毕业设计（论文）-郑州机械学校住宅楼设计.doc

北京交通大学毕业设计（论文） 第 7 页目录第一章.工程概况和设计条件 121.1 建筑概况与结构选型 11.2 设计的基本条件 21.3 混凝土结构的环境类别 2第二章.结构计算模型 232.1 基本假定 22.2 计算软件 3第三章.剪力墙类型判别及刚度计算 3163.1 剪力墙的类型判别 383.2 剪力墙刚度计算 816第四章.竖向荷载计算 17314.1 各种构件的荷载标准值 17204.2 荷载汇总 20214.3 竖向荷载作用下剪力墙的内力计算 2131第五章.地震作用下的内力和位移计算 32595.1 地震作用下重力荷载代表值的计算 32365.2 横向水平地震作用计算 3639 5.3 地震作用下的位移计算 40415.4 水平地震作用下结构内力计算 4159第六章.风荷载作用下的内力和位移的计算 60766.1 风荷载作用下的内力计算 60616.2 荷载折算 616.3 风荷载作用下结构的内力计算 6176第七章.荷载效应和地震作用效应组合 77947.1 无地震作用 777.2 有地震作用 787.3 荷载效应和地震作用效应的各种工况组合情况 787.4 构件承载力计算表达式 787.5 各片墙肢内力组合计算 7994 第八章.墙肢截面设计和配筋计算 951458.1 Q2（整体小开口）截面设计 951128.2 Q22（整体小开口）截面设计 1121258.3 Q1（双肢墙）截面设计 1251398.4 Q8（壁式框架）截面设计 139145第九章.楼板配筋设计 1461609.1楼板内力计算 1461579.2 板配筋计算 157160第十章.楼梯计算 16016310.1荷载计算 16010.2 内力计算 16110.3 配筋计算 16116210.4 梯梁TB1的计算 162163第十一章 比较与分析 16411.1 电算和手算结果比较 16411.2 Q8墙肢配筋量变化的分析 164第一章 工程概况和设计条件1.1 建筑概况与结构选型本毕业设计为郑州机械学校一栋住宅楼的设计。目前，剪力墙结构作为小康住宅主要建筑结构体系之一，随着大模现浇施工方法的普遍采用，该结构向大跨度开放式发展，以克服传统剪力墙开间小，空间划分不灵活的缺点。本毕业设计拟在郑州市某小康示范小区的设计高层住宅（全现浇剪力墙结构）多栋。结构地上1222层，地下12层。户型及户室比：二室一厅，5060%；三室一厅，2030%；一室一厅：1020%，结构布置体现小康住宅的特点。郑州机械学校的住宅楼，设有一层地下室，地面以上为十八层住宅，局部（电梯机房）为20层，室内外高差为600mm，层高均为2.8m，建筑高度（室外地面至主要屋面板的板顶）为51.00m。住宅内部设有两部电梯和两个楼梯。建筑沿x轴方向的宽度为55.2米，沿y轴方向的宽度为11.4米。根据建筑的实用功能、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。剪力墙墙体的厚度一般均为180mm，底部加强取及地下室混凝土剪力墙厚度为200mm。剪力墙结构的平面布置见建筑平面图，除图中注明者外，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、160mm、180mm和200mm五种；地下室顶板作为上部结构的嵌固部分，其楼板厚度为180mm。基础采用现浇钢筋混凝土筏板基础。1.2 设计的基本条件1.2.1 建筑结构的设计使用年限、安全等级以及建筑设防类别本工程属于普通高层民用住宅楼，属于一般建筑。根据建筑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。按照建筑结构可靠度设计统一标准第1.0.8条和第7.0.3条，建筑结构的安全等级为二级，结构重要性系数。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。建筑室外地面至檐口的高度为m,建筑高宽比为4.82，根据高层建筑混凝土结构技术规程（以下简称高规）第4.2.2条和第4.4.3条，本设计属于A级高度钢筋混凝土高层结构土高层建筑结构。1.2.2 雪荷载根据建筑结构荷载规范附录D.4全国各城市的50年一遇雪压和风压，郑州地区的基本雪压:为0.4kN/m。1.2.3 风荷载（1）基本风压本工程的房屋高度小于60m,对于风荷载不是很敏感，按照高规第3.2.2条规定，基本风压应该按建筑结构荷载规范附录D.4全国各城市的50年一遇雪压和风压中50年一遇的风压，基本风压0.40kN/m。（2）地面粗糙度本工程位于有密集建筑群的城市市区，地面粗糙度类别为C类。1.2.4 抗震设防的有关参数根据建筑抗震设防分类标准表4.1.6的规定，建筑的场地类别为II类。按照建筑抗震设防分类标准附录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，郑州市的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第一组。本工程建筑主要屋面的高度为51.00m,根据高规第4.8.2条规定，剪力墙的抗震等级为三级。1.3 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，本工程混凝土结构可根据其所处环境条件的不同，划分为一类和二b类两种，地下室底板，底梁和地下室外墙是二b类，其他均为一类。第二章 结构计算模型2.1 基本假定剪力墙在水平荷载作用下的分析，均采用如下的基本假定：(1)各榀剪力墙在自身平面内的刚度大。而在其平面外的刚度很小，可忽略不计。