一、设计资料
某三层办公楼,其平面图1和剖面图2所示。采用装配式钢筋混凝土空心板屋(楼)盖,开间为,外内墙厚均为,双面抹灰,墙面及梁侧抹灰均为,内外墙均采用MU10单排孔混凝土小型空心砌块,1层采用Mb7.5混合砂浆,一层墙从楼板顶面到基础顶面的距离为,2-3层采用Mb5混合砂浆,层高;基础采用砖基础,埋深。大梁L-1截面尺寸为,伸入墙内;窗宽,高;施工质量控制等级为B级。
图2 办公楼平面图
1.1荷载资料
屋面做法:
防水层:三毡四油铺小石子,
20mm厚水泥砂浆找平层,
50mm厚加气混凝土,
120mm厚现浇钢筋混凝土板(包括灌缝),
20mm厚水泥白灰砂浆,
楼面做法:
20mm厚水泥砂浆找平层,
120mm厚现浇钢筋混凝土板(包括灌缝),
20mm厚水泥白灰砂浆,
墙体荷载:
墙体拟采用MU10混凝土小型空心砌块,两侧采用20mm砂浆抹面
铝合金窗:
楼面活荷载:
楼面活载:,屋面活载: (上人屋面)
1.2设计内容
1、确定墙体材料的种类及强度等级。
2、验算各层纵、横墙的高厚比。
3、验算各承重墙的承载力。
图2 办公楼剖面及建筑构造图
二、荷载计算
由《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)和屋面、楼面及构造做法求出各类荷载值如下:
2.1屋面荷载
防水层:三毡四油铺小石子,
20mm厚水泥砂浆找平层,
50mm厚加气混凝土,
120mm厚现浇钢筋混凝土板(包括灌缝),
20mm厚水泥白灰砂浆,
钢筋混凝土进深梁,这算厚度(含两侧抹灰),
屋面恒荷载标准值
屋面活荷载标准值
2.2楼面荷载
20mm厚水泥砂浆找平层,
120mm厚现浇钢筋混凝土板(包括灌缝),
20mm厚水泥白灰砂浆,
钢筋混凝土进深梁,这算厚度(含两侧抹灰),
楼面恒荷载标准值
楼面活荷载标准值
2.3墙体荷载
厚混凝土空心砌块双面水泥砂浆粉刷,
铝合金窗:
2.4横梁L-1自重
三、静力计算方案
采用装配式钢筋混凝土空心板屋盖,最大横墙间距,查表属于刚性方案房屋;且洞口水平截面面积不超过全截面面积的,风荷载较小,屋面自重较大,即外墙可不考虑风荷载的影响。
四、高厚比验算
4.1纵墙高厚比验算
最大横墙间距,查表属于刚性方案;二、三层墙高,墙厚,Mb5砂浆,查表得;一层墙高,墙厚,Mb7.5砂浆,查表得。
(1) 构造柱的要求
在纵横墙相交处和屋面或楼面大梁支承处,均设有截面为的钢筋混凝土构造柱(构造柱沿墙长方向的宽度为)。
(2) 二、三层纵墙高厚比验算
由于外纵墙窗口的宽度大于内纵墙门洞口的宽度,只需要验算外纵墙的高厚比。
?整片墙高厚比验算
,查表,
,承重墙
,
(满足要求)
?构造柱间墙高厚比验算
构造柱间距 ,
,承重墙
(满足要求)
(3) 一层纵墙高厚比验算(只验算外纵墙)
?整片墙高厚比验算
,查表,
,承重墙
,
(满足要求)
?构造柱间墙高厚比验算
构造柱间距 ,
,承重墙
(满足要求)
4.2横墙高厚比验算
最大纵墙间距,查表属于刚性方案;二、三层墙高,墙厚,Mb5砂浆,查表得;一层墙高,墙厚,Mb7.5砂浆,查表得。
(1) 二、三层纵墙高厚比验算
,
查表,
承重墙,无门窗洞口,且,不考虑构造柱的影响(即)。
