土木工程毕业设计（论文）-框架剪力墙结构设计.docx

广西科技大学毕业设计（论文）说明书课题名称：框架剪力墙结构设计黄村城中村改造工程6#楼结构设计，手算13轴交D-F轴全套图纸加扣 3012250582 院 系 土木建筑工程学院专 业 土木工程 班 级 土木091班 学 号 姓 名 指导教师 2013年5月20日2013届土木建筑工程学院土木工程专业毕业设计框架剪力墙结构设计（广西科技大学土木建筑工程学院 ）Design of Frame-Shear Wall Structure中文摘要摘 要：本设计综合应用了大学四年所学的理论知识，解决本市黄村城中村改造工程6#楼的结构设计问题。结构形式采用框架剪力墙结构，以手算加PKPM电算的方式，完成了结构平面布置图、框架柱、框架梁、连梁、剪力墙、现浇楼板的配筋计算的整个过程。并从在水平荷载作用下结构的内力分析和在竖向荷载作用下结构内力分析中，详细说明了框架剪力墙结构的空间协同作用、变形特点、内力分布情况、以及结构延性控制等方面的设计。关键词：钢筋混凝土，框架剪力墙结构，结构设计，结构构造AbstractAbstract：The structural design includes the theoretical knowledge what I learn in the university to solve reconstruction project of the 6# buildings of Huang Cun village in the city.The structure form is Frame-Shear-Wall structure.Completed the entire reinforcement calculation of structure plan layout,columns,beams,connected beams,shearwall,cast-in-place floor in the way that is Manual calculation and PKPM SATWE . And the structure under horizontal load analysis and in the analysis of vertical load of the structure, detailed explain the Synergistic effect in space of the frame-shearwall structure , characteristic of deformation, stress distribution, and controling the ductility of the structure, and other aspects of the design. key phrase： The reinforced concrete Frame-Shear construction Construction designs Details for structures前言本次毕业设计是以广西柳州市黄村城中村改造工程6#楼建筑施工图为基础，进行的建筑结构设计。旨在通过毕业设计的实践、学习、掌握和提高综合应用所学的理论知识进行分析问题和解决工程实际问题的能力，熟悉建筑设计、结构设计的设计方法，并获得设计技能的基本训练。结构形式采用钢筋混凝土结构，其具有较好的抗震性能，材料来源丰富，可模性好，耐火性好的特点。结构体系采用框架剪力墙体系，其优点是平面布置灵活、空间较大、立面易处理，结构抗侧刚度大，抗震性能好。结构形式和结构体系都能较好地满足本次设计“适用、经济，在可能条件下注意美观”的建筑方针，获得较高的经济效益。设计的电算部分为结构主体部分的各层结构布置、结构分析、配筋计算及梁、柱、墙、板结构配筋施工图，对大样进行计算并绘制施工图。手算部分为计算主体结构地震作用、风荷载。并对13轴交D轴至F轴之间的一榀框架剪力墙顶部两层进行竖向荷载手工导荷及内力配筋计算。结构水平地震作用计算方法为底部剪力法，竖向荷载计算采用分层法。结构在水平力作用下的内力计算采用连续化的近似方法，将各层总连梁离散为沿楼层高度均匀分布的连续杆，总剪力墙成为竖向悬臂墙。根据梁的弯曲理论，竖向悬臂墙的荷载与挠度的微分方程得到总剪力墙及总框架的变形方程，进而由变形与内力的微分方程求出总剪力墙、总框架、总连梁的内力。为了计算简便，将水平荷载等效转换成三种典型形式即倒三角形荷载、均布荷载、顶点集中荷载来简化变形方程。框架梁、连梁各控制截面配筋计算按受弯矩形截面梁计算。双向板采用弹性薄板理论并考虑混凝土泊松比影响计算截面配筋。框架柱按单向偏心受压构件计算荷载作用方向截面配筋，采用对称配筋，与之正交方向钢筋按计算方向同量配置，忽略框架柱轴向变形。剪力墙截面特征计算时考虑正交墙作为有效翼缘，截面配筋计算时按一字形剪力墙对称配筋。由于本人水平有限、经验不足、时间仓促，错误之处在所难免，敬请老师惠予指正。