剪力墙结构毕业设计计算书.pdf

河南理工大学毕业设计（论文） - 1 - 南昌市安义县凤凰小区南昌市安义县凤凰小区 2#楼楼 第第 1 节节工程概况与设计条件工程概况与设计条件 1.1 建筑工程概况与结构选型 南昌市某小高层住宅，设有一层地下室，地面以上为 12 层住宅，其 中 11、12 层为复式住宅，地下室标高为3.000m，一层平面标高为 0.000 m，其余标准层曾高均为 2.9m；第 12 层的电梯机房与 12 层跃层平 齐， 层高也是 2.900m， 首层室内外高差为 0.6， 建筑物的总高度为 39.950m， 建筑沿纵向的宽度为 39.8m，沿建筑的横向宽度为 17.050m。 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，所有楼层的墙体厚度均为 200mm，门洞高度一般取 2.10m，其具体宽 度详见建施图门窗表，基本窗台的高度为 0.9m，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 100mm， 120mm，150mm 和 180mm 四种，地下室顶板作为上部结构的嵌固部位， 其板厚为 180mm，基础现浇钢筋混凝土筏型基础。 外墙保温材料采用 50 厚聚苯复合保温板， 建筑填充墙采用 KM1 非承 重空心砖，内墙采用加气混凝土砌块，外墙、分户隔墙厚度为 200mm， 户内隔墙厚度为 100mm，楼面、屋面具体做法详见建筑设计说明。 1.2 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： （1） 建筑结构可靠度设计统一标准GB500682003； （2） 建筑结构荷载规范GB50092003； 河南理工大学毕业设计（论文） - 2 - （3） 建筑抗震设防分类标准GB502232001； （4） 建筑抗震设计规范GB500112003； （5） 混凝土结构设计规范GB500102005； （6） 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ32005。 1.3 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 本工程为普通小高层民用住宅楼，属于一般的建筑物，根据结构可 靠度设计统一标准第 1.0.5 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 1.0.8 条和 7.0.3 条，建筑结构的 安全等级为二级，结构重要性系数为 o =1.0。 根据建筑抗震设防分类标准第 3.0.2 条和第 10.0.2 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 36.950m，高宽比为 2.17，根据高 层建筑混凝土结构技术规程第 4.2.2 条和第 4.2.3 条，本工程属于 A 级 高度钢筋混凝土高层建筑。 （2）雪荷载 根据建筑结构荷载规范附表 D.4全国各城市的 50 年一遇雪荷 载和风压 ，南昌地区的基本雪压 o s=0.45KN/ 2 m。 （3）风荷载 基本风压 本工程建筑房屋高度小于 60m，其基本风压可按重现期为 50 年的基 本风压确定，按照高层混凝土结构技术规程第 3.2.2 条条文说明的要 求，基本风压 o 应取建筑结构荷载规范附录 D.4全国各城市的雪压 和风压值中 50 年一遇的风压，基本风压 o =0.45KN/ 2 m。 河南理工大学毕业设计（论文） - 3 - 地面粗糙度 本工程房屋位于有密集建筑群的城市市区，地面粗糙度类别为 C 类。 （4）抗震设防的有关参数 拟建场地土层的等效剪切波速为 se =285m/s，属于中硬土，建筑场地 的覆盖厚度为 4m，根据建筑抗震设计规范表 4.1.6 的规定，建筑场地 类别为类。 按照建筑抗震设计规范附录 A我国主要城镇抗震设防烈度， 设计基本地震加速度和设计地震分组的规定，南昌地区抗震设防烈度为 7 度，设计基本加速度值为 0.10g，设计地震分组为第三组。 本工程建筑主要屋面的高度为 39.950m，根据高层混凝土结构技术 规程地 4.8.2 条的规定，剪力墙的抗震等级为二级。 1.4 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 条的规定，本工程混凝土结构 可根据其所处的环境条件的不同，划分为一类和二 a 类两中环境类别，参 见表 1-1-1 混凝土结构的环境类别混凝土结构的环境类别表表 1-1-1 环 境 类 别一类二 a 类 条 件 室内楼板、梁、剪力 墙 室内潮湿环境、非严寒和非寒冷地区的 露天环境，与无侵蚀性的水或土壤直接 接触的环境 第第 2 节节主要结构材料主要结构材料 2.1 钢筋 本工程结构构件的纵向受力钢筋选用HRB400级和HRB335级热轧钢 河南理工大学毕业设计（论文） - 4 - 筋， 箍筋和剪力墙分古钢筋选用 HRB335 和 HPB235 级热轧钢筋， HPB235 级热轧钢筋应符合现行国家标准钢筋混凝土用热轧光圆钢筋GB13013 的要求，HRB335 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与屈服强 度实测值之比不小于 1.25，屈服强度实测值与强度标准值比应大于 1.3， 钢筋的强度设计值与弹性模量按照混凝土结构设计规范第 4.2.3 条和 第 4.2.4 条的规定采用，参见表 1-2-1。 