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北京马驹桥亦庄新城项目10高层住宅楼第1节工程概况与设计条件11建筑工程概况与结构选型本设计的题目是北京马驹桥亦庄新城项目10高层住宅结构设计,该工程位于北京市马驹桥县,该结构的设计使用年限为50年,安全等级为二级。上部结构采用钢筋混凝土剪力墙结构体系。基础形式为筏板基础,上部结构用PKPM系列中的PMCAD建模,并用SATWE计算,基础采用JCCAD有限元计算,楼梯采用探索者结构软件进行计算。在设计过程中遵循国家有关规范,为加强延性,遵照了“强剪弱弯、强墙弱梁”的原则。本工程地下两层,层高均为36米,地上为21层的住宅,一层平面标高为0000M,其余标准层高均为285M;首层室内外高差为03M,建筑物的总高度为65840M,建筑沿纵向的宽度为53040M,沿建筑的横向宽度为24240M。根据建筑的使用功能,房屋的高度与层数、场地条件,结构材料以及施工技术等因素,综合考虑抗侧力结构采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构体系。考虑到剪力墙内收不宜过大,应逐步内收,故基础顶到0000M的地下室外墙厚为300MM,内墙厚度为250MM,地上一、二、三层剪力墙厚度均为250MM,其他所有楼层的墙体厚度均为200MM,门洞高度取210M,其具体宽度详见建施图门窗表,窗台的高度为见建施图,窗洞高度具体详见门窗表,剪力墙的平面布置具体详见平面图,除图中注名外,墙体定位均为轴线居中楼盖结构采用现浇钢筋混凝土板,楼板厚度分别为120MM、150MM和180MM三种,基础现浇钢筋混凝土筏型基础。建筑填充墙均为200MM加气混凝土砌块和100MM的陶粒混凝土条形板墙,楼面、屋面具体做法详见建筑设计说明。12设计依据本工程建筑依据下列现行国家标准或行业标准进行结构设计混凝土结构设计规范(GB500102002)建筑抗震设计规范(GB500112001)(2008版)建筑结构荷载规范(GB500092001)(2006版)建筑地基基础设计规范(GB500072002)高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ32002,J1862002)房建筑结构制图标准GB/T501052001屋建筑制图统一标准GB/T50001200建筑结构可靠度设计统一标准GB500682001建筑工程抗震设防分类标准GB502232008钢筋焊接及验收规程JGJ182003钢筋机械连接通用技术规程JGJ1072003地下工程防水技术规范GB501082001混凝土结构工程施工质量验收规范GB502042002建筑地基基础工程施工质量验收规范GB502022002混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图03G1011(修正版)13设计的基本条件(1)建筑结构的设计使用年限,安全等级以及建筑的抗震设防类别本工程为普通高层民用住宅楼,属于一般的建筑物,根据结构可靠度设计统一标准第105条,结构的设计使用年限为50年;按照结构可靠度设计统一标准第108条和703条,建筑结构的安全等级为二级,结构重要性系数为10。O根据建筑抗震设防分类标准第302条和第1002条,建筑抗震设防类别为丙类。建筑室内外地面至檐口的高度为59700M,宽度24240M,高宽比为2520055调整信息中梁刚度增大系数BK200梁端弯矩调幅系数BT085梁设计弯矩增大系数BM100连梁刚度折减系数BLZ050梁扭矩折减系数TB040全楼地震力放大系数RSF10002QO调整起始层号KQ1102QO调整终止层号KQ20顶塔楼内力放大起算层号NTL0顶塔楼内力放大RTL100九度结构及一级框架梁柱超配筋系数CPCOEF91115是否按抗震规范525调整楼层地震力IAUTO5251是否调整与框支柱相连的梁内力IREGU_KZZB0剪力墙加强区起算层号LEV_JLQJQ3强制指定的薄弱层个数NWEAK0配筋信息梁主筋强度N/MM2IB360柱主筋强度N/MM2IC360墙主筋强度N/MM2IW360梁箍筋强度N/MM2JB300柱箍筋强度N/MM2JC300墙分布筋强度N/MM2JWH360梁箍筋最大间距MMSB10000柱箍筋最大间距MMSC10000墙水平分布筋最大间距MMSWH20000墙竖向筋分布最小配筋率RWV025柱最小配筋率RCV025结构底部单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数NSW0结构底部NSW层的墙竖向分布配筋率RWV1060设计信息结构重要性系数RWO100柱计算长度计算原则无侧移梁柱重叠部分简化作为刚域是否考虑PDELT效应否柱配筋计算原则按单偏压计算钢构件截面净毛面积比RN085梁保护层厚度MMBCB2500柱保护层厚度MMACA3000是否按砼规范73113计算砼柱计算长度系数是荷载组合信息恒载分项系数CDEAD120活载分项系数CLIVE140风荷载分项系数CWIND140水平地震力分项系数CEA_H130竖向地震力分项系数CEA_V050特殊荷载分项系数CSPY000活荷载的组合系数CD_L070风荷载的组合系数CD_W060