1、土木工程毕业设计高层框剪结构设计计算书土木工程毕业设计高层框剪结构设计计算书 土木工程毕业设计高层框剪结构设计计算书 山东建筑大学毕业设计说明书 摘要 本工程为潍坊某房地产项目，拟建高层住宅楼。 根据现场的土地使用面积将该楼设计成一对称布置的住宅楼，设置一部电梯，一层设置四户。 首层的标高为3.35米，其余10层的层高均为2.9米。 楼层总高度为34.8米。 总建筑面积5350平方米。 基本风压值0.45kN/m2，抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度值为0.05g，II类场地，设计地震分组为第二组。 本工程结构设计采用框架-剪力墙结构，结构计算按纵向框架承重分析。 具体内容 包括：结构方案和
2、初选截面尺寸；楼板结构设计；结构计算简图及刚度参数计算；荷载计算及结构位移验算；水平荷载作用下的结构内力分析；竖向荷载作用下的结构内力分析；荷载效应及内力组合；截面设计和构造要求；基础设计；结构施工图的绘制；计算机辅助设计。 在进行截面抗震设计时，柱按偏压构件计算，保证延性框架要“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件强锚固”的设计原则，且满足构造要求。 关键词：高层，框剪，抗震，结构设计。 Abstract King Garden in the works for A1 block, the proposed high-rise residential buildings. According t
3、o the land use area will be carried into a symmetrical layout design of residential buildings, the installation of a lift, one of four households. The level of the first floor is 3.35m and the remaining eleven floors are 2.9m high-level layers. The total height of the building is 34.8m. A total cons
4、truction area is 5350m2. Basic wind pressure value is 0.45kN/m2, earthquake intensity of 6 degrees security, the basic design for seismic acceleration values 0.05g, category II sites, design for the earthquake-first group. This engineering construction design adoption the frame-shear wall constructi
5、on. The structure of the vertical longitudinal loading analysis. Concrete contents include: structural programmes and primary cross-sectional size; floor structural design; Structural calculation diagrammatic drawing and stiffness parameter calculation; Structural load calculation and displacement c
6、alculation; Level load role of endogenous force structure analysis; Vertical load role of the endogenous force structure analysis; Load effects and endogenous force portfolio; Cross-sectional design and construction requirements; Foundation design; Structural construction mapping; computer-aided des
7、ign. Earthquake in cross-sectional design, pillar by bias components calculated to ensure extensive framework to “strong reminder and weak bends, strong column and weak beam, strong joint weak components strong anchorage“ design principles, and the cross-section must to meet the demand of constructi
8、on requirements. Key words： Tall structures, Earthquake proofing construction, Frame -Shear wall, Structural design 第1章 工程概况及结构选型 1.1工程概况 本工程为位于潍坊的某地产2号楼的住宅楼，该住宅为地下一层，地上十一层，地下一层层高2.9米，地上每层层高为2.9米，总高度为34.8米，其中地下一层为储藏室，地上十一层为一单元，一梯四户，共两种户型，一户建筑面积约为129平方米（公摊11平米），三室两厅两卫，一户建筑面积约为89平方米（公摊8平米），两室两厅一卫，总建筑面