混凝土强度设计值与弹性模量混凝土强度设计值与弹性模量表表 1-2-1 钢筋种类 符号 y f（N/ 2 mm） / y f（N/ 2 mm） S E 52 10/N mm） HPB2352102102.1 HPB3353003002.0 HRB4003603602.0 2.2 混凝土 在本工程中，结构各楼层采用混凝土等级的情况见表 1-2-2。混凝土 强度设计值与弹性模量按照混凝土结构技术规程第 4.1.4 条和第 4.1.5 条的规定采用，参见表 1-2-3 结构各层采用混凝土强度等级情况结构各层采用混凝土强度等级情况表表 1-2-2 部位剪力墙楼板 地下室3 层C35C30 412 层C30C30 混凝土设计值与弹性模量混凝土设计值与弹性模量表表 1-2-3 混凝土强度等级 c f（N/ 2 mm） t f（N/ 2 mm） 42 ( 10 N/mm ) C E C3014.31.433.00 C3516.71.573.15 河南理工大学毕业设计（论文） - 5 - 2.3 结构混凝土耐久性的基本要求 按照混凝土结构设计规范第 3.4.2 条的规定，结构混凝土应符合 表 1-2-4 的要求。 结构混凝土耐久性的基本要求结构混凝土耐久性的基本要求表表 1-2-4 环 境 类 别一类二a类 最大水灰比 3 (/)kg m0.650.55 最小水泥用量225275 最大氯离子含量（%）1.00.2 最大碱含量 3 (/)kg m不限制3.0 当混凝土中加入活性掺和料或能提高耐久性的外加剂时， 可适当降低 最低水泥用量，当使用非碱活骨料时，对混凝土中的碱含量可不作限制。 第第 3 节节 结构计算模型结构计算模型 3.1 基本假定 目前，在进行高层建筑结构（特别是剪力墙结构）设计时，大都采用 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 或多遇地震作用下，均假定结构及构件处于理想弹性状态，故此可以采用 线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，为了减少结构的自由度，在 进行计算分析时，常引入“楼板在平面内的刚度为无限大，在平面外刚度 为零”的假定，使得每一层楼层中任何构件在楼层平面的平移和转动均可 以用该层参考点的平移和转动表示， 从而大大减少了结构的自由度和计算 量。 当楼板的平面形状比较狭长或有较大的凹入及开动造成楼板平面内刚 度有较大削落时，在水平力作用下楼板的变形不能忽视，此时，应对采用 河南理工大学毕业设计（论文） - 6 - 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面内刚 度的板壳单元进行分析。 3.2 计算软件与主要参数 本工程采用有中国建筑科学研究院 PKPMCAD 工程部开发的 多层及 高层建筑结构空间有限元分析与设计软件 SATWA进行结构的整体力学 计算。剪力墙的合理简化与力学模拟一直是高层建筑结构计算中的难点， 它直接决定了结构力学分析模型的合理性与计算结构的精度，SATWE 软 件才用空间杆单元模拟梁、柱及支撑，用字壳元基础上凝聚而成的墙元模 拟剪力墙。这中墙元既有平面内刚度，也有平面外刚度。另外，程序对剪 力墙的洞口尺寸以及空间位置也没有限制， 可以较好地模拟实体剪力墙和 开洞剪力墙。 结构弹性分析时采用的主要参数如下： 结构重要性系数1.0 混凝土容重 3 (/)KN m27.5 竖向荷载计算信息模拟施工 永久、活荷载是否分开计算分开 柱、墙设计时活荷载折减折减 传给基础的活荷载是否折减折减 柱、墙、基础活荷载折减系数 （计算截面以上层数） 1 层1.0 23 层0.85 45 层0.70 68 层0.65 912 层0.60 河南理工大学毕业设计（论文） - 7 - 风荷载计算信息计算 Y 方向风荷载 基本风压 2 (/)KN m0.45 地面粗糙度类别C 类 地震作用计算信息计算 Y 方向水平地震作用 是否考虑扭转耦联震动影响否 结构计算振型数15 抗震设防烈度7 度 设计基本地震加速度值0.15g 设计地震分组第三组 场地类别类场地 剪力墙抗震等级二级 周期折减系数0.95 活荷载组合值系数0.5 结构的阻尼比（%）5 连梁刚度折减系数0.7 中梁刚度增大系数 k B1.8 地震作用放大系数(1)/2 k B 梁主筋强度 2 (/)N mm360.0 墙主筋强度 2 (/)N mm360.0 梁箍筋强度 2 (/)N mm300.0 墙分布筋强度 2 (/)N