完整版砖混结构计算书终稿.docx
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完整版砖混结构计算书终稿
办公楼(四层)砖混房屋结构
设计计算书
一、设计资料
(1)、设计标高:
室内设计标高0.000,室内外高差450㎜。
地震烈度:
7度。
(2)、墙身做法:
外墙墙身为普通实心砖墙,底层外墙厚370㎜,其余墙厚
240㎜。
墙体底层MU15砖,M7.5砂浆砌筑,二至四层用MU10砖,用M5混合砂浆砌筑,双面抹灰刷乳胶漆。
(3)、楼面做法:
20㎜水泥砂浆地坪。
100㎜钢筋混凝土板,20㎜厚天棚水泥砂浆抹灰。
(4)、屋面做法:
二毡三油绿豆砂保护层,20mm厚水泥砂浆找平层,50mm厚泡沫砼,100厚钢筋砼现浇板,20mm厚天棚水泥砂浆抹灰。
(5)、门窗做法:
门厅,底层走廊大门为铝合金门,其余为木门。
窗为木窗。
(6)、地质资料:
砂质粘土层地基承载为特征值fak=190KN/m2,fa=1.1fak。
(7)、活荷载:
走廊2.0KN/㎡,楼梯间2.0KN/㎡,厕所2.5KN/㎡,办公室2.0KN/㎡,门厅2.0KN/㎡。
结构平面布置图如下:
二、构件初估
1、梁尺寸确定
初步确定梁尺寸(取最大开间梁高h:
L/12=375㎜,宽b:
h/3=167㎜,3.初选楼板。
=100㎜.
楼板为现浇双向连续板,三、结构计算书一)、荷载计算
(1)屋面荷载二毡三油绿豆砂20mm厚水泥砂浆找平层50mm厚泡沫砼100厚钢筋砼现浇板20mm厚板底抹灰屋面恒载合计屋面活荷载(不上人)
(2)楼面荷载20mm厚水泥砂浆面层100厚钢筋砼现浇板20mm厚板底抹灰楼面恒载合计楼面活荷载
4500mm):
取h=500㎜
取b=200㎜
t(1/60)L=75㎜.取t
0.35KN/m
0.40KN/m
0.25KN/m
2.50KN/m
0.34KN/m
3.84KN/m
0.7KN/m
0.40KN/m
2.50KN/m
0.34KN/m
3.24KN/m
2.0KN/m
(3)墙体荷载
双面粉刷240mm厚砖墙
5.24KN/m
2
双面粉刷370mm厚砖墙
7.62KN/m
2
木窗
0.30KN/m
2
此办公楼为一般民用建筑物,安全等级为二级。
按《建筑结构荷载规范》规定:
结构的重要性系数0=1.0
永久荷载的分项系数G=1.2
可变荷载的分项系数Q=1.4
二)正常情况下墙体承载力验算
1、确定房屋静力计算方案
查《砌体结构设计规范(GBJ50003—2001)》表4.2.1“房屋的静力计算方案”,因本设计为现浇钢筋混凝土屋盖和楼盖,最大横墙间距9m(小于
32m),该房屋属于刚性方案房屋。
查《砌体结构设计规范(GBJ50003—2001)》表4.2.6“外墙不考虑风荷载影响时的最大高度”,本设计层高3.3m<最大层高4m;房屋总高13.65m<最大总高28m,故不考虑风荷载的影响。
2.高厚比验算
(1)根据M7.5和M5混合砂浆,从《砌体结构设计规范(GBJ50003—2001)》查得墙体的允许高厚比:
首层为[β]=26;2-4层为[β]=24。
(2)内横墙高厚比验算。
12-4层横墙:
2-4层横墙间距s=9m;层高H=3.3m
根据s=9m>2H=6.6m。
查《砌体结构设计规范(GBJ50003—2001)》得
H0=1.0×H=3.3m
h=240mm承重横墙允许高厚比不提高,即μ1=1.0。
横墙无开洞允许高厚比降低系数为μ1=1.0。
于是按《砌体结构设计规范(GBJ50003—2001)》式(5.1.1)得
β=H0/h=3300/240=13.75<μ1μ2[β]=24
2-4层横墙高厚比满足要求。
2首层横墙:
首层横墙间距S=9m;层高H=3.3+0.45+0.5=4.25m
根据S=9m>2H=8.5m查《砌体结构设计规范(GBJ50003—2001)》得
H0=1.0×H=4.25m
h=240mm承重横墙允许高厚比不提高,即μ1=1.0横墙无开洞允许高厚比降低系数为μ2=1.0于是
