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，本工程抗震設(shè)防烈度為8度。4、設(shè)計(jì)遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)定：《中學(xué)校校建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》〕〔GBJ99—86〕、《民用建筑設(shè)計(jì)通那么》(GB50140-2022)、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》〔GB50011-2022〕、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》〔GB50009--2022〕、《建筑結(jié)構(gòu)牢靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50068-2022〕、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》〔GB50003-2022〕、《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》〔GB50223—2022〕、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》〔GB50016-2022〕。

三、確定結(jié)構(gòu)構(gòu)造方案和選擇計(jì)算單元1、確定結(jié)構(gòu)布置方案和計(jì)算方案

依據(jù)建筑功能，選擇縱橫墻混合承重方案，樓板均為雙向板,在房間內(nèi)無(wú)橫墻處設(shè)置橫向鋼筋混凝土進(jìn)深梁，梁軸線3米間距等間距設(shè)置。為了達(dá)到8度抗震設(shè)防要求，在外墻的四角、內(nèi)外墻交接、內(nèi)墻轉(zhuǎn)角以及較大門窗洞口兩側(cè)、樓梯間四角及平臺(tái)板角部設(shè)有構(gòu)造柱。為了加強(qiáng)縱橫墻的連接，增加房屋整體性和空間剛度，在各層樓蓋處設(shè)置了圈梁,縱向走廊兩側(cè)墻體上部沿橫墻布置連系圈梁。另外，在門、窗洞口上方設(shè)置一道過(guò)梁。梁、圈梁、樓面板和屋面板均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工時(shí)澆注于一體。詳細(xì)尺寸及做法見(jiàn)施工圖。

上述結(jié)構(gòu)布置方案的剛性橫墻間距均小于《01規(guī)范》第4.2.1條規(guī)定的剛性方案要求的最大間距s=9m＜32m，故屬于剛性構(gòu)造方案。結(jié)構(gòu)布置圖見(jiàn)圖1-1。

圖1-1

2、選定計(jì)算單元

橫墻與縱墻比較：在承受荷載方面，由于主梁是搭在縱墻上的，所以上部的荷載傳到縱墻上的相對(duì)多一些，使得縱墻所受彎矩較大，從而偏心矩較大，最終導(dǎo)致允許荷載較小。兩外縱墻上開(kāi)有門窗洞口，而橫墻上沒(méi)有開(kāi)洞。故縱墻較橫墻更危急。

外縱墻與內(nèi)縱墻：軸向荷載方面，外縱墻有女兒墻。內(nèi)縱墻雖沒(méi)有女兒墻產(chǎn)生的軸向荷載，但有由走廊樓板傳下的荷載，相比之下較大，但樓板有偏心荷載效應(yīng)，與開(kāi)間內(nèi)方向的偏心荷載方向相反，從而能夠抵消掉一部份，所以內(nèi)縱墻的偏心荷載較小。外縱墻的窗間墻最短只有1.2m，而內(nèi)縱墻不開(kāi)窗，門垛處由構(gòu)造柱加強(qiáng)，承載技能更大。外縱墻同時(shí)受風(fēng)荷載、地震荷載等的影響。

故綜合考慮外縱墻更危急，應(yīng)以此為單元進(jìn)行各項(xiàng)驗(yàn)算。

在房屋層數(shù)、墻體所用材料種類、材料強(qiáng)度、樓面〔屋面〕荷載均相同的狀況下，外縱墻的最不利計(jì)算位置可依據(jù)墻體的負(fù)載面積與其截面面積的比之來(lái)判別。

由圖1-1，外縱墻的窗間墻垛寬度與負(fù)載面積的比值均為7.5?？芍x擇任一墻垛作為計(jì)算位置。

四、荷載計(jì)算

荷載計(jì)算應(yīng)依據(jù)建筑構(gòu)造進(jìn)行，屋面及樓面荷載計(jì)算如下：1、屋蓋荷載〔KN/m2〕

APP改性瀝青防水層0.3020mm厚水泥砂漿找平層0.40平均150mm厚水泥珍珠巖保溫找坡層0.52APP改性瀝青隔氣層0.0525mm厚水泥砂漿找平層抹面0.5080mm厚混凝土現(xiàn)澆板2.0015mm厚混合砂漿天棚抹灰0.26鋼筋混凝土進(jìn)深梁240mm370mm折算厚度32mm〔含兩側(cè)抹灰〕0.80屋蓋永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Σ4.83屋面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.7由屋蓋大梁傳給計(jì)算墻垛的荷載

標(biāo)準(zhǔn)值〔KN〕N1k=(4.83+0.7)0.563=49.8設(shè)計(jì)值〔KN〕

由可變荷載掌握的組合N1=(1.204.83+1.40.7)0.563=61.0由永久荷載掌握的組合N1=(1.354.83+1.00.7)0.563=65.0故取永久荷載掌握的組合為設(shè)計(jì)值2、樓面荷載