这样就可把布置在纵、横两个方向上的剪力墙分开考虑。每榀剪力墙只承受其平面内的水平力，空间结构即可作为平面结构处理。(2)楼盖在其自身平面内的刚度很大，可视为刚度为无穷大的剐性楼盖；而在其平面外，则刚度很小，可以忽略不计。因此在水平荷载作用下，楼盖只产生刚体运动，这就意味着各片剪力墙的侧移是相等的。因而整体结构上所承受的水平荷载就可以根据各片剪力墙的等效抗弯刚度按比例分配给各片剪力墙，然后再分别对各片剪力墙进行内力和位移的计算。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，还是在风荷载或者多遇水平地震作用下，均假定结构和构件处于理想弹性状态，故此可以采用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力极限状态的变形和内力。由于高层建筑结构的计算模型比较复杂，为了减少结构的自由度，在进行计算分析时，通常引入“楼板在其平面内刚度无限大，在平面外刚度为零”的假定，使得每一楼层中任何构件在楼层平面内的平移和转动都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。2.2 计算软件本工程采用由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SATWE进行结构的整体力学计算。本设计的主要计算参数见附件一。第三章 剪力墙类型判别及刚度计算3.1 剪力墙的类型判别由下图可以得到Y方向各片剪力墙的平面尺寸和编号；由图一知，Q6,Q17,Q24,Q25,Q27,Q30,Q31均为整体墙。设计时，将门窗洞口的高度均设置为2.4m，这样可以知道连梁的高度均为2.8-2.40.4m，由此可以计算出连梁的截面面积和惯性矩分别为：8m，6710各片Y方向的剪力墙截面特征值列于表一中，各片剪力墙连梁的折算惯性矩分别见表二中。根据表一和表二的计算结果，求得各剪力墙的整体工作系数见表三，再根据及墙肢惯性矩比与的关系，可进行各片剪力墙类型的判别，计算结构见表四。图一：Y方向剪力墙的平面布置北京交通大学毕业设计（论文） 第 4 页北京交通大学毕业设计（论文） 第 11 页表一：各片剪力墙的截面特征编号各墙肢截面面积/各墙肢截面惯性矩形心轴组合截面惯性矩Q10.901.141.51883.08675.72625.2110=2.04=4.6055Q20.320.320.06830.06832.4001.7749=0.64=0.1365Q30.330.330.07490.07492.5502.1137=0.66=0.1498Q40.320.320.06830.06832.4001.7749=0.64=0.1365Q50.330.330.07490.07492.5502.1137=0.66=0.1498Q70.810.331.10720.07494.1296.2520=1.14=1.1821Q0570.00571.2000.2137=0.28=0.0114Q90.0640.6200.00050.49651.8940.9288=0.684=0.4971Q100.340.340.08190.08192.2001.4031=0.68=0.1638Q110.330.330.07490.07492.5502.1137=0.66=0.1498Q120.400.310.13330.06213.5784.5180=0.71=0.1954Q130.291.100.330.05082.77290.07495.92318.1080=1.72=2.8986Q140.430.430.16560.16563.7506.4851=0.86=0.3313Q150.290.290.05080.05081.9500.9720=0.58=0.1016Q160.390.390.12360.12362.8502.9894=0.78=0.2472Q180.390.350.100.12360.08930.00213.4452.8715=0.84=0.2150Q190.340.340.08190.08192.2001.4031=0.68=0.1638Q200.0640.6200.00050.49651.8940.9288=0.684=0.4971Q210.420.080.15440.00112.0060.4661=0.50=0.1555Q220.210.470.01930.21632.0091.2937=0.68=0.2356Q230.840.011.23480.00213.5611.3478=0.85=1.2369Q260.290.290.05080.05081.9500.9720=0.58=0.1016Q280.320.500.06830.26042.0173.1928=0.82=0.2387Q290.360.0640.09720.00051.8240.3065=0.424=0.0977表二：各片剪力墙连梁的折算惯性矩墙号洞口/m/m/m/m/m/m/mQ00.080.0010670.000806.6000.015860.01586Q00.080.0010670.000803.3000.039650.00397Q311.800.42.000.080.0010670.000933.4500.001380.00138Q400.080.0010670.000803.3000.039650.03965Q511.800.42.000.080.0010670.000933.4500.001380.00138Q711.800.42.000.080.0010670.000934.6500.002510