《高层建筑结构》课程设计.doc

高层建筑结构课程设计目录第1部分 工程概况与设计条件11.1建筑概况与结构选型21.2设计依据21.3设计的基本条件31.4混凝土结构的环境类别31.5工程屋面及楼面的做法3第2部分 结构方案设计42.1确定材料等级和构件尺寸42.2刚度计算4第3部分 荷载计算73.1恒载、活载标准值计算83.2 重力荷载代表值103.3水平地震作用103.4风荷载标准值计算113.5荷载效应组合15第4部分 总框架及总剪力墙及总连梁内力计算（李彩红）164.1弯矩、剪力计算164.2位移计算18第5部分 剪力墙的截面设计及配筋185.1剪力墙的截面185.2剪力墙的截面配筋19第4部分 总框架及总剪力墙及总连梁内力计算（寇南南）214.1 弯矩、剪力计算214.2位移计算235.1剪力墙的截面235.2剪力墙的截面配筋24第4部分 总框架及总剪力墙及总连梁内力计算（翟杰杰）264.1弯矩、剪力计算264.2位移计算28第5部分 剪力墙的截面设计及配筋285.1剪力墙的截面285.2剪力墙的截面配筋29第4部分 总框架及总剪力墙及总连梁内力计算（张胜华）314.1 弯矩、剪力计算314.2位移计算33第5部分 剪力墙的截面设计及配筋335.1剪力墙的截面335.2剪力墙的截面配筋34第1部分 工程概况与设计条件1.1建筑概况与结构选型邯海花园住宅小区2号住宅楼 ，本工程地下1层,地上18层,室内外高差0.450m, 建筑物高度(室外地面至主要屋面板的板顶): 54.100m。设计标高0.000相当于绝对标高。下部为两层的框架剪力墙结构，上部结构体系为现浇钢筋混凝土剪力墙结构，总体即为框架剪力墙结构。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,剪力墙的平面布置如下图。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。平面布置如下图所示： 1.2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GB50011-200812、高层建筑混凝土技术规程 JGJ 3-20021.3设计的基本条件1、本工程在设计考虑的环境类别的结构设计使用年限为50年。2、建筑抗震设防类别为丙类，建筑结构安全等级为二级，所在地区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.10g,，设计地震分组:第三组；3、场地类别：类；4、特征周期Tg=0.45sec,建筑类别调整后用于结构抗震验算的烈度7度，按建筑类别及场地调整后用于确定抗震等级的烈度7度；5、抗震墙抗震等级三级，地基基础设计等级为乙级。6、50年一遇的基本风压：0.40 kN/m ,地面粗糙度：C类7、基本雪压为0.20。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条规定，本工程0.000以下混凝土结构的环境类别按照二b类，0.000以上混凝土结构外露构件的环境类别按照二(b)类，其余室内混凝土结构环境类别一类。1.5工程屋面及楼面的做法1、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2、楼面采用水泥砂浆面，做法详见88J1-X1工程做法第2部分 结构方案设计2.1确定材料等级和构件尺寸2.1.1、梁、板、柱、剪力墙的混凝土等级为C30，受力钢筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。2.1.2、柱尺寸：一、二层选用的矩形柱。2.1.3、梁尺寸：根据确定一、二层的梁高为，根据 确定梁宽为250mm。故一、二层的梁尺寸为250mm600mm。2.1.4、连梁尺寸：一二层选用250mm500mm的矩形梁，其它层选用200mm400mm的矩形梁。个别地方的连梁尺寸需作相应调整。2.2刚度计算2.2.1、梁柱截面特性梁刚度计算1-2层梁，尺寸为250mm600mm ，混凝土等级。柱刚度计算1-2层柱，尺寸为，混凝土等级为C30。2.2.2、 框架刚度计算用D值法计算。边柱7根。底层： ,；标准层： ,；框架刚度：计算结果如下表：层数边柱21.0940.3530.2330.2311.3560.5547.5047.50则框架等效剪切刚度为：2.2.3、总剪力墙等效刚度一二层，剪力墙的厚度取250mm，三层以上剪力墙的墙厚取200mm,混凝土等级仍为C30 。为了简化计算，不考虑楼梯间、电梯间的剪力墙。墙一：翼缘宽度取2.5m。1-2层：3-18层：墙一的平均刚度： 墙二：1-2层：3-18层：墙二的平均刚度：总剪力墙等效刚度：2.2.4、连梁等效刚度一二层选用250mm500mm的矩形梁，其它层选用200mm400mm的矩形梁。只考虑连系梁对剪力墙的约束弯矩，不考虑连系梁对柱的约束弯矩。梁刚性段长度：1-2层： 3-16层： 1-2层： 3-16层： 梁端的弯矩为：1-2层： 3-18层： 则连梁的等效刚度为： 第3部分 荷载计算3.1恒载、活载标准值计算恒载：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.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/3.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/4.阳台楼面 30mm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/5.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/6.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/7.