土木工程毕业设计（论文）-17层商住楼剪力墙结构设计

毕 业 论 文 1 目 录 第 1 章 工程概况与设计条件 建筑概况于结构选型 2 设计依据 3 设计基本条件 3 混凝土结构的环境类别 3 第 2 章 建筑设计 建筑设计部分 4 套内 建筑面积 5 结构设计 4 第 3章 主要结构材料 主要结构材料 6 第 4章 结构计算模型 基本假定 7 计算软件与主要参数 8 楼梯计算 9 第 5章 竖向荷载 屋 面及楼面活荷标准值 12 屋面及楼面永久荷载标准值 12 隔墙永久荷载标准值 14 第 6 章 风荷载作用下的内力 风荷载的标准值 16 风载体形系数 16 风压沿高度变化系数 16 风振系数 17 结构的风荷载及相应的内力 19 第 7 章 水平地震作用计算 抗震设计要点 22 结构自振周期及振型 24 水平地震作用标准值、地震剪力和地震倾覆力矩 25 地震作用下结构个楼层水平位移和层间位移 26 第 8 章 结构构件计算 房间 1各构件内力计算 28 剪力墙的截面设计 29 房间 1板的计算 35 第 9 章 楼梯计算 楼梯平面布置 37 梯段计算 37 平台板计算 40 毕 业 论 文 2 第 1 章 工程概况与 设计条件 一、建筑概况于结构选型 武汉市某高层住宅楼，标准层层高为 3m，第 18 层为电梯间和水箱，层室内外高差 筑物总高度 筑物沿 X 层就爱你住的平面布置如图 1 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。墙体厚度均为 200力墙的平面布置如图 1体定位均为轴线居中。 楼盖结构采用现浇钢筋混凝土板，标准层楼板厚 度为 100梯机房及楼梯楼面楼板厚度为 150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 200内隔墙厚度为 200卧卫生间隔墙以及储存室墙厚度为 100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。 二、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 50001 总图制图标准 50103 民用建筑设计通则 行） 4 建筑制图标准 50104 建筑设计防火规范（ 1997 年局部修订） 001 年版 ) 6 建筑结构制图标准 50105 建筑结构荷载规范 砌体结构设计规范 混凝土结构设计规范 0 建筑地基基础设计规范 1 建筑抗震设计规范 2 高层建筑混凝土技术规程 毕 业 论 文 3 13 建筑桩基技术规范 44 住宅设计规范 0096003 年版 ) 15 高层民用建筑设计防火规范 001 年版 ) 16 建筑设计资料集 17 建筑结构构造资料集 18 建筑设计常用数据手册 三、设计的基本条件 1、 该市建筑自然基本条件：全年主导风向：东北风 最大冻土深度： 0 本雪荷载： 基本风荷载： 离地 10m 高处值） 场地土类别： 抗震设计 : 6 度 设计分组为第一组 2、 工程地质条件： 第一层为填土层 , 厚度为 1=17KN/00 第二层为粘土层 , 厚度为 2=18KN/60第三层为砂质泥岩 , 3=19KN/50未钻穿 地下水埋深 无侵蚀性 . 单体 +对绝对标高 室内外高差 300 3、 本课题为武汉市某师部住宅小区规划方案总体布局中的一栋高层住宅。 4、 建筑材料供应：目前本市市场上符合国家标准的建材均可。 四、混凝土结构的环境类别 按照混凝土结构设计规范第 规定，本工程混凝土结构可以根据其所处 环境定为一 类。 毕 业 论 文 4 第 2 章：建筑设计 一、建筑设计部分： 1建筑设计要求 (1) 造型美观、能体现当代青年人的特点 , 使用方便、经济合理。 (2) 防火、日照、采光、通风等各项指标均应符合规范要求。 (3) 装修标准：外墙采用釉面砖，颜色及立面分格自行处理。（仅供参考） 内墙采用白色乳胶漆。（仅供参考） 厕所均做浅色瓷砖至顶。 (4) 屋面设计（不考虑上人）：屋面面层 （防水层）用 材。设置保温、隔热层（楼梯间屋面可不设） (5) 楼地面：（仅供参考） 居住房间：水泥地面； 卫生间：铺浅色防滑地砖； 其它：水磨石楼地面。 屋面工程 不 上人 平 屋面 做法：屋面做法采用卷材柔性防水屋面做法 88程做法。