活荷载的重力荷载代表值系数CEA_L050地下信息土的水平抗力系数的比例系数MN/M4MI500回填土容重KN/M3GSOL1800回填土侧压力系数RSOL050外墙分布筋保护厚度MMWCW3500室外地平标高MHOUT040地下水位标高MHWAT2000室外地面附加荷载KN/M2QGRD000第4节竖向荷载41楼面及屋面活荷载标准值屋面及楼面均布活荷载的标准值及其组合值系数,准永久值系数见表141屋面及楼面均布活荷载表141房间部位活荷载标准值2/KNM组合值系数E准永久值系数Q屋面不上人屋面05070住宅200704厨房200705卫生间200704走廊、门厅200704楼面消防疏散楼梯250703阳台250705电梯机房70090842屋面及楼面永久荷载标准值荷载统计KN/M2内容项次厚度荷载值(KN/M2)1、现浇板厚度(MM120250123002、地板砖100503、20厚12水泥砂浆找平层20200020404、10厚素水泥浆结合层10200010205、20厚板底粉刷2020002040客厅恒载P合计5171、现浇板厚度(MM120250123002、实木地板/地板20厚12水泥砂浆找平层20200020404、10厚素水泥浆结合层10200010205、20厚板底粉刷2020002040卧室恒载P合计4111、现浇板厚度(MM120250123002、8厚地砖铺实0243、20厚13水泥砂浆1找坡202026001/20020664、聚合物水泥砂浆防水层0405、15厚13水泥砂浆找平152000150306、20厚板底粉刷2020002040厨房、卫生间恒载P合计450恒载P同厨房、卫生间450阳台活载G250屋面恒载P1、现浇板厚度(MM120250123002、18煤渣砼找坡1,最薄处3070200071403、20厚13水泥砂浆找平20200020404、高分子卷材防水层0105、25厚挤塑泡沫保温板250206、干铺无纺聚脂纤维布一层0057、40厚C20细石砼整浇层40220040888、防滑地砖3020003060合计6631、现浇板厚度(MM)150250153752、30厚125水泥砂浆找平30200030603、板底粉刷和吊顶150地下室顶板恒载P合计585填充墙(KN/)(计算用)墙体类型墙厚双面粉备注混凝土空心砌块外墙19035需扣门洞荷载混凝土空心砌块内墙19033需扣门洞荷载空心砖内墙12033需扣门洞荷载第5节风荷载作用下的位移和内力51风荷载标准值在主体结构计算时,风荷载作用面积应取垂直于风向的建筑物最大投影面积,风荷载标准值按下列公式计算(51)KZSO式中风荷载标准值();K2/KNM高度Z处的风震系数;Z风荷载体型系数;S风压高度变化系数;Z基本风压()O2/KNM511风荷载体型系数S风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面上所引起的实际压力或吸力与来流风速度压的比值,它反映了建筑物表面在稳定风压作用下静态压力的特征分布规律,主要与建筑物外形和尺寸有关,考虑到本工程的建筑外形不是很规整,风荷载体型系数取14。512风压高度变化系数Z本工程地面粗糙度为C类,结构各楼层高度变化系数如下表Z结构各层的风压高度变化系数表151楼层号层高(M)IH高度(M)IZZ253226492140242006170137232705970135222855700132212855415129202855130126192854845123182854560120172854275116162853990113152853705109142853420105132853135102122852850098112852565093102852280088928519950848285171078728514250746285114074528585507442855700743285285074236007413636074513风震系数Z荷载规范741规定,对于高度大于30M且高宽比大于15的房屋和基本自振周期T1大于025S的各种高耸结构以及大跨度屋盖结构,均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。高层建筑结构在离室外地面高度Z处的风震系数可按下列公式计算Z(52)1ZZ式中脉动增大系数;脉动影响系数;震型系数Z5131脉动增大系数脉动增大系数可根据地面粗糙度类别,基本风压以及结构的基本自振周期T,按照高层混凝土结构技术规程表326确定,结构的基本自振周期,对于比较规则的结构,可采用近似公式计算。本工程结构1的基本自振周期可用公式(53)1056TN式中N为结构层数T1005N00525125S05012520781,查荷载规范表743得脉动增大系数1425132脉动影响系数Z振型系数可由结构动力计算确定,计算时可仅考虑受力方向基本振型的影响,本工程可近似取振型计算点距室外地面高度Z与房屋高度H的比值。