9、积5232平方米。 结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，抗震等级为二级，防火等级为二级。 该结构抗震设防烈度为6度，场地类别为类，特征周期0.35s。 场地内土层分布及承载力特征值如下表： 表1.1 土层分布及承载力特征值 土层 土质 压缩模 地基承载力特征值/kpa 2 粉质粘土 7.0 150 3 粘土 8.5 190 4 粉质粘土 9.0 250 5 粘土 10 250 6 中粗砂 粉质粘土透镜体 13.5 10.0 250 250 7 粗砾砂 20.0 300 8 粘土中粗砂互层 粘土 中粗砂 12.0 13.5 280 280 9 中粗砂 13.5 300 10 粘土，中砂互层
10、 粘土 中砂 10.0 13.0 280 280 1.2结构选型与布置 1.2.1结构选型 (1)结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架-剪力墙结构。 平面布置如图1.1所示。 (2)屋面结构：采用现浇混凝土肋形屋盖，刚柔性屋面，屋面板厚100mm。 (3)楼面结构：全部采用现浇混凝土肋形楼盖，板厚120 mm。 (4)楼梯结构：采用现浇混凝土梁式楼梯。 (5)电梯间：采用剪力墙结构，墙厚200mm。 1.2.2结构平面布置 图1.1 结构布置图 1.2.3竖向布置 本住宅一共有11层，每层层高为2.9米，屋面有电梯机房和上人楼梯突出2.9米。 1.2.4楼盖体系结构布置 布置方式:纵横向承重。
11、 1.2.5构件尺寸初估 (1)梁的截面尺寸 主梁：截面高度h=（1/101/15）L=300420mm，取400mm 截面宽度b=（1/21/3）L=150300mm， 取200mm 次梁：截面高度h=（1/101/15）L=300420mm，取300mm 截面宽度b=（1/21/3）L=150300mm， 取200mm (2) 柱的截面尺寸 按混凝土异形柱结构技术规程，抗震烈度6度，异形柱高宽比极限4,故异形柱布置在各方向不易太长 (3)板的截面尺寸 本结构中柱距一般为46米，除个别板选用单向板，其余均为双向板。 双向板厚hl/50(l为区格短边边长)，取h=100mm。 框剪结构底层板和
12、顶层屋面板均为双层双向，分别取h=120mm，h=100mm。 (4)墙 外墙采用200的填充墙，内部隔墙采用200的填充墙。 根据抗震规范，剪力墙的厚度不应小于160mm，且不应小于层高的1/20，其底部加强部位的墙厚，不应小于200mm，且不应小于层高的1/16。 剪力墙的宽度取200mm，高度同层高。 1.2.6材料 梁板柱的混凝土强度都采用C30，板钢筋采用三级钢，箍筋采用二级钢筋 1.2.7确定计算单元和计算简图 取一榀纵向框架进行计算，按刚接体系进行计算。 1.2.8结构抗侧刚度计算 框架梁柱尺寸如图一所示。 与剪力墙相连的柱作为剪力墙的翼缘，共有3根框架柱。 计算框架梁刚度时，考
13、虑楼板的影响，乘以2的放大系数。 （1） 梁线刚度计算（编号见图1.1） 考虑到现浇楼板的作用 =2bh/12=21/120.2=0.0016m =E0.0016/4.2=0.00038E =E0.0016/3.6=0.00044E （2）异形柱线刚度 1-11层柱线刚度 抽出一个L形异形柱：如图 I=0.0223 底层柱线刚度： 抽出一个T形异形柱，如图： 底层柱线刚度： 相对线刚度：， 第2章 荷载计算 2.1荷载统计 2.1.1 结构重力荷载代表值计算 1. 屋面恒载 15mm水泥砂浆找平 0.01520= 0.30 三毡四油屋面防水层 0.40 20mm1：3水泥砂浆找平层 0.022
14、0=0.40 80mm矿渣水泥保温层 0.0814.5=1.16 40mm水泥石灰焦渣找坡 0.0414=0.56 120mm现浇混凝土板 0.1225=3.0 20mm石灰砂浆板底抹灰 0.0217=0.34 - 合计：6.16 kN/ 2. 楼面恒载 水磨石地面 0.65 100mm现浇混凝土板 0.1025=2.5 20mm板底抹灰 0.0217=0.34 - 合计： 3.49kN/ 3. 地下室顶板恒载 水磨石地面 0.65 160mm现浇混凝土板 0.1625=4.04 20mm板底抹灰 0.0217=0.34 - 合计：4.99 kN/ 4. 梁自重（kN/m） 表2.1 梁自重
15、自重 抹灰 合计 地下室 200400 1.36 200300 0.8 屋面 200400 1.59 200300 1.02 标准层 200400 1.71 200300 1.14 5. 异形柱自重 bh = 自重 250.32=8 20mm抹灰 3.60.0217=1.224 - 合计：9.224kN/m bh = 自重 250.46=11.5 20mm抹灰 50.0217=1.7 - 合计： 13.2 kN/m bh = 自重 250.32=8 20mm抹灰 3.60.0217=1.224 - 合计：9.224kN/m 6.内，外墙 自重 190.20.375+7.50.2（2.9-0.4
16、-0.375）=5.283 抹灰 170.04（2.9-0.1）=1.8224 - 合计：7.1054 kN/m 窗户门洞折减10% 7.1054（1-10%）=6.39kN/m 7.女儿墙 自重 7.50.241.5=2.7 抹灰 170.041.5=1.02 -合计：3.72 kN/m 8.剪力墙 自重 250.22.9=14.5 抹灰 170.042.9=1.972 - 合计：16.472 kN/m 2.1.1.2.荷载计算 1. 恒载标准值计算 屋面楼板处结构和构件自重 =3.99（5710.5+41.24.5）=2474 =1.94（10.516+574）+1.664.8=814.3
17、2 =9.8162.8/244=604.66 =6.39(57+10.5)2+5.65(4.82+4.27+5.72+5.42)+ 8.38242(4.8+2.1)2+(3+1.8)2+(2.4+2.4)2+15.904 (2.7+2.4)22+(0.9+1.7)2+4+21.8/2+3.72(57+10.5)2 = 1656.54 =0.45170/2=38.5 共计：=2474+814.32+604.66+1656.54+38.5= 5588 kN 标准层楼板处结构和构件自重 =3.99（5710.5+41.24.5）=2474 =1.94（10.516+574）+1.664.8=814.
