三層辦公樓砌體結構設計上課講義

1、一、設計資料南京市某三層辦公樓，底層層高4.59m,二、三層為3.84米,室內(nèi)外高差為0.6m,建筑總高為12.27m。(1) 樓面做法：瓷磚地面，120mm鋼筋混凝土預制板，V型輕鋼龍骨吊頂。(2) 屋面做法：三氈四油防水層，20mm厚1:3水泥砂漿找平層，150mn水泥蛭石保溫層，120mnff鋼筋混凝土預制板，V型輕鋼龍骨吊頂。(3) 墻面做法：內(nèi)外墻面作20mm厚的混合砂漿粉刷后，再飾以乳膠厚漆。(4) 墻體：采用240多孔粘土磚，雙面粉刷，均為20mmM抹灰。磚強度等級為MU10砂漿強度等級，底層為M7.5,二三層均為M5(5) 門窗：采用木門、鋁合金框玻璃窗，門洞尺寸：2.0mx1

2、.2m、2.5mX1.0m、3.0mx2.5m;窗洞尺寸1.5mx1.8m、0.8mx1.8m、1.8mX1.8m、1.5mX1.0m。(6) 地質資料：白然地表下0.5m內(nèi)為素填土，素填土下1m內(nèi)為粘土，其下層為礫石層，地下水位在地表下4.5m處。二、設計過程(1) (一)結構承重方案的選擇該建筑物共三層，總高為12.27m<21m層高分別為4.59、3.84、3.84m;房屋的局寬比為12.27/10.24=1.198<2.5;橫墻較多,可以采用砌體結構，符合建筑抗震設計規(guī)范的要求。(2) 變形縫的設置：該建筑物的總長度為40.24m<60m可不設伸縮縫；根據(jù)所給地質資料

3、，場地土均勻，可不設沉降縫；根據(jù)建筑抗震設計規(guī)范，可不設抗震縫。墻體布置：采用240厚多孔粘土磚。大部分采用橫強承重方案，對于開間大于3.9m的房間，中間加設橫梁，橫梁跨度為4.0m,所以此設計為為縱橫墻承重。最大橫墻間距為8.8m<15m房屋的局部尺寸都滿足要求。(3) 基礎方案：根據(jù)上部結構形式和當?shù)氐刭|條件，選用墻下條形基礎，基礎底面做混凝土墊層。(二)樓、屋蓋結構平面布置層布置圖:aJiTfiiafiTiiKnri方S1成門011河qmpiaamAQOnu2HCU1a日門。一一igmNramitin1900立面圖如圖:+H.5PCC4-3.94+0.001、預制板的選擇根據(jù)樓面的

4、做法，計算其恒荷載為(不包括板白重及灌縫重)不大于1.35kN/W，活荷載為2.0kN/m2，房間的開間為3.6m,查江蘇省結構構件標準圖集蘇G9201選用YKB33-52或YKB33-62對于屋面，由于白重較大，宜選用YKB33-53或YKB33-63板厚為120mm基本上滿足房屋的熱工及隔聲要求2、橫梁的截面尺寸估算由于梁L-1的跨度為l=4.0m,因此其截面尺寸估算如下h=(1)l=(2)X4000=(500333)mm812812取h=500mm則b=（11）h=（500333）mm23取b=250mm由于梁的兩側需擱置預制板，為了增加房屋凈高，可以采用花籃梁，但擱置在梁上的板長應相應

5、減少。本設計因房屋層高較大，所以直接采用矩形截面。梁端伸入墻內(nèi)240mm三、荷載計算1、屋面荷載三氈四油防水層0.4kN/m220mm厚1:3水泥砂漿找平層20X0.02=0.4kN/m2150mm厚水泥蛭石保溫層5X0.15=0.75kN/m2120mm厚鋼筋混凝土預制板（含灌縫）18X0.12=2.16kN/m2V型輕鋼龍骨吊頂0.25kN/m2屋面恒荷載標準值合計3.96kN/m2屋面活荷載標準值（不上人）0.7kN/m2（雪荷載標準值0.5kN/m2）2、樓面荷載瓷磚地面（包括水泥粗砂打底）0.55kN/m2120mm厚鋼筋混凝土預制板（含灌縫）18X0.12=2.16kN/m2V型輕

6、鋼龍骨吊頂0.25kN/m2樓面恒荷載標準值合計2.96kN/m2樓面活荷載標準值2.0kN/m23、墻體荷載雙面粉刷的240厚磚墻18X0.24+17X0.02x2=5.0kN/m2木門0.2kN/m2鋁合金框玻璃門0.4kN/m24、橫梁的白重標準值0.25X0.5X25=3.125kN/四、墻體驗算墻體驗算包括墻體Wj厚比驗算和墻體承載力驗算兩個方面的內(nèi)容。1、周厚比驗算砌體結構設計規(guī)范中規(guī)定用驗算墻、柱高厚比的方法進行墻、柱的穩(wěn)定性驗算。這是保證砌體結構在施工階段和使用階段穩(wěn)定性的一項重要構造措施。高厚比驗算包括兩方面內(nèi)容：根據(jù)砂漿強度等級由表查出墻、柱的允許高厚比；計算墻、柱實際高厚

