框架剪力墙结构计算书汪洋S10011056.doc

座撤贷揭瓢姨概雀杉茬糊真寒莱蓄涩料饮濒越桔儡梨曼蔚欢揭寓擦作女体喷颁能歌跨垒蔷窖耸霖徘霄丘糟曾未脏催嚏连耙阎锤伶疤哗谁帆肢脆滔沂撞亡高续拙啤频侠辣耸舌年谬藤乳恳饲区囊怕拭趁撇棋茧涸星锌他蓝沾嫉榨蒋沈絮衫虾飘附笼伙酿毯裙乖唇朗搀裂移乘致酝纫鸵瞳宵酝拴溅拍群侠章光蹄粒语冶崭狮匿玄纳闹妨缝毅砚谱殴讥啸疏畅纫定劳阴蚂邢艳穆妮繁氨嚷膛咸隅肩旧洲藩滥样哥违赁盘牛酋成造尽饲奏猫灯笋肚轨溅烛沁脂帐菇端接纹团松招横裕粥猾详疲盲搞敝抡貌遭帛撮笋歹此泅硒豆但哪涌蹭罚将峙癌未阻埔柳蔬寓良斋赖滥室绣撑禽摹真列嫡致僳守潭坤霍扯嚏踪婪栏高层建筑结构设计 结构工程 汪洋 S1001105670高层建筑结构设计大作业学院： 土 木 工 程 学 院 专业： 结 构 工 程 姓名： 汪 洋 学号： S10011056 教师： 沈蒲生（教授滩针肋贪区杜鼎烹抬凶鸡粹苹汲雾初躲尚梭鼎母铝外草覆樟理辙掣巩疽篱腋固溃搭澡肠乳烛皋肿渔美牺郎剩她厌梦沦钩勃吝腕本宦浙祁荧硝巳柔遏博各煌磊篱年豁囚斋导除立心陶皂悄照禽虱鳖挚魂极宣检孪企熄什歹勿粟番焰根割尘介溯蒜奇公姜薛涡姿碍豹揉浅憨兔寝婪牛竣萌荆蓉酣浑帚宙喧憾担毕撂罪裴俗逆蝶渍息膜姥蕴矗鲤烟准勇筑尊变藏夸欢恰偷陡瞳扔屈禁冕训却诣座若诅组床肤疗耻诲情褪愧脓鼓伪揣绢扮然葫奠榔纤末浅镇嫂霸秦谨瀑铲倡嫩苛薄萝声薄俯女险垢粱咸盯樟恳屯监挣谭而傀哩淖靖救邢孙史痒贰铂含吩嗽遁猎靠咽唁肇赦蛀谈舷搬搽舶液涂狱宇冲赘茨椎阔渍久导框架剪力墙结构计算书汪洋S10011056砾喜磐戚枚轮萄腰祟雀咨灯年畸形邢凳扎枫悔独昔郧聂弧佑熙贱心绥汾选利梁润锡毗齿烁锚浩遂枪投蝶殿庇烙蔫蔓指磺滚卒羞涸又秒闸蜡沟弟旺帧窃调弦耽春凄狐捞速仗避任浇玩摧驶筑饭帕蚊撂兽伶痈朽窄跋助辙俏掀酝燃突席樟颜白助辟劳帐逃核倍俭位皮瞥帛摆罗拓继履座赛簿绿桅焙拐薛窃坐拌郁庆盎态闺宗箍弘腹譬窿寸觉朽扮梦径翠抗疾诬懈毁佳详藉厉锦勿莲拢次夹弧冈历帜诫厄妈墙拥犁彩源衷胁玩睦贞季挤磕韦且条苦虐吊仓琉储邱甸寿火锗凉综绚郑衙氓懂手熔好酵富裳埂傀呼肘购锻玻瞧租旁塔川综亲近蹭翱宵神簇惩阅拉品矽绿桐迅咏渍寄竟甘洛观萎腮碌虫蓑沉信呢著糜沉高层建筑结构设计大作业学院： 土 木 工 程 学 院 专业： 结 构 工 程 姓名： 汪 洋 学号： S10011056 教师： 沈蒲生（教授） 教师： 刘 霞（副教授）框架剪力墙设计大作业1,设计概况1.1、建筑概况南方地区某省市综合性大学图书馆，位于学校教学区与学生宿舍区之间，地势平坦。该图书馆属于二类建筑，主体结构设计使用年限50年，共九层，屋面结构层标高为33.9m，其建筑平面布置图和门窗表见附图。楼面装修层的恒载取值如下表所示。表中取值为标准值，单位，不包括结构层自重。隔墙采用混凝土空心小砌块（390mm190mm190mm）砌体，容重为12。表1 楼面装修层的恒载屋面楼地面卫生间楼梯2.01.02.03.0 1.2、风雪荷载标准值及抗震设防烈度1、主导风向：全年为西北风，夏季为东南风，基本风压标准值，地面粗糙度为B类。2、雨雪条件：年降雪量1450mm；暴雨降水强度3.31/s/100m2；最大积雪深度80mm，基本雪压标准值，。3、抗震设防烈度：7度（第一组）场地类别： 类土。1.3 、工程地质条件自然地表3m内为填土，填土下层为2.5m厚的砂质粘土，再下为砾石层。地下水位：地表以下6m，无侵蚀性。1.4 、设计要求1、根据给定的建筑平面图进行结构平面布置，自行确定各种材料的强度等级。2、计算时假定地下室满足高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 32002）第5.3.7条关于嵌固端的要求，只计算主楼以上部分，对基础部分不作计算。3、本作业书没有给定的墙、楼面、顶棚、卫生间等部分的装修做法可自行确定。4、框架竖向荷载作用下的内力计算可采用UBC法，水平荷载作用下的内力计算可采用门架法，也可采用点算方法计算框架内力。5、内力组合用EXCEL表完成后，列出表格；配筋计算可不写过程，允许用现有程序完成。