.00251Q811.0080.0010670.000721.7000.001200.00120Q911.0080.0010670.000722.6500.002930.00293Q1011.000.42.000.080.0010670.000722.6000.000610.00061Q1111.800.42.000.080.0010670.000933.4500.001380.00138Q100.080.0010670.001025.0000.000550.00055Q1311.0080.0010670.000724.4750.008340.0117021.800.42.000.080.0010670.000935.3750.00336Q1400.080.0010670.001025.3500.000630.00063Q1511.0080.0010670.000722.4500.002500.00250Q1611.800.42.000.080.0010670.000933.8500.001720.00172Q1811.0080.0010670.000722.8500.003380.0054921.0080.0010670.000722.2500.00211Q1911.0080.0010670.000722.7000.003040.00304Q2011.0080.0010670.000722.7000.003040.00304Q2111.0080.0010670.000722.2500.002110.00211Q2211.0080.0010670.000722.8000.003270.00327Q2311.0080.0010670.000723.3500.004280.00428Q2611.0080.0010670.000722.4500.002500.00250Q2810.9080.0010670.000673.6500.006710.00671Q2911.600.41.800.080.0010670.000901.9600.000590.00059表三：各片剪力墙类型的判别墙号/m/m/m类型Q14.605525.211020.60550.015866.96100.817双肢墙Q20.13651.77491.63840.0039719.02100.9230.947整体小开口Q30.14982.11371.96390.0013810.74100.9290.972整体小开口Q40.13651.77491.63840.0396519.02100.9230.947整体小开口Q50.14982.11371.96390.0013810.74100.9290.972整体小开口Q71.18216.25205.06990.002515.49100.811双肢墙Q80.01140.21370.20230.0012034.27100.9470.938壁式框架Q90.49710.92880.43170.0029312.08100.4650.972整体小开口Q100.16381.40311.23930.000616.96100.883双肢墙Q110.14982.11371.96390.0013810.74100.9290.972整体小开口Q120.19544.51804.32260.000555.82100.957双肢墙Q132.898618.108015.20940.011708.31100.840联肢墙Q140.33136.48516.15380.000634.80100.949双肢墙Q150.10160.97200.87040.0025017.78100.8950.965整体小开口Q160.24722.98942.74220.001729.34100.917双肢墙Q180.21502.87152.65650.0054919.82100.9250.978整体小开口Q190.16381.40311.23930.0030415.54100.8830.976整体小开口Q200.49710.92880.43170.0030412.24100.4650.972整体小开口Q210.15550.46610.31060.0021115.31100.6660.965整体小开口Q220.23561.29371.05810.0032713.97100.8180.989整体小开口Q231.23691.34780.11090.0042821.99100.0800.952整体小开口Q260.10160.97200.87040.0025017.50100.8950.960整体小开口Q280.23873.19282.95410.0067118.69100.9250.962整体小开口Q290.09770.30650.20880.0005910.10100.6811.0整体小开口北京交通大学毕业设计（论文） 第 12 页3.2 剪力墙刚度计算3.2.1 各片剪力墙刚度计算 整截面墙刚度计算整截面墙的等效刚度按下式计算： 其中混凝土弹性模量按各层取加权平均值，本工程中19层采用混凝土，3.1510，1018层采用混凝土，3.010，则竖向的加权平均为：3.0810截面剪应力分布不均匀系数对于矩形截面，1.2由式3.1计算出的各整截面墙的等效刚度见表四： 整体小开口墙刚度计算整体小开口的等效刚度按照下式计算： 北京交通大学毕业设计（论文） 第 15 