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14层 14 6309 平米 剪力 住宅楼 计算 部分 建筑 结构图

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【14层】6309平米14层剪力墙住宅楼（计算书、部分建筑、结构图）,14层,14,6309,平米,剪力,住宅楼,计算,部分,建筑,结构图

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大庆石油学院本科生毕业设计（论文）摘 要本设计是大庆地区的一高层板式住宅楼。主体结构十四层，一梯两户，总建筑面积6309.52。设计包括两部分，建筑设计和结构设计。建筑设计部分包括总体布局、平面与竖向交通、建筑朝向与选型以及防火和疏散要求。主要进行了建筑设计构思，平面布局、立面设计、剖面设计以及防火和疏散设计。结构采用混凝土剪力墙结构体系。结构设计包括荷载计算（重力荷载、风荷载、水平地震荷载、竖向荷载）剪力墙、楼板、楼梯，以及基础的设计计算和结构配筋，在结构计算中，水平地震作用采用底部剪力法。在荷载内力计算的基础上，进行了内力组合，选取了最不利荷载进行了配筋计算。在配筋计算中，考虑了构造和抗震要求，并进行了相应的构造配筋，计算结果较准确。该设计建筑平面布局合理、满足功能要求。结构计算较全面、详实。满足设计任务书的要求。关键词：住宅；高层建筑；结构设计；混凝土；剪力墙结构AbstractThis design is a high-rise residential building in DaQing city. Its main body is 14 storeys with one staircase for two. Its construction area is 6309.52m2.The design includes two chapters: architecture design and structural design.Architecture design includes the total layout, plane and the perpendicular transportat-ion, the orientation of the building and chooses the size,and the design of fire-proof and dispersion.The planes arrangement is reasonable, and its semblance is succinct and gene- rous，which satisfies the functions requirement.The structural system adopts concrete shear wall. The structure design includes the loading calculation (the gravity loading, the wind loading, the horizontal earthquake action and vertical loading) the design of shear wall, awning, stairs, floor and the foundation, the horizontal earthquake action adopts shear strength calculation of the end. On the basis of calculating the internal force, I make the combination of internal force, and choose the most disadvantageous force to design the steel reinforcing bar. In consideration of the requirment of the constitution, anti-seismic and carriying out designing the steel reinforcing bar, the result is fairly exact.The design whose plane is reasonable,satisfies the functions requirement.Structural design is fairly full and accurate,and also satisfies the requirement of the designing task. Key words: residential buildings；high-rise buildings；structural design；concrete；shearing wall struture目 录第1章 建筑设计11.1高层住宅特点11.2总体布局21.3平面交通21.4竖向交通21.5建筑物的朝向21.6户型设计3第2章 结构设计72.1 结构选型及几何特征计算72.2 荷载计算162.3水平地震作用计算192.4风荷载作用下结构内力的计算312.5竖向荷载作用下结构内力计算362.6内力组合432.7剪力墙截面的设计492.8板的计算572.9桩基础结构设计592.10楼梯的设计63结 论67参考文献68致 谢69III 大庆石油学院本科生毕业设计（论文）第1章 建筑设计1.1高层住宅特点 随着社会与经济的发展，特别是城市建设的发展，作为一个城市经济繁荣和社会进步的重要标志高层建筑，要求建筑物所能达到的高度与规模不断增加，并由此产生了一系列问题。首先，由于建筑高度增加，在高层建筑中的竖向交通一般由电梯来完成，这样会增加建筑物的造价，从建筑防火的角度看，高层建筑的防火要高于中低层建筑，也会增加高层建筑的工程造价和运行成本。 