β=H0/h=4250/240=17.7<μ1μ2[β]=26首层横墙高厚比满足要求。
22-4层外纵墙高厚比验算:
2-4层横墙间距S=9m;层高H=3.3m
根据S=9m>2H=6.6m,查《砌体结构设计规范(GBJ50003—2001》得
H0=1.0×H=3.3m
纵墙S=9m范围内开窗洞两个bs=4.2m(取较大开间窗洞),开洞后允许高厚比的降低系数为
μ2=1.0-0.4bs/s=1-0.4×2×2.1/9=0.813>0.7
取μ1=0.813于是按《砌体结构设计规范(GBJ50003—2001)》得
β=H0/h=3300/240=13.75<μ1μ2[β]
=1.0×0.813×24=19.512
2-4层纵墙高厚比满足要求。
④首层外纵墙高厚比验算:
首层横墙间距S=9m;层高H=3.3+0.45+0.5=4.25m
根据S=9m>2H=8.5m,查《砌体结构设计规范(GBJ50003—2001)》得
H0=1.0×H=4.25m
H=370mm承重横墙允许高厚比不提高,即μ1=1.0纵墙开洞后允许高厚比降低系数为μ2=0.813
于是
β=H0/h=4250/370=11.48<μ1μ2[β]
=1.0×0.813×26=21.138首层纵墙高厚比满足要求。
3.外纵墙墙体承载力验算
(1)选取计算单元和确定受荷面积。
因外纵墙有窗洞口,窗间墙承受进深梁传来的集中荷载,故取-个较大
开间,即4.5m作为计算单元。
其受荷载面积为(近似的按装配式简化)
2
4.5×3.0=13.5m2
(2)确定控制截面。
每层取两个控制截面:
窗间墙顶部截面I—I和窗间墙下部截面II—II
2-4层墙厚均为240mm,窗间墙宽2400mm,故控制截面面积为
2
A2=A3=A4=240×2400=576000mm
底层370mm厚墙的截面面积为:
A1=370×2400=888000mm2
墙体轴力及弯矩计算简图
(3)计算进深梁反力对墙体中心线的偏心距。
先确定梁端的有效支承长度a0,然后再计算偏距e
1有效支承长度a0;
2—4层为
a0=10hfc=10500/1.5=183mm 首层为a0=10hfc=10500/2.07=155.4mm ⑨偏心距; 2-4层进深梁反力对墙体中心线的偏心距e1为 ei=0.5h-0.4a0=0.5×240-0.4×183=46.8mm 首层进深梁反力对墙体中心线的偏心距e1为 e1=0.5h-0.4a0=0.5×370-0.4×155.4=122.84mm (4)验算各层墙体控制裁面的承载力: 当设计墙和基础时,计算截面以上各楼层活荷载应乘以折减系数,当计算截面以上楼层为2--3层时折减系数为0.85。 1)屋面荷载q1=1.2×3.84+1.4×0.70=5.588KN/m2 2)楼面荷载 静荷载q2=1.2×3.24=3.888KN/m2 活荷载q3=1.4×2.00=2.8KN/m2. 3)墙体自重 第4层I—I截面以上240mm墙体自重为: N1=1.2×4.5×0.4×5.24+1.2×0.24×0.30×4.5×25 =21.04KN 第2、3、4层I-I截面至II-II截面240m墙体自重为: N2=1.2×2.1×2.7×5.24+1.2×2.1×1.8×0.3=37.01KN 第1-4层I-I截面至I-I截面240mm墙体自重为: N3=1.2×(4.5×3.3-2.1×1.8)×5.24+1.2×2.1×1.8×0.3 =70.97KN 底层370厚墙体自重为: I-I截面至Ⅱ-Ⅱ截面370mm墙体自重为: N4=1.2×2.1×2.7×7.62+1.2×2.1×1.8×0.3=53.21KN 底层I-I截面至二层Ⅱ-Ⅱ截面240mm墙体自重为: N5=1.2×4.5×0.9×5.24+1.2×4.5×0.3×7.62+1.2×2.1×1.8× 0.3=39.17KN Ⅱ-Ⅱ截面以下370mm墙体自重为 N6=1.2×(4.5×1.85-2.1×1.8)×7.62+1.2×2.1×1.8×0.3 =42.92KN 