根据公式计算得到的各层楼层风振系数见表151ZZ2,其中为脉动影响系数查高规3262查表得049结构各楼层的风振系数表表152Z楼层号高度(M)IZZZ1ZZ25649214010015024617013709514823597013509214722570013208814621541512908314520513012607914419484512307514218456012007014117427511606614016399011306213815370510905713614342010505313513313510204813312285009804413111256509304013010228008803512891995084031126817107802612371425074022121611407401811758550740131124570074009108328507400410420074001360740052结构的风荷载及相应的内力根据基本风压、风荷载体型系数以及楼层标高处的风压高度OS变化系数和风振系数,根据公式可求出各楼层标高处ZZKZSO的风荷载标准值,见表153。K各楼层风荷载标准值表153K楼层号02/KNMSZZK2/KNM25140150147241371481422313514713922132146135210501412914513120126144127191231421221812014111817116140114161131381091510913610414105135099131021330951209813109011093130085100881280799084126074807812306770741210636074117061507411205840741080563074104054207400107400在进行结构整体计算时,可以将风荷载作为集中力作用于结构的楼层标高处。结构各楼层处由风荷载标准值引起的水平集中力,层剪力和倾覆力矩可由下列公式计算11113388WKIKIKIIKIIINKIKJJWKIKJJIJFBHWBHVMZ式中、分别为第I层结构由风荷载标准值引起的KIFIWKI水平集中力、层剪力和倾覆力矩;第I层结构的风荷载标准值;、分别为结构迎风面的宽度和高度;IBIH、分别为第I层结构至室外地面的高度。IZJ公式的含义如上图所示,结构各楼层在风荷载标准值作用下的WKIF水平集中力、层剪力和倾覆力矩参见表154。X方向风荷载作用下各楼层的荷载、剪力和倾覆力矩表154楼层号(KN)WKIF(KN)WKIV(KNM)WKIM2529982998965244237724241223560112845878226921976115092187332849196282084553694301571981764512430171878955302581261776106063754041673226795947651570287498116137146729817013942313642188131645381261049423191394115776100021989510543310544249945950731105128144184691115203142737437411958348352642421238238364054102127924200984394913187457680337731356449633920135645451701013564594002Y向风荷载作用下各楼层的荷载、剪力和倾覆力矩表154楼层号(KN)WKIF(KN)WKIV(KNM)WKIM2530843089932452078292651231062218917758221542234331754321174675180323062016912687151890191672785447624118161521015910519517155701171613858616149841321417624715143811465321800714137681602926369013131391734331311912124911859236610711118201977442246410111192088648199091038321925544475896012288560969678954237806774596868524648747717583952548882035848085262968953033772627069972450202706910698981027069116734753风荷载作用下结构各楼层的水平位移和层间位移根据高规435,在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的12倍,不应大于该楼层平均值的15倍,计算后均满足要求。经计算后可得各楼层的水平位移层间位移如下表所示,表155。