其次，由于建筑高度的增加，在相同的建设场地上，建造高层住宅可以获得更多的建筑面积，这样可以部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题。此外，设计精美的高层建筑可以为城市增加景观。第三，从结构受力的角度看，随着高度的增加，侧向荷载（风荷载和水平地震作用）在高层住宅的分析和设计中起着重要的作用，因此，高层住宅的结构分析和设计要比一般的中低层建筑复杂的多。第四，从城市建设和管理的角度看，建筑物向高空延伸，可以缩小城市的平面规模，缩短城市道路和各种公共管线的长度，从而节省城建与管理的投资。由于高层建筑增加人们的聚集密度，缩短了相互间的距离，水平与竖向交通相结合，使人们在地面上的活动走向空间化，节约时间，增加了效率。但是人口过于密集有时会造成交通拥挤、出行困难等问题。第五，建筑高、重量大，近地面大气层对它周围环境都产生了影响，从而在许多设施、建筑构造及局部处理上都要与之相适应，另外，由于高层建筑的重量大，居住人数多，而出现高密度居住，对居民的心理状态、社会环境、城市结构的动态平衡、居住区的空间组织等都带来了新的问题。 第六，由于高层住宅的兴建，居住区和城市由水平向发展转向竖向发展，使经济评价方法和范围发生了变化。 第七，新的结构形式随之而来的新的施工方式，同时也影响到设计方法和建筑管理。综上所述，建造高层住宅利大于弊，而合理的规划和设计可以达到美化城市环境效果。可以预见，在相当长的一段时间内，高层建筑仍然是城市建设中的主要建筑形式。因此认识这些特点并掌握高层建筑结构的分析理论和基本设计方法，可以为今后的工作打下良好的基础。1.2总体布局该住宅楼共为十四层，顶部设有电梯机房，一层至十四层均为住户房间。一层两单元，一单元分两户，并且对称布置，这种布置对抗侧力有利。每套居室室内的平而布置基本上按“大客厅，小卧室”的要求确定的，并且厨房靠近客厅，卫生间靠近卧室，各种居住行为各得其所。1.3平面交通交通枢纽设置在建筑中心，电梯和楼梯通过前室连接，各户之间通过走廊连接，并且各住户离楼梯、电梯很近，这样的交通路线简捷流畅，同时在紧急情况下，用户可以迅速疏散。1.4竖向交通由于建筑物的层数，住户的实际情况，本建筑中设有两部电梯，即每单元各一部，同时兼防火电梯用，根据估算两部电梯完全满足要求。除了设置电梯本设计中也设计置了楼梯，在板式住宅中，虽设置了足够量的电梯，但是楼梯仍然必须设置。它有如下作用：1.作为住宅下面几层，特别是2至3层的居民的主要垂直交通方式。2.作为居民的短距离的层间交通。3.作为非常情况下的疏散交通。楼梯的位置，踏步的尺寸和数量，从考虑高层住宅的特点和一些建筑要求的方面做了设计和计算，楼梯采光为直接采光和人工照明相结合，楼梯兼作防烟楼梯。1.5建筑物的朝向选择合理的住宅朝向是住宅区建筑物布置首先考虑的问题，影响建筑物朝向的因素很多，如地理纬度、地段环境、局部气候特征及建筑用地条件等。北方住宅的朝向以朝南为主，点式住宅如本设计的建筑不可避免使一半朝东西，一半朝南北。这种选择主要考虑以下几点：(1)炎热的夏季尽量减少太阳光直射居室外墙或直射室内。(2)夏季有良好的通风，冬季避免冷风吹袭。(3)冬季能有适量的阳光射入室内。(4)尽量适合建筑组合的需要。(5)拟建建筑的交通与已有道路尽量融合一体。(6)充分利用地形。1.6户型设计12在分析了我国目前城市人口结构和家庭组成及发展趋势，再结合该地区的实际居住条件决定采用两种户型配套使用，由于目前城市正由主干型转换为核心型。两种户型可以满足不同层次和不同人口的家庭的需要。1.6.1卧室因为是休息的地方所以要求动、静分开的同时，同时也要求同其它房间分隔开来；各人生活各得其所，具有良好的私密性。对房间的要求是隔声效果好，卧室之间不应穿越，同时必须直接采光，自然通风。1.6.2客厅根据中国特色，厅具有起居室、会客室、餐厅的多种功能。本设计中采用了大客厅分别与厨房、卫生间、卧室相邻，成为连接各房间的交通枢纽。起居室内的门窗洞口布置应综合考虑使用功能要求，减少直接开向起居室的门数量。起居室内布置家具的墙面直线长度应大于3m。1.6.3厨房厨房的主要功能是炊事，有的厨房还同时兼有进餐或洗涤的功能，厨房是家务劳动中心。其设计基本要求是：(1)厨房应设置洗涤池、案台、炉灶及排油烟机等设施或预留位置，按炊事操流程排列，操作净长不应小于2.10m。 (2)单排布置设备的厨房净宽不应小于1.5；双排布置设备的厨房其两排设备的净距不应小于0.90m。(3)厨房应该有直接的采光、自然通风，并宜布置在套内近入口处。基于以上要求，本设计中采用两种型式厨房，均满足尺寸要求。1.6.4卫生间卫生间的主要功能包括便溺，漱洗，沐浴，其居住标准、生活水平、自然条件、生活习惯不同，设施标准具有较大的差别。其设计要求为；(1)在满足设备及人体活动空间要求的前提下，力求布置紧凑，设备的尺寸和安装要符合人体工程学要求，以便尽可能减少人的体力消耗。(2)厕所、卫生间是用水较多的场所，其建筑材料的选用及主要注意防水及排水并便于清洁，地面和墙裙应选用防水、又不致于过滑的材料，地面要设置一定坡度。(3)厕所、卫生间产生的蒸汽及其臭味要组织好通风予以排除。最好采用外窗直接通风，否则采用通风道或设小功率排气扇等措施。排风道的排气口应设在接近顶棚的位置。暗厕所，卫生间采用人工照明，有条件的可通过高窗从邻近房间直接间接采光。本设计方案中采用的是公共使用的厕所和浴室。公共使用的厕所的设置与卧室和客厅都较靠近。这样就大大方便了住户。地面均采用防水地面砖，墙壁贴有色瓷砖，地面低于室内地面20mm。设计的坡度以防水流入室内。采光分别用人工采光、自然采光，且有通风用的窗口。1.6.5楼梯本设计中，楼梯宽度为1.2m，满足要求。楼梯踏步宽260mm。踏步高156mm。均满足要求。1.6.6大门入口的朝向 高层住宅的人口最好放在冬季主导风的背面，因为在迎风面上，越接近建筑物根部中心位置，其风压值越大，如果在这个位置设入口。