4)大梁自重(线荷载) q4=1.2×0.2×0.5×25.0=3.0KN/m (4)内力分析 1)屋面传来的集中荷载 Np1=4.5×3×5.588+3×3=84.44KN 2)楼面传来的集中荷载当折减系数为0.85时 Np2=Np3=Np4=4.5×3×(3.888+0.85×2.8)+3×3=93.62KN 3)第2-4层墙顶大梁反力偏心距 当M5时a0=10hfc=10500/1.5=183mm ep=d/2-0.4a0=240/2-0.4×183=46.8mm 4)底层墙顶大梁反力偏心距 当M7.5时a0=10hfc=10500/2.07=155.4mm ep=370/2-0.4×155.4=122.84mm (5)内力组合及截面验算 1)试验算第二层墙体 假定第二层及以上墙体均采用M5砂浆。 取两个控制截面进行验算,上截面I—I为窗洞口上部,下截面Ⅱ-Ⅱ为墙体窗洞口下部。 第二层I—I截面的内力组合及承载力验算 N1-2=21.04+2×70.97+84.44+2×93.62=434.66KN M1-2=Np3ep=93.62×46.8=4381.42KN·mm 当采用MU10砖、M5砂浆时,砌体的抗压强度设计值f=1.50MPa。 截面面积A=240×2400=576000m2m 墙的计算高度H0=3300mm 墙的高厚比β=H0/h=3300/240=13.75 e=M1-3/N1-3=4381.42/434.66=10.08mm e/h=10.08/240=0.042由M5,e/h=0.042,β=13.75,查表可得=0.685 3 [N]=Af=0.685×0.576×1.5×103=591.84>NI-2截面承载力满足要求。 2)第二层Ⅱ--Ⅱ截面内力组合及承载力验算 NⅡ-2=NI-2+Nd2=434.66+37.01=471.67KN MⅡ-2=0 由M5,e/h=0,β=13.75,查表可得=0.776 3 [N]=Af=0.776×0.576×1.50×103=670.464KN>NⅡ-2截面承载力满足要求。 3)底层墙体 墙体厚度370mm,A=370×2400=888000mm2=0.888m2 采用M7.5砂浆 底层墙I--I截面内力组合及承载力验算 NI-I=471.67+39.17=510.84KN MI-1=510.84×65-93.62×122.84 =21705.2554KN·mm e=M1-1/N1=21705.255/510.84=42.489mm e/h=42.489/370=0.115 β=H0/h=3950/370=10.67 由M7.5,e/h=0.115,β=10.67,查表可得=0.4166 [N]=Af=0.4166×0.888×1.69×103=765.78KN>NI-1 截面承载力满足要求。 底层墙基础顶面内力组合及承载力计算 NⅡ-1=NI-1+Nd1=510.84+39.17+42.92=592.93KN MⅡ-1=0 由M7.5,e/h=0,β=10.67,查表可得=0.853 [N]=Af=0.85325×0.888×1.69×103=1280.48KN>NⅡ-1截面承载力满足要求。 4、局部抗压承载力验算 (1)进深梁梁端无梁垫时的局部抗压承载力验算: 1)验算二层大梁底: 故取a1=183mm。 2A1=a1bc=183×200=36600mm 压应力不均匀系数η=0.7 A0=h(2h+b)=240(2×240+200)=163200mm2 故取γ=1.65 上部荷载折减系数: A0=163200=4.459>3,故取ξ=0 A136600 ηA1f=0.7×1.65×36600×1.5=63.4095KN 结论是: 局部受压承载力均不满足要求,需设置粱垫 150mm 选梁垫厚tb=200mm宽,ab=240mm,长度bb=500mm,垫块两侧各挑出 A0=h(2h+b)=240(2×240+500)=235200mm2 =1+0.35AA0=1+0.35=1.439<2.0于是=0.8=1.151 