土木毕业设计框架剪力墙结构计算书.docx

本工程采用框架剪力墙结构体系，此种结构体系抗震性能优于框架体系，完全符合北京地区8度抗震设防的要求。同时，在建筑布局和空间利用上优于剪力墙结构。从受水平力作用下的位移变化看，纯剪力墙体系虽然底部抗剪性能优越，但顶部变形相对较大；而框架结构在顶部相对位移较小，底部抗剪能力有限。因此，框架剪力墙结构有效的结合了上述两种结构的优点，使该结构体系在水平作用下具备了良好的力学特性。1.1梁截面尺寸确定: 截面高h：按跨度的估算，且不小于400mm，也不宜大于梁净跨度。取， ，取纵横两方向梁高为800mm. 截面宽b：可取梁截面高的,且不应小于250mm。截面高度和截面宽比值不宜大于4，以保证梁平面外稳定。取, 取纵横两方向梁宽为400m标准层结构平面图梁采用C40砼， bh=400800mm 轴线 轴间 轴线 轴间 轴线 轴间 轴线 轴间 说明：16层：有6根, 38根 /层712层: 有8根，32根/层1.2柱截面尺寸确定：截面尺寸由轴压比 控制：: 为考虑地震组合后轴压力增大系数，边柱取1.3, 内柱取1.2F: 柱负载面积 : 折算荷载，近似根据经验取n: 轴压比，对一级抗震近似取0.75n :：柱以上层数柱尺寸变化与砼等级错层进行砼标号912层 19.158层 21.214 层 23.1 单位：层次层数截面确定121873.619.10.0615505501121747.219.10.1211032620.819.10.183943494.419.10.24460060085436821.20.274765241.621.20.329676115.221.20.385700700586988.821.20.440497862.423.10.454310873623.10.5048008002119609.623.10.55411210483.223.10.605统一取：=1.3 F=48 n=0.7 单位：1.21柱线刚度： 单位: 层次I12层800800 边柱4500中柱45003层800800边柱3500中柱35004层700700边柱3500中柱350056层700700边柱3500中柱350078层600600边柱3500中柱35009层600600边柱3500中柱35001012层550550边柱3500中柱3500说明：112层 每层有28根16层 每层有20根712层 每层有16根1.3剪力墙尺寸确定：1.3.1剪力墙截面尺寸确定：抗震等级一级，剪力墙厚度应大于：标准层: 楼层高的; 160mm取312层墙厚为300mm底部加强区： 楼层高的；200mm取12层墙厚为300mm1.3.2.剪力墙类型：在整个立面上墙体无洞口，按整体强计算，这种整体墙实际上是一个整体的悬臂墙，符合平截面假定，正应力为直线规律分布。1.3.3剪力墙刚度计算: 基本假定：剪力墙是空间体系，在水平荷载作用下，为简化计算，假定如下：一、 楼盖在自身平面内刚度无穷大。二、 各片剪力墙在其平面内刚度无穷大。根据上述假定，可将纵横两个方向的剪力墙分开，把空间剪力墙结构简化为平面结构，即将空间结构沿两个正交主轴划分成若干平面剪力墙，每个方向的水平荷载由该方向的剪力墙承受，垂直于水平荷载方向的各片强不参与工作。在每个方向上，各片剪力墙承担的水平荷载按楼盖水平位移线性分布条件进行分配。 框架剪力墙协同工作简图： 剪力墙刚度计算：计算时只考虑横向剪力墙刚度，因为，此方向为弱轴。剪力墙和两端都有柱或墙，符合构造要求，可不设扶墙或暗柱。, 312层： 12层：为剪力不均匀系数，矩形截面取1.2 层次bhbh123008000412.753.251.661.613008000412.753.251.661.613.22113.251.661.613.251.661.613.22103.251.661.613.251.661.613.2293.251.661.613.251.661.613.2283.351.711.673.351.711.673.3473.351.711.673.351.711.673.3463.351.711.673.351.711.673.3453.351.711.673.351.711.673.3443.451.761.713.451.761.713.4233.451.761.713.451.761.713.4223008000412.753.451.761.713008000412.753.451.761.713.4213.451.761.713.451.761.713.42 因为，所以剪力变形的影响可忽略。1.3.4框架剪力墙协同工作刚度特征值：框架与剪力墙按铰接考虑，所以不考虑连梁作用影响框架剪力墙结构的侧移曲线随其刚度特征值变化而变化。当很小时（如时），即综合框架抗侧刚度比总剪力墙小很多时，结构侧移曲线接近纯剪力墙结构。反之，当值较大（如时），即综合框架抗侧刚度大于总剪力墙，结构侧移曲线比较接近框架结构的侧移曲线。1.4楼板尺寸确定：1.4.1竖向荷载计算：楼面板荷载计算楼梯护士站病房卫生间走廊跳出阳台楼面活荷载2.02.01.52.02.02.5楼面、顶棚做法楼2D楼2D楼2D楼8楼2D楼2D做法重0.440.440.442.340.440.44现浇板重（150厚）3.753.753.753.753.753.75恒荷载标准值4.194.194.194.194.194.19活荷载表准值2.02.01.52.02.02.5荷载标准值（）6.196.195.698.096.196.69恒荷载设计值5.035.035.037.315.035.03活荷载设计值2.82.82.12.82.83.5荷载设计值（g+q）7.837.837.1310.117.838.53100%+50% 建筑结构荷载规范GB500092001中北京地区50年一遇风压，雪压。