就成了泄风口，再加上入口必然与垂直交通相连，电梯井与楼梯井就成了披风简，因此会加剧风的烈度，所以人口要尽量避免开向迎风面，有时受总体限制不得不将入口置于迎风面上时，入口就需做适当处理，本设计的高层住宅选择北向入口，因为该地区冬季主导风向为西北风，所以选择合理。1.6.7阳台及栏杆 阳台是楼层住户与大自然相联系的部分。它按其使用性质可分为生活阳台和服务阳台，阳台设计中问题有尺寸、朝向、通风、视线、排水安全及附属设施几个方面。由于高层住宅的窗台距地面较高，再加之周围风速较大，易使产生心理上危险感，因此栏杆比多层住宅稍高，采用1.1m高的阳台钢筋混泥土栏杆，坚固耐用、通风、采光良好的同时给人以安全、舒适的感觉。1.6.8垃圾处理 生活垃圾是住宅中必然要产生的废物。目前我国公民每天的垃圾产生量是0.5公斤，高层住宅中垃圾的排放量主要采用以下几种方法：(1)集中服务管理的方法，即住户规定的时间将生活垃圾装在塑料筒内，由大楼的管理人员按时收集送出，此种方式对建筑设计比较简单，但需良好管理。(2)垃圾道输送方式，设置专门的管道并进行垂直运输，即垃圾道，但在进行设计中，对垃圾倾倒口，管道都应以足够的重视。倾倒口是垃圾的入口，为了使用方便，应设置在交通枢纽等公共空间附近。由于高层住宅的垃圾道长，因而披风作用很大，由于上下层倾倒垃圾的可能性很大，为防止下层轻质垃圾由上层的倾倒口飞出倾倒口直采用翻斗门，不能直接往管道里倒垃圾而要倒在翻斗内，待门关闭后垃圾由翻斗内落入管道内。垃圾道要光滑而无棱角，无凸出物，否则容易挂结污物，而将管道堵死，特别是在北方，凸出物挂住垃圾后，会形成冰疙瘩，使管道被冰冻物堵死。本设计采用第一种方式。1.6.10防火设计 各套户型的进户门均采用防火门，如某一住户发生火灾可及时关闭防火门，防止火势蔓延，使住户有足够的时间脱离危险区，保证了住户的生命安全，进入楼梯入口的门为乙级防火门，耐火极限为1.2小时，该楼梯是发生火灾时居民疏散的主要通道采用封闭式楼梯间，可以有效地减少火灾造成的人身伤亡，为了有利于消防员及时运送消防器材和救护伤员，设计时在电梯前室入口，同样设置了乙级防火门。1.防烟楼梯 根据规范规定设置防烟楼梯，楼梯间入口处设有前室，前室内设有送风、排烟竖井，供疏散人员一经到达前室，就达到了第一个安全地点，如果烟一旦侵入前室，基本上可以从竖井排除。2.消防电梯 规范规定塔式高层住宅必须设置消防电梯，楼层内每单元共设置一部电梯，即消防电梯兼做普通载客电梯，发生大火灾时，消防员可以乘消防电梯迅速进入火场，及时运送消防器材和救护伤员。1.6.11使用房间的分类从使用房间的功能要求分类。住宅中的房间有客厅、餐厅、卧室、卫生间和厨房。A户型（三室二厅） 建筑面积 84.49 m2主卧室的面积 14.62 m2次卧室的面积 13.33 m2书房的面积 11.47 m2餐客厅的面积 36.47 m2厨房的面积 5.08 m2卫生间的面积 3.52 m2B户型 （两室二厅） 建筑面积 70.60 m2主卧室的面积 15.91m2次卧室的面积 11.47 m2餐客厅的面积 33.44m2厨房的面积 5.50 m2卫生间的面积 4.28 m21.6.12门窗在房间平面中的布置两种户型的入户门宽为900mm、卧室门均为宽900mm，其中入户门为防火门，卧室门为成品木门；卫生间门宽700mm、厨房门宽为800mm，采用900mm的门可使一个携带东西的人方便的通过也能搬进书柜等尺寸较大的家具；700mm的门稍大于一个人通过宽度，这些较小的门扇，开启时可以少占室内的使用面积这对平面紧凑的核心式住宅显得更加重要。窗的高度1.5m。阳台采用组合门窗高度2.4m。因设计中使用了最新的地热式供暖方式，所以暖气被取消了，窗的面积可以相应的增大了。窗的位置考虑采光和通风的要求设置，使各房间的采光均满足规范所规定的窗地比的要求。 71第2章 结构设计2.1 结构选型及几何特征计算2.1.1工程概况该14层高层住宅楼，采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构、墙下条形桩基，标准层建筑平面布置如图2-1所示，主体结构高度为39.4m，一层层高3.0m，二至十四层层高为2.8m，突出屋面电梯机房层高3.0m，结构总高度42.4m。该工程抗震设防烈度为7度，场地类别为类，设计地震分组为二组，基本风压0.55kN/m2，地面粗糙度为B类，基本雪压为0.30kN/m2；该房屋为丙类建筑。2.1.2主体结构布置该剪力墙结构平面布置对称，凸出、凹进尺寸符合规范要求；结构侧向刚度沿竖向变化均匀，无刚度突变；结构高宽比为H/B=39.4/12.3=3.205；每个独立墙肢段的高宽比均大于2，且墙肢长度均小于8m。剪力墙门洞口上下对齐，成列布置，形成了明确的墙肢和连梁。选用现浇楼板，各层楼板厚度均为150mm。2.1.3材料的选用及剪力墙截面尺寸的确定 剪力墙结构的混凝土强度等级：选用C30，钢筋采用HPB235和HRB400级。剪力墙厚度按三级抗震等级设计时底部加强部位不应小于楼层高度的1/20且不应小于160mm，其他部位不应小于楼层高度的1/25且不小于160mm，本工程剪力墙采用双排配筋，剪力墙截面的厚度均为：内墙200mm，外墙300mm。2.1.4剪力墙截面的类型判别及刚度计算 根据抗震设计的一般原则，对称结构的两个主轴方向均应进行抗震计算。限于篇幅，本设计只对一个方向进行计算，且假定结构无扭转。另外，根据高层规程，在计算剪力墙结构的内力和位移时，可以不考虑纵横墙的共同工作，为了简化计算，不考虑纵横墙的共同工作。2.1.4.1剪力墙的类型判别由图2-1可得Y方向上各片剪力墙的平面尺寸，如图2-2所示。由图可知，YSW-21、YSW-22、YSW-6、YSW-7、YSW-82均为整截面墙。该工程外墙的门洞口高度均为2400mm（其中洞口高度为1500mmm，1200mm，2100mm，窗台高度为900mm，1200mm，300mm，由空心砖砌筑填充），则外门窗洞口处连梁高度均为400mm，内墙门洞口的高度均为2000mm，则内墙门洞口处连梁的高度均为800mm。