7、比(1) 確定靜力計算方案。樓(屋)蓋為裝配式鋼筋混凝土樓(屋)蓋，最大橫墻間距：smax=8.8m<32m由表1可知屬剛性方案。查表2,允許高厚比：M7.5時為26,M5.0時為24。(2) 外縱墻高厚比驗算1）二層（H=3.84m）Smax=8.8m>2H=2<3.84m=7.68m,H0=1.0H=3.84m有窗戶墻的允許高厚比修正系數(shù):=1.5m,=3.9m=1.8m,=4.4m=0.8m,=2.76m=1m,=2m滿足要求。2)底層：(H=4.59n)H=3.84+0.6+0.15=4.59(n)H<編=8.8m<2HZ4.59m=9.18mHo=0.4

8、s+0.2H=4.438m有窗戶墻的允許高厚比修正系數(shù)：滿足要求。(3) 內(nèi)縱墻的高厚比驗算=1.2m,=3.9m=1.2m,=4.4m=1.2m,=2.76m1）二層：（H=3.84m滿足要求。2）底層：（H=4.59mH°=4.59m）滿足要求。（4）橫墻高厚比驗算）二層（H=3.84mj）H<Smax=4.0m<2H,H0=0.4s+0.2H=2.368mbs=0ms=smax=4.0m%=1-0.4垣=1.0>0.7s）底層（H=4.59nj）H>smax=4.0m,H°=0.6s=2.4mbs=0ms=smax=4.0m七=1-0.4垣=1

9、.0>0.7s滿足要求。2、墻體承載力計算該建筑的靜力計算方案為剛性方案，由建筑結構荷載規(guī)范GB50009-200O可知，南京地區(qū)基本風壓為0.4kN/m2。根據(jù)表3可知，可以不考慮風荷載的影響，僅考慮豎向荷載。墻體在每層高度范圍內(nèi)均可簡化為兩端較接的豎向構件計算。（1）縱墻的內(nèi)力計算和承載力計算1）計算單元。房屋的縱墻較長，可選取有代表性的一個開間作為計算單元。此設計中最危險（受荷最大）的縱墻位于A軸線的L-1下。內(nèi)縱墻由于開洞面積較小。不起控制作用，因此可不必計算。2）控制截面。每層墻取兩個控制截面，上截面取墻體頂部位于大梁（或板）底的砌體截面，該截面承受彎矩和軸力，因此需進行偏心受

10、壓承載力和梁下局部受壓承載力驗算。下截面可取墻體下部位于大梁（或板）底稍上的砌體截面，該截面軸力最大，底層則取基礎頂面，該截面軸力較大，按軸心受壓驗算。對于此設計，二、三層材料相同，所以僅需驗算底層及二層墻體承載力。二、三層墻體強度為f=1.50MPa,底層墻體強度為f=1.69MPa。墻體的計算截面面積為3）各層墻體內(nèi)力標準值計算墻體白重頂層梁高范圍內(nèi)墻重：23層墻重：底層墻重：梁端傳來的支座反力：屋面梁支座反力：由恒荷載傳來由活荷載傳來：-樓面支座反力：由恒荷載傳來由活荷載傳來-梁端有效支承長度：二、三層樓面梁有效支承長度底層樓面梁有效支承長度4）內(nèi)力組合。各層墻體承受軸向力及計算截面如圖

11、所示內(nèi)力組合有兩種，取其中最不利的進行驗算。-二層墻I-1截面第一種組合(L=1.2,L=1.4):I-I截面累計軸向力設計值為N2=1.2(G"G3k'N|3gkN|2gk)1.4(N|3q"N|2qk)梁端傳來的支反力設計值為第二種組合(以承受白重為主的內(nèi)力組合，Yg=1.35Jq=1.4V=0.7)N2=L35(GkG3kN|3gkN|2gQ1.40.7(N|3qkN|2qQ梁端傳來的支反力設計值為-二層墻III截面第一種組合：第二種組合：可直接取軸力為353.58KN。底層墻1-1截面(考慮2-3層樓面活荷載折減系數(shù)0.85)。第一種組合(yG=1.2&qu

