剪力墙结构毕业设计

1、 目 录第1章 工程概况与设计条件 建筑概况与结构选型2 设计依据3 设计根本条件3 混凝土结构的环境类别3第2章 建筑设计 建筑设计局部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 根本假定 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

2、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 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，层高4.8m，首层室内外高差0.45m，建筑物总高度56.25m。建筑物沿X方向长度为20.4m，沿Y方向上的长度为12.2m。高层就爱你住的平面布置如图1-1所示。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

3、混凝土剪力墙体系。墙体厚度均为200mm，剪力墙的平面布置如图1-1。墙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100mm，电梯机房及楼梯楼面楼板厚度为150mm。根底采用现浇钢筋混凝土筏型根底。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。 二、设计依据本工程依据以下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

4、-20013民用建筑设计通那么JGJ37-87试行  4建筑制图标准GB/T50104-2001  5建筑设计防火标准1997年局部修订GBJ16-87(2001年版)  6建筑结构制图标准GB/T50105-2001   7建筑结构荷载标准GB50009-2001  8 砌体结构设计标准GB50003-2001  9混凝土结构设计标准GB50010-2002 10 建筑地基根底设计标准GB50007-2002 11 建筑抗震设计标准GB50011-2021 12高

5、层建筑混凝土技术规程 JGJ 3-2002 13建筑桩基技术标准 JGJ 94-94 14 住宅设计标准 GB 50096-1999(2003年版)  15 高层民用建筑设计防火标准 GB50045-95(2001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、设计的根本条件1、 该市建筑自然根本条件：全年主导风向：东北风              

6、0;      最大冻土深度：0 .20m                     根本雪荷载：So=0.5KPa                   

7、;   根本风荷载：Wo=0.35KPa 离地10m高处值                     场地土类别：II 类                     

8、0;             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1.0m, 1=17KN/m2, Es=6.0Mpa; fk1=100kPa,  第二层为粘土层, 厚度为1.0m, 2=18KN/m2, fk2=160kPa, Es=9.0Mpa; 第三层为砂质泥岩, 3=19KN/m2, fk3=350kPa, 未钻穿Es=13.0Mpa.    地下水埋深2

9、.0m, 无侵蚀性. 单体 相对绝对标高 30.400m. 室内外高差300mm .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、 建筑材料供给：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?混凝土结构设计标准?第条规定，本工程混凝土结构可以根据其所处 环境定为一类。 第2章：建筑设计一、建筑设计局部：1建筑设计要求 (1) 造型美观、能表达当代青年人的特点, 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标准要求。 (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

10、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PVC卷材。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88J1-X1?工程做法?。按国家标准?屋面工程技术标准?GB50207-94相关局部执行墙体 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88J1-X1?工程做法?，面层装修业主自定顶棚装修采用水泥砂浆面，做法详

11、见88J1-X1?工程做法?地面采用水泥砂浆面，做法详见88J1-X1?工程做法?楼面采用水泥砂浆面，做法详见88J1-X1?工程做法?踏脚线为150高水泥砂浆面，做法详见88J1-X1?工程做法?卫生间采用300×300防滑地砖，墙面采用150×150白色面砖墙裙高1800mm，卫生间防水层，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外窗采用塑铝合金白色玻璃，采用推拉窗，做法标准要求施工。落水管采用PVC白色管。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

12、。图中未注明的门垛为240mm宽，图中未注明大样线脚，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标准?的。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标准施工验收。二、套内建筑面积：主卧带卫生间21.60 次卧一11.34次卧二11.73客厅16.38餐厅及走道17.04卫生间4.41厨房5.22阳台5.85套内建筑面积90.65公共面积楼梯间、电梯间及过道37.00 第3章 主要结构材料一、钢筋 本工程结构构件的纵向受力钢筋选用HRB335级和HRB400级热轧钢筋，箍筋和剪力墙分布钢筋选

13、用HRB335级和HPB235级热轧钢筋。HPB235级钢筋应符合现行热轧国家标准?钢筋混凝土用热轧光圆钢筋?GB13013的要求，HRB335级和HRB400级热轧钢筋应符合现行国家标准?钢筋混凝土用热轧带肋钢筋?GB1499的要求，且钢筋的抗拉强度实测值于屈服强度的实测值之比不小于1.25，屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3。钢筋的强度设计值于弹性模量按照?混凝土结构设计标准?第和第4.2.4条的规定采用，参见下表2-1钢筋种类符号fy(N/m)f'y(N/m)EsxHPB234210210HRB335300300HRB400360360二、混凝土1、剪力墙的混凝土等级