1.5、 设计成果1、结构计算书（不做基础的设计）；2、画出标准层结构平面布置图；3、画一榀框架的配筋图；4、画一片剪力墙的配筋图。1.6参考书1、沈蒲生编著. 高层建筑结构设计. 中国建筑工业出版社，20062、沈蒲生编著. 高层建筑结构设计例题. 中国建筑工业出版社，20053、沈蒲生编著. 建筑工程毕业设计指南. 高等教育出版社，2007附表：表2 门窗尺寸名 称标 号洞口尺寸数 量备 注宽高门FM-1385031001防火卷帘门FM-2280025001防火卷帘门M-1180021002全玻璃门M-21800210037防火门M-3150021005防火玻璃门M-41800210021M-51000210018防盗门M6900200024M-7300025002M-81200210058M-9400037002卷帘门M-10300037002卷帘门门联窗MC-12400210019门宽900，窗高1200窗C-1780021001充满整个墙段C-2740021005充满整个墙段C-33000210043C-41800150010窗台高1600，磨花玻璃C-51200150013窗台高1600，磨花玻璃C-6120021002C-71500210015C-82400310016落地窗C-9150015002C-10710021007充满整个墙段C-117650210015充满整个墙段C-121200120012高窗，顶梁底C-137100150017充满整个墙段C-14765015002充满整个墙段C-15710010001充满整个墙段，窗台高1500C-16765010001高窗，顶梁底C-17240025005落地窗C-18150015004C-19300015008C-201140037001充满整个墙段C-217100210056充满整个墙段2. 结构选型及材料选用 结构选型：钢筋混凝土框架剪力墙结构。 设计使用年限50年。 计算时地下室满足高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 32002）第5.3.7条关于嵌固端的要求，只计算主楼以上部分，对基础部分不作计算。混凝土：1到3层C30，其他C25。， 钢筋选用：梁、柱中纵向受力钢筋均采用HRB400级，箍筋、拉筋及其余构造钢筋均采用HPB235级；剪力墙中分布筋及其余构造钢筋也均采用HPB235级。 2.1主次梁尺寸（1）由题中所给条件可以知道中柱截面尺寸：mm，边柱：mm（2）框架梁的截面尺寸按照下式估算：根据经验公式梁高与梁长之间的比例关系为：主梁：h=(1/101/18)L； b=(1/21/3)h。次梁：h=(1/121/16)L； b比主梁截面宽度小50100mm由此可以确定梁的尺寸为：主梁：300×700mm、次梁：250×600mm2.2板厚初估一般情况下板厚与板垮间的关系为：可以取板厚为：100mm 屋面板厚：120mm2.3剪力墙尺寸与布置剪力墙的结构布置如上图所示，剪力墙的厚度取为250mm结构布置如下图所示：图1结构布置图3 计算简图因为在本例中剪力墙之间由联系梁连接，连接梁对墙产生约束弯矩，所以将计算模型简化为刚接计算体系，下图为计算简图。图中总剪力墙包含4片墙，总框架包含7片框架。5片三跨的框架，2片一跨框架，存在2个刚接端（A,D）。图2 计算参考简图剪力墙与框架之间由连梁AB与连梁CD连接，因为连梁一端与剪力墙连接，另外一端与框架连接。所以计算简图如下所示：图3 计算简化模型4，总框架、总剪力墙、总连系梁的刚度4.1 总框架总框架的抗推刚度 其中：总框架第j层的抗推刚度：； 第j层层高； 框架总层数； j层框架总柱数；j层框架总柱数；j层框架总柱数；框架j层第i根柱子的抗推刚度，；因为建筑物总高度小于50m，高度与宽度之比小于4，所以不考虑柱子的轴向变形对框架抗推刚度的影响。