四层建筑砌体结构课程设计实例

目录

一. 结构方案

1. 主体结构设计方案 2. 墙体方案及布置

3. 多层砖混房屋的构造措施 二. 结构计算

1. 预制板的荷载计算与选型 2. 梁的计算与设计

（1） 计算单元及梁截面尺寸的确定 （2） 计算简图的确定 （3） 荷载设计值 （4） 内力计算 （5） 截面配筋计算

（6） 斜截面承载力计算 3. 墙体验算

（1） 墙体高厚比验算

① 静力计算方案的确定 ② 外纵墙高厚比验算 ③ 内纵墙高厚比验算 ④ 外纵墙高厚比验算 （2） 纵墙承载力计算

① 选定计算单元 ② 荷载计算 ③ 内力计算

④ 墙体承载力计算 ⑤ 砌体局部受压计算 （3） 横墙承载力计算

① 荷载计算 ② 承载力计算

4. 基础设计

（1） 计算单元

（2） 确定基础底面宽度

（3） 确定灰土垫层上砖基础底面宽度 （4） 根据容许宽高比确定基础高度

课程设计计算书

一、 结构方案

1. 主体结构设计方案

该建筑物层数为四层，总高度为13.5m，层高3.6m

2. 墙体方案及布置

（1） 变形缝：由建筑设计知道该建筑物的总长度32.64m

缩缝。工程地质资料表明：场地土质比较均匀，领近无建筑物，没有较大差异的荷载等，可不设沉降缝；根据《建筑抗震设计规范》可不设防震缝。

（2） 墙体布置：应当优先考虑横墙承重方案，以增强结构的横向刚度。

大房间梁支撑在内外纵墙上，为纵墙承重。纵墙布置较为对称，平面上前后左右拉通；竖向上下连续对齐，减少偏心；同一轴线上的窗间墙都比较均匀。个别不满足要求的局部尺寸，以设置构造拄后，可适当放宽。根据上述分析，采用以横墙承重为主的结构布置方案是合理的。

（3） 墙厚（初拟底层外墙厚为370mm，其余墙厚为240mm）。

3. 多层砖混房屋的构造措施

（1） 构造柱的设置：构造柱的设置见图。除此以外，构造柱的根部与地

圈梁连接，不再另设基础。在柱的上下端500mm范围内加密箍筋为φ6@150。构造柱的做法是：将墙先砌成大马牙槎（五皮砖设一槎），后浇构造柱的混凝土。混凝土强度等级采用C20。具体做法见详图。

（2） 圈梁设置：各层、屋面、基础上面均设置圈梁。横墙圈梁设在板底，

纵墙圈梁下表面与横墙圈梁底表面齐平，上表面与板面齐平或与横墙表面齐平。当圈梁遇窗洞口时，可兼过梁，但需另设置过梁所需要的钢筋。

二、结构计算

1. 预制板的荷载计算与选型

楼面地砖：20×0.04=0.8KN/m

2

板自重：2 .0kN/m2 (D=80mm)

15mm混合砂浆天棚抹灰：0.15×2=0.3 KN/m2 Gk= 0.8+2.0+0.3 = 3.1 KN/m2, Qk=2.00 KN/m2 6YKB36—2=3.46>3.1 5YKB36—2=3.61>3.1