按国家标准屋面工程技术规范 墙体 外墙装饰 外墙采用 100 100 面砖， 基层用 15 厚 1:3 水泥砂浆分层抹平， 5 厚 1:2水泥砂浆抹面； 面砖业主自定 内墙装修 内墙装修采用水泥砂浆面，做法详见 88程做法，面层装修业主自定 顶棚装修采用水泥砂浆面，做法详见 88程做法 地面采用水泥砂浆面，做法详见 88程做法 楼面采用水泥砂浆面，做法详见 88程做法 踏脚线为 150高水泥砂浆面，做法详见 88程做法 卫生间采用 300 300防滑地砖，墙面采用 150 150白色面砖墙裙高 1800生间防水层，其坡度为 i=1%。 各房间木门采用钢制门 其它内装修标准由 业主确定 外装修 毕 业 论 文 5 外窗采用塑铝合金白色玻璃，采用推拉窗，做法规范要求施工。 落水管采用 色管。 根据建筑抗震设防分类标准本工程按丙类建筑进行抗震设防。 住宅入户口采用防盗门。 楼梯栏杆刷黑色银粉漆二道。 阳台栏杆采用铁花栏杆高 1150。 图中未注明的门垛为 240中未注明大样线脚，采用成品线脚。 施工中应注意各工种配合，做好管道，设备安装的预留预埋，不得事后打洞凿槽。 楼梯的设计也要满足高层民用建筑设计防火规范的 50*250* 。楼梯的宽度、平台梁的跨度也 满足要求。 未尽事宜应严格按国家现行有关规范施工验收。 二、套内建筑面积： 主卧（带卫生间） 次卧一 次卧二 客厅 餐厅及走道 卫生间 厨房 阳台 套内建筑面积 公共面积（楼梯间、电梯间及过道） 第 3 章 主要结构材料 毕 业 论 文 6 一、钢筋 本工程结构构件的纵向受力钢筋选用 和 筋和剪力墙分布钢筋选用 热轧钢筋。 筋混凝土用热轧光圆钢筋 筋混凝土用热轧带肋钢筋 钢筋的抗拉强度实测值于屈服强度的实测值之比不小于 服强度实测值与强度标准值的比值不应大于 筋的强度设计值于弹性模量按照混凝土结构设计规范第 条的规定采用，参见下表 2筋种类 符号 ) fy(N/m ) 210 210 300 300 360 360 、混凝土 1、剪力墙的混凝土等级， 1 至 7 层剪力墙结构采用 混凝土， 8 至 14层结构采用 15至 18层剪力墙结构采用 2、梁的混凝土等级为 3、板的混凝土等级为 、底层垫层混凝土等级为 础构件垫层混凝土等级为 、基础混凝土等级为 、焊条 1、 用 条 2、 用 条 第 4 章 结构计算模型 毕 业 论 文 7 一、基本假定 本结构为高层剪力墙结构，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，还是在风荷载或者水平荷载作用下，均假定结构及构件处于理想弹性状态，故此可采用先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能力和内力。 由于高层建筑结构的计算模型非常复杂，为了减少结构计算的 自由度，在进行计算分析时，通常引入“楼板在平面内刚度无限大，在平面外刚度为零”的假定，使得每一层楼中任何构件在楼层平面内的平移和转动均可以用该层参考点的平移和转动表示，从而大大减少结构的自由度和计算量。当楼板的平面形状比较狭长或者有较大的凹入及开洞造成楼面平面内刚度有所削弱，在水平力的作用下楼板的变形不能忽视。此时，应对采用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内刚度的板壳单元进行分析。 二、计算软件与主要参数 本工程采用由中国建筑科学研究院 程部开发的多层级高层建筑结 构空间有限元分析与设计软件 行结构的整体力学计算。 结构主要设计信息如下： 结构材料信息 : 钢砼结构 混凝土容重 (kN/ = 材容重 (kN/ = 平力的夹角 ( = 下室层数 : 0 竖向荷载计算信息 : 按模拟施工加荷计算方式 风荷载计算信息 : 计算 X,Y 两个方向的风荷载 地震力计算信息 : 计算 X,Y 两个方向的地震力 特殊荷载计算信息 : 不计算 毕 业 论 文 8 结构类别 : 短肢剪力墙结构 裙房层数 : 0 转换层所在层号： 0 墙元细分最大控制长度 (m) 元侧向节点信息 : 内部节点 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 是 采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法 结构所在地区 全国 风荷载信息 . 修正后的基本风压 (kN/ 面粗糙程度 : C 类 结构基本周期（秒） : 形变化分段数 : 2 各段最高层号 : 17 18 各段体形系数 : 震信息 . 