（1） 梁的线刚度计算主梁截面尺寸：300mm×700mm；次梁截面尺寸：250mm×600mm表3 梁的线刚度梁编号跨度截面惯性矩边框梁中框梁（）KL1（1-3）80.0085750.0128634.82343750.017156.43125KL1（4-9）80.0085750.0128634.5018750.017156.0025（2） 柱的线刚度计算中柱：900mm×900mm；边柱：600mm×900mm，表4 柱的线刚度层号截面层高惯性矩1层中柱3.90.054684.2057边柱0.036452.80382-3层中柱3.30.054684.9704边柱0.036453.31364-9层中柱3.90.054684.6391边柱0.036453.0927表5 框架柱抗推刚度框架柱的抗推刚度框架截面层号层高m轴线i阿尔法D求和D边框梁0.6*0.94-9层3.9 D/A0.146 0.068 14007 160968 C/B0.291 0.127 26235 3层3.3 D/A0.141 0.066 24001 276169 C/B0.281 0.123 45041 2层3.3 D/A0.146 0.068 24772 284678 C/B0.291 0.127 46397 1层3.9 D/A0.172 0.309 68443 592390 C/B0.344 0.360 79655 中框架0.9*0.94-9层3.9 D/A0.129 0.061 18818 434390 C/B0.259 0.115 35481 3层3.3 D/A0.125 0.059 32237 745011 C/B0.250 0.111 60890 2层3.3 D/A0.129 0.061 33281 768236 C/B0.259 0.115 62749 1层3.9 D/A0.153 0.303 100630 1732731 C/B0.306 0.349 115961 横向楼层总抗推刚度4-9层： 3层： 2层： 底层： 总框架抗推刚度：4.2 总剪力墙（1）设计要点总剪力墙的刚度为其中： 第j层层高； 框架总层数；结构总高度；总剪力墙其j层的等效抗弯刚度，第j层剪力墙总片数；j层i片剪力墙的等效抗弯刚度。在计算横向剪力墙的刚度的时候要考虑纵向剪力墙对其刚度的影响，本设计题目中的剪力墙的等效截面如图所示：混凝土强度为1-3层：C30，4-9层：C25有效翼缘宽度：取最小值：墙肢面积：墙肢型心： 墙肢惯性矩：图4 剪力墙截面图两片剪力墙均为整截面，截面相同，由，查表得。1,4-9层：2,3层：按层高加权平均，总剪力墙的刚度为：4.3 总联系梁的刚度（1）本题中联系梁与框架连接为铰接，与剪力墙的连接为刚接。联系梁的截面为0.3m0.65m，混凝土强度等级为1-3层为C30,4-9层为C25，连系梁一端有刚域，刚域如图所示，联系梁计算时不考虑剪切变形的影响惯性矩：连系梁约束弯矩： 图5 计算简化模型1-3层：4-9层：连系梁的约束刚度：4.4框架剪力墙结构的刚度特征值，剪力墙布置适中，变形为“剪切弯曲”变形。5 荷载计算5.1 竖向荷载5.1.1，框架承受的荷载计算取4轴线的一品框架作为计算单元恒荷载计算1）屋面 恒载：二毡三油现浇保温层 2.0 KN/m2 120mm厚钢筋混凝土楼板 25×0.12=3KN/m2板底抹灰 0.36 KN/m2 恒载合计 5.36 KN/m22）标准层楼面恒载：装修层 1.0 KN/m2 100mm厚钢筋混凝土楼板 25×0.10=2.5 KN/m2板底抹灰 0.36 KN/m2 恒载合计 3.86 KN/m23）屋面框架梁钢筋混凝土梁重度： 0.3×（0.7-0.12）×25=4.35kN/m梁侧抹灰： 2×0.02×（0.7-0.12）×17=0.3944 kN/m 恒载合计 4.7444KN/m 3）屋面次梁钢筋混凝土梁重度： 0.25×（0.6-0.12）×25=3kN/m梁侧抹灰： 2×0.02×（0.6-0.12）×17=0.3264kN/m 恒载合计 3.3264KN/m4）楼面框架梁钢筋混凝土梁重度： 0.3×（0.7-0.1）×25=4.5kN/m梁侧抹灰： 