14、，1至7层剪力墙结构采用C35级混凝土，8至14层结构采用C30级混凝土，15至18层剪力墙结构采用C25级混凝土。2、梁的混凝土等级为C30.3、板的混凝土等级为C304、底层垫层混凝土等级为C15，根底构件垫层混凝土等级为C155、根底混凝土等级为C30三、焊条 1、HPB235级钢筋互焊及与HRB335级钢筋焊接时，使用E43xx焊条 2、HRB335级钢筋互焊时，使用E50xx焊条 第4章 结构计算模型一、根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

15、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拟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无视。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PKPMCAD工程部

16、开发的?多层级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。结构主要设计信息如下： 结构材料信息: 钢砼结构 地下室层数: MBASE= 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 结构类别: 短肢剪力墙结构 裙房层数: MANNEX= 0 转换层所在层号： MCHANGE= 0 墙元侧向节点信息: 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 . 地面粗糙程度: C 类

17、 体形变化分段数: MPART= 2 各段最高层号: NSTi = 17 18 地震信息 . 振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) CQC 计算振型数: NMODE= 21 场地类别: KD = 2 设计地震分组: 一组 框架的抗震等级: NF = 3 剪力墙的抗震等级: NW = 3 是否考虑偶然偏心: 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 传到根底的活荷载是否折减 折算 -柱，墙，根底活荷载折减系数- 计算截面以上的层数-折减系数 调整信息 . 0.2Qo 调整起始层号：

18、 KQ1 = 0 0.2Qo 调整终止层号： KQ2 = 0 顶塔楼内力放大起算层号： NTL = 0 是否按抗震标准调整楼层地震力IAUTO525 = 1 是否调整与框支柱相连的梁内力 IREGU_KZZB = 0 剪力墙加强区起算层号 LEV_JLQJQ = 1 强制指定的薄弱层个数 NWEAK = 0 配筋信息 . 梁主筋强度 (N/mm2): IB = 300 柱主筋强度 (N/mm2): IC = 300 墙主筋强度 (N/mm2): IW = 300 梁箍筋强度 (N/mm2): JB = 210 柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 210 墙分布筋强度 (N/mm2): JW

19、H = 210 单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数: NSW = 0 设计信息 . 柱计算长度计算原那么: 有侧移 梁柱重叠局部简化: 不作为刚域 是否考虑 P-Delt 效应： 否 柱配筋计算原那么: 按单偏压计算 是否按砼标准(-3)计算砼柱计算长度系数: 否 荷载组合信息 . 剪力墙底部加强区信息. 剪力墙底部加强区层数 IWF= 3 第5章 竖向荷载一、 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5-1 屋面及楼面均布荷活载 表5-1 房间部位 活荷载标准值kN/ 组合值系数c 准永久值系数屋面不上人的屋面上人的屋面楼面住宅厨房卫生间走廊、门厅消防

20、疏散楼梯阳台电梯机房二、 屋面及楼面永久荷载标准值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、 上人屋面10mm厚地砖面层 20.0*0.010=0.02 kN/撒素水泥面 0.05 kN/25mm厚水泥砂浆结合层 20.0*0.025=0.50 kN/防水层 0.10 kN/40mm厚硬质聚氨酯泡沫保温层 0.5*0.040=0.02 kN/

21、 2%焦渣混凝土找坡，平均200mm厚 16.0*0.200=3.2 kN/100mm厚钢筋混凝土楼板 25*0.100=2.5 kN/吊顶、管道 0.40 kN/ g= kN/3、 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/4、 厨房卫生间楼面10mm厚铺地砖面层 20*0.010=0.20 k

22、N/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/5、 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/6、 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*0.0

23、30=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/7、 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/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20mm厚双面抹灰 20.0*0.020*2=0.80 kN/200m

24、m100mm厚陶粒混凝土空心砌块 8.0*0.200=1.6kN/ (8.0*0.100=0.80kN/) g=2.401.60 kN/2、 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/200mm100mm陶粒混凝土空心砌块 8.0*0.200=1.60 kN/ (8.0*0.100=0.8 kN/) g= 2.50(1.70) kN/ 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

25、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=26KN/ ， kN/，主卧将卫生间荷载等效为均布荷载，附加荷载调整为3.0 kN/；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 kN/。活荷载由标准取得，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X方向上根本重合，在Y方向上差异也不大。 第6章 风荷载作用下的内力1、 风荷载的标准值 在主体结构计算时，由于本结构界面突出局部比拟小，可以近似看做矩形截面计算风荷载，风