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厚陶粒混凝土空心砌块 8.0*0.200=1.6kN/ g=2.40 kN/8.一面抹灰、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/ g= 2.50 kN/活荷载: 按 GB50009-2001取值,具体数值(标准值)如下表所示：楼面用途住宅住宅阳台走廊门厅卫生间高层住宅楼梯消防疏散楼梯商场不上人屋面电梯机房通风机房活荷载(kN/m)2.02.52.02.53.53.53.50.57.03.2 重力荷载代表值重力荷载代表值的计算:100%的恒载与80%的活载组合，具体结果见地震作用计算表。 3.3水平地震作用该地区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.10g,，设计地震分组为第三组，场地类别为类。查表知水平地震影响系数最大值取0.12，特征周期。结构自振周期按经验公式取，为地面以上结构层数。取=1.4s，查表可知， ，衰减系数应取0.9。钢筋混凝土高层建筑结构的阻尼调整系数应取1.0。 因此结构总水平地震作用的标准值为： 顶部附加水平地震作用标准值为： 由于 ，查表得 各楼层的水平地震作用可按下式计算： 各楼层的水平地震作用计算结果如下表。水平地震作用下各楼层地震作用标准值、剪力及倾覆力矩 层号（kN）（kN）V（kN）M（kNm）182704526.4526.4517726.32172684079.22105.671605186172.5314639.91152684058.28230.8113279.20142684053.08283.8911972.62132684050.68334.5710719.94122684050.83385.409518.08112684052.20437.608362.50102684054.86492.467248.6792684057.65550.116173.8582684059.94610.055138.8172684060.01670.064148.9662684059.44729.53214.8252684058.00787.52352.0342684054.43841.931581.8132750050.08892.01930.9522695042.40934.41432.1212700024.94959.35126.96 按基底等弯矩将楼层集中力折算成倒三角形分布荷载，计算结果如下： 3.4风荷载标准值计算 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： = 式中 风荷载标准值（kN/） 高度z处的风振系数 风荷载体型系数 风压沿高度变化系数 基本风压（kN/）3.4.1、 风载体型系数 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。3.4.2、风压沿高度变化系数 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所示。 结构各楼层的风压高度变化系数 楼层号层高（m）高度（m）182.954.101.31172.951.201.26162.948.31.23152.945.41.20142.942.51.16132.939.61.12122.936.71.08112.933.81.04102.930.91.0192.9280.9682.925.10.9172.922.20.8662.919.30.7752.916.40.7442.913.50.7432.910.60.7423.97.70.7413.83.80.743.4.3、风振系数 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： =1+ 1）.脉动增大系数：结构的基本自振周期取0.45，=0.40=0.081，查表得相应的脉动增大系数为1.21。 2）、脉动影响系数根据地面粗糙类别、建筑物的高度H和建筑物迎风面的高宽比H/B，根据高规取脉动影响系数=0.42。 3）、振型系数： 近似用代替。 结构各楼层的风振系数表 层号高度=1+ 1854.101.311.001.491751.201.260.911.461648.31.230.861.451545.41.200.811.431442.51.160.751.411339.61.120.701.401236.71.080.651.391133.81.040.591.361030.91.010.541.349280.960.491.33825.10.910.431.30722.20.860.381.28619.30.770.331.27516.40.740.271.23413.50.740.221.19310.60.740.171.1527.70.740.111.1013.80.740.061.053.4.4、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，见下表。 结构各楼层标高处的风荷载标准值 层号（kN/）（kN/）180.401.41.311.491.09170.401.41.261.461.03160.401.41.231.450.99150.401.41.201.430.96140.401.41.161.410.92130.401.41.121.400.89120.401.41.081.390.78110.401.41.041.360.71100.401.41.011.340.6990.401.40.961.330.6180.401.40.911.300.6070.401.40.861.280.5860.401.40.771.270.5550.401.40.741.230.5240.401.40.741.190.5030.401.40.741.150.4920.401.40.741.100.4610.401.40.741.050.44 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。