图2-1 标准层平面布置图标准层：外墙连梁的截面面积和惯性矩分别为：Abj=0.30.4=0.12m2 Ibj0=0.30.43=1.610-3m4内墙连梁的截面面积和惯性矩分别为：Abj=0.20.8=0.16m2 Ibj0=0.20.83=8.5310-3m4底层：外墙连梁的截面面积和惯性矩分别为：Abj=0.30.6=0.18m2 Ibj0=0.30.63=5.410-3m4内墙连梁的截面面积和惯性矩分别为：Abj=0.21.0=0.2m2 Ibj0=0.21.03=16.710-3m4图2-2 Y方向各片剪力墙的截面尺寸各片剪力墙截面特征列于表2-1。各片剪力墙连梁的折算惯性矩分别见表2-2，其中连梁的计算跨度及折算惯性矩分别按公式计算，截面剪应力不均匀系数=1.2。根据表2-1和表2-2的计算结果，求得各片剪力墙的整体工作系数,再根据与墙肢惯性矩比In/I与（根据建筑层数n及由查表确定）的关系，可进行剪力墙类型的判别，结果见表2-3。表2-1中所用公式： Aj=bh； (2-1) Ij=； (2-2) yj=； (2-3) I=( Ij+ Ajy2j)； (2-4)表2-1 Y向剪力墙截面特征墙号各墙肢截面面积Aj/m2各墙肢截面惯性距Ij/m4形心轴组合惯性距A1A2A3A4I1I2I3I4yi/mI/m4YSW-10.660.661.230.26620.26621.7235.3525.3938Aj=2.82Ij=2.2554YSW-40.150.180.0031250.00541.42270.386Aj=0.33Ij=0.008525YSW-50.700.121.10.71460.00362.77295.887524.04Aj=1.92Ij=3.4911YSW-90.080.860.0010671.32513.17342.10Aj=0.94Ij=1.3262YSW-120.960.721.84320.77765.014317.93Aj=1.68Ij=2.608表2-2中所用公式： =； (2-5) 2aj=2aio + ； (2-6)lbj= lbj0+ hb/2； (2-7)表2-2 Y方向剪力墙连梁折算惯性矩墙号洞口lbj0/mhb/mAbj/m2Ibj0/m4/m42aj/mYSW-110.90.40.120.00160.001171.120.90.40.120.00160.001171.1YSW-411.60.40.120.00160.001411.8YSW-510.90.80.160.008530.004141.320.90.80.160.008530.004141.3YSW-910.90.80.160.008530.004141.3YSW-1211.90.80.160.008530.006372.3表2-3判别剪力墙所用公式： （多肢墙） （双肢墙） (2-8)IA = II j； (2-9)表2-3 Y向剪力墙类型墙号Ij/m4I/m4IA/m4ZIA/I类型YSW-12.255425.393823.1384-9.1800.9112多肢墙YSW-40.0085250.3860.3774750.90529.8771.0壁式框架YSW-53.491124.0420.54890.98710.4240.9整体小开口墙YSW-91.32622.1000.77380.94416.4610.4整体小开口墙YSW-122.60817.93015.32210.95015.250.85整体小开口墙2.1.4.2剪力墙刚度计算 （1）各片剪力墙刚度计算 1）YSW-21、YSW-22、YSW-6、YSW-7和YSW-82为整截面墙，Ec=3.0107kN/m2。 整截面墙的等效刚度按下式计算： (2-10) 由式（2-10）计算出的各整截面墙的等效刚度见表2-4。表2-4 整截面墙的等效刚度墙号H /mbh/mmAw/m2Iw/m4Ec/107kN/m2EcIeq/107 kNm2YSW-2139.40.24.80.961.8431.23.05.456YSW-220.23.60.720.7782.317YSW-60.31.50.450.08440.253YSW-70.25.01.002.0836.160YSW-820.21.20.240.02880.0863 2）YSW-5、YSW-9和YSW-12（整体小开口墙） 整体小开口墙的等效刚度由下式计算： （2-12）其中：截面的等效刚度，为剪力不均匀系数，矩形取1.2，为组合截面惯性矩。各整体小开口墙的等效刚度计算结果见表2-5。表2-5 整体小开口墙的等效刚度墙号H/mA/m2I/m4Ec /107kN/m2EcIeq/107 kNm2YSW-539.41.9224.041.23.066.341YSW-90.942.106.204YSW-121.6817.9340.063）YSW-1（多肢墙） 由于水平地震作用近似于倒三角形分布，故可以由公式中的倒三角形荷载分布的算式计算联肢墙的等效刚度，计算结果见表2-6表2-6中所用公式： Ieq=Ii(1T)T3.642； (2-13) 2 =； (2-14)表2-6 多肢墙的等效刚度墙号2TIeqEC/107kN/m2EcIeq/107kNm2YSW-10.00160.800.0369.613.028.834）YSW-4（壁式框架）壁式框架梁柱轴线由剪力墙连梁和墙肢形心轴线确定，壁梁与壁柱的刚域长度按公式计算，表2-7和表2-8分别为由下式 ； （2-15） ； （2-15）求得的壁梁和壁柱带刚域杆件的等效刚度表中，。ib=，ic=分别为壁梁和壁柱线刚度，Ec=3.0107kN/m2。根据梁柱线刚度比可求得柱的侧移刚度修正系数，进而计算得到柱的侧移刚度及壁式框架的剪切刚度。