12、ot;q=1.4):I-I截面累計軸向力設計值為Ni=1.2(Gk'G2kG3k'Ni3gk'Ni2gk'Niigk)'1.4Ni3qk'0.85(Ni2qk'Ni2qk)=387.86kN梁端傳來的支反力設計值為第二種組合(以承受白重為主的內(nèi)力組合，"=1.35,%=1.4，甲=0.7):Ni=1.35(GkG2kG3kNi3gkNi2gkNi1gk)1.40.7Ni3qk0.85(Ni據(jù)底層墻II-II截面：第一種組合：第二種組合：可直接取軸力為540.48kN5）截面承載力驗算（見表5）表5縱墻截面承載力計算表控制截面二層

13、底層I-In-nI-In-nN(kN)236.10250.32353.38387.86413.12540.48e(mm)13.5212.2008.978.070e/h0.0560.05100.0370.0340Ho(m)3.844.595胃）h1619.1<P0.5890.6080.720.5710.5760.643f(MPa1.501.69中Af(kN)637.23647.88767.23685.53691.53771.97結論滿足要求滿足要求滿足要求滿足要求滿足要求滿足要求1 注：1、本設計為磚砌體，故-=1.02、軸向力的偏心距e不應超過0.6y,本設計都滿足要求（2）橫墻的內(nèi)力計

14、算和承載力驗算）計算單元的選取。橫墻承受屋蓋，樓蓋傳來的均布線荷載，且很少開設洞口，取1m寬墻體作為計算單元，沿縱向取一個開間3.6m為受荷寬度，受荷面積見圖1中橫墻上的斜線部分，計算簡圖為每層橫墻視為兩端不動較接的豎向構件，構件的高度為層高。由于樓面活荷載較小，橫墻的計算一般不考慮一側無活荷載時的偏心受力情況，由于房屋的開間相同，因此近似按軸壓驗算。2 ）控制截面的選取。橫墻的控制截面取軸力最大處，即每層墻體的底部II-II截面。由于二，三層材料強度相同，所以只需驗算二層和底層的II-II截面。3）內(nèi)力計算第二層墻體的II-II截面：第一種組合：第二種組合:所以取承載力驗算M5混合砂漿，口=

15、0.0015,則滿足要求。底層墻體的II-II截面:第一種組合:第二種組合：所以取。承載力驗算：M7.5混合砂漿，a=0.0015,滿足要求。根據(jù)以上計算結果，該辦公樓底層采用MU10多孔磚，M7.5混合砂漿，二、三層采用MU1CH磚，M7.5混合砂漿，滿足要求。（四）大梁下局部承載力驗算1、二、三層局部受壓承載力驗算首先計算第三層梁端傳來的支反力設計值N13第一種組合（勾=1.2,%=1.4）:第二種組合（以承受白重為主的內(nèi)力組合，=1.35,=1.4也=0.7）:所以取。第二層梁端傳來的支反力設計值N|3第一種組合(=1.2,%=1.4)：第二種組合(以承受白重為主的內(nèi)力組合，=1.35,

16、L=1.4Vc=0.7):所以取。大梁下局部承載力驗算公式為NoNWfA|其中可不考慮上部傳來的荷載的影響門，滿足要求。2、底層局部受壓承載力驗算可不考慮上部傳來的荷載的影響門，滿足要求。（五）墻下基礎設計根據(jù)地質資料，基礎應埋在第II層粘土中，地基承載力特征值標準值為170kPa根據(jù)上部結構形式，擬采用墻下條形基礎形式。通過結構布置圖可以發(fā)現(xiàn)除去軸線之間的縱墻以外其余縱墻與橫墻的板均為雙向板，軸線之間為單向板，而且除去軸線之間的縱墻以外其余縱墻與橫墻的受荷面積相差不大，故可以只計算受荷面積最大的橫墻，縱墻計算只需計算軸線精品文檔之間的最大受荷縱墻。1、橫墻基礎設計(1) 計算單元的選取。取圖

17、中的橫墻陰影部分作為計算對象，然后將荷載均分到橫墻上即可計算每一延米的荷載，即取橫墻上的一延米作為計算單元?；A埋深的確定?；A埋深的確定主要與持力層的位置、水文地質條件，地基凍融條件有關，初步確定基礎埋深為1m(從室外地坪起)。預估基礎寬度作用面積為：-應采用荷載效應的標準組合?；A頂面以上墻體下來的荷載為總總取b=0.6m。求修正后地基承載力特征值因為b<3m但d>0.5m,需對承載力特征值進行深度修正，由相應表格可知，b=0,d=1.0f：.=f：Kbm(d-0.5)=170+1.0x16.8x(1.0-0.5)=178.4kPa基礎尺寸的確定基礎的寬度應為因b<3m不需再調整。最后取基礎寬度b=0.6m.(2) 復核剛性角是否滿足要求：磚大放腳部分：一素混凝土墊層部分