26、荷载标注值按以下公式计算： = 6-1式中 风荷载标准值kN/ 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 根本风压kN/二、风载体形系数 风荷载体形系数是至风荷载在建筑物外表上所引起的实际压力吸力与来流风速度压的比值。它反映了建筑物外表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那么性，风荷载体形系数取1.4。 三、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6-1所示。 结构各楼层的风压高度变化系数 表6-1楼层号层高m高度m181716151413121110987654321四、风振

27、系数 高层建筑结构的根本自振周期较长，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处的风振系数可按以下公式计算： =1+ 6-2式中 脉动增大系数 脉动影响系数 振动系数1 、脉动增大系数 脉动增大系数可以根据地面粗糙系数类别、根本风压值以及结构根本自振周期，按照?高规?表-1确定。结构根本自振周期由结构动力学计算确定，对于比拟规那么的结构，也可以采用近似公式计算。本工程结构的根本自振周期取0.66，=0.153，查表得相应的脉动增大系数为=1.28。 2、脉动影响系数脉动影响系数可根据地面粗糙类别、建筑物的高度H和建筑物迎风面的高宽比H/B，根据?高规?表-2确定。本工程建筑

28、物沿X方向20.4m，沿Y方向12.2m，X和Y方向上的高宽比分别为2.76和4.61，因此相应的脉动影响系数在X方向和Y方向上非常接近，所以取脉动影响系数=0.50。 3、振型系数 振型系数可有结构动力学计算确定，计算式仅考虑受力方向根本振型的影响，本工程的振型系数参见表6-2 结构个楼层的风振系数表 表6-2层号高度=1+181716151413121110987654321五、结构的风载及相应的内力 根据根本风压、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6-3 结构各楼层标高处的风荷载标注值 表6-3层号kN/kN/

29、181716151413121110987654321 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。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以下公式计算： 6-3 6-4 6-5式中 、分别为第i层结构由风荷载标准值引起的水平竞争力、层剪力和倾覆力矩； 第i层结构的风荷载标注值； 分别为第i层结构迎风面的宽度和高度 、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6-4 风荷载作用标准值 表6-4层号方向方向181716151413121110987654321 第7章 水平地震作用计算一、抗震

30、设计要点我国?建筑抗震设计标准?中提出的抗震设防的根本方针是“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那么建筑，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

31、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?和4.6.4，本工程可仅采用振兴分解反响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j振型i层楼的水平地震作用标准值，应按以下公式确定： i=1n，j=1m 7-1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振型结构自振周期的地震影响系数，应按?高规?第和3.3.8条确定；

32、 、分别为第j振型i楼层质心在X、Y方向上的水平相对位移； 第j振型第i楼层的扭转角； 第i楼层的转动半径，可取第i楼层绕质心的转动惯量除以该楼层质量的商的正二次方根； n结构计算总质点数； m结构计算振型数； 考虑扭转的第j振型的振型参与系数，可按以下公式确定： 当仅考虑X向地震作用时： 7-2 当仅考虑Y方向地震作用时： 7-3 当考虑X、Y方向夹角为的地震作用时： 7-4式中、分别为以上公式6-2及6-3计算所得的振型参与系数 由于各个振型地震作用效应并不一定同时到达最大值，因此采用CQC方法对个振型的水平地震作用效应进行组合。结构在单向水平地震作用下，考虑扭转的地震作用效应，应按以下公

33、式确定： 7-5式中 考虑扭转的地震作用标注值效应：、分别为第j、k振型地震作用标注值的效应内力和位移； 第j振型与地k振型的耦联系数，应按公式6-6确定 7-6式中 第k振型与第i振型的自振周期比 、分别为第j振型和第k振型的阻尼比，对于钢筋混凝土结构可取0.05。 二、结构自振周期及振型结构的根本自振周期、振动角度及平动、扭转振动系数见表6-1.从表中可以看出，结构的根本自振周期为1.21，经过与大量工程统计得到的剪力墙结构根本自振周期经验公式=0、050.06(n为结构层数)根本吻合。从表中还可以看出，结构的第一振型是一平动为主的平动与扭转混合振型，结构以扭转为主的第一自振周期与平动振动为主的第一自振周期的之比为1.2177/1.5532=0.7839，合?高规?第条A级高度高层建筑不应大于0.9的要求。 结构的自振周期、振动角度和振动系数 表7-1振型号周期转角平动系数扭转振动系数X方向Y方向123456789101112131415161718192021计算是选取振型为21，X和Y方向的振型参与质量分别到达总质量的98.36%和98.00%，说明