6YKB30—2=5.52>3.1 5YKB30—2=5.74>3.1 6YKB24—1=5.30>3.1 5YKB324—1=5.22>3.1 楼盖布置见详图

2. 梁的计算与设计

混凝土采用

C20,fc= 9.6 N/mm

2

;钢材采用Ⅱ级钢，

fy300N/mm2fy

⑴ 计算单元及梁截面尺寸的确定

1111h(—）l= (—）×6000=750—500mm

812812取h=500mm。 11

b=(—）h=250～167mm

23

取b=250mm。 ⑵ 计算简图的确定

计算跨度： 60l = l0+a=(6000-240)+240=6000mm l= 1.05l0=1.05×(6000-240)=6048mm

取小值 l= 6000mm。 ⑶ 荷载设计值

板传来的恒载标准值：3.1×3.6=11.16KN/m 板传来的活载标准值：2.0×3.6=7.2 KN/m

梁自重标准值：0.25×0.5×25+0.02×0.25×20+0.02×0.5×20×

2=3.625 KN/m

设计值：（11.16+3.625）×1.2+7.2×1.4=27.822 KN/m ⑷ 内力计算

11

Mmax(pq)l2×27.822×62=125.20KNm

8811

Vmax(pq)l×27.822×

5.76=80.13KN

22

⑸ 截面配筋计算

HRB335, fy=300N/mm2,asas35mm

M125.　20106

s0.241〈smax0.399

1fcbh01.09.62504652

按单筋底面计算：

ξ=1－2s120.2410.28

由 1fcbξh0= fyAs As

1fcbh0

fy



1.09.62500.28465

1041.6mm2

300

选筋3Φ21（1039mm2）



As1039

。 0.9%min0.2%（满足要求）

bh0250465

⑹ 斜截面承载能力计算

HRB335, fc= 9.6 N/mm2,ft=1.10 N/mm2 ①复核截面尺寸：

h04651.864.0，属一般梁 b250

0.25cfcbh00.251.09.6250465279000N279KN80KN

∴截面尺寸符合要求。

② 判断是否按计算配置腹筋

Vc0.7ftbh00.71.1025046589.512KNVmax80.13KN ∴不需配置腹筋

配置箍筋 Φ6，s=300mm; 架立筋 2Φ10 配箍率：sv

nAsv1bs



250.3

0.134%svmin0.125%

250300

所以箍筋间距符合要求。 设置架立筋 2Φ10

3. 墙体验算

（1）墙体高厚比验算

① 静力计算方案的确定：因横墙间距s=2×3.6=7.2m，楼（屋）盖为装

配式钢筋砼楼（屋）盖，故房屋的静力计算方案为刚性方案。

② 外纵墙高厚比验算

墙体的计算高度，底层：H0底4.9m 。其他楼层，墙计算高度

H03.0m，墙厚0.24m，承重墙取　1　1.0。

有窗户的墙允许高厚比 ：210.4

bs1.8

10.40.76 ； s3.0

[β]允许高厚比，查表得：M10, M7.5时，[β]=26。

底层高厚比验算：

4.913.212[]1.00.76　2619.76（满足）；

0.37

三层高厚比验算：

3.61512[]1.00.76　2619.76（满足）；

0.24

③ 内纵墙高厚比验算 墙体的计算高度，底层：H0底3.60.54.1m 

4.1

11.0812[]1.00.76　2619.76（满足）； 0.37

④横墙高厚比验算

内横墙：一层 

H04.10

17.08[]26 h0.24H03.6012.5[]26 h0.24

三层 

外横墙：一层 

H04.9

13.2[]26 h0.37H03.6012.5[]26 h0.24

三层 

故满足要求。

（2）纵墙的承载力验算

①选定计算单元

在房屋层数、墙体所采用材料种类、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值来判别。

最不利窗间墙垛的选择

墙垛长度l/mm 1800

负载面积A/m2

A/l

3.6×2.85

6

② 荷载计算

屋盖荷载

35mm厚配筋细石混凝土板 0.88KNm2 顺水方向砌120mm厚180mm高的条砖 0.82KNm2 三毡四油沥青防水卷材，铺撒绿豆砂 0.4KNm2 40mm厚防水珍珠岩 0.16KNm2 20mm厚1：2：5水泥砂浆找平层 0.40KNm2 预应力混凝土空心板110mm 2.0KNm2