3.5荷载效应组合对于高层建筑，由于是7度设防，考虑地震作用，其荷载效应组合的工况为 1.2 重力荷载效应 + 1.3 水平地震作用效应第4部分 总框架及总剪力墙及总连梁内力计算（李彩红）4.1弯矩、剪力计算由值及荷载类型查图表计算内力 =1. 各层剪力墙底截面内力弯矩、剪力，倒三角形分布荷载下地系数查图5-34和图5-35 。2. 下表中剪力按下式计算： 3. 各层框架柱剪力应由上、下楼层处值取平均计算。计算结果如下表，表中数值单位为： MkNm ，VkN 。剪力墙的剪力和弯矩分配层数 kNm0012.590000.6565.310.0880.8352.090.200.780.560.4545.120.1760.7251.930.230.860.780.4343.230.2350.6451.620.250.960.810.3939.140.2940.5701.570.271.091.040.3131.450.3530.4951.320.301.171.120.2424.160.4120.4401.190.321.251.230.1919.370.4710.3650.980.331.291.260.0959.580.5290.2980.850.351.341.300.0656.590.5880.2250.730.361.391.360.033.1100.6470.1350.510.391.461.45-0.01-1.1110.7060.1150.370.401.401.39-0.02-2.3120.7650.0500.0.411.381.32-0.025-2.5130.824-0.020-0.0590.421.311.35-0.026-2.6140.882-0.065-0.1430.431.281.29-0.031-3.1150.941-0.115-0.2760.451.231.26-0.038-3.8160.962-0.124-0.2900.401.211.19-0.042-4.2170.985-0.135-0.3400.371.171.18-0.046-4.6181-0.156-0.410.351.091.12-0.048-4.8框架梁、柱内力计算：层数某中柱某角柱11344.321043.4621707.88459.48刚接连梁内力计算：层数176.5149.6636.41292.2049.8736.563119.3151.6337.854135.4358.6142.975151.5665.5948.086147.7563.9446.877163.8770.9151.998172.0294.4454.579186.1580.5659.0610217.2294.068.9111178.5277.2556.6412184.6879.9258.5913195.8284.7462.1214182.0478.7857.7515173.2574.9754.9616147.2563.8346.84.2位移计算根据=2.40可计算顶点位移： 顶点位移： 当x=H 时， 。第5部分 剪力墙的截面设计及配筋5.1剪力墙的截面墙1截面如图所示 5.2剪力墙的截面配筋1. 竖向力：标准层墙1由梁板施加的竖向荷载经计算可得： 墙1的自重为： 轴向力N= 2. 剪力和弯矩：高层建筑风荷载高层建筑中系数=1.4， 3. 剪力墙1的配筋： 1） 剪力墙采用对称配筋，竖向和横向分布钢筋都取10200（双排），此时竖向钢筋的配筋率为，满足要求。翼墙长度与宽度之比为4，可视为无翼墙。 取暗柱长度=650mm = = 3300650=2650 且 xmm 端部配筋为： 端部可配置418，实际=1017。2）箍筋计算约束边缘构件配箍特征值取=0.2，体积配箍率为： 采用双肢箍8100，体积配箍率为1.40% ，满足要求。第4部分 总框架及总剪力墙及总连梁内力计算（寇南南）4.1 弯矩、剪力计算由值及荷载类型查图表计算内力 =1. 各层剪力墙底截面内力弯矩、剪力，倒三角形分布荷载下地系数查图5-34和图5-35 。2. 下表中剪力按下式计算： 3. 各层框架柱剪力应由上、下楼层处值取平均计算。计算结果如下表，表中数值单位为： MkNm ，VkN 。剪力墙的剪力和弯矩分配层数 kNm0012.490000.6363.110.0880.8422.100.190.690.600.4242.020.1760.7191.930.260.840.750.4040.230.2350.6341.620.270.930.820.3939.140.2940.5721.540.281.041.060.3434.050.3530.4921.390.321.141.090.2626.260.4120.4431.240.321.271.170.1818.270.4710.3650.940.351.291.260.0919.180.5290.2940.860.351.341.280.0787.890.5880.2200.740.361.411.360.066.2100.6470.1400.560.391.481.46-0.04-4.0110.7060.1190.280.441.401.49-0.03-3.0120.7650.0490.050.421.381.36-0.025-2.5130.824-0.018-0.0460.421.311.35-0.026-2.6140.882-0.061-0.1500.431.291.25-0.026-3.1150.941-0.112-0.2800.471.231.23-0.026-2.6160.962-0.123-0.2850.401.151.16-0.027-2.7170.985-0.132-0.3200.