Nu=Abσu=240×500×162.94=28.28KN2402400 Nu的偏心距: e01=0 N1的偏心距: e02=240/2-0.4a1=120-0.4×183=42.8mm Nu和N1的合力N对垫块形心的偏心距: e0=Nue01±N1e02=93.62Х42.8=32.87mm Nu+N128.28+93.62 据ea0=3224.807=0.137和Kβ≤3查表1=0.8123 1Abf=1.151×0.8123×240×500×1.5=168KN>NU+N1=121.9KN 符合局部抗压强度要求。 三四层梁底也按此设置梁垫。 2)验算一层大梁底: 首层为a1=10hfc=10500/2.07=155.4mm 2 A1=a1bc=155.4×200=31080mm压应力不均匀系数η=0.7 2 A0=h(2h+b)=370(2×370+200)=347800mm2 =1+0.35AA0=1+0.35=2.11>2.0 故取γ=2.11 上部荷载折减系数: AA01=33417088000=11.19>3,故取ξ=0 ηA1f=0.7×2.11×31080×2.07=95.338KN<178.9KN 结论是: 局部受压承载力不满足要求,需设置粱垫。 选梁垫厚tb=200mm宽,ab=370mm,长度bb=500mm,垫块两侧各挑出150mm A0=h(2h+b)=370(2×370+500)=458800mm2 =1+0.35AA0=1+0.35=1.775<2.0于是=0.8=1.42 Nu=Abσu=370×500×1782.9400=37.28KN Nu的偏心距: e01=0 N1的偏心距: e02=370/2-0.4a1=185-0.4×155.4=122.84mm Nu和N1的合力N对垫块形心的偏心距: 据aeb0=10317.065=0.2747和Kβ≤3查表1=0.5306 1Abf=1.42×0.5306×370×500×2.07=288.534KN>NU+N1=178.9KN(符合局部抗压强度要求) 本工程设置梁垫后,局部受压承载力均满足要求 (三)现浇进深梁计算设计 1、确定计算简图 进深梁计算简图及钢筋配筋图 (1)确定支座类型: 进深梁bh=200mm×500mm放,置在纵墙上,按两端铰支计算。 (2)确定计算跨度: 进深梁的净跨为6000-240=5760mm进深梁反力对墙体中心线的偏心距分别为46.8(2-4层)和122.84mm(一层),则反力对墙体内侧的距离分别是120-46.8=73.2mm和180-122.84=57.16mm。 于是梁的计算跨度为 l0=5760+2×73.2=5906.2mm l0=5760+2×57.16=5874.32mm取计算跨度为l0=5900mm=5.9m。 (3)确定梁上的线荷裁设计值: (200mm×500mm永久荷载标准值 2 0.62KN/m2)。 4层顶(5.58+0.62×1.2)×4.5=28.46kN/m 1、2、3层顶(3.24×1.2+2.0×1.4+0.62×1.2)×4.5 =33.44kN/m 取q=33.44kN/m计算。 2.配置纵向钢筋 选混凝土强度等级为C25,fc=11.9N/m2,钢筋强度等级为Ⅱ级,fy=300N/m2,按两排钢筋计算,h0=500-60=440mm,据计算弯矩为 M=1ql2=1×33.44×5.92=125.52kN·m 88 查《建筑结构设计实用手册》中b=200mm,h=500mm栏,当M=148.26kN·m时。 需钢筋面积As=1209mm2。 选筋: 6Φ18(As=1527mm2>1209mm2)。 3、配置箍筋 据净跨l0=5.76m,计算最大剪力: V=1ql0=1×33.44×5.76=96.31KN 202 查《建筑结构设计实用手册》据β1=0.946,计算 V=96.31=101.81kN 选配箍筋Φ6@200,其受剪承载力是l22.8kN>101.81kN (四)现浇双向板计算设计 1、材料与尺寸 厕所楼板采用I级钢筋,C20混凝土现浇,四边与圈梁整体浇筑,因n=l2/l1=6/4.5=1.33<2,故按四边固定双向板设计,进深尺寸l2=6m,开间尺寸l1=4.5m,板厚h=l20mm。 