2013年5月20日目录1 绪论11.1 工程概况11.1.1规模11.1.2设计标准11.1.3结构形式11.1.4气象、水文、地质资料12 结构布置及初选截面尺寸22.1 柱截面尺寸52.2 梁截面尺寸62.3板的厚度62.4 剪力墙数量的确定63 计算简图及刚度参数63.1 计算简图63.2 刚度参数63.2.1 总剪力墙的等效抗弯刚度63.2.2 总框架的抗推刚度113.2.3 总连梁的刚度293.3 主体结构刚度特征值334 竖向荷载及水平荷载计算344.1 竖向荷载344.2水平地震作用354.2.1结构总水平地震作用底部剪力标准值354.2.2 各层水平地震作用354.3 风荷载计算374.3.1 各楼层处集中风荷载作用计算375 水平荷载作用效应分析395.1 水平地震作用折算及水平位移验算395.1.1 水平地震作用折算395.1.2 水平位移验算405.2 水平地震作用下的内力计算425.2.1 总剪力墙、总框架和总连梁的内力425.2.2 各根柱、各根连梁、各片剪力墙的内力465.2.3框架梁柱的内力计算495.3 风载作用下的内力计算545.3.1 风荷载折算荷载形式545.3.2 水平位移验算555.4 风荷载作用下的内力计算565.4.1 总剪力墙、总框架和总连梁的内力565.4.2 各根柱、各根连梁、各片剪力墙的内力605.4.3框架梁柱的内力计算636 竖向荷载作用下结构的内力计算686.1 框架剪力墙荷载计算686.1.1 恒载计算686.1.2 活载计算716.2 框架剪力墙内力计算716.2.1 计算简图716.2.1分配系数及固端弯矩757 荷载效应组合837.1 选取荷载组合837.1.1 无地震组合与地震组合837.1.2 构件的承载力能力验算847.2 框架梁、连梁、框架柱的内力组合857.2.1 梁、柱内力调整857.2.2 框架梁最不利内力组合及内力组877.2.3 框架柱最不利内力组合及内力组937.3 剪力墙的内力组合997.3.1 剪力墙的内力调整997.3.2 剪力墙的控制截面及不利组合997.3.3 剪力墙的内力组合998截面设计与构造1028.1 框架梁截面配筋设计1028.1.2 框架梁的配筋计算相关规定1028.1.3 框架梁的配筋计算1048.2 框架柱截面配筋设计1128.2.1 框架柱截面设计相关规定1128.2.2 框架柱截面配筋计算1178.3 剪力墙截面配筋设计1308.3.1剪力墙截面设计相关规定1308.3.2剪力墙截面配筋计算1338.4 连梁截面配筋设计1398.4.1连梁截面设计相关规定1398.4.2连梁截面配筋计算1409 钢筋混凝土现浇板的计算1479.1 基本资料1479.2 内力计算（弹性理论棋盘法）1489.3 配筋计算1499.4 跨中挠度验算（短边）1509.5 跨中裂缝宽度验算（长边）15110 PKPM电算部分15210.1 建筑结构总信息WMASS.OUT15210.1.1电算输出内容15210.1.2电算过程控制及调整说明17910.2 周期、地震力与振型信息WZQ.OUT18010.2.1电算输出内容18010.2.2电算过程控制及调整说明21310.3 电算图形输出214结束语214致 谢215参考文献216附 录2171 绪论1.1 工程概况1.1.1规模黄村城中村改造工程6#楼，框架剪力墙结构，建筑设计工作已完成。总建筑面积为9552.07 m2 ，总楼层为地上18+1层，地下车库2层 建筑总高度57.3m，局部60.3 m。1.1.2设计标准工程性质为居住建筑，结构安全等级二级，建筑工程等级二级，建筑耐火等地上部分二级、地下部分一级，合理使用年限50年，防水等级II级。1.1.3结构形式框架剪力墙结构，框架填充墙材料孔隙率大于25%的页岩多孔砖，基础主楼部分筏板基础、裙楼部分柱下独立基础。1.1.4气象、水文、地质资料1.主导风向：夏季东南风、冬秋季西北风。基本风压值W0取0.3kN/m2，地面粗糙度B类。2.建筑物地处某市中心，不考虑雪荷载和灰荷载作用。3.自然地面-10m以下可见地下水。4.地质资料：地质持力层为粘土，孔隙比为e=0.8，液性指数I1=0.90，场地覆盖层为12.2M，场地土壤属类场地土。地基承载力特征值250KPa；5.抗震设防：此建筑物为一般建筑物，其抗震设防为6度设防区，设计基本地震加速度为0.05g，地震分组第一组，场地类别II累，特征周期值0.35s。2 结构布置及初选截面尺寸混凝土强度等级选用：梁、板为C30；墙、柱1-6层为C40，7-12层为C35，13层及以上楼层为C30。钢筋等级选用：梁、板、柱、墙受力纵筋采用HRB400级，梁、柱箍筋、板分布筋，采用HRB400级，墙分布筋采用HPB300。结构嵌固层：地下室2层，与上部结构相比，地下室顶板刚度足够大，顶板采用的是梁板结构且板厚度为200mm180mm，侧移刚度大于上一层的2倍，混凝土强度采用C35C30，没有过大的洞口，符合相关要求。由于结构体系选用框架剪力墙，全部剪力墙落地。受到底层商铺使用功能影响，在建筑中间凹进部分拐角没能设置拐角墙，这部分结构特别是连接板在地震中容易出现问题，故加强概念上的设计把连接的板厚加到200mm,加强配筋措施。标准层平面布置如下2422.1 柱截面尺寸 按轴压比限值考虑，本结构框架抗震等级为四级，轴压比；住宅建筑取；楼层数；取；取4轴交F轴的柱负荷面积。