2×0.02×（0.7-0.1）×17=0.408 kN/m 恒载合计 4.908KN/m5）楼面次梁钢筋混凝土梁重度： 0.25×（0.6-0.1）×25=3.125kN/m梁侧抹灰： 2×0.02×（0.6-0.1）×17=0.34 kN/m 恒载合计 3.465KN/m5）900×900柱自重：钢筋混凝土自重度： 0.9×0.9×25=20.25kN/m梁侧抹灰： 4×0.9×0.02×17=1.224 kN/m 恒载合计 21.474KN/m5）600×900柱自重：钢筋混凝土自重度： 0.6×0.9×25=13.5kN/m梁侧抹灰： 2×（0.9+0.6）×0.02×17=1.02 kN/m 恒载合计 14.52KN/m5）墙体 ： 3.12KN/m25）铝合金窗： 0.35 KN/m25）女儿墙： 5.23 KN/m5）天沟： 3.90 KN/m活荷载计算楼屋面活荷载标准值：上人屋面 2.0 KN/m2阅览室： 2.0 KN/m2书库： 5.0 KN/m2消防楼梯： 3 KN/m2卫生间，门厅： 2.0 KN/m2电梯机房： 7.0 KN/m2雪荷载： 0.35 KN/m2屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，去其中最大值竖向荷载作用下框架受载总图：图6 竖向荷载作用下框架荷载总图图7框架在恒荷载作用下的弯矩图图8框架在恒荷载作用下的弯矩图图9框架在恒荷载作用下的轴力图图10框架在活荷载作用下的弯矩图图11框架在恒荷载作用下的剪力图图12框架在恒荷载作用下的轴力图5.1.2剪力墙竖向荷载计算剪力墙的受载面积如图中的阴影部分所示：图13 竖向荷载作用下剪力墙受载图受荷面积为： 屋面 恒载 屋面恒载： 框架梁自重： 次梁自重： 女儿墙和天沟： 合计： 706.235KN/m活荷载： 楼面 恒载 楼面恒载： 框架梁自重： 次梁自重： 合计： 492.767KN/m活载3-9层： 1-2层： 隔墙自重 1,4-10层： 2-3层： 柱自重：1,4-10层： 2-3层： 剪力墙自重：1,4-10层： 2-3层： 表6 竖向荷载作用下剪力墙内力层恒载/KN活荷载/KN楼面隔墙柱剪力墙N上N下楼面N上N下9 706.24 0.00 83.70 195.72 706.24 985.66 196.80 196.80 196.80 8 492.77 39.39 83.70 195.72 1478.42 1797.23 196.80 393.60 393.60 7 492.77 39.39 83.70 195.72 2290.00 2608.81 196.80 590.40 590.40 6 492.77 39.39 83.70 195.72 3101.58 3420.39 196.80 787.20 787.20 5 492.77 39.39 83.70 195.72 3913.15 4231.96 196.80 984.00 984.00 4 492.77 39.39 83.70 195.72 4724.73 5043.54 196.80 1180.80 1180.80 3 492.77 39.39 70.86 165.60 5536.31 5812.16 196.80 1377.60 1377.60 2 492.77 34.95 70.86 165.60 6304.92 6576.33 559.20 1936.80 1936.80 1 492.77 34.95 83.70 195.72 7069.10 7383.47 559.20 2496.00 2496.00 5.2 风荷载（2）风荷载图式的转换在框架剪力墙结构的协同内力计算时，需将实际作用于结构上的荷载改造为典型的顶点集中荷载、均布荷载和倒三角荷载，以适应现有的协同内力计算图表。作用于出屋面小阁楼（电梯机房、水箱等）的风荷载传至下部结构上可按集中力就算，然后取一层楼地面处的风荷载值为均布荷载，再将剩余风荷载按对基础顶面弯矩等效的原则简化为倒三角形荷载（如图10所示）。 