剪力墙结构毕业设计

本 科 毕 业 论 文1目 录第 1 章 工程概况与设计条件建筑概况与结构选型2设计依据3 设计基本条件3 混凝土结构的环境类别3第 2 章 建筑设计建筑设计部分4 套内建筑面积5 结构设计4第 3 章 主要结构材料主要结构材料 6 第 4 章 结构计算模型基本假定 7计算软件与主要参数8楼梯计算9第 5 章 竖向荷载屋面及楼面活荷标准值12屋面及楼面永久荷载标准值12隔墙永久荷载标准值14第 6 章 风荷载作用下的内力风荷载的标准值16风载体形系数16风压沿高度变化系数16风振系数17结构的风荷载及相应的内力19第 7 章 水平地震作用计算抗震设计要点22结构自振周期及振型24水平地震作用标准值、地震剪力和地震倾覆力矩25地震作用下结构个楼层水平位移和层间位移26第 8 章 结构构件计算房间 1 各构件内力计算28剪力墙的截面设计29房间 1 板的计算35第 9 章 楼梯计算楼梯平面布置37梯段计算37平台板计算40第 1 章 工程概况与设计条件本 科 毕 业 论 文2一、建筑概况于结构选型武汉市某高层住宅楼，标准层层高为 3m，第 18 层为电梯间和水箱，层高4.8m，首层室内外高差 0.45m，建筑物总高度 56.25m。建筑物沿 X 方向长度为 20.4m，沿 Y 方向上的长度为 12.2m。高层就爱你住的平面布置如图 1-1 所示。根据建筑物的使用功能、房屋的高度与层数、场地条件、结构材料以及施工技术因素综合考虑，抗侧力结构采用现浇钢筋混凝土剪力墙体系。墙体厚度均为 200mm，剪力墙的平面布置如图 1-1。墙体定位均为轴线居中。楼盖结构采用现浇钢筋混凝土板，标准层楼板厚度为 100mm，电梯机房及楼梯楼面楼板厚度为 150mm。基础采用现浇钢筋混凝土筏型基础。建筑隔墙采用陶粒混凝土空心砌块砌筑，分户墙厚度为 200mm，户内隔墙厚度为 200mm，主卧卫生间隔墙以及储存室墙厚度为 100mm。屋面保温材料采用硬质聚氨酯泡沫，焦渣混凝土找坡，室内建筑地面的主要做法为铺设地砖。二、设计依据本工程依据下列现行国家标准或者行业标准进行结构设计：1 房屋建筑制图统一标准 GB/T50001-20012 总图制图标准 GB/T50103-20013 民用建筑设计通则 JGJ37-87（试行）4 建筑制图标准 GB/T50104-20015 建筑设计防火规范（ 1997 年局部修订）GBJ16-87(2001 年版)6 建筑结构制图标准 GB/T50105-20017 建筑结构荷载规范 GB50009-20018 砌体结构设计规范 GB50003-20019 混凝土结构设计规范 GB50010-200210 建筑地基基础设计规范 GB50007-200211 建筑抗震设计规范 GB50011-2008本 科 毕 业 论 文312 高层建筑混凝土技术规程 JGJ 3-200213 建筑桩基技术规范 JGJ 94-9414 住宅设计规范 GB 50096-1999(2003 年版)15 高层民用建筑设计防火规范 GB50045-95(2001 年版)16 建筑设计资料集17 建筑结构构造资料集18 建筑设计常用数据手册三、设计的基本条件1、 该市建筑自然基本条件：全年主导风向：东北风最大冻土深度：0 .20m基本雪荷载：So=0.5KPa 基本风荷载：Wo=0.35KPa （离地 10m 高处值）场地土类别：II 类 抗震设计: 6 度 设计分组为第一组2、工程地质条件：第一层为填土层, 厚度为 1.0m, 1=17KN/m2, Es=6.0Mpa;fk1=100kPa, 第二层为粘土层, 厚度为 1.0m, 2=18KN/m2, fk2=160kPa, Es=9.0Mpa;第三层为砂质泥岩, 3=19KN/m2, fk3=350kPa, 未钻穿 Es=13.0Mpa. 地下水埋深 2.0m, 无侵蚀性. 单体 +0.000 相对绝对标高 30.400m. 室内外高差 300mm .3、 本课题为武汉市某师部住宅小区规划方案总体布局中的一栋高层住宅。4、 建筑材料供应：目前本市市场上符合国家标准的建材均可。四、混凝土结构的环境类别 按照混凝土结构设计规范第 3.4.1 条规定，本工程混凝土结构可以根据其所处 环境定为一类。本 科 毕 业 论 文4第 2 章：建筑设计一、建筑设计部分：1建筑设计要求(1) 造型美观、能体现当代青年人的特点, 使用方便、经济合理。(2) 防火、日照、采光、通风等各项指标均应符合规范要求。