381.091.11-0.031-3.1181-0.150-0.4500.321.021.09-0.038-3.8框架梁、柱内力计算：层数某中柱某角柱11426.51332.721562.41029.7刚接连梁内力计算：层数180.3248.3637.58291.4950.1337.463117.4548.3239.654138.9861.3843.975151.5665.5948.086147.7563.9446.877163.8770.9151.998175.6294.4454.579186.1580.5659.0610217.2294.068.9111180.4677.2556.6412184.6879.9258.5913200.4684.7462.1214182.0478.7857.7515173.2574.9754.9616153.4767.2951.074.2位移计算根据=2.40可计算顶点位移： 顶点位移： 当x=H 时， 。第5部分 剪力墙的截面设计及配筋5.1剪力墙的截面墙1截面如图所示 5.2剪力墙的截面配筋1. 竖向力：标准层墙1由梁板施加的竖向荷载经计算可得： 墙1的自重为： 轴向力N= 2. 剪力和弯矩：高层建筑风荷载高层建筑中系数=1.4， 3. 剪力墙1的配筋： 1） 剪力墙采用对称配筋，竖向和横向分布钢筋都取10200（双排），此时竖向钢筋的配筋率为，满足要求。翼墙长度与宽度之比为4，可视为无翼墙。 取暗柱长度=600mm = = 3300600=2700 且 xmm 端部配筋为： 端部可配置416，实际=804。2）箍筋计算约束边缘构件配箍特征值取=0.2，体积配箍率为： 采用双肢箍，10100，体积配箍率为1.51% ，满足要求。 第4部分 总框架及总剪力墙及总连梁内力计算（翟杰杰）4.1弯矩、剪力计算由值及荷载类型查图表计算内力 =1. 各层剪力墙底截面内力弯矩、剪力，倒三角形分布荷载下地系数查图5-34和图5-35 。2. 下表中剪力按下式计算： 3. 各层框架柱剪力应由上、下楼层处值取平均计算。计算结果如下表，表中数值单位为： MkNm ，VkN 。剪力墙的剪力和弯矩分配层数 kNm0012.540000.6262.110.090.842.120.210.760.560.4848.120.180.731.950.220.870.780.4242.130.240.651.780.220.960.810.4141.340.290.571.620.281.081.040.353550.350.501.350.311.091.120.2727.160.410.441.240.321.231.230.2121.170.470.370.970.341.281.260.0898.980.5290.300.860.351.351.300.077.090.5880.230.770.361.381.360.0292.9100.6470.140.640.401.471.45-0.01-1.1110.7060.120.380.401.441.39-0.02-2.1120.7650.050.020.411.361.32-0.023-2.3130.824-0.02-0.060.431.341.35-0.025-2.5140.882-0.07-0.140.431.281.29-0.029-2.9150.941-0.12-0.280.451.241.26-0.031-3.1160.962-0.12-0.290.391.231.19-0.033-3.3170.985-0.16-0.340.371.151.18-0.035-3.5181-0.17-0.390.361.061.12-0.037-3.7框架梁、柱内力计算：层数某中柱某角柱11360.21052.921694.7512.7刚接连梁内力计算：层数180.3550.3438.54289.1748.3137.513120.7451.6337.854138.2958.6142.975149.6765.5948.086147.7563.9447.867163.8770.9151.998172.0294.4455.549189.6780.5659.0610217.6394.069.3111178.5277.2556.6412185.6979.9260.2313195.3484.7464.8914179.0879.6157.7515156.4174.9754.9616150.3663.8347.54.2位移计算根据=2.40可计算顶点位移： 顶点位移： 当x=H 时， 第5部分 剪力墙的截面设计及配筋5.1剪力墙的截面墙2截面如图所示 5.2剪力墙的截面配筋1. 竖向力：标准层墙2由梁板施加的竖向荷载经计算可得： 墙2的自重为： 轴向力N= 2. 剪力和弯矩：高层建筑风荷载高层建筑中系数=1.4， 3. 剪力墙2的配筋： 1） 剪力墙采用对称配筋，竖向和横向分布钢筋都取10200（双排），此时竖向钢筋的配筋率为，满足要求。翼墙可视为暗柱，为无翼墙。 取暗柱长度=650mm = = 1900650=1250 且xmm 端部配筋为： 端部可配置420，实际=1256。2）箍筋计算约束边缘构件配箍特征值取=0.2，体积配箍率为： 采用双肢箍，8100，体积配箍率为1.40% ，满足要求。第4部分 总框架及总剪力墙及总连梁内力计算（张胜华）4.1 弯矩、剪力计算由值及荷载类型查图表计算内力 =1. 各层剪力墙底截面内力弯矩、剪力，倒三角形分布荷载下地系数查图5-34和图5-35 。2. 下表中剪力按下式计算： 3. 各层框架柱剪力应由上、下楼层处值取平均计算。计算结果如下表，表中数值单位为： MkNm ，VkN 。剪力墙的剪力和弯矩分配层数 kNm0012.600000.6464.210.0890.8352.090.210.790.570.4646.020.180.7251.930.230.860.780.4545.030.240.6451.620.250.