1.4.2楼屋面板设计：本工程采用现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构。与之相适应，楼屋盖也选用现浇钢筋混凝土梁板结构。结合病房布置的灵活性，选用双向板楼盖。计算采用塑性方法。 主梁 第七层结构平面图 楼板轮廓线 构造要求：板厚大于40mm, 以上砼。 双向板厚度矩边长， 取板厚为150mm查简明混凝土结构设计手册（建工图书148233）第78页表1.331.331.331.330.570.570.570.570.02500.04170.02190.0424C1.111.141.071.15病房处 8.93楼梯 10.23走廊 10.23走廊 10.23护士站 10.23卫生间 12.51病房 护士站走廊 卫生间8.04 9.2115.368.07 9.8615.624.58 5.258.764.60 5.628.9016.08 18.4130.7216.14 19.7231.2416.08 18.41016.14 19.7231.240 0016.14 19.72016.08 18.41016.14 19.720根据简明混凝土结构设计手册（建工图书148233）第99页表取用，砼，级钢筋，150板厚病房m=8.66取m=6.96取m=16.9取取护士站m=10.34取m=6.96取m=18.49取取m=15.28取m=8.66取m=30.17取取走廊m=8.66取m=6.96取m=16.9取m=16.9取卫生间m=10.34取m=6.96取m=20.07取m=20.07取m=15.28取m=8.66取m=31.51取取2.地震作用2.1计算： 本工程结构立面为梯形，每层内收1.8m，则板面积每层减少36。1层2层3层4层5层6层楼板面积236217302270223421982162荷载（含板重）7.887.888.838.838.838.83板重量186131363220044197261940819090梁面积0.40.80.40.80.40.80.40.80.40.80.40.8总梁长688608688688688688容量252525252525梁总量550448645504550455045504柱截面0.80.8600.80.8600.80.8600.70.7600.70.7600.70.760柱高3.73.22.72.72.72.7容量252525252525柱总量355230272592259225922592剪力墙 截面1.110.960.810.810.810.81墙长888888888888容量252525252525墙总量244221121782178217821782门窗重100010001000100010001000墙材料 作法10001000150015001500150032111246803242232104317863146813.5914.2714.2814.3714.4614.567层8层9层10层11层12层突出楼板面积212620902054201819821946624荷载（含板重）8.838.838.838.838.835.595.59板重量1877318455181371781917501108743488梁面积0.40.80.40.80.40.80.40.80.40.80.40.80.40.18总梁长632632632632632632264容量25252525252525梁总量5056505650565056505650562112柱截面0.60.6560.60.6560.60.6560.550.55560.550.55560.550.55560.550.5528柱高2.72.72.72.72.71.356容量25252525252525柱总量136113611361114311435721271剪力墙 截面0.810.810.810.810.810.40墙长8888888888880容量2525252525250墙总量178217821782178217828800门窗重100010001000100010005000墙材料 作法12001200120012001200600600291722883428536280002768218482747013.7213.8113.8913.8713.979.502.2.结构基本自振周期 基本自振周期也可按确定。：为计算结构时用的假想位移（单位m）;: 为非承重墙对结构自振周期的影响,取0.70.8.由于屋面带有突出房间,故应把其折算到主体结构上计算。取均布荷载取均布荷载及查新编高层建筑结构（包世华）第189页表5-28，表中查得，.顶点位移 ， 即将代入 2.3水平地震作用计算： 基底总水平地震作用标准值 ，：由于场地属类场地，取0.3。Y: 在中V=0.9, : 8度，取0.16所以 所以因为，所以应考虑顶部附加水平地震作用，：顶部附加水平地震作用系数，由则质点i的水平地震作用具体计算见下表：顶部5074703735000.044812.740636.21244184828132080.0951754.777208.81140.52768211211210.1312419.797997.910372800010360000.1212235.082694.7933.5285369559560.1112050.368684.4830288548656200.1011865.655967.1726.5291727730580.0901662.444053.6623314687237640.0841551.635686.0519.5317866198270.0721329.925933.1416321045136640.0601108.317732.2312.5324224052750.047868.110851.729.0264902384100.028517.24654.714.5321111445000.017314.01413.02.4位移计算与验算：由于本公工程风荷载远小于水平地震作用，故只需进行水平地震作用下的位移验算。