(3) 装修标准：外墙采用釉面砖，颜色及立面分格自行处理。 （仅供参考）内墙采用白色乳胶漆。 （仅供参考）厕所均做浅色瓷砖至顶。 (4) 屋面设计（不考虑上人）：屋面面层（防水层）用 PVC 卷材。设置保温、隔热层（楼梯间屋面可不设）(5) 楼地面：（仅供参考）居住房间：水泥地面；卫生间：铺浅色防滑地砖；其它：水磨石楼地面。屋面工程不上人平屋面做法：屋面做法采用卷材柔性防水屋面做法 88J1-X1工程做法 。按国家标准屋面工程技术规范GB50207-94 相关部分执行墙体 外墙装饰外墙采用 100100 面砖，基层用 15 厚 1:3 水泥砂浆分层抹平，5 厚 1:2水泥砂浆抹面；面砖业主自定 内墙装修内墙装修采用水泥砂浆面，做法详见 88J1-X1工程做法 ，面层装修业主自定顶棚装修采用水泥砂浆面，做法详见 88J1-X1工程做法地面采用水泥砂浆面，做法详见 88J1-X1工程做法楼面采用水泥砂浆面，做法详见 88J1-X1工程做法踏脚线为 150 高水泥砂浆面，做法详见 88J1-X1工程做法卫生间采用 300300 防滑地砖，墙面采用 150150 白色面砖墙裙高1800mm，卫生间防水层，其坡度为 i=1%。各房间木门采用钢制门其它内装修标准由业主确定外装修本 科 毕 业 论 文5外窗采用塑铝合金白色玻璃，采用推拉窗，做法规范要求施工。落水管采用 PVC 白色管。根据建筑抗震设防分类标准本工程按丙类建筑进行抗震设防。住宅入户口采用防盗门。楼梯栏杆刷黑色银粉漆二道。阳台栏杆采用铁花栏杆高 1150。图中未注明的门垛为 240mm 宽，图中未注明大样线脚，采用成品线脚。施工中应注意各工种配合，做好管道，设备安装的预留预埋，不得事后打洞凿槽。楼梯的设计也要满足高层民用建筑设计防火规范的。楼梯的宽度、平台梁的跨度也满足要求。mhb150*2未尽事宜应严格按国家现行有关规范施工验收。二、套内建筑面积：主卧（带卫生间） 21.60 次卧一 11.34次卧二 11.73客厅 16.38餐厅及走道 17.04卫生间 4.41厨房 5.22阳台 5.85套内建筑面积 90.65公共面积（楼梯间、电梯间及过道） 37.00第 3 章 主要结构材料本 科 毕 业 论 文6一、钢筋本工程结构构件的纵向受力钢筋选用 HRB335 级和 HRB400 级热轧钢筋，箍筋和剪力墙分布钢筋选用 HRB335 级和 HPB235 级热轧钢筋。HPB235 级钢筋应符合现行热轧国家标准钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB13013 的要求，HRB335级和 HRB400 级热轧钢筋应符合现行国家标准钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB1499 的要求，且钢筋的抗拉强度实测值于屈服强度的实测值之比不小于1.25，屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于 1.3。钢筋的强度设计值于弹性模量按照混凝土结构设计规范第 4.2.3 和第 4.2.4 条的规定采用，参见下表 2-1钢筋种类 符号 fy(N/m) fy(N/m) Es（x ）510HPB234 210 210 2.1HRB335 300 300 2.0HRB400 360 360 2.0二、混凝土1、剪力墙的混凝土等级，1 至 7 层剪力墙结构采用 C35 级混凝土，8 至 14层结构采用 C30 级混凝土，15 至 18 层剪力墙结构采用 C25 级混凝土。2、梁的混凝土等级为 C30.3、板的混凝土等级为 C304、底层垫层混凝土等级为 C15，基础构件垫层混凝土等级为 C155、基础混凝土等级为 C30三、焊条1、HPB235 级钢筋互焊及与 HRB335 级钢筋焊接时，使用 E43xx 焊条2、HRB335 级钢筋互焊时，使用 E50xx 焊条本 科 毕 业 论 文7第 4 章 结构计算模型一、基本假定本结构为高层剪力墙结构，采用三维空间有限元软件进行计算。无论是在竖向荷载作用下，还是在风荷载或者水平荷载作用下，均假定结构及构件处于理想弹性状态，故此可采用先弹性方法计算高层混凝土结构在正常使用极限状态和承载能力极限状态时的变形能力和内力。由于高层建筑结构的计算模型非常复杂，为了减少结构计算的自由度，在进行计算分析时，通常引入“楼板在平面内刚度无限大，在平面外刚度为零”的假定，使得每一层楼中任何构件在楼层平面内的平移和转动均可以用该层参考点的平移和转动表示，从而大大减少结构的自由度和计算量。