计算结果见表2-9图2-3 壁梁的几何特征表2-7 YSW-4壁梁的等效刚度楼层梁号bbhb/mmI0/m4l0/ml/mEcI/104kNm2ib/104kNm114中梁0.30.40.00161.82.70.220.83114.4624.99 表2-8 YSW-4壁柱的等效刚度楼层柱号bchc/mmI0/m4h0/mh/mEcI104/kNm2Kc104/kNm214左柱0.30.50.0031252.652.80.190.8719.633.44右柱0.30.60.00542.700.220.88115.785.621左柱0.30.50.0031252.653.00.190.87111.853.95右柱0.30.60.00542.700.220.88119.366.45图2-4 壁柱的几何特征表2-9中所用公式： ； (2-16) ； (2-17) (2-18) 表2-9 YSW-4壁梁的修正刚度 楼层abiCCCib(104)kNmCib(104)kNm1140.16670.16670.1412.9592.95914.96514.965 表2-10中所用公式： ； (2-16) ； (2-17) ； (2-18)表2-10 YSW-4壁柱的修正刚度楼层abiCC(104)214左柱0.02680.02680.010171.0711.0713.684右柱0.01790.01790.14111.3831.3837.7721左柱0.0580.0580.10171.0861.0864.290右柱0.050.050.14111.2021.2027.753表2-11 YSW-4壁柱的侧移刚度及壁式框架的剪切刚度楼层柱号h/mKc/104kNmD/104kN/mCf/104kN214左柱2.83.442.030.5042.84221.246右柱5.621.330.3994.7461左柱3.03.951.890.6143.51226.817右柱6.451.160.5255.427（2）总框架、总剪力墙刚度及结构刚度特征值总壁式框架各层的剪切刚度由各榀壁式框架的Cfi叠加而得，结果见表2-12；总框架的剪切刚度按下式计算，即：表2-12 壁式框架总剪切刚度楼层h/mCfi/104 kN总壁式框架各层剪切刚度/105kN总剪切刚度Cfi/105kNYSW-4（4片）2142.821.24684.98486.680813.026.817107.268表2-13 总剪力墙刚度编号墙体类型数量EcIeq/107 kNm2/107 kNm 2YSW-1多肢墙228.83338.379YSW-21整截面墙65.456YSW-2242.317YSW-5整体小开口墙266.341YSW-6整截面墙40.253YSW-726.160YSW-8220.0863YSW-9整体小开口墙26.204YSW-12240.06为简化计算，假定本例中连梁与总剪力墙之间的连接为铰接，总剪力墙刚度取各片剪力墙的等效刚度之和，计算结果见表2-13。结构刚度特征值为 2.2 荷载计算2.2.1重力荷载计算（标准值）2.2.1.1屋面及楼面荷载 （1）屋面及楼面的永久荷载屋面：30厚细石混凝土保护层 0.0325=0.75 kN/SBS防水层 0.400kN/20厚1:3水泥砂浆 0.0225=0.50 kN/240厚膨胀珍珠岩 0.243.0=0.720 kN/20厚水泥砂浆找平层 0.0225=0.50 kN/m2150厚现浇钢筋砼板 0.1525=3.75 kN /10厚水泥石灰膏砂浆打底 0.0114=0.140 kN/ 合 计 =6.76kN/一般楼面：8厚陶瓷地砖 0.00817.8=0.142 kN/20厚干硬性水泥砂浆找平层 0.0225=0.50 kN/150厚钢筋混凝土现浇板 0.1525=3.750 kN/10厚水泥石灰膏砂浆打底 0.0114=0.140 kN/ 合 计 =4.532 kN/卫生间、厨房地面： 8厚陶瓷地砖 0.00817.8=0.142 kN/20厚干硬性水泥砂浆找平层 0.0225=0.50 kN/150厚钢筋混凝土现浇板 0.1525=3.750 kN/10厚水泥砂浆打底 0.0114=0.140 kN/ 合 计 =4.532kN/阳台恒载：20厚水泥砂浆找平层 0.0225=0.500 kN/100厚钢筋混凝土现浇楼板 0.1025=2.500 kN/10厚水泥石膏砂浆打底 0.0114=0.140 kN/ 合 计 =3.140 kN/ （2）屋面及楼面活荷载查建筑结构荷载规范本建筑楼面活载为：住宅 2.0 kN/厨房、卫生间 2.0 kN/走道、门厅、楼梯 2.0 kN/阳台 2.5 kN/ （3）屋面活载不上人屋面 0.5 kN/ （4）雪荷载查建筑结构荷载规范屋面水平投影面积上的雪荷载标准值为: SK=0.30 kN/2.2.1.2墙体自重 （1）外墙：6厚水泥砂浆罩面 0.00625=0.150 kN/12厚水泥砂浆 0.01225=0.300 kN/300厚钢筋混凝土墙 0.3025=7.500 kN/20厚水泥石灰砂浆找平 0.0225=0. 500 kN/30厚稀土保温层 0.034=0.120 kN/合 计 =8.750 kN/ （2）内墙：15厚水泥石灰膏砂浆打底（两面） 0.015142=0.42kN/ 5厚水泥石灰膏砂浆罩面（两面） 0.005142=0.14 kN/ 200厚钢筋混凝土墙 0.2025=5.000 kN/合 计 =5.560 kN/ （3）内隔墙： 5厚水泥石灰膏砂浆罩面（两面） 0.005142=0.14 kN/ 15厚水泥石灰膏砂浆打底（两面） 0.015142=0.42 k N/ 120厚空心砖墙 0.12014=1.68 kN/合 计 =2.24 kN/ （4）女儿墙：6厚水泥砂浆罩面 0.00625=0.15 kN/12厚水泥砂浆打底 0.01225=0.30 kN/100厚钢筋混凝土墙 0.1025=2.500 kN/20厚水泥砂浆找平 0.0225=0.500 kN/ 合 计 =3.450 kN/2.2.1.3门窗重量 木门 0.2 kN/钢铁门 0.45 kN/乙级防火门 0.45 kN/塑钢窗 0.45 kN/ 2.2.1.4设备重量 电梯轿箱及设备取 200 kN2.2.1.5梁自重 bh=250mm400mm 梁自重 0.25（0.400.15）25=1.5625 kN/m10厚水泥石灰膏砂浆 0.01（0.4-0.15）214=0.07 kN/m合 计 =1.6325kN/m2.2.2风荷载计算 基本风压o=0.55kN/，B类场地。