风荷载作用下各楼层的水平位移表155X方向风荷载楼层水平位移Y向风荷载楼层水平位移楼层号层高(M)最大值(MM)平均值(MM)最大值/平均值最大值(MM)平均值(MM)最大值/平均值25322383761011161117104242003663571021185106211123270358351021196101811822285349340103116291012821285335324103110283013320285325315103104179413119285309300103977752130182852922851039127081291728527526810384666312816285257251102779615127152852382321027115671251428521821310264351712413285198194102574466123122851771741025064141221128515615310243936312110285135133102373311120928511411210131026111982850930921012492121187285073072101193166117628505504911114311712252850380371010980851164285024024102062053117328501201210003302812022850040041000140111001285001001100005004100风荷载作用下各楼层的层间位移和层间位移角表156楼层层高(M)X方向风荷载Y方向风荷载号层间位移最大层间位移角层间位移最大层间位移角253220141/99990521/6235242000081/99990351/5778232700121/99990491/5488222850171/99990601/4771212850141/99990611/4642202850161/99990641/4472192850171/99990651/4390182850171/99990661/4310172850181/99990671/4242162850191/99990681/4191152850201/99990681/4161142850201/99990691/4156132850211/99990681/4180122850211/99990671/4239112850211/99990661/4341102850211/99990631/450092850211/99990601/473682850201/99990561/508472850191/99990511/560862850171/99990441/646952850141/99990361/787542850121/99990291/984432850121/99990311/916922850031/99990091/999912850011/99990051/9999风荷载作用下,楼层的层间位移角满足规范要求限制1/1000。由计算结果显示,在风荷载作用下,剪力墙的数量是足够的,主要目的是为满足地震作用下的要求。第6节地震作用下的位移和内力61抗震设计要点我国建筑抗震设计规范中提出的抗震设防的基本方针是“小震不坏、中震可修、大震不倒”。在高层建筑混凝土结构抗震设计中,通过两阶段抗震设计方法来实现“三个水准”抗震设防的目标。第一阶段的抗震设计是对结构在多遇地震作用下进行弹性分析,主要验算结构的楼层位移、层间位移,整体稳定性和结构构件的抗震承载力。对于大多数的建筑结构,可以只进行第一阶段抗震设计,通过抗震概念设计和抗震构造措施来满足第二和第三水准的抗震设防要求。第二阶段抗震设计是对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性分析。对于有特殊要求的建筑,地震时容易倒塌的建筑以及有明显薄弱层的不规则结构,除了进行第一阶段抗震设计外,还要进行结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算,并采取相应的抗震构造措施来保证结构具有足够的延性。根据高规第334条和464条,本工程可以仅采用振型分解反应谱法进行结构在多遇地震作用下内力和变形的弹性计算。由于本工程不属于质量与剐度分布明显不对称、不均匀的结构,按照高规第332条的规定,可以只计算单向水平地震作用下的扭转影响。振型分解反应谱法将结构视为多质点体系,计算前若干个自振周期与振型,利用正则变换,将多自由度体系分解为多个彼此独立的广义单自由度体系。根据地震加速度反应谱曲线,确定各单自由度体系的最大惯性力,并用静力方法进行结构的力学计算。将各振型的位移与内力进行组合,从而可以得到结构在水平地震作用下的位移与内力。由于振型分解反应谱法在计算过程中综台考虑了地震地面运动的强弱、建筑场地的性质阻及结构自身动力特性的影响,因而是目前在结构抗震设计中最基本和是常用的计算方法;考虑扭转耦联振动影响的结构,按扭转耦联振型分解反应谱法计算时,引人楼板在平面内刚度无穷大的假定后,每个楼层水平方向有两个水平位移分量和一个转角分量,共三个自由度。计算单向地震作用时,根据高规第333条,应考虑偶然偏心的影响。每层质心沿垂直于地震作用方向的偏移值可按下式采用361ILE式中第I层质心偏移值M,各楼层质心偏移方向相同;I第I层垂直于地震作用方向的建筑物总长度M。按以下规定进行地震作用和作用效应计算。对于钢筋混凝土结构可取阻尼比为005二、结构的自振周期和振型(周期比)结构的自振周期、振动角度及平动、扭转振动系数见表361。从表中可以看出,结构的基本自振周期为TL12588S,与经过大量工程统计得到的剪力墙结构基本自振周期经验公式TI005006N”N为结构层数基本吻合。从表中还可以看出结构的第一振型是以平动为主的平动振型其平动振动系数为1,扭转振动系数为0,结构以扭转振动为主的第一自振周期TT与平动振动为主的第一自振周期T1之比为TT/T110421125880828,符合高规第435条A级高度高层建筑不应大于09的要求。