18、32 =9.8162.844=1209.33 =6.39(57+10.5)2+5.65(4.82+4.27+5.72+5.42)+ 8.38242(4.8+2.1)2+(3+1.8)2+(2.4+2.4)2+15.904(2.7+2.4)22+(0.9+1.7)2+4+21.8=2308.67 =0.45170=77 共计：=2474+814.32+1209.33+2308.67+77= 6883 kN 地下室顶板处结构和构件自重 =4.99（5710.5+41.24.5）=3094 =1.66（10.516+574）+1.3264.8=695.376 =9.816（2.2/2+2.8/2）4
19、4=1080 =6.39(57+10.5)2+5.65(4.82+4.27+5.72+5.42)+ 8.38242(4.8+2.1)2+(3+1.8)2+(2.4+2.4)2+15.904(2.7+2.4)22+(0.9+1.7)2+4+21.8=2308.67 =0.45170=77 共计：=3094+695.376+1080+2308.67+77= 7255 kN 2. 活载标准值计算 上人屋面：2.5 kN/ =2.55710.5=1496 kN 楼面： 2.0 kN/ =2.05710.5=1197 kN 雪荷载： 0.4 kN/ =0.45710.5=239.4 kN 屋面活荷载和雪
20、荷载不同时考虑，取较大值。 3. 结构重力荷载代表值计算 屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5屋面活荷载标准值 楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值 屋面处 =5588+0.51496=6336 kN 标准层处 =6883+0.51197=7481.5 kN 地下室顶板处 =7255+0.51197=7823.5 kN 重力荷载代表值如图2.1所示： 图2.1 重力荷载代表值 2.1.2 横向水平地震作用计算 该建筑物为33米，小于40米，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算地震作用。 =0.85=0.85(6336
21、+107481.5+7823.5)=75628.3 kN 查得 s 由于该工程所在地区抗震设防烈度为7度，类场地，设计地震分组为一组，查表得 由于1.4=0.49s，故需考虑顶部附加水平地震作用的影响，顶部附加地震作用系数： =0.08T+0.07=0.080.788+0.07=0.133 对于多质点体系，结构底部总纵向水平地震作用标准值： =0.038575628.3 =2911.7 kN 附加顶部集中力： =0.1332911.7=387.3 kN -=2911.7-387.3=2524.4 kN =2911.7(1-0.133) =2524.4 楼层各质点水平地震作用计算见表2.2 表2
22、.2 楼层各质点水平地震作用计算 层次 11 2.8 33 6336 209088 0.136 729.4 729.37 24.07 10 2.8 30.2 7481.5 225941 0.146 369.6 1099 11.16 9 2.8 27.4 7481.5 204993 0.133 335.4 1434.4 9.189 8 2.8 24.6 7481.5 184045 0.119 301.1 1735.5 7.407 7 2.8 21.8 7481.5 163097 0.106 266.8 2002.3 5.817 6 2.8 19 7481.5 142149 0.092 232.6
23、 2234.8 4.419 5 2.8 16.2 7481.5 121200 0.079 198.3 2433.1 3.212 4 2.8 13.4 7481.5 100252 0.065 164 2597.1 2.198 3 2.8 10.6 7481.5 79304 0.051 129.7 2726.9 1.375 2 2.8 7.8 7481.5 58356 0.038 95.47 2822.3 0.745 1 2.8 5 7481.5 37408 0.024 61.2 2883.5 0.306 0 2.2 2.2 7823.5 17212 0.011 28.16 2911.7 0.06
24、2 33 88974.5 1 69.96 将楼层处的集中力按基底弯矩折成倒三角形荷载 kN/m kN 当考虑连梁约束刚度影响时，计算结构内力、位移所用的值与计算地震 时不同，应考虑连梁塑性调幅，连梁约束刚度乘以0.55折减系数，重新计算值。 塑性调幅后连梁约束刚度为： 倒三角形荷载作用下结构内力计算见表2.3 表2.3 倒三角形荷载作用下结构内力计算 层 次 标高x(m) 11 33 1 0 0 -0.375 -1.19 0.375 1.2 0.97 0.22 -0.97 10 30.2 0.915 -0.075 -5.25 -0.211 -0.67 0.373 1.2 0.97 0.22 -