当楼板的平面形状比较狭长或者有较大的凹入及开洞造成楼面平面内刚度有所削弱，在水平力的作用下楼板的变形不能忽视。此时，应对采用刚性楼板假定的计算结果加以修正，或者直接采用能够模拟楼板平内刚度的板壳单元进行分析。二、计算软件与主要参数本工程采用由中国建筑科学研究院 PKPMCAD 工程部开发的多层级高层建筑结构空间有限元分析与设计软件 SATWE进行结构的整体力学计算。结构主要设计信息如下：结构材料信息: 钢砼结构 混凝土容重 (kN/m3): Gc = 26.00钢材容重 (kN/m3): Gs = 78.00水平力的夹角 (Rad): ARF = 0.00地下室层数: MBASE= 0竖向荷载计算信息: 按模拟施工加荷计算方式 风荷载计算信息: 计算 X,Y 两个方向的风荷载 地震力计算信息: 计算 X,Y 两个方向的地震力 本 科 毕 业 论 文8特殊荷载计算信息: 不计算 结构类别: 短肢剪力墙结构 裙房层数: MANNEX= 0转换层所在层号： MCHANGE= 0墙元细分最大控制长度(m) DMAX= 2.00墙元侧向节点信息: 内部节点 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 是 采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法 结构所在地区 全国 风荷载信息 修正后的基本风压 (kN/m2): WO = 0.35地面粗糙程度: C 类 结构基本周期（秒）: T1 = 1.55体形变化分段数: MPART= 2各段最高层号: NSTi = 17 18各段体形系数: USi = 1.40 1.30地震信息 振型组合方法(CQC 耦联;SRSS 非耦联) CQC 计算振型数: NMODE= 21地震烈度: NAF = 6.00场地类别: KD = 2设计地震分组: 一组 特征周期 TG = 0.40多遇地震影响系数最大值 Rmax1 = 0.04罕遇地震影响系数最大值 Rmax2 = 0.50框架的抗震等级: NF = 3剪力墙的抗震等级: NW = 3本 科 毕 业 论 文9活荷质量折减系数: RMC = 0.50周期折减系数: TC = 0.90结构的阻尼比 (%): DAMP = 5.00是否考虑偶然偏心: 是 是否考虑双向地震扭转效应: 是 斜交抗侧力构件方向的附加地震数 = 0活荷载信息 考虑活荷不利布置的层数 不考虑 柱、墙活荷载是否折减 折算 传到基础的活荷载是否折减 折算 -柱，墙，基础活荷载折减系数-计算截面以上的层数-折减系数1 1.002-3 0.854-5 0.706-8 0.659-20 0.60 20 0.55调整信息 中梁刚度增大系数： BK = 2.00梁端弯矩调幅系数： BT = 0.85梁设计弯矩增大系数： BM = 1.00连梁刚度折减系数： BLZ = 0.70梁扭矩折减系数： TB = 0.40全楼地震力放大系数： RSF = 1.000.2Qo 调整起始层号： KQ1 = 00.2Qo 调整终止层号： KQ2 = 0本 科 毕 业 论 文10顶塔楼内力放大起算层号： NTL = 0顶塔楼内力放大： RTL = 1.00九度结构及一级框架梁柱超配筋系数 CPCOEF91 = 1.15是否按抗震规范 5.2.5 调整楼层地震力 IAUTO525 = 1是否调整与框支柱相连的梁内力 IREGU_KZZB = 0剪力墙加强区起算层号 LEV_JLQJQ = 1强制指定的薄弱层个数 NWEAK = 0配筋信息 梁主筋强度 (N/mm2): IB = 300柱主筋强度 (N/mm2): IC = 300墙主筋强度 (N/mm2): IW = 300梁箍筋强度 (N/mm2): JB = 210柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 210墙分布筋强度 (N/mm2): JWH = 210梁箍筋最大间距 (mm): SB = 100.00柱箍筋最大间距 (mm): SC = 100.00墙水平分布筋最大间距 (mm): SWH = 200.00墙竖向筋分布最小配筋率 (%): RWV = 0.30单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数: NSW = 0单独指定的墙竖向分布筋配筋率(%): RWV1 = 0.60设计信息 结构重要性系数: RWO = 1.00柱计算长度计算原则: 有侧移 梁柱重叠部分简化: 不作为刚域 是否考虑 P-Delt 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: RN = 0.85本 科 毕 业 论 文11梁保护层厚度 (mm): BCB = 30.00柱保护层厚度 (mm): ACA = 30.00是否按砼规范(7.3.11-3)计算砼柱计算长度系数: 否 荷载组合信息 恒载分项系数: CDEAD= 1.20活载分项系数: CLIVE= 1.40风荷载分项系数: CWIND= 1.40水平地震力分项系数: CEA_H= 1.30竖向地震力分项系数: CEA_V= 0.50特殊荷载分项系数: CSPY = 0.00活荷载的组合系数: CD_L = 0.70风荷载的组合系数: CD_W = 0.60活荷载的重力荷载代表值系数: CEA_L = 0.50剪力墙底部加强区信息.剪力墙底部加强区层数 IWF= 3剪力墙底部加强区高度(m) Z_STRENGTHEN= 9.45本 科 毕 业 论 文12第 5 章 竖向荷载一、屋面及楼面活荷标准值屋面及楼面均布活荷载标准值及其组合值系数、准永久值系数见下表 5-1屋面及楼面均布荷活载 表 5-1 房间部位 活荷载标准值（kN/） 组合值系数 c 准永久值系数不上人的屋面 0.5 0.7 0.0屋面上人的屋面 2.0 0.7 0.4住宅 2.0 0.7 0.4厨房 2.0 0.7 0.5卫生间 2.0 0.7 0.4走廊、门厅 2.0 0.7 0.4消防疏散楼梯 3.5 0.7 0.3阳台 2.5 0.7 0.5楼面电梯机房 7.0 0.9 0.8二、屋面及楼面永久荷载标准值1、不上人的屋面防水层 0.01kN/40mm 厚硬质聚氨酯泡沫保温层 0.5*0.040=0.02 kN/2%焦渣混凝土找坡，平均 200mm 厚 16.0*0.200=3.20 kN/100 厚钢筋混凝土楼板 25.0*0.100=2.5 kN/吊顶、管道 0.40 kN/g=6.13kN /2、上人屋面10mm 厚地砖面层 20.0*0.010=0.02 本 科 毕 业 论 文13kN/撒素水泥面 0.05 kN/25mm 厚水泥砂浆结合层 20.0*0.025=0.50 kN/防水层 0.10 kN/40mm 厚硬质聚氨酯泡沫保温层 0.5*0.040=0.02 kN/ 2%焦渣混凝土找坡，平均 200mm 厚 16.0*0.200=3.2 kN/100mm 厚钢筋混凝土楼板 25*0.100=2.5 kN/吊顶、管道 0.40 kN/g=6.97 kN/3、起居室、卧室10mm 厚铺地砖面层 20.0*0.010=0.20 kN/20mm 厚水泥砂浆结合层 20.0*0.020=0.40 kN/20mm 厚焦渣混凝土垫层 16.0*0.020=0.32kN/100mm 厚钢筋混凝土楼板 25.0*0.100=2.50 kN/20mm 厚板底抹灰 20.0*0.020=0.40 kN/g=3.82 kN/4、厨房卫生间楼面10mm 厚铺地砖面层 20*0.010=0.20 kN/20mm 厚水泥砂浆结合层 20*0.020=0.40 kN/平均 40mm 厚细石混凝土找坡 24.0*0.040=0.96 kN/100 厚钢筋混凝土楼板 25.0*0.100=2.5 kN/吊顶、管道 0.40 kN/g=4.46 kN/5、阳台楼面 本 科 毕 业 论 文1430mm 厚水泥砂浆面层压实赶光 20.0*0.030=0.60 kN/100 厚钢筋混凝土楼板 25.0*0.100=2.50 kN/20mm 厚板底抹灰 20.0*0.020=0.40 kN/ g=3.5 kN/6、电梯厅、水箱间楼面20mm 厚花岗岩面层 28.0*0.020=0.56 kN/30mm 厚干硬性水泥砂浆结合层 20.0*0.030=0.60 kN/100mm 厚混凝土楼板 25.0*0.100=2.50 kN/20mm 厚板底抹灰 20.0*0.020=0.40 kN/g=4.06 kN/7、电梯机房及楼梯间屋面30mm 厚水泥砂浆面层压实赶光 20.0*0.030=0.60 kN/20mm 厚焦渣混凝土垫层 16.0*0.020=0.32 kN/150mm 厚钢筋混凝土楼板 25.0*0.150=3.75 kN/20mm 厚板底抹灰 20.0*0.020=0.40 