mm300.0 梁箍筋间距（mm）200.0 墙水平分布筋间距（mm）200.0 河南理工大学毕业设计（论文） - 8 - 墙竖向分布筋配筋率（%）0.25 第第 4 节节竖向荷载竖向荷载 4.1 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 1-4-1 屋面及楼面均布活荷载屋面及楼面均布活荷载表表 1-4-1 房 间 部 位 活荷载标准值 2 (/)KN m 组合值系数 e 准永久值系数 q 屋面 不上人屋面0.50.70 上人屋面2.00.70.4 楼面 住宅2.00.70.4 厨房2.00.70.5 卫生间2.00.70.4 走廊、门厅2.00.70.4 消防疏散楼梯3.50.70.3 阳台2.50.70.5 物业办公2.00.70.4 电梯机房7.00.90.8 注：水箱等重大设备按实际荷载采用注：水箱等重大设备按实际荷载采用 4.2 屋面及楼面永久荷载标准值 4.2.1 不上人屋面 架空层：49549535，C20 预制混凝土板（6 钢筋双向中距 150） ，1：2 水泥沙浆填缝35 河南理工大学毕业设计（论文） - 9 - 支座：M5 沙浆砌 120120200 多孔黏土砖支座，支座下一 层卷材，卷材周边大出支座 40。200 防水层：高聚物改性沥青防水卷材3.0 保温层：B4110/0.7792.394 找坡层：1：8 水泥膨胀珍珠岩找 2%坡20 找平层：1：3 水泥沙浆，沙浆中掺聚丙烯或绵纶6 纤维 0.750.90 3 /KN m 结构层：100 厚钢筋混凝土屋面板0.125=2.5 顶棚抹灰：20 厚 1：3 水泥沙浆抹灰0.0220=0.4 合计5.294 2 /KN m 4.2.2 上人屋面 保护层：25 厚 1：4 干硬水泥沙浆，面上撒素水泥，上铺 810 厚地砖，铺平拍实，缝宽 58，1：1 水泥沙浆填缝 垫层：C20 细石混凝土，内配4150150 钢筋网片 隔离层：干铺无纺聚脂纤维布一层3.184 保温层：B25/0.771 防水层：高聚物改性沥青防水卷材3.0 找平层：1：3 水泥沙浆中掺聚丙烯或绵纶6 纤维 0.750.90 3 /KN m 结构层： 100 （120） 厚钢筋混凝土屋面板0.125=2.5 （0.1225=3.0） 顶棚抹灰：20 厚 1：3 水泥沙浆抹灰0.0220=0.4 2 /KN m 合计6.084（6.584） 2 /KN m 河南理工大学毕业设计（论文） - 10 - 4.2.3 客厅楼面 8 厚企口强化复合地板 35 厚泡沫塑料衬垫 1218 厚细木工板或中密度板（背面满刷氟化钠防腐剂）1.4 2 /KN m 20 厚 1：2.5 水泥沙浆找平 60 厚 CL7.5 轻集料混凝土 120 厚现浇混凝土楼板0.1225=3 2 /KN m 20 厚 1：3 水泥沙浆抹灰0.0220=0.4 2 /KN m 合计4.8 2 /KN m 4.2.4 餐厅楼面及各走道楼面 8 厚企口强化复合地板 35 厚泡沫塑料衬垫 1218 厚细木工板或中密度板 （背面满刷氟化钠防腐剂） 1.4 2 /KN m 20 厚 1：2.5 水泥沙浆找平 60 厚 CL7.5 轻集料混凝土 100 厚现浇混凝土楼板0.1025=2.5 2 /KN m 20 厚 1：3 水泥沙浆抹灰0.0220=0.4 2 /KN m 合计4.3 2 /KN m 4.2.5 卫生间、阳台、厨房楼面 810 厚地面砖，干水泥擦缝 30 厚 1：3 干硬水泥沙浆结合层表面撒水泥粉 1.5 厚聚氨脂防水层（两道）3.05 2 /KN m 河南理工大学毕业设计（论文） - 11 - 最薄处 20 厚 1：3 水泥沙浆或 C20 细石砼找坡抹平 100 厚现浇混凝土楼板0.1025=2.5 2 /KN m 20 厚 1：3 水泥沙浆抹灰0.0220=0.4 2 /KN m 合计5.95 2 /KN m 4.2.6 各卧室楼面 聚氨脂弹性漆或水晶地面板漆两道，并打蜡上光 48 厚软木地板，用膏状粘结剂粘铺，木条或铝条收边 18 厚松木毛底版 45 度斜铺（稀铺背面满刷氟化钠防腐 剂） ，上铺防潮卷材一道，水泥钉固定1.45 2 /KN m 20 厚 1：3 水泥沙浆找平 水泥浆一道（内掺建筑胶） 60 厚 1：6 水泥焦渣填充层 100 厚现浇混凝土楼板0.1025=2.5 2 /KN m 20 厚 1：3 水泥沙浆抹灰0.0220=0.4 2 /KN m 合计4.35 2 /KN m 4.2.7 电梯厅、公共走廊楼面 20 厚石材板干水泥擦缝 20 厚 1：3 干硬性水泥沙浆结合层表面撒水泥粉1.8 2 /KN m 60 厚 CL7.5 轻集料混凝土 120 厚现浇混凝土楼板0.1225=3 2 /KN m 20 厚 1：3 水泥沙浆抹灰0.0220=0.4 2 /KN m 合计5.2 2 /KN m 河南理工大学毕业设计（论文） - 12 - 4.2.8 电梯机房楼面 40 厚 C20 细石混凝土，表面撒 1：1 水泥沙子随打随抹光 1.5 