由荷载规范可知，本工程风荷载体型系数可按图2-3的规定采用。由于本工程结构计算高度H=39.4.0m30m，但H/B=39.4/12.3=3.201.5，因此考虑风压脉动的影响，风振系数取=1+ZZ。 确定结构基本周期T1= 0.05n=0.0514=0.7s，o T12 = 0.550.72=0.2695 kNs2/m2 由建筑结构荷载规范可知，脉动增大系数=1.30，脉动影响系数=0.50，振型系数Z=HiH。 图2-5 风载体型系数则风振系数= 1+ZZ=1+1.300.5ZHi H。 在风荷载的作用下沿房屋高度分布风荷载标准值，即=0.55(0.80.5)37.2Z。按上述方法确定的各楼层标高处风荷载标准值见表2-14。 在壁式框架剪力墙结构协同工作的分析中，应将沿高度分布的风荷载折算成倒三角分布荷载和均布荷载，qz按静力等效的原理折算成的节点集中力Fi，见表2-14。现以F3为例，说明其计算方法。 =83.3434+1.0589+1.1415 =85.544 表2-14 各楼层风荷载计算楼 层/m/(kN/m)/kN/ kNm 机 房42.41.590260.0911.419149.4736337.6551439.41.0001.552058.5811.419163.6866449.2281336.60.9291.514056.3411.399157.7445773.4301233.80.8581.475354.0771.378151.4265118.1991131.00.7871.437151.8361.356145.0184495.5581028.20.7161.389249.3321.335138.1363895.435925.40.6451.341246.8421.313131.1383330.905822.60.5741.293344.3091.288124.0952804.547719.80.5031.245441.8401.263116.9212315.036617.00.4311.181538.8761.237108.8661850.722514.20.3601.117635.9411.209100.4671426.631411.40.2891.039232.6461.18191.8881047.52338.60.2181.00030.3771.14285.544735.67825.80.1471.00029.1541.09681.618473.38413.00.07611.00027.9031.04983.683251.0490.01.00026.61倒三角形分布的荷载和均布荷载由下式计算 （2-19） （2-20）其中：kN kNm则 =79.310kN/m =6.784kN/m 2.3水平地震作用计算32.3.1.荷载代表值的计算 结构地震反应分析的计算简图如图2-4，集中于各质点的重力荷载Gi为计算单元范围内各楼层楼面上重力荷载代表值及上、下各半层的墙、柱等重力荷载。（楼电梯间楼面自重力荷载近似取一般楼面自重力荷载的1.2倍）。重力荷载代表值G1G13计算结果列于表2-15，G14计算结果列于表2-16，G15计算结果列于表2-17。表2-15 重力荷载代表值G1G13的计算项 目单位面积重量（kN/）面 积（）单位长度重量(kN/m)长 度(m)重 量(kN)外墙8.75244.32137.625内墙5.56364.422026.175隔墙2.2425.7657.702门0.20025.25.040门窗0.45098.144.145楼板4.532342.181550.760卫生间厨房地面4.53236.76166.596楼梯间电梯间5.438428.62155.647楼面活荷载2.543.12107.8梁1.632547.777.870G1G13=6329.36kN表2-16 重力荷载代表值G14的计算项 目单位面积重量（kN/）面 积（）单位长度重量(kN/m)长 度(m)重 量(kN)14层外墙(半层)1068.81314层内墙(半层)1013.08814层隔墙(半层)28.851屋面板6.76450.683046.597楼梯间电梯间4.5321.260.48328.914女儿墙3.45103.14105.862电梯间墙5.5619.04105.862电梯设备200雪荷载0.30450.68135.204电梯间楼面活荷载2.528.6271.55G14=6152.577kN表2-17 重力荷载代表值G15的计算项 目单位面积重量（kN/）面 积（）重 量(kN)电梯间墙5.5695.7532.092电梯间门0.455.42.43G15=534.522kN2.3.2结构基本自振周期计算因屋面带有突出间，按照主体结构顶点位移相等的原则，将电梯间、水箱间质点的重力荷载代表值折算到主体结构的顶层，并将各质点的重力荷载转化为均布荷载。由公式可得：图2-6动力计算简图将q、Ge、EcIeq分别代入下式：均布荷载作用下结构顶点的位移为： （2-21）集中荷载作用下结构顶点位移： （2-22）可分别求得均布荷载作用下和集中荷载作用下结构顶点的位移为： = = 0.001394uT=uq+uGe=0.08054+0.001394=0.082 m由公式可求的结构基本自振周期为：（取 =0.9）T1=1.7=1.70.9=0.44 s式中 考虑非结构墙体刚度影响的周期折减系数； 假想集中在各层楼面处的重力荷载代表值Gi为水平荷载，按弹性方法所求得的结构顶点的假想位移。2.3.3水平地震作用计算我国建筑抗震设计规范（GB5001-2002），建筑结构的抗震计算应根据情况采用底部剪力法或振型反应谱法计算，特别不规范的建筑、甲类建筑等，尚采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，考虑到本建筑的主体结构高度只有39.4m，且刚度和质量沿高度分布较均匀，故可以按底部剪力法计算水平地震作用。