15mm厚板底抹灰 0.3KNm2

2

屋面活荷载标准值 2.0KNm2 梁及梁上抹灰：25×0.5×0.25×2.85+20×(0.02×0.25+2×0.5×0.02）×

2.85=10.331KN

基本风压为0.45KNm2

SkSv1.00.30.7KNm2, 故取0.7KNm2。 设计值：

由可变荷载控制：

N11.2Gk1.4Qk=1.2×（10.331+4.96×3.6×3.0）+1.4×2×3.6×2.85 =102.19KN 由永久荷载控制：

N11.35Gk1.0Qk= 1.35×（10.331+4.96×3.6×3.0）+1.0×2×3.6×2.85 =103.17KN 楼面荷载

大理石面层 0.42KNm2 20mm厚水泥砂浆找平层 0.40KNm2 预应力混凝土空心板110mm 1.8KNm2

15mm厚板底抹灰 0.3KNm2

2

梁及梁上抹灰 10.331KN 活载 2.0KNm2

设计值：

由可变荷载控制：N11.2Gk1.4Qk=1.2×（10.331+3.12×3.6×2.85） +1.4×2×3.6×2.85 =79.54KN。

由永久荷载控制：N11.35Gk1.0Qk= 1.35×（10.331+3.12×3.6×2.85） +1.0×2×3.6×2.85=77.68KN。 墙体自重

女儿墙重（厚240mm，高900mm），两面抹灰40mm。 其标准值为：

N= 19×3.6×0.24×0.9+20×3.6×0.04×0.9 = 17.4KN

设计值： 由可变荷载控制： 17.4×1.2 = 20.9KN。

由永久荷载控制： 17.4×1.35=23.5KN。

计算每层墙体自重时，应扣除窗口面积，加上窗自重，考虑抹灰

对2,3,4层，墙体厚度为240mm，计算高度3.6m，其自重标准值为：

0.24×（3.0×3.0－1.8×1.8）×19+0.04×（3.0×3.0－1.8×1.8）×

20+1.8×1.8×0.3=31.8KN

设计值： 由可变荷载控制： 31.8×1.2=38.2KN

由永久荷载控制： 31.8×1.35=42.93KN

对1层，墙体厚度为370mm，底层楼层高度为4.9m, 其自重标准值为：

0.37×（3.6×3.6－1.8×1.8）×19+0.04×（4.9×3.6－1.8×1.8）×20+1.8×1.8×0.3=80.82KN

设计值： 由可变荷载控制： 80.82×1.2 =96.98KN 由永久荷载控制： 80.82×1.35=109.11KN ③内力计算

屋面及楼面梁的有效支承长度a0f 一， 二层M10，f=1.89N/mm2

a010.89162.65mm240mm，取a0=163mm。 三，四层 M7.5 f=1.69 N/mm2

a010.69172.01mm240mm，取a

0=172mm

纵向墙体的计算简图

由可变荷载控制的纵向墙体内力计算表

楼上层传荷

本层楼盖荷载

截面Ⅰ—Ⅰ

层

NM

u(KN) e2(mm) Nl(KN) a0(mm) e1(mm)

(KNm) NⅠ(KN) 3 306.86 0 83.47 172 51.2 4.3 390.33 2 454.03 0 83.47 163 54.8 4.6 537.5 1

601.2

65

83.47

163

119.8

49.1

684.67

表中 NⅠ=Nu+Nl

M =Nu·e2+Nl·e1(负值表示方向相反) NⅣ=NⅠ+Nw（墙重）

截面Ⅳ—Ⅳ

NⅣ(KN)

454.03 601.2 809.27

e

h

0.4a0（h为支承墙的厚度） 2

由永久荷载控制的纵向墙体内力计算表

上层传荷

楼层 3 2 1

本层楼盖荷载

截面Ⅰ－Ⅰ M

NⅠ(KN)

(KNm) 4.2 4.5 51.3

410.00 563.18 716.36

截面Ⅳ—Ⅳ

Nu(KN) e2(mm) Nl(KN) a0(mm) e1(mm)

328.52 481.7 601.2

0 0 65

81.48 81.48 81.48

172 163 163

51.2 54.8 119.8

NⅣ(KN)

481.70 634.88 856.56

④ 墙体承载力计算

该建筑物的静力计算方案为刚性方案，因此静力计算可以不考虑风荷载的影响，仅考虑竖向荷载。在进行墙体强度验算时，应该对危险截面进行计算，即内力较大的截面；断面削弱的截面；材料强度改变的截面。所以应对荷载最大的底层墙体进行验算（370mm墙）；二层荷载虽比底层小，但截面变小（240mm墙）；三层与二层比较，荷载更小，但砌体强度较小（一，二层用M10砂浆，三层用M7.5砂砌筑）；四层的荷载比三层小，截面及砌体强度与三层相同。所以应对一，二，三层的墙体进行强度验算。