kN/g=5.07 kN/三、隔墙永久荷载标准值1、双面抹灰陶粒混凝土空心砌块墙体20mm 厚双面抹灰 20.0*0.020*2=0.80 kN/200mm（100mm）厚陶粒混凝土空心砌块 8.0*0.200=1.6kN/ (8.0*0.100=0.80kN/)本 科 毕 业 论 文15g=2.40（1.60） kN/2、一面抹灰、一面贴瓷砖陶粒混凝土空心砌块墙体5mm 厚瓷砖面层（单面） 20.0*0.005=0.10 kN/20mm 厚水泥砂浆（双面） 20.0*0.020*2=0.80 kN/200mm（100mm）陶粒混凝土空心砌块 8.0*0.200=1.60 kN/ (8.0*0.100=0.8 kN/) g= 2.50(1.70) kN/在进行结构的整体分析计算时，将填充墙的荷载视为均布线荷载加载于梁上。剪力墙的建筑饰面、保温层材料以及抹灰等恒荷载可以通过调整混凝土材料的容重在结构自重中予以考虑。因此本工程在输入计算参数的时，混凝土容重的取值为 r=26KN/ ，自动计算楼板恒载，附加荷载一般取 1.5 3mkN/，主卧将卫生间荷载等效为均布荷载，附加荷载调整为 3.0 kN/；楼梯间设置板厚为 0，附加恒荷载根据前面计算调整为 4.6 kN/。活荷载由规范取得，主要标准层的四、结构各楼层荷载及质量中心、刚度中心对于高层建筑，活荷载所占的比重很小，因此在进行节否整体计算时，可以不考虑活荷载不利布置的影响。本工程各楼层的质量中心与刚度中心在 X 方向上基本重合，在 Y 方向上差别也不大。本 科 毕 业 论 文16第 6 章 风荷载作用下的内力1、风荷载的标准值在主体结构计算时，由于本结构界面突出部分比较小，可以近似看做矩形截面计算风荷载，风荷载标注值按下列公式计算：= （6-1）zbsm0w式中 风荷载标准值（kN/）高度 z 处的风振系数zb风荷载体形系数s风压沿高度变化系数zm基本风压（kN/）0w二、风载体形系数 s风荷载体形系数是至风荷载在建筑物表面上所引起的实际压力（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，主要与建筑物的外形和尺寸有关。考虑到本工程建筑物外形的不规则性，风荷载体形系数 取 1.4。sm三、风压沿高度变化系数 z本工程地面粗糙度类别为 C 类，结构各楼层的风压高度变化系数 如下表 6-zm1 所示。本 科 毕 业 论 文17结构各楼层的风压高度变化系数 表 6-1楼层号 层高 （m）ih高度 （m）izz18 4.8 56.25 1.3117 3.00 51.45 1.2616 3.00 48.45 1.2315 3.00 45.45 1.2014 3.00 42.45 1.1613 3.00 39.45 1.1212 3.00 36.45 1.0811 3.00 33.45 1.0410 3.00 30.45 1.019 3.00 27.45 0.968 3.00 24.45 0.917 3.00 21.45 0.866 3.00 18.45 0.775 3.00 15.45 0.744 3.00 12.45 0.743 3.00 9.45 0.742 3.00 6.45 0.741 3.45 3.45 0.74四、风振系数 zb高层建筑结构的基本自振周期较长，应考虑脉动风压对结构顺风向的影响。高层建筑结构在离室外高度 z 处的风振系数 可按下列公式计算：zb=1+ （6-2）zbzxufm本 科 毕 业 论 文18式中 脉动增大系数1T脉动影响系数u振动系数zf1 、脉动增大系数 x脉动增大系数 可以根据地面粗糙系数类别、基本风压值 以及结构基本自0w振周期 ，按照高规表 3.2.6-1 确定。结构基本自振周期 由结构动力学计算1T 1T确定，对于比较规则的结构，也可以采用近似公式计算。本工程结构的基本自振周期取 0.66， =0.35 =0.153，查表得相应的脉动增大系数为0w21x2.6=1.28。x2、脉动影响系数 u脉动影响系数 可根据地面粗糙类别、建筑物的高度 H 和建筑物迎风面的高宽比 H/B，根据高规表 3.2.6-2 确定。本工程建筑物沿 X 方向 20.4m，沿 Y 方向 12.2m，X 和 Y 方向上的高宽比分别为2.76 和 4.61，因此相应的脉动影响系数 分别为 0.49 和 0.50.由于脉动影响u系数 在 X 方向和 Y 方向上非常接近，所以取脉动影响系数 =0.50。