结构的等效总重力荷载为： 该高层结构的设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，场地类型为类，可以查表得其特征周期为，地震影响系数，由于一般建筑的阻尼比=0.05，衰减指数=0.9，采用底部剪力法求得结构的总水平地震作用的标准值，即 结构总水平地震作用标准值：FEK=因为T1=0.44sVw=115.36kN (满足要求) 式中 Vw剪力墙截面剪力设计值，应经过调整增大；hw0剪力墙截面的有效高度；bw剪力墙厚度；c混凝土强度影响系数。 （2）轴压比验算 0.7（满足要求） 式中 N重力荷载代表值作用下剪力墙墙肢的轴向压力设计值； Aw剪力墙墙肢截面面积； 混凝土轴心抗压强度设计值。 （3）偏心受压正截面承载力计算墙体竖向分布钢筋选取双排2200，由此可求得竖向分布钢筋的配筋率为 竖向分布钢筋沿截面高度可布置18=36根，则 Aw=50.336=1810.8 mm2HRB400级钢筋的相对界限受压区高度为 =0.518 假定，则由此可求得截面受压区高度： 属于大偏心受压，由此可求得 Mc= =1.0 Nmm Msw= = Nmm 可求得AS=AS= =-2097.470.2时，取N=0.2，抗震设计时，应该考虑地震作用组合；A、AwI、T形截面的全截面面积和腹板面积，矩形截面时A=Aw；横向分布钢筋抗拉强度设计值；Ash配置在同一截面内的横向钢筋面积之和；s横向分布钢筋间距；计算截面处的剪跨比，当=115.36 kN （满足要求）整截面墙YSW-21底层12层的配筋计算结果见表2-34，截面配筋如图2-9所示，其他各层配筋计算从略。表2-34 YSW-21 (整截面墙)各层配筋计算结果层 次竖向分布钢筋水平分布钢筋端柱配筋1-2层 双排双排纵筋612，箍筋2.7.2 YSW-12（整体小开口墙）截面设计剪力墙截面尺寸如图2-10所示，仍然取12层为底部加强区，选取底层最不利的组合内力的绝对值进行计算。端部纵筋采用HRB400级钢筋，箍筋和分布钢筋采用HPB235级钢筋，且端部钢筋对称布置。 2.7.2.1左墙肢地震组合 M=4003.57 kNm N=4787.82 kN（右震） N=139.02 kN（左震） V=451.09 kN非地震组合 M=1576.38 kNm N=2839.26 kN V=193.81 kN图2-10 YSW-12截面尺寸及配筋图比较这两组内力组合可见，考虑地震组合的内力为最不利内力，故下面仅按这组内力进行截面配筋计算。端部采用HRB400级钢筋，箍筋和分布钢筋采用HPB235级钢筋，且端部钢筋对称配置。（1）验算墙肢截面尺寸 = =4800-200=4600mm 由底层墙端截面组合的弯矩计算值M、对应的截面组合剪力计算值V，可求得计算截面处的剪跨比为 此外，对剪力墙底部加强区范围内的剪力设计值尚需按式进行调整，即Vw=vwVw，=1.2kN 又，则：kNVw =541.31 kN (满足要求) （2）轴压比验算 0.7（满足要求） （3）偏心受压正截面承载力计算墙体竖向分布钢筋选取双排2200，由此可求得竖向分布钢筋的配筋率为 竖向分布钢筋沿截面高度可布置18=36根，则 Aw=50.336=1810.8 mm2 先按M=4003.57 kNm、N=4787.82 kN（右震）计算，假定，则由此可求得截面受压区高度： mm=541.31 kN （满足要求）2.7.2.2右墙肢地震组合 M=1688.99 kNm N=1436.82 kN（右震） N=3490.02 kN（左震） V=241.46kN非地震组合 M=665.03 kNm N=1888.04kN V=103.75kN比较这两组内力组合可见，考虑地震组合的内力为最不利内力，故下面仅按这组内力进行截面配筋计算。端部采用HRB400级钢筋，箍筋和分布钢筋采用HPB235级钢筋，且端部钢筋对称配置。（1）验算墙肢截面尺寸=3600-200=3400mm 由底层墙端截面组合的弯矩计算值M、对应的截面组合剪力计算值V，可求得计算截面处的剪跨比为 此外，对剪力墙底部加强区范围内的剪力设计值尚需按下式进行调整，即 Vw=vwVw=1.2 kN又=2.06 Vw=289.75 kN (满足要求) （2）轴压比验算 0.7（满足要求）（3）偏心受压正截面承载力计算墙体竖向分布钢筋选取双排2200，由此可求得竖向分布钢筋的配筋率为竖向分布钢筋沿截面高度可布置12=24根，则Aw=50.324=1207.2 mm2先按M=1688.99 kNm，N=1436.82 kN（右震）进行计算，假定，则由此可求得截面受压区高度： = 523.59 mm=0.5183400=1761.2 mm 属于大偏心受压。再取M=1688.99 kNm和N=3490.02 kN（左震）计算，仍假定，由此可求得截面受压区高度： =1101.78 mm=289.75 kN （满足要求）2.7.2.3连梁的设计选取地震组合Vb =393.66 kN， Mb=373.97 kNm为最不利内力进行计算。（1）截面尺寸验算 该剪力墙抗震等级为三级，在承载力计算时，忽略梁上重力荷载代表值的作用，连梁的剪力设计值应按下式进行调整，即：Vb=1.1393.66=433.03kNhb0=hb-as=800-40=760mm因为，则由下式 （2-44）验算截面尺寸，即 截面尺寸满不足要求，故考虑局部提高水泥标号以满足截面尺寸要求。（2）正截面受弯承载力计算 连梁的纵向钢筋按下式计算，即 mm2故可以选取纵筋为814（AS=AS =1231mm2）（3）斜截面受剪承载力验算根据构造要求（与框架结构梁端箍筋加密区的箍筋构造要求相同）选取箍筋为双肢2100。由于跨高比，因此由下式验算，即：故做如下调整：1. 局部提高水泥标号；2.箍筋选用 即可满足斜截面受剪承载力验算。 整体小开口墙YSW-12底部12层的配筋计算结果见表2-35，截面配筋图如图2-10所示。