聚氨脂防水层（两道）2.2 2 /KN m 最薄处 20 厚 1：3 水泥沙浆或 C20 细石混凝土找坡抹平 150 厚现浇混凝土楼板0.1525=3.75 2 /KN m 20 厚 1：3 水泥沙浆抹灰0.0220=0.4 2 /KN m 合计6.35 2 /KN m 4.3 隔墙永久荷载标准值 4.3.1 两面刷除乳胶漆内墙面 树脂乳胶涂料二道饰面 封底漆一道（干燥后再做面涂） 5 厚 1：0.5：2.5 水泥石灰膏沙浆找平0.476 2 /KN m 9 厚 1：0.5：3 水泥石灰膏沙浆打底扫毛或划出纹道 素水泥一道（内掺建筑胶） 100 （200） 厚加气混凝土砌块0.1 （0.2） 7.5=0.75 （1.5） 2 /KN m 合计1.226 （1.976） 2 /KN m 4.3.2 一面刷乳胶漆一面釉面砖（卫生间、厨房） 树脂乳胶涂料二道饰面 封底漆一道（干燥后再做面涂） 5 厚 1：0.5：2.5 水泥石灰膏沙浆找平0.238 2 /KN m 9 厚 1：0.5：3 水泥石灰膏沙浆打底扫毛或划出纹道 河南理工大学毕业设计（论文） - 13 - 素水泥一道（内掺建筑胶） 白水泥擦缝（或 1：1 彩色水泥细砂沙浆勾缝） 5 厚釉面砖（粘贴前先将釉面砖浸水两小时以上） 4 厚强力胶粉泥粘结层，揉挤压实0.341KN/m2 1.5 厚聚合物水泥基复合防水涂料防水层 9 厚 1：3 水泥沙浆打底压实抹平 素水泥沙浆一道，甩毛（内掺建筑胶） 100 （200） 厚加气混凝土砌块0.1 （0.2） 7.5=0.75 （1.5） 2 /KN m 合计1.238（2.078） 2 /KN m 4.3.3 一面挂石材一面刷乳胶漆内墙面（电梯厅、走廊） 树脂乳胶涂料二道饰面 封底漆一道（干燥后再做面涂） 5 厚 1：0.5：2.5 水泥石灰膏沙浆找平 9 厚 1： 0.5： 3 水泥石灰膏沙浆打底扫毛或划出纹道0.238 2 /KN m 素水泥一道（内掺建筑胶） 稀水泥浆擦缝 30 厚花岗石板面层，正、背面及四周边满涂防污剂， 石板背面预留穿孔（或槽） ，用 8 号钢丝（或 4 不绣钢挂钩） ，与钢筋网绑扎牢固 灌 50 厚 1：2.5 水泥沙浆分层灌注插捣密实，每层 150200 且不大于板高 1/3， （灌浆前先将花岗1KN/m2 石板背面和墙体基面浇水湿润）6 钢筋网（ 双向间距按饰面尺寸定）与墙体基面留的钢筋头 焊接牢固 河南理工大学毕业设计（论文） - 14 - 墙体基面预留8 钢筋头长 150 或 M880 膨胀螺丝 （双向间距按饰面尺寸定） 100 （200） 厚加气混凝土砌块0.1 （0.2） 7.5=0.75 （1.5） 2 /KN m 合计2.78（3.53） 2 /KN m 4.3.4 一面挂花岗石，一面刷乳胶漆外墙面（12 层） 稀水泥浆擦缝 30 厚花岗石石板，有板背面预留穿孔（或勾槽）穿 18 号钢丝（或4 不绣钢挂钩）与双向钢筋网固定， 花岗石板与砖墙之间的 20 厚空隙层内用 1：2.5 水泥沙浆灌实6 双向钢筋网 （中距按板材尺寸） 1.192KN/m2 与墙内预埋钢筋（伸出 墙面 50）电焊（或 18 号 低碳镀锌钢丝绑扎） 墙内预埋8 钢筋，伸出墙面 50，或预埋 50504 钢板，双向中距 700（采用预埋钢板时，由钢板 上焊8 钢筋与双向钢筋网固定） 树脂乳胶涂料二道饰面 封底漆一道（干燥后再做面涂） 5 厚 1：0.5：2.5 水泥石灰膏沙浆找平0.238 2 /KN m 9 厚 1：0.5：3 水泥石灰膏沙浆打底扫毛或划出纹道 素水泥一道（内掺建筑胶） 200 厚非承重空心砖0.29.8=1.96 2 /KN m 合计3.39 2 /KN m 4.3.5 一面聚苯乙烯保温板，一面刷乳胶漆外墙面（312 层） 河南理工大学毕业设计（论文） - 15 - 20 厚 1：3 水泥沙浆（砖墙、钢筋混凝土墙）或 1：1： 8 水泥石灰沙浆找平 10 厚 1：1（重量比）水泥专用胶粘剂刮于板背面 40 厚聚苯乙烯泡沫塑料板加压粘牢，板面打麻成细麻面0.54 1.5 厚专用胶粘加强于需要加强的部位 1.5 厚专用胶粘标准网于整个墙面，并用抹刀将网压入胶泥中 基层整修平整，不漏网纹及抹刀痕 树脂乳胶涂料二道饰面 封底漆一道（干燥后再做面涂） 5 厚 1：0.5：2.5 水泥石灰膏沙浆找平0.238 2 /KN m 9 厚 1：0.5：3 水泥石灰膏沙浆打底扫毛或划出纹道 素水泥一道（内掺建筑胶） 200 厚非承重空心砖0.29.8=1.96 2 /KN m 合计2.738 2 /KN m 第第 5 节节风荷载作用下的位移和内力风荷载作用下的位移和内力 5.1 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： kzszo （5-1） 式中 k 风荷载标准值（ 2 /KN m） ； z 高度 z 处的风震系数； s 风荷载体型系数； 河南理工大学毕业设计（论文） - 16 - z 风压高度变化系数； o 基本风压（ 2 /KN m） 5.1.1 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 1.4。 