页表四：整截面墙的等效刚度墙号层数H/mbh/mm/m/m101010Q60.8801.41971.23.083.00896.91074180.7921.27783.9018Q170.4200.15440.43100.85794180.3780.13890.4269Q240.8801.41973.00896.91074180.7921.27783.9018Q251.1403.08665.399413.83254181.0262.77798.4331Q270.7800.98872.24554.96724180.7020.88982.7217Q300.9601.84323.68778.74494180.8641.65895.0572Q311.1403.08665.399413.83254181.0262.77798.4331表五：整体小开口墙的等效刚度墙号层数/m/m/m101010Q2136.20.6401.77491.23.082.45816.460341844.80.5321.65144.0022Q3136.20.6602.11372.73967.390541844.80.5421.92364.6509Q4136.20.6401.77492.45816.460341844.80.5321.65144.0022Q5136.20.6602.11372.73965.390541844.80.5421.92364.6509Q9136.20.6840.92881.65663.572341844.80.5680.78361.9157Q11136.20.6602.11372.73967.390541844.80.5421.92364.6509Q15136.20.5800.97201.62833.502741844.80.4320.76801.8744Q18136.20.8402.87153.609110.018241844.80.7322.65186.4091Q19136.20.6801.40312.18855.143741844.80.5421.21382.9552Q20136.20.6840.92881.65663.573241844.80.5680.78361.9166Q21136.20.5000.46610.91011.726041844.80.3860.32860.8059Q22136.20.6801.29372.07734.573641844.80.5421.02342.4963Q23136.20.8501.34782.29755.066041844.80.7381.13282.7685Q26136.20.5800.97201.61253.554341844.80.4260.79601.9418Q28136.20.8203.19283.757010.808041844.80.7802.92467.0510Q29136.20.4240.30650.62771.352941844.80.3680.29560.7252北京交通大学毕业设计（论文） 第 188 页 联肢墙刚度计算由于水平地震作用近似于倒三角形分布，故可以按下式计算联肢墙的等效刚度： 计算结果见下表六中，表中是连梁刚度系数之和，是连梁和墙肢的刚度比，是墙肢轴向变形影响系数，系数，墙肢剪切变形影响系数， 壁式框架刚度计算壁式框架梁柱轴线由剪力墙和墙肢的形心轴线确定，壁柱的刚域长度按下式求出：=0.7/2-0.4/4=0.25，故壁梁上刚域长度为0.25； =0.4/2-0.7/40, 故壁柱不考虑刚域的影响。表七为求出的壁柱带刚域杆件的等效刚度。其中，19层采用混凝土，3.1510，1018层采用混凝土，3.010表六：联肢墙的等效刚度墙号层数1010Q1130.031724.60555.1266.9620.7360.07622.040.0033842.67685.9994180.025684.023527.45234.9300.7860.07801.820.0029543.323Q7130.005021.18214.1425.4920.7980.08251.140.0014713.32722.7464180.003160.856815.86219.7540.8030.09850.960.001129.419Q10130.001220.16385.5426.9660.8200.06160.680.000362.1763.6914180.000980.122634.37842.2330.8140.06460.420.000271.515Q12130.001100.19544.6825.8250.8040.07650.710.000412.3244.1454180.000780.148922.52927.3140.8230.08790.580.000311.831Q13130.023402.89866.2528.3120.7520.06891.720.0025228.89458.4544180.021062.665234.95244.4710.7860.07031.460.0023229.560Q14130.001260.33133.6544.8030.7610.08960.860.000583.2996.4824180.000960.301213.70817.3710.7890.09960.640.000523.183Q16130.003440.24727.4679.3120.8190.03020.780.000473.6707.3614180.002860.201661.01375.9830.8030.04030.530.000393.691表七：Q8壁式框架的等效刚度楼层柱号bh/mmI/m/m/mEEI/10KNmK/10KNm1018左柱05500.6553.0014.9555.341右柱05152.80.2500.6553.0014.9555.34149左柱05152.80.2500.6553.1515.7045.609右柱05152.80.2500.6553.1515.7045.60923左柱05172.80.2500.6773.1516.3155.827右柱05172.80.2500.6773.1516.3155.8271左柱05500.6773.1516.3154.799右柱05172.80.2500.6773.1516.3154.799表八：Q8壁柱的侧移刚度和壁式框架的剪切刚度 