结构的自振周期、振动角度和振动系数表361平动系数振型序号自振周期振动角度X方向Y方向扭转振动系数11258882710020890092112001668607800801431042123430210140654033488898000095005503273178640800020186028575400020011068701719147340570260188016295191031059010901395109180110230661001211137940230270501101101276507201701012009271145300905803313008841339500702406914008012281082011006150067011983008060033计算时选取振型数位15,X方向和Y方向的振型参与质量分别达到总质量的9988和9950,表明采用的振型数是足够的。62水平地震作用下结构各楼层的地震作用标准值及相应的地震剪力,地震倾覆力矩见表163仅考虑X方向水平地震作用仅考虑Y方向水平地震作用楼层号FXKNVXKNMXKNMFYKNVYKNMYKNM251582815828509671743017430561262451411668361839154917065770186274237118213738455336296884513360254445822695272031571128235685682008061113879219259028081719080959069528729519262212091680356282288628382739364252295247619824504206054035106705004222594135948187574847283153211636680446315754213201775037515193671274269816491894676475216778875510138184500746915128148134521158075358316497191398029152947895094541482723613367113063438648854524110877649138518464279512940926923175859401358932512888186728861462199597217585940135893251191887705076163529161012046148501495026910920607369921814064410362765047516337464989148775512199937981028606916701777385388552981069321920045985207355031928310078322684401923924556927217784922088536768053287494426009659874578181622259422758097690577528176662893428572762441689746421193085730423319743128893772635463834092994682832741750521459112262839948822599795634525756312422419279503111637211040396008038846538166919344983395229763楼层地震剪力系数(剪重比)为使结构在多遇水平地震作用下的作用效应不致过小,抗规525规定在抗震验算时,结构任一楼层的水平地震作用剪力应符合下式本工程抗震设防烈度为8度,设计基本加速度值为02G,结构自振周期小于35S,且竖向规则。因此,楼层最小地震剪力系数为32。水平地震作用下结构各楼层的地震剪力系数见164从表中可看出,在单向水平地震作用下,结构在X向、Y向的基底剪力系数分别为396、386,均大于32满足规范要求。楼层地震剪力系数表164重力荷载代表值KN地震剪力KN地震剪力系数楼层恒载KN活载KNGIGIX向Y向X向Y向2573912751751158281743021052318242785122290736586683665770182617972344283524780843813738413360216281583225307449575614194203157200806143114142185105799089232832808172872951206123420909084599353321835628236425210721096199294853101474336542060542225997097418929485310147535124728314631578848651792948531014763659515193491894809773169294853101477380655101351281474769515929485310147839535831645294786956311492948531014794100613367545241652579139294853101471042476427955859406175401292948531