计算水平地震作用的侧移时，应取倒三角形分布荷载与顶点集中荷载产生的侧移之和。计算侧移时水平地震作用取用标准值，框架、剪力墙均取弹性刚度。 数据取用源自新编高层建筑结构（包世华）第190页，图5-41；第191页，图5-44层高合计倒三角集中倒三角集中倒三角集中123.5441.00.30.3倒三角：26.01.8113.540.50.920.280.2524.22.5103.5370.840.250.2221.71.793.533.50.760.230.1820.02.783.5300.680.200.1617.322.673.526.50.600.170.1414.72.663.5230.520.140.10集中：12.12.653.519.50.440.110.079.52.643.5160.360.080.066.92.633.512.50.280.050.044.31.724.590.200.030.022.61.714.54.50.100.010.000.90.9其中：倒三角荷载：集中荷载：由上表可知各层层间位移角均小于，满足要求。结构顶点位移3.框架协同工作3.1 框架剪力墙协同工作分析时，按下图所示，方法将各质点的水平地震作用折算为倒三角形分布荷载和顶点集中荷载。 综合剪力墙弯矩 综合剪力墙剪力 综合框架剪力 地震影响系数。层次12441.0-0.33-658201140.50.92-0.20-39890.0110370.84-0.08-15950.01933.50.760.023990.018300.680.1223940.01726.50.600.2243880.026230.520.3059840.02519.50.440.3875800.054160.360.4691750.1312.50.280.56111700.16290.20.67133650.2314.50.10.82163570.34层次1200.33609501173260.35646528371073260.3768345438973260.4073887802873260.42775899307146510.427758118226146510.437943134775366380.437943148954732570.4073881607731172100.3666501702321484900.2953571773212490720.17314018286注：分别查新编高层建筑结构(包世华) 第190页,图5-42, ,3.2总框架剪力调整： 对于的楼层即大于的楼层不必调整，按取用； 当时， 第一层，故， 取小，第13层 取用，本结构框架柱数量分16层和712层有规律变化，应取第一层或第七层对应地震作用的标准的总剪力。 65826826703374037536743474937315690258534368-297839894.地震作用计算4.1.地震力作用下剪力墙内力计算： 总剪力墙弯矩和剪力在各墙之间按各墙的等效刚度分配。 由于与的等效刚度相同，所以每片墙分配的剪力和弯矩为总剪力和弯矩的。12层11层10层9层8层7层6层5层4层3层2层1层-6582-3989-159539923944388598475809175111701336516357-823-499-199502995497489481147139616712045073267326732673261465114651366287325711721014849024907209159169169161831183145799157146511856131154单位 kN; kNm4.2.地震力作用下框架内力计算水平地震力作用下，柱子的剪力及弯矩计算 对总框架的总剪力应按各柱D值分配，且应取反弯点处的；近似计算时，每层可取中点处的剪力，其值取上、下二层楼板标高处平均值。 第i层j柱剪力 第i层j柱弯矩 反弯点高度比 其中：y 为柱子反弯点高度系数； 为上下梁刚度不同时的反弯点高度的修正系数； 为上下层高度不同时的反弯点修正系数。 水平地震作用下为到三角力作用下的值，在新编高层建筑结构(包世华)第79页，表3-3查取，在第83页，表3-5查取。边柱 单位Nmm层次层高(kNm)(kNm)12350065822.163.421.58104.00.980.350.35236.6127.411350068262.163.421.58107.90.980.300.30264.4113.310350070332.163.421.58111.10.980.450.45213.9174.99350074032.453.821.56115.50.690.450.45222.3181.98350075362.433.801.56117.60.670.450.45226.4185.27350074342.433.801.56116.00.670.450.45223.3182.76350074932.934.221.44107.90.360.430.43215.3162.45350073152.934.221.44105.30.360.450.45202.7165.84350069022.964.321.46100.80.350.500.50176.4176.43350058533.274.451.3679.60.210.550.55153.2153.22450043681.942.791.4462.90.260.640.59116.1167.01450039895.497.921.4457.40.260.840.8441.3217.0中柱 