10mm水磨石地面面層0.2525mm厚水泥砂漿找平層抹面0.5080mm厚混凝土現(xiàn)澆板2.0015mm厚混合砂漿天棚抹灰0.26鋼筋混凝土進(jìn)深梁240mm370mm折算厚度32mm〔含兩側(cè)抹灰〕0.80樓蓋永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值3.81樓面可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.0由樓蓋大梁傳給計(jì)算墻垛的荷載

標(biāo)準(zhǔn)值〔KN〕N1k=(3.81+2.0)0.563=52.3設(shè)計(jì)值〔KN〕

由可變荷載掌握的組合N2=(1.203.81+1.42.0)0.563=66.3由永久荷載掌握的組合N2=(1.353.81+1.02.0)0.563=64.3故取可變荷載掌握的組合為設(shè)計(jì)值3、墻體自重

女兒墻至屋蓋進(jìn)深梁底部墻重計(jì)入兩面抹灰30mm，其標(biāo)準(zhǔn)值〔KN〕為N3k=1930.41.05=23.9設(shè)計(jì)值〔KN〕

由可變荷載掌握的組合N3=23.91.2=28.7由永久荷載掌握的組合N3=23.91.35=32.3

計(jì)算每層墻體自重時(shí)，應(yīng)扣除窗口面積，加上窗自重，墻體厚度考慮兩面抹灰增加30mm一并

2

計(jì)算。塑鋼玻璃窗自重標(biāo)準(zhǔn)值按0.4kN/m計(jì)算。

對(duì)于2、3層墻體厚度240mm，計(jì)算高度3.6m，自重標(biāo)準(zhǔn)值〔KN〕為：(0.37+0.03)(3.63-1.82.1)19+2.11.80.4=54.9設(shè)計(jì)值〔KN〕

由可變荷載掌握的組合N4=54.91.2=65.9由永久荷載掌握的組合N4=54.91.35=74.1

對(duì)于1層墻體厚度240mm，基礎(chǔ)埋深800mm，計(jì)算高度4.36m，自重標(biāo)準(zhǔn)值〔KN〕為：(0.37+0.03)(4.363-1.82.1)19+2.11.80.4=72.2設(shè)計(jì)值〔KN〕

由可變荷載掌握的組合N4=72.21.2=86.6由永久荷載掌握的組合N4=72.21.35=97.5

注：計(jì)算高度按規(guī)范5.1.3條取值

五、內(nèi)力計(jì)算

樓蓋、屋蓋大梁截面為bh=240mm450mm，梁端在外墻支承長(zhǎng)度為240mm，下設(shè)bbab

tb=500mm240mm240mm的剛性墊塊，那么梁端墊塊上表面有效支承長(zhǎng)度采納下式計(jì)算：

a01hf

對(duì)由可變荷載掌握及由永久荷載掌握的組合，計(jì)算結(jié)果分別列于表5-1。進(jìn)深梁傳來(lái)荷載對(duì)外墻的偏心距eh/20.4a0,h為支撐墻的厚度。

表5-1梁端有效支承長(zhǎng)度計(jì)算

樓層h/mmf/(N/mm)

2

可變荷載掌握34501.89

24501.89

14501.89

34501.89

永久荷載掌握

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取值查規(guī)范表5.2.5

外縱墻的計(jì)算面積為窗間墻垛的面積A=1200mm370mm，墻體在豎向荷載作用的計(jì)算模型與計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖5-1所示。各層Ⅰ-Ⅰ、Ⅳ-Ⅳ截面的內(nèi)力按由可變荷載掌握和永久荷載掌握的組合列于表5-2中。表中

NⅠ=Nu+Nl

M=Nue2+Nle1〔負(fù)值表示方向相反〕

NⅣ=NⅠ+Nw〔墻重〕

圖5-1

表5-2縱向墻體內(nèi)力計(jì)算表

可變荷載掌握永久荷載

樓層32132

上層傳荷Nu/kN89.7221.9354.197.3235.7

e2/mm00000

本層樓蓋荷載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、墻體承載力驗(yàn)算

承載技能計(jì)算一般可對(duì)截面Ⅰ-Ⅰ進(jìn)行，但考慮到多層磚房的底部可能截面Ⅳ-Ⅳ更不利。計(jì)算表列于表6-1中。由表可知，全部最危急截面墻體全部滿意承載力要求，所以，其他墻體也能滿意承載力要求。

表6-1縱向墻體承載力計(jì)算表

計(jì)算項(xiàng)目M/(kNm)N/kNe/mmh/mme/hβ=H0/hφA/mm磚MU砂漿Mf/(N/mm)φAf/kNφAf/N

22

可變荷載掌握

第1層

第3層第2層

Ⅰ-Ⅰ

9.2150.761.0370

9.9288.234.4370

9.9420.423.5370

Ⅳ-Ⅳ05070.0370

9.8162.360.4370

永久荷載掌握

第1層

第3層第2層

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、砌體局部受壓計(jì)算

由表5-2知，在可變荷載掌握下，1層的窗間墻處局壓承載力最差，對(duì)此處進(jìn)行驗(yàn)算。墻垛截面為370mm1200mm，混凝土梁截面為240mm450mm，支撐長(zhǎng)度a=240mm，下設(shè)bbabtb=500mm240mm240mm的混凝土剛性墊塊。依據(jù)內(nèi)力計(jì)算，當(dāng)由可變荷載掌握時(shí)，