u u3、振型系数 zf振型系数 可有结构动力学计算确定，计算式仅考虑受力方向基本振型的影响，本工程的振型系数参见表 6-2结构个楼层的风振系数 表 zb表 6-2层号 高度 izzmzf=1+zbzxufm18 56.25 1.31 1.00 1.4917 51.45 1.26 0.91 1.4616 48.45 1.23 0.86 1.4515 45.45 1.20 0.81 1.43本 科 毕 业 论 文1914 42.45 1.16 0.75 1.4113 39.45 1.12 0.70 1.4012 36.45 1.08 0.65 1.3911 33.45 1.04 0.59 1.3610 30.45 1.01 0.54 1.349 27.45 0.96 0.49 1.338 24.45 0.91 0.43 1.307 21.45 0.86 0.38 1.286 18.45 0.77 0.33 1.275 15.45 0.74 0.27 1.234 12.45 0.74 0.22 1.193 9.45 0.74 0.17 1.152 6.45 0.74 0.11 1.101 3.45 0.74 0.06 1.05五、结构的风载及相应的内力根据基本风压 、风荷载体型系数 以及各楼层标高处的风压沿高度变化0wsm系数 和风振系数 ，根据公式可以求出各楼层标高处的风荷载标准值 ，zmzb见下表 6-3结构各楼层标高处的风荷载标注值 表 6-3层号 （kN/ ）0wsmzzb（ kN/ ）18 0.35 1.3 1.31 1.49 0.8917 0.35 1.4 1.26 1.46 0.9016 0.35 1.4 1.23 1.45 0.8715 0.35 1.4 1.20 1.43 0.84本 科 毕 业 论 文2014 0.35 1.4 1.16 1.41 0.8013 0.35 1.4 1.12 1.40 0.7612 0.35 1.4 1.08 1.39 0.7411 0.35 1.4 1.04 1.36 0.6910 0.35 1.4 1.01 1.34 0.669 0.35 1.4 0.96 1.33 0.638 0.35 1.4 0.91 1.30 0.587 0.35 1.4 0.86 1.28 0.546 0.35 1.4 0.77 1.27 0.485 0.35 1.4 0.74 1.23 0.454 0.35 1.4 0.74 1.19 0.433 0.35 1.4 0.74 1.15 0.422 0.35 1.4 0.74 1.10 0.401 0.35 1.4 0.74 1.05 0.38在进行结构整体计算时，可将风荷载作为水平集中力作用于楼层标高处。结构各楼层处由风荷载引起的水平集中力、层剪力和倾覆力矩可由下列公式计算：（6-3）wkiki+1kii1kii1iF3BhBh88（ ） （ ）（ ） （ ） w（6-4）nhikjjiV（6-5 ）nwkikjijiMFz（ ）式中 、 、 分别为第 i 层结构由风荷载标准值引起的水平竞争kihiwki力、层剪力和倾覆力矩；第 i 层结构的风荷载标注值；ki分别为第 i 层结构迎风面的宽度和高度iBh、 分别为第 i、j 层结构至室外地面的高度izj本 科 毕 业 论 文21结构各楼层在风荷载标注值作+用下的水平集中力、层剪力和倾覆力矩参见下表 6-4 风荷载作用标准值表 6-4方向 方向层号 wkiFwhiVwkiMwkiFwhiVwkiM18 31.07 31.1 149.1 20.99 21.0 100.817 34.98 66.1 347.3 54.47 75.5 327.116 33.72 99.8 646.6 52.50 128.0 711.015 32.45 132.2 1043.3 50.53 178.5 1246.514 31.17 163.4 1533.4 48.55 227.0 1927.613 29.89 193.3 2113.3 46.54 273.6 2748.312 28.58 221.9 2778.8 44.51 318.1 3702.611 27.26 249.1 3526.2 42.44 360.5 4784.210 25.90 275.0 4351.3 40.33 400.9 5986.89 24.49 299.5 5249.8 38.14 439.0 7303.88 23.04 322.5 6217.4 35.88 474.9 8728.47 21.52 344.1 7249.7 