25、0.45 9 27.4 0.83 -0.049 -3.43 -0.072 -0.23 0.383 1.2 0.99 0.23 -0 8 24.6 0.745 -0.047 -3.29 0.001 0.003 0.443 1.4 1.15 0.26 0.267 7 21.8 0.661 -0.039 -2.73 0.061 0.194 0.503 1.6 1.3 0.3 0.493 6 19 0.576 -0.061 -4.27 0.135 0.429 0.534 1.7 1.38 0.32 0.746 5 16.2 0.491 -0.071 -4.97 0.195 0.62 0.564 1.8
26、 1.46 0.34 0.955 4 13.4 0.406 -0.08 -5.6 0.251 0.798 0.584 1.9 1.51 0.35 1.145 3 10.6 0.321 0.021 1.469 0.348 1.107 0.549 1.7 1.42 0.33 1.433 2 7.8 0.236 0.072 5.037 0.451 1.434 0.493 1.6 1.28 0.29 1.727 1 5 0.152 0.15 10.49 0.558 1.774 0.419 1.3 1.08 0.25 2.023 0 2.2 0.067 0.262 18.33 0.753 2.395 0
27、.243 0.8 0.63 0.14 2.539 ,查表得出； ；=0.8132；=0.1868；=+m 结构内力汇总见表2.4 表2.4 结构总内力计算汇总 层次 总剪力墙 总框架 总连梁 11 0 -0.96974 0.969741 0.478932 10 -5.247 -0.44911 0.965856 0.621226 9 -3.42804 -0.00169 0.989386 0.636361 8 -3.28812 0.266509 1.146357 0.737322 7 -2.72844 0.492536 1.299711 0.835957 6 -4.26756 0.746214 1
28、.379627 0.887358 5 -4.96716 0.955134 1.458512 0.938096 4 -5.5968 1.145158 1.510507 0.971539 3 1.46916 1.432654 1.419243 0.912839 2 5.03712 1.727112 1.275228 0.820211 1 10.494 2.023362 1.083636 0.696981 0 18.32952 2.538624 0.627243 0.36021 2.1.3 水平地震作用下结构侧移计算 位移计算见表2.5 表2.5 位移计算 层次 11 33 1 0.15 10.08
29、45 0.6723 10 30.2 0.915152 0.14 9.4122 0.6723 9 27.4 0.830303 0.13 8.7399 0.6723 8 24.6 0.745455 0.12 8.0676 1.00845 7 21.8 0.660606 0.105 7.05915 1.00845 6 19 0.575758 0.09 6.0507 1.00845 5 16.2 0.490909 0.075 5.04225 1.00845 4 13.4 0.406061 0.06 4.0338 1.00845 3 10.6 0.321212 0.045 3.02535 1.00845
30、 2 7.8 0.236364 0.03 2.0169 1.00845 1 5 0.151515 0.015 1.00845 0.94122 0 2.2 0.066667 0.001 0.06723 0.06723 查表得出； 层间最大相对位移，满足要求。 2.1.4 水平地震作用下结构内力计算 1.单榀剪力墙内力 综合剪力墙的弯矩和剪力按各榀墙的等效抗弯刚度进行分配。 墙1的分配系数为 墙2的分配系数为 墙3的分配系数为 单榀剪力墙内力见表2.6 表2.6 单榀剪力墙内力 层数 综合剪力墙 单榀剪力墙 弯矩 剪力 弯矩 剪力 Q1 Q2 Q3 Q1 Q2 Q3 11 0 -0.97 0 0 0 -0.025 -0.54 -0.095 10 -5.247 -0.449 -0.135 -2.923 -0.513 -0.012 -0.25 -0.044 9 -3.