2、荷载计算 水泥楼面设计值1.2×1.65=1.98kN/m2 现浇楼板l20厚设计值1.2×0.10×25=3.00kN/m2 楼面可变荷载设计值1.4×2.0=2.80kN/m2 合计q=7.78kN/m2 3、配筋 根据长宽比n=l2/l1=6/4.5=1.33<2,判断该板属于双向板。 据n=1.33,查《建筑结构》“双向板系数”得 -3 =0.70β=1.9k=8.21×10-3并取弯矩折减系数为=0.8,板的有效高度为h01=120-20=100mm。 As1=ql2/k1h0=0.8×7.78×4.52/8.21×10-3×100=153.3mm2/m 选Φ8@200(As=251mm2)。 As2=aAs1=0.7×153.3=107.31mm2/m 选Φ8@200(As=251mm2)。 AsⅠ=βAs1=1.9×153.3=291.27mm2/m 选Φ10@250(As=314mm2)。 AsⅡ=aβAs1=0.7×1.9×153.3=203.89mm2/m 选Φ10@250(As=314mm2)。 (五)现浇雨棚计算设计 设计对象是首层两侧旁门上的雨棚板及雨棚梁。 计算简图见附图 雨棚板及雨棚梁计算简图和配筋图 1、雨棚板计算设计 (1)材料; 材料选用钢筋Ⅰ级,fy=210N/m2,混凝土强度等级为C20,fc=9.6N/mm2, 2 ft=1.10N/mm2。 2)尺寸: 雨棚板悬挑长度 l=1.2m=1200mm 雨棚板宽 b =2.1m=2700mm 根部板厚按[h=(1/12) l0计]h =1200/12=100mm 端部板厚 h d=60mm 雨棚梁尺寸 bh =360mm×240mm (3)荷载。 雨棚板端部作用施工荷载标准值,沿板宽每米Pk=1kN/m,板上永久荷载标 准值: 板下20mm水泥砂浆 0.02×20=0.4kN/m 选Φ8@180,(As=279mm2),将钢筋置于板的上部,并伸入支座内不小于30d =30×8=240mm注[: 30d查《混凝土结构设计规范(GBJ50003—2001)》表 6.1.4“纵向受拉钢筋的最小锚固长度”而得,选分布钢筋选Φ6@250。 2.雨棚梁计算设计 (1)计算雨棚梁的弯矩和剪力设计值。 ①荷载设计值; 雨棚梁净跨为2.1m,计算跨度按2.5m计算。 由于过道上的预制板搁且在纵墙上,故雨棚梁上不承受粱、板传来的荷载。 雨棚梁上墙体线荷载设计值,按取高度为三分之-净跨范围内墙重的原则计算,即1l0=1×2.4=0.8m范围内的墙重,于是墙重设计值为: 33 1.2×0.8×7.61=7.31kN/m雨棚板传来的线荷裁设计值为 Gqk'b+qPk=1.2×2.8×1.20+1.4×1=5.43kN/m雨棚梁上线荷载设计值为: q=7.31+5.43=12.74kN/m 2弯矩: 雨棚梁设计弯矩设计值为①计算由板上均布荷载在梁的单位长度上产生的力偶设计值为: M=1ql2=1×12.74×2.52=9.95KNm88 ②剪力 11 V=1ql0=1×12.74×2.4=15.29kN (2)计算雨棚梁设计弯矩设计值为①计算由板上均布荷载在梁的单位长度上产生的力偶设计值。 mq=Gqk'lz=1.2×2.8×1.200.36=3.15KN·m/m其中,qk'lz是将面荷载变为线荷载,Z为力偶臂。 ②计算由板端施工集中线荷裁在梁的单位长度上产生的力偶设计值: Mp=QPkz=1.4×1×(1.20+0.36)=1.93kN·m/m 2 3计算作用在梁上的总力偶设计值: m=3.15+1.93=5.08kN·m/m 4计算在雨棚支座截面内的最大扭矩设计值, T=1ml0=1×5.08×2.4=6.096KN=6.096×106N·mm
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