楼层柱号/m/10KNmD/10KN/mC/10KNm1018左柱2.805.3411.21560.4023.28618.402右柱5.3411.21560.4023.28649左柱2.805.6091.35620.4263.65720.479右柱5.6091.35620.4263.65723左柱2.805.8271.38670.4383.90621.874右柱5.8271.38670.4383.9061左柱3.404.7991.08620.4894.43636.565右柱4.7991.08620.4894.4363.2.2 总刚度汇总 总壁式框架的剪切刚度：C=（18.4022.89+20.4792.86+21.8742.82+36.5653.4）（3.4+2.817）19.3445 总剪力墙刚度及结构刚度特征值将各片剪力墙的刚度汇总如下表：表九:总剪力墙的刚度墙号墙体类型数量1010Q6整截面墙16.9107330.9174Q1710.8579Q2416.9107Q25113.8325Q2714.9672Q3018.7449Q31113.8325Q2整体小开口墙16.4603Q317.3905Q416.4603Q515.3905Q913.5723Q1117.3905Q1513.5027Q18110.0182Q1915.1437Q2013.5732Q2111.7260Q2214.5736Q2315.0660Q2613.5543Q28110.8080Q2911.3529Q1联肢墙185.9990Q7122.7460Q1013.6910Q1214.1450Q13158.4540Q1416.4820Q1617.3610结构刚度特征值H51.00.3899第四章 竖向荷载计算剪力墙结构的竖向荷载包括楼面及屋面荷载、墙体及门窗等重力荷载。墙体包括承重的钢筋混凝土墙和轻质隔墙。应分别按各自的厚度及材料容重标准值计算，其两侧的粉刷层(或贴面)重量应计入墙自内。设计时荷载采用的时屋面和楼面活荷载标准值，以及墙体永久荷载标准值。4.1各种构件的荷载标准值4.1.1 屋面荷载（1）.不上人屋面(电梯间)活载： 不上人 qk=0.50kN/m2恒载：防水层SBS: 0.10 kN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层： 200.02=0.40 kN/m2（将屋面梁做成2%斜梁来找坡）100mm厚憎水性水泥珍珠岩： 3.80.1=0.38 kN/m2一毡二油隔气层： 0.05 kN/m220mm厚水泥砂浆找平层： 200.02=0.4 kN/m2100mm厚钢筋混泥土现浇板 250.10=2.50kN/m2或(120)mm厚钢筋混泥土现浇板 (250.12=3.00kN/m2)或150mm厚钢筋混泥土现浇板 250.15=3.75kN/m2吊顶,管道： 0.30 kN/m2 gk=4.139(4.639)5.389kN/m2 （2）.上人屋面活载： 上人 qk=2.0kN/m2 恒载：10mm厚地缸砖面层: 250.01=0.25 kN/m2 25mm厚107胶水泥砂浆结合层：200.025=0.5kN/m2防水层SBS: 0.1 kN/m220mm厚水泥砂浆找平层： 200.02=0.4 kN/m21：6水泥焦渣最低处30厚找 2%130.116=1.51kN/m2100mm厚憎水性水泥珍珠岩： 3.80.1=0.38 kN/m220mm厚水泥砂浆找平层： 200.02=0.40kN/m2100mm厚钢筋混泥土现浇板 250.10=2.50 kN/m2或(120)mm厚钢筋混泥土现浇板 (250.12=3.00kN/m2)或150mm厚钢筋混泥土现浇板 250.15=3.75 kN/m2吊顶,管道： 0.30 kN/m2 gk=6.338(6.838)7.588kN/m24.1.2 楼面荷载（1）.起居室、卧室、书房：活载： qk=2.0kN/m2 恒载：10mm厚陶瓷地砖面层: 19.80.01=0.198 kN/m225mm厚干硬性水泥砂浆： 250.02=0.50 kN/m2 20mm厚素水泥浆结合层： 200.02=0.40 kN/m250mm厚1:4水泥焦渣垫层 130.05=0.65 kN/m2100mm厚钢筋混泥土现浇板 250.10=2.50 kN/m2或(120)mm厚钢筋混泥土现浇板 (250.12=3.00kN/m2)或150mm厚钢筋混泥土现浇板 250.15=3.75 kN/m220mm厚板底抹灰： 200.02=0.40 kN/mgk=4.15(4.65)5.40kN/m2（2）.卫生间、厨房：活载： qk=2.00kN/m2 恒载：10mm厚陶瓷地砖面层: 19.800.01=0.198 kN/m2 25mm厚干硬性水泥砂浆： 250.02=0.50 kN/m2平均40mm厚细石混泥土找坡层 24.00.04=0.96 kN/m2(厨房不设)100mm厚钢筋混泥土现浇板 250.10=2.50 kN/m2或(120)mm厚钢筋混泥土现浇板 (250.12=3.00kN/m2)或150mm厚钢筋混泥土现浇板 250.15=3.75 kN/m2吊顶,管道 0.40 kN/m2卫生间gk=4