014711439467288658594058851211929485310147124541705076614850566494109294853101471346887369926504755494839929485310147144835775512691670535478892948531014715498281069373550352347579294853101471651298440197784925114716931785110168175297874944818162499467510516856113721866699057758572764854594105168561137219804193085788937747044931052385611379209420946828911226452435215991869168602262809563459279504234101151637471591024219096008093449839638665地震作用下结构各楼层水平位移和层间位移(位移比)在水平地震作用下,按弹性方法计算结构各楼层水平位移和位移角参见表165从下表中可以看出所有楼层的水平位移最大值和层间位移最大值满足高规435条对A级高度高层建筑扭转效应的限值,即A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的12倍,不应大于该楼层平均值得15倍。弹性层间位移角X方向为1/1893,Y方向为1/1230,均小于1/1000,满足高规第463条对剪力墙结构弹性层间位移角的要求。地震作用下各楼层水平位移表165X向地震作用下楼层水平位移Y向地震作用下楼层水平位移楼层号层高H(M)最大值(MM)平均值(MM)最大值/平均值最大值(MM)平均值(MM)最大值/平均值25322250624831013663349210524200254824591043823335411423270250123921053935323412222285242823301043820296212921285234022241053616280312920285224521431053407267812719285214220411053193253012618285203519341052975237612517285192018201052755221812416285179917011062533205512315285167315781062309189012214285154114491062085172112113285140413171071862155012012285126411821071641137911911285112010441071423120811810285974905108121110381179285827766108100687211582856826301088127101147285540497109630556113628540434111946537812352852792571093212861124285175162108203181113328508808210710909511522850270261000460361001285009009100016013100地震作用下各楼层的层间位移和层间位移角表165X方向水平地震作用Y方向水平地震作用层间位移层间位移角层间位移层间位移角楼层号层高HM最大(MM平均最大/平均最大最大(MM平均最大/平均最大253220980941051/32811801761021/1790242000560541031/35961221121091/1642232700850751141/31721741441211/1552222851171001171/24372111631301/1349212851100901231/25812171501451/1312202851141111031/24932251591421/1265192851201161041/23672281651391/1250182851271221041/22432301701361/1238172851331271041/21412321741331/1230162851381321051/20632321761321/1227152851421361051/20022321781301/1231142851461391051/19562301781291/1240132851481411051/19232271771281/1258122851501421061/19022221751271/1284112851511421061/18932161711261/1322102851501411061/18992071671241/137592851481381071/19261971611221/145082851441341081/19821831531191/155772851361261081/20891661421171/171662851251051191/22791441161241/197452851040961091/27291181061111/240742850870801091/32630951871101/300432850790561411/35940990791251/288322850180171001/99990300241001/999912850090091001/99990160131001/9999第7节荷载效应和地震作用效应组合71无地震作用无地震作用时,根据高层混凝土结构技术规程第561条,荷载效应组合的设计值按下列公式确定(71)GKQKWKSS式中S荷载效应组合设计值;、分别为永久荷载、楼面活荷载和风荷载效应的GKQWK标准值;、分别为永久荷载、楼面荷载和风荷载的分项系GQW数;、分别为楼面活荷载和风荷载的分项系数。