5.1.2 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 z 如下表： 结构各层的风压高度变化系数结构各层的风压高度变化系数表表 1-5-1 楼 层 号层 高 i h（m）高 度 i z（m） z 122.935.41.07 112.935.21.03 102.929.60.99 92.926.70.95 82.923.80.90 72.920.90.85 62.918.00.80 52.915.10.74 42.912.20.74 32.99.30.74 22.96.40.74 13.53.50.74 河南理工大学毕业设计（论文） - 17 - 5.1.3 风震系数 z 由于本工程高度大于 30m，且高宽比大于 1.5，应采用风震系数来考 虑风压脉动的影响， 高层建筑结构在离室外地面高度 z 处的风震系数 z 可 按下列公式计算： 1 z z z （5-2） 式中脉动增大系数； 脉动影响系数； z 震型系数 5.1.3.1 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 3.2.6 确定，结构的基本自 振周期 1 T，由结构动力学计算确定，对于比较规则的结构，也可采用近似 公式计算。本工程结构的基本自振周期可用公式： 3 1 1.3 (0.0350.032/)THB（5-3） 式中H房屋的主体高度（m） ，不包括电梯机房和屋顶水箱的高 度； B房屋的宽度（m） ，也就是震动方向的长度。 3 1 1.3 (0.0350.032/)THB 3 1.3 (0.0350.032 39.950/ 17.05) =0.69 1 2222 0.45 0.690.09/ oT KNsN，其相应的脉动增大系数=1.185 5.1.3.2 脉动影响系数 z 河南理工大学毕业设计（论文） - 18 - 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 1 z z z 计算得到的各层楼层风振系数见表 1-5-2 结构各楼层的风振系数结构各楼层的风振系数 z 表表表表 1-5-2 楼层号高度 i z（m） z z 1 z z z 1235.41.071.01.52 1132.51.030.921.50 1029.60.990.841.48 926.70.950.751.44 823.80.900.671.42 720.90.850.591.39 618.00.800.511.36 515.10.740.431.33 412.20.740.341.26 39.30.740.261.20 26.40.740.181.14 13.50.740.101.08 5.2 结构的风荷载及相应的内力 根据基本风压 o 、风荷载体型系数 s 以及楼层标高处的风压高度变 化系数 z 和风振系数 z ，根据公式 kzszo 可求出各楼层标高处的 河南理工大学毕业设计（论文） - 19 - 风荷载标准值 k ，见表 1-5-3。 各楼层风荷载标准值各楼层风荷载标准值 k 表表 1-5-3 楼层号 k 2 (/)KN m s z z k 2 (/)KN m 12 0.451.4 1.071.521.02 111.031.500.97 100.991.480.92 90.951.440.86 80.901.420.81 70.851.390.74 60.801.360.69 50.741.330.62 40.741.260.57 30.741.200.56 20.741.140.53 10.741.080.50 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： 1111 1 1 11 (3)(3) 88 () wkikikiiikikiii n wkiwkj j n wkiwkjji j FwwBhwwBh VF MFzz 式中 wki F、 wki V、 wki M分别为第i层结构由风荷载标准值引起的水 hi+1hi i+1层 i层 i-1层 Fki+1 Fki Fki-1 Wki+1 Wki Wki-1 河南理工大学毕业设计（论文） - 20 - 平集中力、层剪力和倾覆力矩； 第i层结构的风荷载标准值； i B、 i h分别为结构迎风面的宽度和高度； i z、 j z分别为第 i 层结构至室外地面的高度。 公式 wki F的含义如上图所示，结构各楼层在风荷载标准值作用下的水 平集中力、层剪力和倾覆力矩参见表 1-5-4。 