(满足要求)
(2) 一层纵墙高厚比验算
,
查表,
(满足要求)
五、纵墙内力计算和截面承载力验算
5.1计算单元
外纵墙取一个开间为计算单元,取图1中斜虚线部分为纵墙计算单元的受荷面积,窗间墙为计算截面。纵墙承载力由外纵墙(A、D轴线)控制,内纵墙由于洞口面积较小,不起控制作用,因而不必计算。
5.2控制截面
由于一层和二、三层砂浆等级不同,需验算一层及二层墙体承载力,每层墙取两个控制截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ(图3)。二、三层砌体抗压强度设计值,一层砌体抗压强度设计值。每层墙计算截面的面积为:
,
5.3各层墙体内力标准值计算
(1)各层墙重
?女儿墙及顶层梁高范围内墙高
女儿墙高度为,屋面板或楼面板的厚度为,梁高度为,则
?二至三层墙重(从上一层梁底面到下一层梁底面):
?底层墙重(大梁底面到基础顶面):
(2)屋面梁支座反力
由恒载标准值传来
由活载标准值传来
有效支承长 ,取
(3)楼面梁支座反力
由恒载标准值传来
由活载标准值传来
二层楼面梁有效支承长度
一层楼面梁有效支承长度
各层墙体承受的轴向力标准值如图3所示。
图3 计算简图和主梁(L-1)底部受压荷载示意图
5.4内力组合
(1)二层墙Ⅰ-Ⅰ截面
?第一种组合(由可变荷载效应控制的组合,、)
?第二种组合(由永久荷载效应控制的组合,、、)
(2)二层墙Ⅱ-Ⅱ截面
?第一种组合(由可变荷载效应控制的组合,、)
?第二种组合(由永久荷载效应控制的组合,、、)
(3)一层墙Ⅰ-Ⅰ截面(考虑二至三层楼面活荷载折减系数0.85)
?第一种组合(由可变荷载效应控制的组合,、)
?第二种组合(由永久荷载效应控制的组合,、、)
(4)一层墙Ⅱ-Ⅱ截面
?第一种组合(由可变荷载效应控制的组合,、)
?第二种组合(由永久荷载效应控制的组合,、、)
5.5截面承载力验算
(1)二层墙Ⅰ-Ⅰ截面
?第一种组合:,、
,
,查表得,
(满足要求)
?第二种组合:,,查表得,
(满足要求)
(2)二层墙Ⅱ-Ⅱ截面
按轴心受压计算(),取两种组合中较大的轴力进行验算
,查表得,
(满足要求)
(3)一层墙Ⅰ-Ⅰ截面
?第一种组合:,、
,
,查表得,
(满足要求)
?第二种组合:,,查表得,
(满足要求)
(4)一层墙Ⅱ-Ⅱ截面
按轴心受压计算(),取两种组合中较大的轴力进行验算
,查表得,
(满足要求)
5.6梁下局部承压验算
设计中在大梁支承处均设有钢筋混凝土构造柱(大梁支承在构造柱上),由于构造柱混凝土抗压强度(一般为C20)远大于砌体抗压强度,因而可不进行梁下局部承压验算。
六、横墙内力计算和承载力验算
取宽墙体作为计算单元,沿房屋纵向取为受荷宽度,计算截面面积。由于房屋开间及所承受荷载均相同,因而按轴心受压计算。
(1)第二层墙体Ⅱ-Ⅱ截面
?第一种组合(由可变荷载效应控制的组合,、)
?第二种组合(由永久荷载效应控制的组合,、、)
取
,由上述计算求得,,查表得,
(满足要求)
(2)第一层墙体Ⅱ-Ⅱ截面
?第一种组合(由可变荷载效应控制的组合,、)
?第二种组合(由永久荷载效应控制的组合,、、)
取
,由上述计算求得,,查表得,
(满足要求)