33.51 508.4 10253.66 19.92 364.0 8341.6 31.01 539.4 11871.85 18.20 382.2 9488.2 28.34 567.7 13575.04 17.52 399.7 10687.3 27.28 595.0 15360.13 16.92 416.6 11937.2 26.35 621.4 17224.22 17.28 432.9 13235.9 25.35 646.7 19164.31 17.89 450.8 14791.2 27.85 674.6 21491.6本 科 毕 业 论 文22第 7 章 水平地震作用计算一、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，通过两阶段的抗震设计来实现“三个水准”抗震设防目标。第一阶段的抗震设计师对结构在多遇地震作用下进行弹性分析，主要演算结构的楼层位移、层间位移、整体性分析和结构构件的抗震承载力。对于大多数建筑结构，可以只进行第一阶段抗震设计通过抗震概念设计和抗震结构构造措施来满足满足第二和第三水准抗震设防要求。第二阶段抗震设计师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及有明显薄弱层的不规则建筑，除第一阶段的抗震设计外，还要进行结构薄弱部位弹塑性变形验算，采取相应的抗震构造措施来保证结构具有足够的延性，防止由于局部形成破坏机构而引起整个结构的倒塌。根据高规3.3.4 和 4.6.4，本工程可仅采用振兴分解反应谱法进行结构多遇地震作用下内力和变形的弹性计算。由于本工程部属于质量与刚度分布明显不均匀、不对称的结构，可以只计算单项水平地震作用下的扭转影响。按一下规定计算地震作用和作用效应计算。结构第 j 振型 i 层楼的水平地震作用标准值，应按下列公式确定：（ i=1n，j=1m） （7-1）xjijtjiy2tjijtijiFXGYragf式中 、 、 分别为第 j 振型第 i 楼层的 X、Y 方向和转角方向的xjiyjitjiF水平地震作用标准值；第 i 楼层的重力荷载代表制。iG相应于第 j 振型结构自振周期 的地震影响系数，应jajT本 科 毕 业 论 文23按高规第 3.3.7 和 3.3.8 条确定；、 分别为第 j 振型 i 楼层质心在 X、Y 方向上的水平相对位移；jiXjiY第 j 振型第 i 楼层的扭转角；jif第 i 楼层的转动半径，可取第 i 楼层绕质心的转动惯ir量除以该楼层质量的商的正二次方根；n结构计算总质点数；m结构计算振型数；考虑扭转的第 j 振型的振型参与系数，可按下列公tjg式确定：当仅考虑 X 向地震作用时：（7-n1tj22()jiijijijiiiXGYrgf2）当仅考虑 Y 方向地震作用时：（7-n1tj22()jiijijijiiiGXrgf3）当考虑 X、Y 方向夹角为 的地震作用时：（7-tjcosinxjyjgg4）式中 、 分别为以上公式 6-2 及 6-3 计算所得的振型参与系数xjyj由于各个振型地震作用效应并不一定同时达到最大值，因此采用 CQC 方法对个振型的水平地震作用效应进行组合。结构在单向水平地震作用下，考虑扭转本 科 毕 业 论 文24的地震作用效应，应按下列公式确定：（7-5）1mEKjkjSSr式中 考虑扭转的地震作用标注值效应：、 分别为第 j、k 振型地震作用标注值的效应（内力和位移） ；jSk第 j 振型与地 k 振型的耦联系数，应按公式（6-6）确定jr（7-1.5jk228()(1)4jkTTjTzlll6）式中 第 k 振型与第 i 振型的自振周期比Tl、 分别为第 j 振型和第 k 振型的阻尼比，对于钢筋混凝土结jzk构可取 0.05。二、结构自振周期及振型结构的基本自振周期、振动角度及平动、扭转振动系数见表 6-1.从表中可以看出，结构的基本自振周期为 1.21，经过与大量工程统计得到的剪力墙结1T构基本自振周期经验公式 =（0、050.06）(n 为结构层数)基本吻合。从表中还可以看出，结构的第一振型是一平动为主的平动与扭转混合振型，结构以扭转为主的第一自振周期 与平动振动为主的第一自振周期的 之比为tT1T1.2177/1.5532=0.7839，合 高规第 4.3.5 条 A 级高度高层建筑不应大于 0.9 的要求。