对于每层墙体，纵墙应取墙顶Ⅰ－Ⅰ截面以及墙底Ⅳ—Ⅳ截面进行强度验算。

纵向墙体由可变荷载控制时的承载力计算表

计算项目 M(KNm)

N(KN)

第三层

Ⅰ－Ⅰ截Ⅳ—Ⅳ截面 面 4.3 0 390.33 454.03 11.0 240 0.046 3.6 15 0.6446 432000 10

0 240 0 3.6 15 0.745 432000 10

第二层

Ⅰ－Ⅰ截Ⅳ—Ⅳ截

面 面 4.6 0 537.5 601.2 8.6 240 0.036 3.6 15 0.6686 432000 10

0 240 0 3.6 15 0.745 432000 10

第一层

Ⅰ－Ⅰ截Ⅳ—Ⅳ截面 面 49.1 0 684.67 809.27 71.7 370 0.194 4.9 20.42 0.4347 666000 10

0 370 0 4.9 20.42 0.8125 666000 10

e

M

(mm) N

h(mm)

H0

H0h

φ A(mm) 砖MU

2

砂浆 M f(N/mm) φA f(KN)

27.5 1.69 490.6 >1

7.5 1.69 543.9 >1

10 1.89 545.9 ≈1

10 1.89 608.3 ≈1

10 1.89 547.2 ＜1

10 1.89 1022.7 >1

φA fN

计算项目 M(KNm) N(KN)

纵向墙体由永久荷载控制时的承载力计算表

第三层

Ⅳ—Ⅳ截

Ⅰ－Ⅰ截面

面

4.2 0 410.00 481.7

10.2 240 0.043 3.6 15 0.6518 432000 10 7.5 1.69 475.9 >1

0 240 0 3.6 15 0.745 432000 10 7.5 1.69 543.9 >1

第二层

Ⅰ－Ⅰ截Ⅳ—Ⅳ截面 面 4.5 0 563.18 634.88 8.0 240 0.033 3.6 15 0.6758 432000 10 10 1.89 551.8 ≈1

0 240 0 3.6 15 0.745 432000 10 10 1.89 608.3 ≈1

第一层

Ⅰ－Ⅰ截Ⅳ—Ⅳ截面 面 51.3 0 716.36 856.56 71.6 370 0.194 4.9 20.42 0.4347 666000 10 10 1.89 547.2 ＜1

0 370 0 4.9 20.42 0.8125 666000 10 10 1.89 1022.7 >1

e

M

(mm) N

h(mm)

H0

H0h

φ A(mm) 砖MU 砂浆 M f(N/mm) φA f(KN)

22

φA fN

由上表可以看出，计算墙体在房屋的底层不满足承载力要求，说明本设计的墙体截面偏小或选用的材料强度等级过低。所以可以提高墙体的材料等级或采用网状配筋来提高局部墙体的承载力。 ⑤ 砌体局部受压计算

以上述窗间墙第一层墙垛为例，墙垛截面为370mm×1800mm,混凝土梁截

面为250mm×500mm,支承长度240mm..

根据内力计算，当由可变荷载控制时，本层梁的支座反力为Nl=83.47KN，

Nu=454.03KN

当由永久荷载控制时，本层梁的支座反力为Nl=81.48KN，Nu=481.7KN

a0= 163mm

Al=a0b =163×250=40750mm2

A0h(2hb)=370×(2×370+250)=366300 mm2

r10.A0366300110.3511.9892.0Al40750

0

Nu4817000.72MPa;N00Al=0.72×40750 = 29.47KN A1800370

验证 ΨN0+Nl≤ηγAlf

A03663009.03, 所以Ψ=0； Al40750

压应力图形完整系数η=0.7

ηγAlf=0.7×1.989×40750×1.89 = 107.23KN>Nl=83.47KN（安全）。

(3) 横墙的承载力验算

① 荷载计算

对于楼面荷载较小，横墙的计算不考虑一侧无活荷载时的偏心受力情况，按两侧均匀布置活荷载的轴心受压构件取1m宽横墙进行承载力验算。计算单元见详图。 屋盖荷载设计值： 由可变荷载控制：