振型组合方法 ( 计算振型数 : 21 地震烈度 : 地类别 : 2 设计地震分组 : 一组 特征周期 遇地震影响系数最大值 遇地震影响系数最大值 架的抗震等级 : 3 剪力墙的抗震等级 : 3 活荷质量折减系数 : 毕 业 论 文 9 周期折减系数 : 构的阻尼比 (%): 否考虑偶然偏心 : 是 是否考虑双向地震扭转效应 : 是 斜交抗侧力构件方向的附加地震数 = 0 活荷载信息 . 考虑活荷不利布置的层数 不考虑 柱、墙活荷载是否折减 折算 传到基础的活荷载是否折减 折算 ，基础活荷载折减系数 算截面以上的层数 1 20 整信息 . 中梁刚度增大系数： 端弯矩调幅系数： 设计弯矩增大系数： 梁刚度折减系数： 扭矩折减系数： 楼地震力放大系数： 整起始层号： 0 整终止层号： 0 顶塔楼内力放大起算层号： 0 毕 业 论 文 10 顶塔楼内力放大： 度结构及一级框架梁柱超配筋系数 否按抗震规范 1 是否调整与框支柱相连的梁内力 0 剪力墙加强区起算层号 1 强制指定的薄弱层个数 0 配筋信息 . 梁主筋强度 (N/ 300 柱主筋强度 (N/ 300 墙主筋强度 (N/ 300 梁箍筋强度 (N/ 210 柱箍筋强度 (N/ 210 墙分布筋强度 (N/ 210 梁箍筋最大间距 ( 箍筋最大间距 ( 水平分布筋最大间距 ( 竖向筋分布最小配筋率 (%): 独指定墙竖向分布筋配筋率的层数 : 0 单独指定的墙竖向分布筋配筋率 (%): 计信息 . 结构重要性系数 : 计算长度计算原则 : 有侧移 梁柱重叠部分简化 : 不作为刚域 是否考虑 应： 否 柱配筋计算原则 : 按单偏压计算 钢构件截面净毛面积比 : 保护层厚度 ( 毕 业 论 文 11柱保护层厚度 ( 否按砼规范 (算砼柱计算长度系数 : 否 荷载组合信息 . 恒载分项系数 : 载分项系数 : 荷载分项系数 : 平地震力分项系数 : 向地震力分项系数 : 殊荷载分项系数 : 荷载的组合系数 : 荷载的组合系数 : 荷载的重力荷载代表值系数 : 力墙底部加强区信息 . 剪力墙底部加强区层数 3 剪力墙底部加强区高度 (m) 5 章 竖向荷载 毕 业 论 文 12 一、 屋面及楼面活荷标准值 屋面及楼面均布活荷载标准值及其组合值系数、准永久值系数见下表 5面及楼面均布荷活载 表 5 房间部位 活荷载标准值（ ） 组合值系数 c 准永久值系 数 屋面 不上人的屋面 人的屋面 面 住宅 房 生间 廊、门厅 防疏散楼梯 台 梯机房 、 屋面及楼面永久荷载标准值 1、 不上人的屋面 防水层 40 2%焦渣混凝土找坡，平均 200 100厚钢筋混凝土楼板 .5 吊顶、管道 g= 2、 上人屋面 10 撒素水泥面 毕 业 论 文 13 25 防水层 40 2%焦渣混凝土找坡，平均 200 .2 100 25*.5 吊顶、管道 g= 3、 起居室、卧室 10 20 20 100 20 g= 4、 厨房卫生间楼面 10 20* 20 20* 平 均 40 100厚钢筋混凝土楼板 .5 吊顶、管道 g= 5、 阳台楼面 30 100厚钢筋混凝土楼板 20 g=3.5 毕 业 论 文 14 6、 电梯厅、水箱间楼面 20 30 100 20 g= 7、 电梯机房及楼梯间屋面 30 20 150 20 g= 三、 隔墙永久荷载标准值 1、 双面抹灰陶粒混凝土空心砌块墙体 20 = 200100陶粒混凝土空心砌块 ( ) g= 2、 一面抹灰、一面贴瓷砖陶粒混凝土空心砌块墙体 5面） 20面） = 200100粒混凝土空心砌块 (.8 ) 毕 业 论 文 15 g= 在进行结构的整体分析计算时，将填充墙的荷载视为均布线荷载加载于梁上。剪力墙的建筑饰面、保温层材料以及抹灰等恒荷载可以通过调整混凝土材料的容重在结构自重中予以考虑。因此本工程在输入计算参数的时，混凝土容重的取值为 r=263m ， 自动计算楼板恒载，附加荷载一般取 1.5 ，主卧将卫生间荷载等效为均布荷载，附加荷载调整为 3.0 ；楼梯间设置板厚为 0，附加恒荷载根据前面计算调整为 4.6 。活荷载由规范取得，主要标准层的 四、结构各楼层荷载及质量中心、刚度中心 对于高层建筑，活荷载所占的比重很小，因此在进行节否整体计算时，可以不考虑活荷载不利布置的影响。本工程各楼层的质量中心与刚度中心在 Y 方向上差别也不大。 