风荷载作用下各楼层的荷载、剪力和倾覆力矩风荷载作用下各楼层的荷载、剪力和倾覆力矩表表 1-5-4 楼层号 wki F（KN） wki V（KN） wki M（KNm） 12102.29100.3296.7 11119.96214.3644.6 10106.04320.3952.1 999.41419.71240.4 893.20512.91510.7 785.70598.61759.2 679.35678.01989.3 571.85749.82197.7 466.37816.22390.2 363.35879.62574.0 261.17940.82751.4 150.93991.72899.1 5.3 风荷载作用下结构各楼层的水平位移和层间位移 由于本工程建筑高度较小，很容易满足高层混凝土结构技术规程 的相应规定，经计算后可得各楼层的水平位移层间位移如下表所示，表 ki w 河南理工大学毕业设计（论文） - 21 - 1-5-5。 风荷载作用下各楼层的层间位移和位移角风荷载作用下各楼层的层间位移和位移角表表 1-5-51-5-5 楼层号 层 高 （m） 层间位移（mm） 总位移（mm） 层间位移 角 层间位移角限 值 122.90.513.991/5686 1/1000 112.90.483.481/6042 102.90.453.01/6444 92.90.402.551/7250 82.90.372.151/7838 72.90.331.781/8788 62.90.311.451/9355 52.90.301.141/9667 42.90.260.841/11154 32.90.230.581/12609 22.90.200.351/14500 13.50.150.151/23333 第第 6 6 节节地震作用下的位移和内力地震作用下的位移和内力 6.1 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 河南理工大学毕业设计（论文） - 22 - 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。 根据高层混凝土结构技术规程的相应规定，高度不超过 40m，以 剪切变形为主，刚度和质量分布比较均匀的建筑物，可采用底部剪力法， 本工程采用此法。由于本工程不属于质量与刚度分布明显不均匀，不对称 的结构，按照高层混凝土结构技术规程第 3.3.2 条的规定，可以只计 算单向水平地震作用下的扭转影响。 采用底部剪力法时，其计算简图如下图所示： 结构总水平地震作用的标准值可按下式计算： 1EKeq FG（6-1） 式中 1 相应于结构基本自振周期 1 T的 值 eq G结构等效总重力荷载代表值， eq G=0.85 E G（6-2） E G计算地震作用时， 结构总重力荷 载代表值， n Ej j i GG （6-3） j G第 j 层重力荷载代表值 FnFn Fi FEK 河南理工大学毕业设计（论文） - 23 - 为了考虑高层建筑弯曲振型的影响，可首先把一部分地震作用 nnEK FF移到顶层，剩下部分再分配到各楼层： 1 (1) ii iEKnn jj j G H FF G H （i=1，2，n） （6-4） 式中 i H、 j H第i,j楼层的计算高度。 顶部附加水平地震作用标准值为： nnEK FF（6-5） 式中 n 顶部附加水平地震作用系数，当基本自振周期 1 1.4 g TT时， n 为 0；当基本自振周期 1 1.4 g TT时， n 按下表采用： 顶部附加水平地震作用系数顶部附加水平地震作用系数表表 1-6-11-6-1 g T（s） n 0.25 0.08 1 T+0.07 0.30.4 0.08 1 T+0.01 0.55 0.08 1 T0.02 本工程自振周期 1 T=0.69，特征周期值 g T为 0.35；1.40.35=0.49； 1 1.4 g TT，所以： n =0.08 1 T+0.01=0.080.69+0.01=0.0652 6.2 总重力荷载代表值 民用建筑的墙体自重按上下各一半集中到楼盖， 顶层墙体的一半集中 到楼盖，女儿墙、挑檐集中到屋盖；楼面荷载及屋面荷载分别集中到楼盖 河南理工大学毕业设计（论文） - 24 - 和屋盖计算。 民用建筑集中到屋盖和楼盖处的重力，荷载代表值（标准值） ： i G=1.0 屋盖+0.5 雪+1.0 女儿墙+1.0 挑檐+1.0 墙（顶半层高） ； j G=1.0 楼盖+1.0 活+1.0 墙（上下各半） 计算地震作用时，抗震设计的总重力荷载代表值 E G，应取结构和构 配件自重标准值和有关的可变荷载组合值之和： 1 n Ei i GG （6-6） ikEiki GGQ（6-7） 式中 E G计算地震作用时，建筑结构的总重力荷载代表值； i G集中于质点 i 的重力标准值； k G结构和构配件自重标准值； Ei 有关可变荷载的组合值系数。 6.3 计算各楼层重力荷载代表值 6.3.1 框架梁（KL）和连梁（LL） 由于本工程采用剪力墙结构，且从底层到顶层的剪力墙墙厚均为 200mm，所以与之对应的 KL 的厚度均为 200mm，KL 的梁截面高度为 400mm，500mm，450mm；连梁 LL 的宽度为 200mm，100mm，与之对应 的梁截面高度取 400mm，300mm。 