N11.2Gk1.4Qk=1.2×4.96×3.6×1.0+1.4×2×3.6×1.0=52.93KN 由永久荷载控制的组合：

N11.35Gk1.0Qk=1.35×4.96×3.6×1.0+1.0×2×3.6×1.0=30.41KN 楼面荷载： 由可变荷载控制

N11.2Gk1.4Qk=1.2×3.12×3.6×1.0+1.4×2×3.6×1.0=44.99KN 由永久荷载控制的组合：

N11.35Gk1.0Qk=1.35×3.12×3.6×1.0+1.0×2×3.6×1.0=22.36KN 墙体自重：

对2，3，4层，墙厚240mm，两侧采用20mm抹灰，计算高度3.6m 自重标准值为：

0.24×19×3.0×1.0+0.04×20×.6×1.0=18.48KN

设计值 由可变荷载控制的组合：18.48×1.2=22.18KN

由永久荷载控制的组合：18.48×1.35=24.95KN 对一层，墙厚为370mm，计算高度4.9m, 两侧采用20mm抹灰 自重标准值为：

0.37×19×4.9×1.0+0.04×20×4.9×1.0=38.367KN

设计值 由可变荷载控制的组合：38.367×1.2=46.04KN

由永久荷载控制的组合：38.367×1.35=51.80KN

②承载力验算

横向墙体由可变荷载控制时的承载力计算表

计算项目 N(KN) h (mm)

第三层 137.1 240 3.6 15 0.745 240000 1.69 302.2 >1

第一层 230.36 240 4.9 20.42 0.6475 240000 1.89 293.7 >1

H0

H0h

φ A(mm)

2

f (N/mm) φA f(KN)

2

φA fN

横向墙体由永久荷载控制时的承载力计算表

计算项目 N(KN) h (mm)

第三层 144.5 240 3.6 15 0.745 240000 1.69 302.2

第一层 241.14 240 4.9 20.42 0.6475 240000 1.89 293.7

H0

H0h

φ A(mm)

2

f (N/mm) φA f(KN)

2

φA fN

>1 >1

上述承载力计算表明，墙体的承载力满足要求。

4. 基础设计

根据地质资料，取－2.000处作为基础底部标高，此时持力层经修正后的容许承载力q＝200 kN/m2。r＝20kN/m3。采用砖砌刚性条形基础，在砖砌基础下做250mm厚灰土垫层，灰土垫层抗压承载力qcs＝250 kN/m2。当不考虑风荷载作用时，砌体结构的基础均为轴心受压基础。 （1）计算单元

对于纵墙基础，可取一个开间s1为计算单元，将屋盖、楼盖传来的荷载及墙体、门窗自重的总和，折算为沿纵墙每米长的均布荷载进行计算。由于永久组合的荷载值较大，起控制作用，故按永久组合来考虑。 Nk＝691.64kN÷3.0m＝230.55 kN/m （2）确定基础底面宽度

b≥ ＝（198.68kN/m）/（200 kN/m2）－（20 kN/m2）×2.0m＝1.24m 取b＝1.30m

（3）确定灰土垫层上砖基础底面宽度

b≥ ＝（198.68kN/m）/（250 kN/m2）－（20 kN/m2）×2.0m＝0.946m 取b＝0.96m

（4）根据容许宽高比确定基础高度

查表得砖砌基础的宽高比为1：1.5，考虑砖的规格确定基础高度。 砖砌基础高度b/h＝1：1.5，h＝(960－240)/2×1.5＝540mm。

参考文献

(1)《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)，中国建筑工业出版社，2002。 (2)《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)，中国建筑工业出版社，2002。 (3)《砌体结构设计规范》(GB 50003—2001)，中国建筑工业出版社，2002。 (4)《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2002)，中国建筑工业出版社，2002。 (5)《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)，中国建筑工业出版社，2002。 (6)《建筑结构制图标准》(GB／T 50105—2001)，中国建筑工业出版社，2002。

附录

附：

1. 建筑平面施工图2. 建筑剖面图 3. 基础施工图

两张 一张 一张

致谢

感谢敬爱的刘嫄春老师，她循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我前进的方向。

感谢我的室友们，是我们之间的共同努力造就了我们的今天的成果。

在这个时候，我很高兴，从开始进入课题到课程设计的顺利完成，有多少可敬的师长、同学给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！谢谢你们！