单位Nmm层次层高(kNm)(kNm)12350065822.164.422.04134.31.080.350.35305.5164.511350068262.164.422.04139.31.080.400.40292.5195.010350070332.164.422.04143.51.080.450.45276.2226.09350074032.455.122.09154.70.690.450.45297.9243.78350075362.435.062.08156.70.670.450.45301.6246.87350074342.435.062.08154.60.670.450.45297.6243.56350074932.935.631.92143.90.360.430.43287.1216.65350073152.935.631.92140.40.360.450.45270.3221.14350069022.965.801.96135.30.350.500.50236.8236.83350058533.276.602.02118.20.210.550.55186.2227.52450043681.943.731.9283.90.270.630.58158.6219.01450039895.4910.561.9276.60.270.810.8165.5279.2框架的节点平衡4.3.梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算 梁端弯矩： 方向与柱弯 矩相反 梁端剪力： 柱轴力：边柱： 中柱：端跨梁端跨梁边柱N中柱N层次LL12823713146817417443.5-462.52.511839219673.5826126165.3-119.58.210.710832720266.1827027067.5-185.6-1.49.39839722477.6830030075-263.22.611.98840823380.1831231278-343.32.1147840923380.3831131177.8-423.62.516.56839822778.1830430476-501.72.118.65836520871.6827927969.8-573.31.820.448342.219667.3826226265.5-640.61.822.23833018163.9824224260.5-704.53.425.62826916554.3822022055-758.8-0.724.91825812247.5816316340.8-806.36.731.64.4.水平力下梁柱内力（整理综合）梁AB轴（CD轴）梁BC轴层次122371314617417443.51139219673.521621665.31032720266.127027067.5939722477.630030075840823380.131231278740923380.331131177.8639822778.130430476536520871.627927969.8434219667.326226265.5333018163.924224260.5226916554.322022055125812247.516316340.8弯矩轴力层次柱A(柱D)柱B(柱C)柱A(柱D)柱B(柱C)1246462.511119.5119.510.710185.6185.69.39263.2263.211.98343.3343.3147423.6423.6166501.7501.718.65573.3573.320.44640.6640.622.23704.5704.525.62758.8758.824.91806.3806.331.65.竖向作用下框架内力5.1.计算单元及计算简图 取或轴线横向框架进行计算。由于楼面荷载均匀分布，故取两轴线中线之间的长度为计算单元宽度。框架计算单元 竖向作下框架计算简图因梁板为整体现浇，且各区格为双向板，故直接传给横梁的楼面荷载为梯形荷载，计算单元范围内的其余荷载通过纵梁以集中荷载的形式传给横向框架。5.2.重力代表值计算： 上页图中，包括梁重（不计板重）和隔墙重，由前面表格的有关数据得： 梁重（400800） 内墙 石灰粗沙粉刷 200厚水泥空心砖 合计 为板自重传给横梁的梯形荷载峰值，板取100%gk+100qk 为通过纵梁传给柱的板自重、纵梁自重、纵墙自重等所产生的集中荷载和集中力矩，根据上图负载面积可得： 纵梁自重：0.40.8256=48kN 纵梁传给柱的板重：6.19（0.5632）=111.4kN 纵墙自重（内）：7.026=42.12kN 外墙自重（玻璃幕墙）：1.21.53.560.5=18.9kN 5.3.荷载作用下框架弯矩计算 采用力矩分配法近似计算，计算结果对梁支座弯矩乘0.8系数，跨中弯矩按调整后的支矩计算，其应大于按简支梁计算在均布荷载作用下： 层次12=10.6=12.911=10.6=12.910=10.6=12.99=15=20.18=15.5=20.77=15.5=20.76=28.7=38.35=28.7=38.34=29.6=39.53=50.5=67.42=39.3=39.31=52.4=52.4G