6.3.2 以下为各楼层荷载代表值 6.3.2.1 一层重力荷载代表值 1 G 楼板重力荷载：2001.11+800.44=2801.55 KN 河南理工大学毕业设计（论文） - 25 - KL、LL 重力荷载：368+55.4=423.4 KN 墙体自重：1564+112.54+8543.75+218.0=10438.3 KN 1 G=2801.55+423.4+10438.3=13944.59 KN 活荷载：889.94 KN 6.3.2.2 二层重力荷载代表值 2 G 楼板重力荷载：1185.125+853.3=2038.42KN KL、LL 重力荷载：445.8KN 墙体自重：1632+337.1+8543.75+218.0+842.76=11573.62KN 2 G=2038.42+445.8+11573.62=15627.48KN 活荷载：948.1KN 6.3.2.3 三、五、七、九层重力荷载代表值 3 5 7 9 G 、 楼板重力荷载：1174.3+845.48=2019.78KN KL、LL、XL 重力荷载：384+9.6+173.6+4.3=571.5KN 墙体自重：1314.24+373.44+650.7+8543.75+265.88=11148KN 3 5 7 9 G 、=2019.78+571.5+11418=13739.3 KN 活荷载：939.42KN 6.3.2.4 四、六、八、十层重力荷载代表值 4 6 8 10 G 、 楼板重力荷载：1185.13+853.3=2038.42KN KL、LL、XL 重力荷载：384+9.6+198.3+6.17=598.07KN 墙体自重：1314.24+373.44+678.68+8543.75+265.88=11176KN 4 6 8 10 G 、 =2038.42+598.07+11176=13812.49KN 活荷载：948.1KN 6.3.2.5 11 层重力荷载代表值 11 G 河南理工大学毕业设计（论文） - 26 - 楼板重力荷载：1896.14+577.2=2473.34KN KL、LL、XL 重力荷载：384+9.6+173.6+4.3=571.5KN 墙体荷载：1314.24+373.44+650.7+8543.75+265.88=11148KN 11 G=2473.34+571.5+11148=14192.84KN 活荷载：863.82KN 6.3.2.6 12 层重力荷载 12 G 楼板重力荷载：474.15+441.59=915.74KN KL、LL、XL 重力荷载：183+5.69=188.69KN 女儿墙+墙体自重：915.14+188.69+4654.58=5758.41KN 12 G=915.14+188.69+4654.58=5758.41KN 活荷载：79.03KN 经过计算后，各楼层代表值如下： 12 层：915.74+188.69+4654.581/2+79.031/2=3471.24KN 11 层：2473.34+571.5+111481/2+4654.581/2+863.82 1/2=11378.04KN 10 层：2038.42+598.07+111761/2+111481/2+948.1 1/2=14272.54KN 9 层：2019.78+571.5+111481/2+111761/2+939.42 1/2=14222.99KN 8 层=6 层=4 层=14272.54KN 7 层=5 层=3 层=14222.99KN 2 层：2038.42+445.8+11573.621/2+111481/2+948.1 1/2=14319.08KN 1 层：2801.55+423.4+10438.31/2+11573.621/2+889.94 河南理工大学毕业设计（论文） - 27 - 1/2=14675.88KN 6.4 计算总水平地震作用的标准值 6.4.1 结构的计算简图如下图所示： 6.4.2 计算 EK F 1EKeq FG 0.85 eqE GG =0.85157826.36 =134152.41KN 12max g T T （6-8） 0.9 2 0.050.050.05 11 0.06 1.70.06 1.7 0.05 =1 1EKeq FG = 0.9 0.35 0.85 ()0.08 157826.36 0.69 =5245.57KN 6.4.3 顶部附加水平地震作用标准值 nnEK FF=0.06525245.57=342KN 根据公式 1 (1) ii iEKnn jj j G H FF G H （i=1，2，n）计算各楼层横 向地震剪力见下表，表 1-6-2。 