，考虑两个主轴方向的刚度宜接近取，其余各柱按照边柱，角柱，其余各参数与上述相同算出。考虑到各柱尺寸不宜相差太大以及柱抗侧移刚度应有一定的保证，增加外围柱的截面面积来保证足够的抗扭刚度，因此初选柱截面尺寸为：附楼部分柱子截面尺寸均为1-6层：1轴交H轴和14轴交H轴柱 1轴交K轴和14轴交K轴柱, 2轴交E轴和13轴交E轴柱 3轴交H轴和11轴交H轴柱 3轴交L轴和11轴交L轴柱 4轴交D轴和10轴交D轴柱 4轴交F轴和10轴交F轴柱 6轴交L轴和8轴交L轴柱，6轴交D轴柱7-12层：1轴交H轴和14轴交H轴柱 1轴交K轴和14轴交K轴柱, 2轴交E轴和13轴交E轴柱 3轴交H轴和11轴交H轴柱 3轴交L轴和11轴交L轴柱 4轴交D轴和10轴交D轴柱 4轴交F轴和10轴交F轴柱 6轴交L轴和8轴交L轴柱，6轴交D轴柱13层以上1轴交H轴和14轴交H轴柱 1轴交K轴和14轴交K轴柱, 2轴交E轴和13轴交E轴柱 3轴交H轴和11轴交H轴柱 3轴交L轴和11轴交L轴柱 4轴交D轴和10轴交D轴柱 4轴交F轴和10轴交F轴柱 6轴交L轴和8轴交L轴柱，6轴交D轴柱以上柱的截面尺寸也满足规范关于柱截面宽度和高度的最小尺寸、柱剪跨比、截面高宽比等要求。2.2 梁截面尺寸由于边框架梁的梁宽受到剪力墙墙宽的影响，进墙的边框架梁梁宽均为，为了增强剪力墙和框架柱的联系，同时也配合瓢窗布置选用梁高为。中间部分的框架梁采用截面为，非框架梁为结构中间凹进部分的横向梁采用。2.3板的厚度按照双向板跨度的考虑，并保证结构的整体性，初选普通楼板板厚为，跨度较大的区格为，商铺楼板为，屋面为，地下室顶板及负一层板为，结构中间凹进部分及核心筒板厚为。2.4 剪力墙数量的确定剪力墙截面面积与楼面面积之比按2%-3%考虑，且纵横两个方向剪力墙截面面积应大致相同，即纵、横向应有按已布置墙粗算，满足要求。3 计算简图及刚度参数3.1 计算简图总剪力墙与总框架之间通过连梁和楼板连接，因此，本结构为刚结体系。由于嵌固在地下室顶板上，主体结构高度为地下室顶板至顶层屋面处，总高度为（高出屋面的小塔楼部分不计入主体高度内）。3.2 刚度参数3.2.1 总剪力墙的等效抗弯刚度如下图所示为1轴交L，2轴交D，13轴交D轴的剪力墙。有效翼缘宽度，洞口距离，取三者的最小值，。墙肢面积 墙肢形心 墙肢惯性矩剪力墙为整截面墙，由，查截面形状系数。如下图所示为14轴交L轴的剪力墙。有效翼缘宽度，洞口距离，取三者的最小值，。墙肢面积 墙肢形心 墙肢惯性矩剪力墙为整截面墙，由，查截面形状系数。如右图所示为7轴交D轴的剪力墙有效翼缘宽度，洞口距离，取三者的最小值，。墙肢面积 墙肢形心 墙肢惯性矩剪力墙为整截面墙，由，查截面形状系数。如右图所示为7轴交D轴的剪力墙（1-6层）有效翼缘宽度，洞口距离，取三者的最小值，。墙肢面积 墙肢形心 墙肢惯性矩剪力墙为整截面墙，截面相同，由，查截面形状系数。如下图所示为核心筒9轴剪力墙有效翼缘宽度，洞口距离，取三者的最小值，。墙肢面积 墙肢形心 墙肢惯性矩剪力墙为整截面墙，截面相同，由，查截面形状系数。如图所示为核心筒5轴剪力墙有效翼缘宽度，洞口距离，取三者的最小值，。墙肢面积 墙肢形心 墙肢惯性矩剪力墙为整截面墙，截面相同，由，查截面形状系数。如图所示为核心筒8轴的剪力墙1。有效翼缘宽度，洞口距离，取三者的最小值，。墙肢面积 墙肢形心 墙肢惯性矩剪力墙为整截面墙，由，查截面形状系数。如下图所示为核心筒8轴的剪力墙2。有效翼缘宽度，洞口距离，取三者的最小值，。墙肢面积 墙肢形心 墙肢惯性矩剪力墙为整截面墙，由，查截面形状系数。各剪力墙等效抗弯刚度计算表 表3.2.1墙编号层次14-L1-63.250.6720.142.0540.45413-D1-63.250.9120.591.6691.912-D1-63.250.9120.591.6691.911-L1-63.250.9120.591.6691.917-D1-63.251.1551.011.4693.279-核1-91.52214.18-核11-63.250.330.0120.03258-核21-63.250.370.022.2550.0655-核1-91.52214.114-L7-123.150.6720.142.0540.4413-D7-123.150.9120.591.6691.852-D7-123.150.9120.591.6691.851-L7-123.150.9120.591.6691.857-D7-123.150.8240.721.5322.269-核7-91.52213.68-核17-123.150.330.0120.03158-核27-123.150.370.022.2550.0635-核7-91.52213.614-L13-2030.6720.142.0540.4213-D13-2030.9120.591.6691.762-D13-2030.9120.591.6691.761-L13-2030.9120.591.6691.767-D13-2030.8240.721.5322.159-核13-2031.44.391.522138-核113-2030.330.0120.038-核213-2030.370.022.2550.065-核13-2031.44.391.52213总剪力墙等效抗弯刚度 3.2.2 总框架的抗推刚度1.