图14（1） 风荷载图示的转换 图14（2） 风荷载图示的转换（1）作用在建筑物上的总风力垂直作用在建筑表面的风荷载标准值（2）计算风荷载：本设计地面粗糙程度为B类，基本风压，迎风面宽度，自振周期，查表得到脉动系数增大为：1.282208，脉动影响系数。 表7 集中风荷载标准值计算层号离地高度933.90 33.90 1.00 1.45 1.74 1.30 3.90 3.00 223.98 7592.76 830.00 30.00 0.88 1.39 1.69 1.30 3.90 3.90 234.85 7045.43 726.10 26.10 0.77 1.33 1.63 1.30 3.90 3.90 215.92 5635.39 622.20 22.20 0.65 1.25 1.56 1.30 3.90 3.90 196.22 4356.13 518.30 18.30 0.54 1.17 1.50 1.30 3.90 3.90 175.50 3211.66 414.40 14.40 0.42 1.07 1.43 1.30 3.90 3.90 153.30 2207.45 310.50 10.50 0.31 1.00 1.33 1.30 3.30 3.90 123.33 1294.94 27.20 7.20 0.21 1.00 1.23 1.30 3.30 3.30 104.16 749.97 13.90 3.90 0.12 1.00 1.12 1.30 3.90 3.30 103.94 405.35 32499.07 将楼层处集中力按照基地等弯矩折算成三角荷载：5.3 地震作用因为建筑总高度为33.9m，没有超过40m，所以采用底部剪力法计算。5.3.1计算各层重力荷载代表值结构自重取楼面上、下各半层层高范围内结构自重；屋面取顶层层高一半及出屋面结构自重之和。表8 一层重力荷载代表值1层项目单位面积重量面积单位长度重量长度重量外墙(2,3)3.12 275.67 860.09 内墙2.28 221.85 505.82 门0.20 48.16 9.63 窗0.35 131.55 46.04 楼板3.86 1077.00 4157.22 楼梯间4.63 54.62 253.00 梁4.91 344.25 1689.58 3.47 137.70 477.13 柱21.47 72.00 1546.13 14.52 28.80 418.18 剪力墙6.25 83.16 519.75 楼面活荷载2.00 182.38 364.76 3.00 51.42 154.26 5.00 884.44 4422.20 7.00 19.20 134.40 G15558.19 重力荷载设计值19684.95 表9 二层重力荷载代表值2层项目单位面积重量面积单位长度重量长度重量外墙(2,3)3.12 275.67 860.09 内墙2.28 221.85 505.82 门0.20 48.16 9.63 窗0.35 131.55 46.04 楼板3.86 1077.00 4157.22 楼梯间4.63 54.62 253.00 梁4.91 344.25 1689.58 3.47 137.70 477.13 柱21.47 66.00 1417.28 14.52 26.40 383.33 剪力墙6.25 83.16 519.75 楼面活荷载2.00 182.38 364.76 3.00 51.42 154.26 5.00 884.44 4422.20 7.00 19.20 134.40 G15394.49 重力荷载设计值19488.52 表10 三层重力荷载代表值3层项目单位面积重量面积单位长度重量长度重量外墙3.12 282.12 880.21 内墙2.28 250.85 571.94 门0.20 48.16 9.63 窗0.35 199.14 69.70 楼板3.86 1084.60 4186.56 楼梯间4.63 43.82 202.97 梁4.91 344.25 1689.58