G12=3471.24KN G11=11378.04KN G10=14272.54KN G9=14222.99KN G8=14272.54KN G7=14222.99KN G6=14272.54KN G5=14222.99KN G4=14272.54KN G3=14222.99KN G2=14319.08KN G1=14675.88KN 河南理工大学毕业设计（论文） - 28 - 各层横向地震剪力表各层横向地震剪力表1-6-21-6-2 楼层号( ) i h m( ) i H m() i G KN () ii G H KN m ii jj G H G H () i F KN() i V KN 122.935.43471.24122881.90.031494494 112.932.511178.04369786.30.093456950 102.929.614272.54422467.20.106519.81469.8 92.926.714222.99379753.80.096470.71940.5 82.923.814272.54339686.50.086421.72362.2 72.920.914222.99297260.50.075367.82729.9 62.918.014272.54256905.70.065318.73048.6 52.915.114222.99214767.10.054264.83313.4 42.912.214272.541741250.044215.83529.2 32.99.314222.99132273.80.033161.83691 22.96.414319.0891642.10.023112.83803.8 13.53.514675.8851365.60.01363.73867.5 注：表中第注：表中第 1212 层中加了层中加了 n F=342KN 6.4.4 横向剪力墙各层水平地震作用和地震剪力见下图 494KN 456KN 519.8KN 470.7KN 421.7KN 367.8KN 318.7KN 246.8KN 215.8KN 161.8KN 112.8KN 63.7KN 494KN 950KN 1469.8KN 1940.5KN 2362.2KN 2729.9KN 3048.6KN 3313.4KN 3529.2KN 3691KN 3803.8KN 3867.5KN v 图 河南理工大学毕业设计（论文） - 29 - 6.4.5 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 1-6-3 水平地震作用下各楼层的地震作用标准值、地震剪力及地震倾覆力矩水平地震作用下各楼层的地震作用标准值、地震剪力及地震倾覆力矩1-6-31-6-3 楼层号() Eik FKN() Eki VKN() Eki MKN m 124944941432.6 114569504187.6 10519.81469.88450.02 9470.71940.514077.5 8421.72362.220927.85 7367.82729.928844.6 6318.73048.637685.5 5264.83313.447294.4 4215.83529.257529 3161.8369168232.9 2112.83803.879264 163.73867.592800.2 6.5 地震作用下结构各楼层水平位移和层间位移 在水平地震作用下， 按弹性方法计算结构各楼层水平位移和位移角参 见表 1-6-4 河南理工大学毕业设计（论文） - 30 - 地震作用下各楼层的层间位移和层间位移角地震作用下各楼层的层间位移和层间位移角表表 1-6-41-6-4 楼层号层高（m） 层间位移 （mm） 总位移（） （mm） 层间位移角位移角限值 122.90.6010.161/4833 1/1000 112.90.829.561/3537 102.90.958.741/3053 92.91.087.791/2685 82.91.156.711/2522 72.91.055.561/2762 62.91.014.511/2871 52.90.903.51/3222 42.90.832.61/3494 32.90.721.771/4028 22.90.571.051/5088 13.50.480.481/7292 第第 7 7 节节风荷载作用下和地震作用下的内力计算风荷载作用下和地震作用下的内力计算 7.1 风荷载作用下轴线上的墙肢内力计算 7.1.1 所有剪力的线刚度计算 1 0.2 12 I 333333333 总 33333333333 33333333333 33 （1.6 +1.9 +0.7 +1.6 +1.55 +1.05 +0.5 +1.3 +1.55 +1.35 +1.5 +2.4 +2.2 +0.4 +2.45 +0.3 +0.3 +0.9 +2.65 +0.2 +1.0 +1.5 +1.6 +1.3 +1.8 +2.55 +1.3 +1.3 +1.3 +1.05 +1.55 +2.05 +1.05 + 33333333 33333333333 334 1.0 +1.15 +1.55 +1.3 +2.1 +2.4 +2.2 +0.4 + 2.45 +0.3 +0.3 +0.9 +2.65 +0.2 +1.5 +1.6 +1.5 +1.5 +1.55 + 0.7 +1.0）=4.046m 河南理工大学毕业设计（论文） - 31 - 7.1.2轴线上的