框架梁线刚度考虑楼板作为梁的有效翼缘，梁的惯性矩可近似取：一侧有楼板时 ，两侧有楼板时 ，梁线刚度为 各层框架梁线刚度计算表 表3.2.2-1H=3.000m梁线刚度计算表梁编号跨度截面惯性矩边框架梁中框架梁8核0.00110.00170.987DF0.00210.00321.556核0.00110.00170.984DF0450.00903.003HL0.00450.00903.182DE0430.00659.752EF0.00430.00654.241HK0.00430.00654.241KL0.00430.006513.00H=4.800m梁线刚度计算表14AB0.00260.00392.2314BC5.30260.00392.1814CD0260.00391.9514DE0.00260.00392.6614EF0.00260.00392.5414FH0.00260.00392.7914HK0.00430.00654.2414KL0.00430.00657.8013DE0430.008612.9013EF0.00430.00865.6112AB0.00260.00522.9712BC5.30260.00522.9111HL0.00360.00722.5410CD0260.00522.6010DF0450.00903.008核0.00210.00321.857AB0.00260.00392.237BC5.30260.00392.187CD0260.00391.957DF0.00210.00321.55H=6.000m梁线刚度计算表8核0.00110.00170.987DF0.00210.00321.556核0.00110.00170.984DF0450.00903.003HL0.00450.00903.182DE0430.00659.752EF0.00430.00654.241HK0.00430.00654.241KL0.00430.006513.00H=9.000m梁线刚度计算表14AB0.00260.00392.2314BC5.30260.00392.1814CD0260.00391.9514DE0.00260.00392.6614EF0.00260.00392.5414FH0.00260.00392.7914HK0.00430.00654.2414KL0.00430.00657.8013DE0430.008612.9013EF0.00430.00865.6112AB0.00260.00522.9712BC5.30260.00522.9111HL0.00360.00722.5410CD0260.00522.6010DF0450.00903.008核0.00110.00170.987AB0.00260.00392.237BC5.30260.00392.187CD0260.00391.957DF0.00210.00422.036核0.00110.00170.984DF0450.00903.003HL0.00450.00903.182DE0430.00659.752EF0.00430.00654.241HK0.00430.00654.241KL0.00430.006513.00H=12.000m梁线刚度计算表14HK0.00430.00654.2414KL0.00430.00657.8013DE0430.00659.7513EF0.00430.00654.2411HL0.00360.00722.5410DF0450.00903.008核0.00110.00170.987DF0.00210.00422.036核0.00110.00170.984DF0450.00903.003HL0.00450.00903.182DE0430.00659.752EF0.00430.00654.241HK0.00430.00654.241KL0.00430.006513.00H=15.000m-H=57.000m梁线刚度计算表14HK0.00430.00654.2414KL0.00430.00657.8013DE0430.00659.7513EF0.00430.00654.2411HL0.00360.00722.5410DF0450.00903.008核0.00110.00170.987DF0.00210.00422.036核0.00110.00170.984DF0450.00903.003HL0.00450.00903.182DE0430.00659.752EF0.00430.00654.241HK0.00430.00654.241KL0.00430.006513.002.