本層梁的支座反力為Nl=66.3kN，墻體的上部荷載為Nu=354.1kN；當(dāng)永久荷載掌握時(shí)，本層梁的支座反力為Nl=64.3kN，墻體的上部荷載為Nu=374.1kN。墻體采納MU10實(shí)心粘土磚，M10混合砂漿砌筑。前面已經(jīng)計(jì)算出

a0=91.0mm

22

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

2

上述面積已經(jīng)超過(guò)窗間墻的實(shí)際面積，故取A0=444000mm

2

墊塊面積Ab=bbab=240500=120000mm〔5.2.5-3〕計(jì)算墊塊上縱向力的偏心距，取Nl作用點(diǎn)位于距內(nèi)墻表面0.4a0處，由可變荷載掌握組合下：

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時(shí)，φ=0.76

γ=1+0.35

A0Ab1=1.58〔5.2.2〕

γl=0.8γ=1.26

墊塊下局壓承載力按以下公式驗(yàn)算：

N0+Nl=66.3.+95.7=162kN＜φγlAbf=0.761.261200001.89=217kN〔5.2.5-1〕由永久荷載掌握組合下：

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時(shí)，φ=0.78

γ=1+0.35

A0Ab1=1.58

γl=0.8γ=1.26

墊塊下局壓承載力按以下公式驗(yàn)算：

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

由此可見(jiàn)，在各種組合下均能滿意局壓承載力要求。八、墻體穩(wěn)定性驗(yàn)算

由于底層高度最高，故取底層驗(yàn)算，底層滿意那么其余各層均滿意。驗(yàn)算的基本公式為

β=H0/h＜μcμ2[β]〔6.1.1〕

μ2為有門窗洞口允許高厚比修正系數(shù)，μ2=1-0.4bs/s≥0.7〔6.1.4〕，考慮構(gòu)造柱對(duì)墻體的影響,μc=1+γbc/l〔6.1.2〕，對(duì)于磚砌體γ=1.05。

外墻的最大高厚比：

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

滿意要求。

內(nèi)墻的最大高厚比：

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

滿意要求。

經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，在考慮構(gòu)造柱對(duì)墻體的影響下，首層各墻體高厚比均滿意要求。因此，整個(gè)建筑墻體的高厚比都滿意要求。九、雨篷抗傾覆驗(yàn)算

局部加大圈梁高度作為雨篷梁，b=370mm，h=400mm?！?〕荷載計(jì)算

梁自重5.0kN/m

15mm厚梁粉刷重0.05kN/m梁上磚砌體重10.12kN/m雨篷板傳來(lái)的均布荷載5.3kN/m恒荷載〔設(shè)計(jì)值〕20.47kN/m雨篷傳來(lái)的集中荷載〔檢修荷載〕1.4kN〔2〕傾覆力矩

由施工圖可知，雨篷總長(zhǎng)度為3000mm。荷載設(shè)計(jì)值對(duì)計(jì)算傾覆點(diǎn)O產(chǎn)生的傾覆力矩式計(jì)算，其中?。?/p>

*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〕抗傾覆力矩:

雨篷梁〔包括粉刷〕自重標(biāo)準(zhǔn)值5.05/1.353=11.2kN，

雨篷梁上磚砌體自重標(biāo)準(zhǔn)值：(0.3719+0.0317)(37.8-21.82.1)=119.4kN恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值總和：

Gk=11.2+119.4=130.6kN

雨篷的抗傾覆力矩設(shè)計(jì)值為：

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

所以滿意要求。

十、風(fēng)荷載計(jì)算

本結(jié)構(gòu)滿意以下條件：剛性方案設(shè)計(jì)；外墻上洞口水平截面積不超過(guò)全截面積的2/3；

22

基本風(fēng)壓0.55kN/m，層高3.6m4.0m；總高小于18m；屋面自重遠(yuǎn)大于0.8kN/m。因此，可以不考慮風(fēng)載作用。

十一、抗震設(shè)計(jì)

本結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防等級(jí)為8度，加速度0.20g，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》抗震措施為：最小抗震墻厚度240mm，高度11.4m＜18m，層數(shù)3＜6〔7.1.2〕；最大高寬比0.3小于2.0〔7.1.4〕；抗震橫墻間距9m＜11m〔7.1.5〕；承重窗間墻最小寬度1.2m，承重墻外墻盡端至門窗洞邊1.45m＞1.2m，內(nèi)墻陽(yáng)角至門窗洞邊最小距離1.5m，女兒墻高度0.45m＜0.5m。并做120mm鋼筋混凝土圈梁壓頂〔7.1.6〕；縱橫墻相交處以及樓梯間內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的構(gòu)造柱〔7.3.1〕。

上述構(gòu)造設(shè)計(jì)滿意本結(jié)構(gòu)在8度抗震設(shè)防下的要求。

砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書

一、工程概況

設(shè)計(jì)棲霞市試驗(yàn)學(xué)校三層教學(xué)樓，結(jié)構(gòu)形式采納混合結(jié)構(gòu)〔