QW无地震作用组合时,荷载的分项系数应按下列规定采用1当进行承载力计算时永久荷载的分项系数,当其效应对结构不利时,对由可变荷载效应控制的组合应取12,对由永久荷载效应控制的组合应取135,当其效应对结构有利时,应取10。楼面活荷载的分项系数一般情况下应取14;风荷载的分项系Q数应取14。W2当进行位移计算时,公式(171)中的各分项系数均取10。无地震作用效应组合时,当永久荷载效应起控制作用时,07,Q00;当可变荷载效应起控制作用时,10,06或WQW07,10。QW72有地震作用有地震作用时,根据高层混凝土结构技术规程第563条,荷载效应和地震作用效应组合的设计值应按下列公式确定(72)GEHKEVKWKSSS式中S荷载效应和地震效应组合的设计值;、分别为重力荷载代表值、风荷载标准值的效应;GEWK、分别为水平地震作用标准值和竖向地震作用标准值EHKSVK的效应,尚应乘以相应的增大系数或调整系数;、分别为重力荷载、风荷载的分项系数;GW、分别为水平地震作用和竖向地震作用的分项系数;风荷载的组合值系数。W有地震作用效应组合时,荷载效应和地震作用效应的分项系数按下列规定采用721当进行承载力计算时,公式(72)中的各分项系数应按表171采用。当重力荷载效应对结构承载力有利时,表(171)中的不G应大于10。有地震作用效应组合的作用分项系数表171所考虑的组合GEHVW说明1、重力荷载及水平地震作用1213不考虑不考虑2、重力荷载及竖向地震作用12不考虑13不考虑9度抗震设计时考虑,水平长悬臂结构8、9度抗震设计时考虑3、重力荷载及水平、竖向地震作用121305不考虑9度抗震设计时考虑,水平长悬臂结构8、9度抗震设计时考虑4、重力荷载、水平地震作用及风荷载1213不考虑1460M以上的高层建筑考虑5、重力荷载、水平地震作用、竖向地震作用及风荷载1213051460M以上的高层建筑考虑、9度抗震设计时考虑,水平长悬臂结构8、9度抗震设计时考虑722当进行位移计算时,全部分项系数均应取10有地震作用效应组合时,风荷载的组合值系数应取02。W对于有地震作用效应组合的情况,除按公式(72)进行荷载效应组合和地震作用效应组合外,尚应按公式(71)进行荷载效应组合,以保证各种工况下结构的安全性。第8节剪力墙设计要点81墙肢截面内力设计值调整剪力墙的特点是墙肢长度远大于墙体厚度,在其自身平面内具有很大的侧向刚度,在结构中往往承受较大的水平作用,是一种有效的抗侧力构件,从受力状态看来,墙肢属于偏心受压或偏心受拉构件,在进行墙肢的截面设计时,一般要求进行斜截面受剪承载力计算,偏心受压或偏心受拉状态下的正截面承载力计算以及墙体平面外轴心受压承载力计算等。在竖向荷载和侧向力的共同作用下,剪力墙常见的破坏形态有弯曲破坏、剪切破坏(斜拉破坏、斜压破坏、剪压破坏),沿水平施工缝滑移破坏以及钢筋锚固破坏均属于脆性破坏,在抗震设计中应尽量避免。根据“强剪弱弯”的原则,提高剪力墙底部加强部位斜截面受剪承载力,可以防止墙肢在弯屈屈服之前出现剪切破坏,改善底部塑性铰区的延性和耗能性能。剪力墙底部加强部位墙肢截面的剪力设计值,一、二、三级抗震等级对应按下列公式进行调整,四级抗震等级和无地震作用组合时可以不进行调整。(81)VWV9度抗震设计时尚应符合(82)1WUAM式中考虑地震作用组合的剪力墙底部加强区墙肢截面的剪V力设计值;考虑地震作用组合的剪力墙底部加强部位墙肢截面W的剪力计算值;剪力墙增大系数,一级为16、二级为14、三级为VW12;剪力墙底部截面实配的抗震受弯承载力所对应的弯WUAM矩值;考虑地震作用组合的剪力墙墙肢底部截面的弯矩设W计值。82墙肢受剪截面限制条件和轴压比限值为防止剪力墙过早出现斜裂缝,发生脆性破坏,应对墙肢的剪压比进行控制,剪力墙的受剪截面应满足下列要求。821无地震作用组合时(83)025OWCWOVFBH822有地震作用组合时剪跨比大于25时,(84)102WCWOREVFBH剪跨比小于25时,(85)5COREF式中剪力墙截面的剪力值,底部加强部位应按V调整;WV结构构件的重要性系数,085;ORE、分别为剪力墙墙肢截面宽度、有效高度;WBH混凝土影响系数,应按高层混凝土结构技术规程C第626条采用;计算截面处的剪跨比,即,其中、应CWOMVHCV取同一组组合的未进行内力调整的弯矩和剪力计算WV值。为了保证在地震作用下剪力墙具有足够的延性,高层混凝土结构技术规程第7214条规定,一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位在重力荷载作用下,墙肢的轴压比不应超过表181的限值。