结构的自振周期、振动角度和振动系数 表 7-1平动系数振型号 周期 转角X 方向 Y 方向扭转振动系数1 1.5332 97.05 0.02 0.98 0.012 1.4533 9.12 0.83 0.02 0.14本 科 毕 业 论 文253 1.2177 175.23 0.16 0.00 0.844 0.4717 102.57 0.05 0.93 0.025 0.4515 16.70 0.74 0.07 0.196 0.3800 176.39 0.23 0.00 0.777 0.2492 117.12 0.19 0.72 0.098 0.2428 36.64 0.51 0.28 0.219 0.2047 177.79 0.33 0.00 0.6710 0.1651 114.21 0.16 0.76 0.0811 0.1607 33.74 0.53 0.24 0.2312 0.1342 177.30 0.37 0.00 0.6313 0.1239 122.13 0.21 0.52 0.2814 0.1205 53.63 0.26 0.48 0.2615 0.1076 170.54 0.46 0.01 0.5216 0.0970 85.96 0.02 0.96 0.0217 0.0961 179.27 0.36 0.03 0.6118 0.0850 175.26 0.62 0.01 0.3719 0.0773 87.14 0.01 0.99 0.0020 0.0746 0.41 0.44 0.01 0.5521 0.0673 174.65 0.61 0.01 0.38计算是选取振型为 21，X 和 Y 方向的振型参与质量分别达到总质量的98.36%和 98.00%，表明计算采用的振型数是足够的。三、水平地震作用标准值、地震剪力和地震倾覆力矩计算结果表明，结构的最大地震作用效应方向为-87.306 轴基本一致。单向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 6-2水平地震作用下各楼层地震作用标准值、地震剪力及地震倾覆力矩 表 7-2本 科 毕 业 论 文26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()EkxiFN()EkxiV()EkxiMNm()EkyiF()EkyiVN()EkyiMm18 26.45 26.45 126.96 38.27 38.27 183.7017 79.22 103.55 432.12 88.28 119.64 526.8516 66.86 168.03 930.95 73.33 188.10 1076.2015 58.28 220.15 1581.81 63.04 241.57 1782.2414 53.08 262.52 2352.03 58.30 283.60 2605.1813 50.68 296.90 3214.82 55.83 316.74 3514.5912 50.83 325.35 4148.96 56.55 343.25 4486.8911 52.20 349.70 5138.81 59.10 365.74 5505.3110 54.86 371.75 6173.85 61.71 386.39 6559.779 57.65 393.21 7248.67 64.85 407.05 7646.188 59.94 415.31 8362.50 67.05 429.21 8765.967 60.01 438.23 9518.08 66.81 452.86 9924.686 59.44 461.82 10719.94 66.91 477.99 11129.695 58.00 485.29 11972.62 64.87 503.78 12388.774 54.43 507.33 13279.20 60.37 528.36 13707.913 50.08 526.34 14639.91 55.16 549.80 15089.302 42.40 540.83 16051.14 44.55 566.00 16530.191 24.94 548.73 17726.32 24.56 574.48 18249.58四、地震作用下结构个楼层水平位移和层间位移在水平地震作用下，按弹性方法计算的结构各楼层水平位移最大值与水平位移平均值参见表 6-3。从表中可以看出，在 X 方向地震作用下，大部分楼层的水平位移最大值和平均值和层间位移最大值均大于该楼层视频位移平均值和层间位移平均值的 1.2 倍。根据建筑抗震设计规范第 3.4.2 条，