框架柱线刚度柱截面惯性矩，柱线刚度各层框架柱线刚度计算表 表3.2.2-2H=0.000m- 3.000m柱线刚度计算表C40混凝土弹性模量柱编号层高柱截面14A0.00520.3514B0.00520.3514C0.00520.3514D0.00520.3514E0.00520.3514F0.00520.3514H20.00590.4014K4.80.450.40.00240.1613E4.80.450.40.00240.1613F20.00590.4012A0.00520.3512B0.00520.3512C0.00520.3511H0.00900.6111L4.80.550.850.02811.9010D50.01761.1910F30.60.650.01371.488L1081.177A0.00520.357B0.00520.357C0.00520.357F1081.176L1081.174D30.50.750.01761.914F30.60.650.01371.483H0900.983L30.550.850.02813.042E30.450.40.00240.262F30.50.520.00590.641H30.50.520.00590.641K30.450.40.00240.26H=3.000m- 4.800m柱线刚度计算表C40混凝土弹性模量柱编号层高柱截面14A0.00520.3514B0.00520.3514C0.00520.3514D0.00520.3514E0.00520.3514F0.00520.3514H20.00590.4014K4.80.450.40.00240.1613E4.80.450.40.00240.1613F20.00590.4012A0.00520.3512B0.00520.3512C0.00520.3511H0.00900.6111L4.80.550.850.02811.9010D50.01761.1910F50.01372.478L0.01081.957A0.00520.357B0.00520.357C0.00520.357F0.01081.956L1081.174D30.50.750.01761.914F30.60.650.01371.483H0900.983L30.550.850.02813.042E30.450.40.00240.262F30.50.520.00590.641H30.50.520.00590.641K30.450.40.00240.26H=4.800m- 6.000m柱线刚度计算表C40混凝土弹性模量柱编号层高柱截面14A0.00520.4014B0.00520.4014C0.00520.4014D0.00520.4014E0.00520.4014F0.00520.4014H20.00590.4614K4.20.450.40.00240.1913E4.20.450.40.00240.1913F20.00590.4612A0.00520.4012B0.00520.4012C0.00520.4011H0.00900.7011L4.20.550.850.02812.1710D50.01761.3610F50.01373.718L0.01082.937A0.00520.407B0.00520.407C0.00520.407F0.01082.936L1081.174D30.50.750.01761.914F30.60.650.01371.483H0900.983L30.550.850.02813.042E30.450.40.00240.262F30.50.520.00590.641H30.50.520.00590.641K30.450.40.00240.26H=6.000m- 9.000m柱线刚度计算表C40混凝土弹性模量柱编号层高柱截面14A0.00520.4014B0.00520.4014C0.00520.4014D0.00520.4014E0.00520.4014F0.00520.4014H20.00590.4614K4.20.450.40.00240.1913E4.20.450.40.00240.1913F20.00590.4612A0.00520.4012B0.00520.4012C0.00520.4011H0.00900.7011L4.20.550.850.02812.1710D50.01761.3610F50.01371.068L1081.177A0.00520.407B0.00520.407C0.00520.407F1081.176L1081.174D30.50.750.01761.914F30.60.650.01371.483H0900.983L30.550.850.02813.042E30.450.40.00240.262F30.50.520.00590.641H30.50.520.00590.641K30.450.40.00240.26H=9.000m- 12.000m柱线刚度计算表C40混凝土弹性模量柱编号层高柱截面14H30.50.520.00590.6414K30.450.40.00240.2613E30.450.40.00240.2613F30.50.520.00590.6411H0900.9811L30.550.850.02813.0410D30.50.750.01761.9110F30.60.650.01371.488L1081.177F1081.176L1081.174D30.50.750.01761.914F30.60.650.01371.483H0900.983L30.550.850.02813.042E30.450.40.00240.262F30.50.520.00590.641H30.5