/CNFA剪力墙墙肢轴压比限值表181抗震等级(设防烈度)一级(9度)一级(7、8度)二级CNFA040506第9节剪力墙计算示例轴墙肢体截面设计示例3191墙肢I的截面设计911基本条件轴线有两墙肢,具体详见平面图。底部加强区及其上一层(2313层)的墙体厚度为B250MM,非底部加强区(本层及其上各层)的墙体厚度均为200MM,墙肢I长度为1600MM,其形状为一L形墙肢,WBWH可以将其分解为两个肢纵向及横向。混凝土强度等级底部加强区为C35,其他楼层为C30。墙肢边缘构件的箍筋采用HRB335级热轧钢筋,墙体、墙肢边缘构件的水平分布钢筋和纵向受力钢筋均采用HRB400级热轧钢筋。912墙体稳定性验算墙肢I有暗柱,有转角墙墙,在底部加强部位的截面厚度为250MM,约为地下二层高的1/15,根据高层混凝土结构技术规程第722条的要求,对墙肢I进行稳定性验算。墙肢I为两边支撑的带翼墙墙肢,根据高层混凝土结构技术规程附录D公式,其计算长度系数10,地下二层墙肢I的计算长度按OL高层混凝土结构技术规程公式计算如下01360LHM剪力墙底部加强区部位的混凝土弹性模量,根4232510/CENM据高层混凝土结构技术规程公式(D01)可以得到34322051098/16ECTQL作用地下二层墙肢组合的等效竖向均布荷载设计值,可以根据表191计算得到3210457/6QKNMQ因此,地下二层墙肢I的稳定性符合高层混凝土结构技术规程附录D的要求。913地下二层墙肢I(底部加强区)截面设计地下二层墙肢I的内力标准值及部分内力组合值参见表191,从表中可以看出,水平地震作用产生的内力远大于风荷载产生的内力,有地震作用参与的组合值对截面设计起主要控制作用,因此可按照有地震作用的组合值进行截面设计。墙肢I(地下2层)内力情况表191荷载工况WNKWMNMWVK永久荷荷载27630908风荷载3067428水平地震作用239951120412永14活223171542154135永0714活234631681168512永14活0714风220172578181412永14活0714风226178168126612永0714活14风194982540189812永0714活14风215850426111410永14活0714风1894232031157610永14活0714风195421581102810永0714活14风1765332304166010永0714活14风18510123287612(永05活)13地169888113412812(永05活)13地232255173117610(永05活)13地1363687868388210(永05活)13地1987425418142212(永05活)13地0214风16902283202519012(永05活)13地0214风1707367906503412(永05活)13地0214风2313965380125412(永05活)13地0214风2331104966109810(永05活)13地0214风1355118075396110(永05活)13地0214风1372257661380410(永05活)13地0214风1978855211134510(永05活)13地0214风19959956251500根据高层混凝土结构技术规程第7215条和第7216条的规定,底部加强部位及其上一层(23层)的墙肢应设置约束边缘构件,其长度为MAX02,1540CWLHBMAX(021725,15250,450)450MM暗柱长度为AX,/240CWCHBLMAX(2500,450/2,400)400MM由于与比较接近,故取450MM,此时,约束边缘构件的纵向CH受力钢筋合力作用点到截面边缘的距离为450/2SM地下二层墙肢I截面边缘的有效高度为016375WSH墙肢底部加强区的轴压比限值验算在重力荷载作用下,地下二层墙肢I的轴向压力设计值为1205DLNN12201066KN轴压比为320160675CFA这说明地下二层墙肢I满足二级抗震等级的轴压比限值要求。墙肢I的抗震受剪截面限制条件验算取墙肢的组合内力设计值。根据公8320,5190WWMKNMVKN式,地下二层墙肢I的底部加强区的剪力设计值调整为VWV1451907266KN此时,墙肢的截面的剪跨比为/WOMH6383201/70175842根据公式可以得到/CWOREVFBH01592015/8104488V7266KN因此,当有地震作用组合时,地下二层墙肢I的截面符合剪压比限值要求偏心受压正截面承载力计算取地下二层墙肢I的组合内力设计值。当混凝土强度等级不超过C50时,135,8075NWKMWNM,墙肢截面的相对界限受压区高度为03CU1/BYSCUFE5083620130518在底部加强区及其上一层(23层)墙肢I配置竖向钢筋10200(双排),此时墙肢的竖向分布钢筋配筋率为/WSVAB278502314大于混凝土结构设计规范第1059条非抗震设计时最小配筋率02和第11711条二级抗震等级最小配筋率025的要求。当墙肢两端约束边缘构件的纵向受力钢筋对称配置时,界限破坏情况下的可以根据公式、BNOSYSSWCNAFN、,并考11CCWCFWFFXBHSSOH15WYXBF虑相应的承载力抗震调整系数求出RE1/BCWOBBWO

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