其他各层的配筋计算从略。 表2-35 整体小开口墙YSW-12的底部12层配筋计算结果楼层左墙肢右墙肢连 梁水平、竖向分布筋端柱配筋水平、竖向分布筋端柱配筋纵筋箍筋128200双排纵筋816箍筋81508200双排纵筋612箍筋81508142121002.8板的计算782.8.1设计资料板厚150mm钢筋混凝土板，20mm厚干硬性水泥砂浆找平层，10mm厚水泥石灰膏砂浆打底，8mm厚陶瓷地砖，楼面活荷载标准值q=2.0 kN/m2，混凝土采用C25 （N/mm2、=1.27N/mm2），钢筋采用HPB235级钢筋（N/mm2），板尺寸如图2-9所示。2.8.2荷载计算楼面恒载标准值 gk=4.532kN/m2活荷载标准值 qk=2.0 kN/m2恒载设计值 g=1.24.532=5.4384 kN/m2 活载设计值 q=1.32.0=2.60 kN/m2合 计 P=g+q=5.4384+2.60=8.0384 kN/m2 图2-11 楼板示意图2.8.3楼板配筋计算2.8.3.1按塑性理论计算弯矩 计算跨度： m m 取， 采用分离式配筋，则跨中及支座塑性铰线上的总弯矩 代入基本公式： （2-45）式中 沿跨中塑性铰线方向的总极限正弯矩； 沿支座塑性铰线上方向的总极限负弯矩； P板的设计荷载； 板短向、长向的净跨。由于板四周与墙或梁整结，内力折减系数为0.8，则有故得 kNm/m kNm/m kNm/m kNm/m2.8.3.2配筋计算取截面高度，。即可近似按 （2-46）计算钢筋截面面积，计算结果见表2-36，配筋图见施工图。表2-36 板的配筋计算截面/ kNm/mm/mm2选配钢筋实配面积跨中1.69130651503351.2512052150335支座沿3.38130130150335沿2.501201041503352.9桩基础结构设计122.9.1设计资料：2.9.1.1上部结构资料基础布置平面图见附图（附基础平面图）2.9.1.2建筑场地资料建筑物场地地势平坦，自然地表下1m为填土，填土下层为4m厚粉土，承载力为180千帕，其下为5m厚粘土，承载力为120千帕，以下为砂砾，承载力为180千帕，最大冻结深度为2.1m，地下水位为地表以下2m，无侵蚀性。2.9.2选择桩型、桩端持力层、承台埋深2.9.2.1选择桩型因钻孔灌注桩泥水排泄不便，为了减少对周围环境的污染，采用静压预制桩。这样可以较好的保证桩身质量，并在较短的施工工期完成施工任务。2.9.2.2选择几何尺寸及承埋深依据地基土的分布，第层土是较合适的桩端持力层、桩端是断面进入持力层0.5m（1.5d）工程桩入土深度为10.5m。如图2-10所示。承台进入第层土1.5m，所以承台埋深为3.0m，桩基的有效桩长即为8.05 m，桩截面尺寸选用300mm300mm。2.9.3确定基桩竖向承载力设计值2.9.3.1利用经验公式法确定单桩竖向极限承载力标准值 （2-47）式中 单桩竖向极限承载力标准值； 单桩总极限侧阻力标准值； 单桩总极限端阻力标准值；桩侧第i层土的极限侧阻力标准值； 桩端极限端阻力标准值； AP桩截面面积； 第i层土的土层厚度。其中 m图2-12 桩基及土层分布示意图 根据地层情况查表得： kPa ；kPa ； kPa ； kPa kN由分项系数法确定单桩竖向承载力R （2-48）式中 R基桩的竖向承载力设计值；桩基竖向承载力抗力分项系数。查表得， 即kN2.9.3.2按材料强度确定单桩承载力桩所采用的材料为：C30混凝土，N/mm2；钢筋为HRB335级， N/mm2。对于预制混凝土桩，取，。则 因此取R1与R2中的较小值为单桩竖向承载力设计值，即 kN2.9.4确定桩数及布桩初选桩数 取n =4为了使桩基中各桩受力比较均匀，布置时对应尽可能使上部荷载的中心与桩群的横截面形心重合或接近，对桩下单独桩基和整片式桩基，宜采用外密内疏的布置方式，横墙下桩基可在外纵墙之外布设一至二根“探头”桩。此外，在有门洞的墙下布置桩宜将桩设置在门洞的两侧。根据以上原则，又根据桩的中心矩的要求，具体调整桩数为 ，桩距s=1.20m。2.9.4.1初选承台尺寸取承台的长边和短边为： m m承台埋深为3.0承台高为0.6m，桩顶伸入承台50mm，钢筋保护层取35mm，则承台有效高度mm2.9.4.2计算桩顶荷载设计值取承台及其上土的平均重度kN/m3，则桩顶平均竖向力设计值为 故满足要求。2.9.4.3条形承台梁弯矩计算由于桩端持力层较硬且桩轴线重合，视桩为不动支座。按连续梁计算，其中均布荷载q近似地按下式计算kN/m将桩基支撑的条形承台简化为由柱支撑的连梁，则支座处弯矩 kNm 跨中弯矩 kNm 剪力 kN2.9.4.4条形基础梁截面计算混凝土等级为C30，钢筋配置选用HRB335级。由于桩均匀分布，现只对其中一跨的跨中和支座进行配筋计算。（1）受弯承载力计算 跨中配筋 查表得 mm2选用814（As=1231 mm2）支座处配筋 查表得 mm2选用414（As=615 mm2）（2）受剪承载力计算 故截面尺寸满足要求。 选用箍筋4（As=201.2 mm2）又因为mm，梁中箍筋最大间距mm，所以取mm。2.9.5桩身结构设计图2-13 起吊点弯矩图 钢筋采用HRB335级（N/mm2），混凝土采用C30（fc=14.3N/mm2） 所以桩身的配筋应由起吊和吊立的强度计算控制，桩长小于30m，起吊时采用双点吊，桩单位长度的重力.kN/m，如图2-11所示。 kNm查表得 mm2若按最小配筋率计算 选配 812（）根据构造要求箍筋选。配筋图见施工图。2.10楼梯的设计2.10.1设计资料图2-14楼梯计算简图 板式楼梯结构布置如图所示，踏步面层为20mmm水泥砂浆抹灰，底面为20mm厚混合砂浆抹灰，金属栏杆重0.1kN/m，楼梯火荷载标准值为2.0kN/m，混凝土为C25，（fc=11.9kN/mm2，ft=1.27kN/mm2）钢筋为HPB235级（fy=210N/mm2） 2.10.2梯段板的计算 （1）梯段板数据板倾斜角， ，取1m宽的板带为计算单元 （2）确定