第 6 章 风荷载作用下的内力 毕 业 论 文 16 一、 风荷载的标准值 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： = zb sm w（ 6 式中 风荷载标准值（ ） 高度 z 处的风振系数 风荷载体形系数 风压沿高度变化系数 0w 基本风压（ ） 二、风载体形系数力）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 三、风压沿高度变化系数类，结构各楼层的风压高度变化系数 结构各楼层的风压高度变化系数 表 6层号 层高m） 高度m） 7 6 5 毕 业 论 文 17 14 3 2 1 0 、风振系数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 + （ 6 式中 1T 脉动增大系数 u 脉动影响系数 振动系数 1 、脉动增大系数 x 脉动增大系数 x 可以根据地面粗糙系数类别、基本风压值0按照高规表 定。结构基本自振周期1 毕 业 论 文 18 确定， 对于比较规则的结构，也可以采用近似公式计算。本工程结构的基本自振周期取 w 21T=表得相应的脉动增大 系数为 x = 2、脉动影响系数 u 脉动影响系数 u 可根据地面粗糙类别、建筑物的高度 ，根据高规表 本工程建筑物沿 X 方向 Y 方向 X 和 Y 此相应的脉动影响系数 u 分别为 于脉动影响系数 u 在 方向上非常接近，所以取脉动影响系数 u = 3、振型系数算式仅考虑受力方向基本振型的影响，本工程的振型系数参见表 6构个楼层的风振系数 表 6号 高度+18 7 6 5 4 3 2 1 0 毕 业 论 文 19 5 、结构的风载及相应的内力 根据基本风压0w、 风荷载体型系数据公式可以求出各楼层标高处的风荷载标准值 ， 见下表 6构各楼层标高处的风荷载标注值 表 6号 0w（ ） ） 18 7 6 5 4 3 2 1 0 毕 业 论 文 20 4 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。结构各楼层处由风荷载引起的水平集中力、层剪力和倾覆力矩可由下列公式计算： w k i k i + 1 k i i 1 i 1 k i k i 1 i B h B （ ） （ ）（ ） （ 3 ）w w w w（ 6 nw hi w （ 6 nw k i w k j j z z （ ）（ 6 式中 分别为第 剪力和倾覆力矩； 第 分别为第 iz、 分别为第 i、 j 层结构 至室外地面的高度 结构各楼层在风荷载标注值作 +用下的水平集中力、层剪力和倾覆力矩参见下表 6 风荷载作用标准值 表 6号 方向 方向 7 6 5 毕 业 论 文 21 14 3 2 1 0 7 章 水平地震作用计算 一、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，通过两阶段的抗震设计来实现“三个水准”抗震设防目标。 第一阶段的抗震设计师对结构在多遇地震作用下进行弹性分析，主要演算结构的楼层位移、层间位移、整体性分析和结构构件的抗震承载力。对于大 多数建 毕 业 论 文 22 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结构构造措施来满足满足第二和第三水准抗震设防要求。 第二阶段抗震设计师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及有明显薄弱层的不规则建筑，除第一阶段的抗震设计外，还要进行结构薄弱部位弹塑性变形验算，采取相应的抗震构造措施来保证结构具有足够的延性，防止由于局部形成破坏机构而引起整个结构的倒塌。 根据高规 工程可仅采用振兴分解反应谱法进行结构多遇地震作用下内力和变形的弹性计算。由于本 工程部属于质量与刚度分布明显不均匀、不对称的结构，可以只计算单项水平地震作用下的扭转影响。 按一下规定计算地震作用和作用效应计算。 结构第 按下列公式确定： x ji j tj ji iy ji j tj ji j tj i ji GF r Gg f（ i=1 n， j=1 m） （ 7 式中 分别为第 j 振型第 i 楼层的 X、 Y 方向和转角方向的水平地震作用标准值； 第 i 楼层的重力荷载代表制。 相应于第 j 振型结构自振周期按高规第 确定； 分别为第 j 振型 i 楼层质心在 X、