学士北京某小区剪力墙结构设计

北京和平门危改小区8#楼剪力墙结构设计土木工程专业孙财指导教师高建岭教授摘要：该设计是北京市和平门危改小区纯剪力墙结构，6.5层，总高18.9米，设防烈度为8度，抗震等级为Ⅱ级，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。为了满足建筑功能要求，结构形式为非对称的，并且结构形式比较复杂，包括整截面墙、联肢墙、壁式框架等多种剪力墙墙体结构形式。该设计包括了等效重力荷载代表值和等效刚度的计算；水平地震力、风荷载和竖向荷载的计算；各层建筑的位移以及总位移的验证；内力组合及墙、板、梁的配筋计算。在该设计中，我所做的是A段M单元纵向墙、梁的内力计算和配筋及其标准层板的配筋计算。在整个设计过程中，遵循“强墙弱梁、强剪弱弯、强节点强铆固”的设计原则，保证结构有足够的抗震性能，达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”为设防目的。关键字：多层剪力墙；地震力；等效刚度；配筋；钢筋混凝土；内力组合工程概况：工程名称：北京和平门危改小区8#楼剪力墙结构设计。自然条件：基本风压W0=0.45KN/M2，基本雪压S0=0.4KN/M2,地面粗糙度C类。抗震设防烈度8度、建筑场地Ⅱ类。结构选型：6.5层民用住宅，多层剪力墙结构。建筑介绍：楼盖及屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，外墙采用聚苯板50厚保温，阳台采用聚苯板60厚保温，特种砂浆砌筑粉刷。门窗全部采用钢塑门窗。结构布置与计算简图：建筑平面图如下图1.1所示；结构平面布置图如下图1.2所示；3A和3B号墙的刚域图如下图1.3所示；8号墙的刚域图如下图1.4所示。图1.1M单元标准层平面图图1.2结构平面布置图图1.33A和3B号墙的刚域图图1.48号墙的刚域图1.重力荷载代表值的计算取上层层高范围内的梁、柱、墙的标准值及其下层顶层的标准值，活载的标准值，则各楼层重力荷载代表值计算为：对楼面：恒载+0.5*活载对屋面：恒载+0.5*活载+0.5*雪荷载得到重力荷载代表值如图所示：2.剪力墙侧移刚度计算对壁式框架以外的墙体采用相应的求等效刚度的公式计算，对壁式框架，先计算出D值，然后利用框剪协调工作计算出壁式框架的等效刚度，然后利用（傅学怡《实用高层建筑结构设计》，北京，中国建筑工业出版社1999.2）进行检验，其中为广义剪切刚度，H为总层高。3横向水平荷载作用下结构的内力和侧移计算水平地震作用（风荷载还不到地震作用的4%，可不予考虑）下，对壁式框架，利用D值把总地震力分配到各片墙上，其过程如下：将地震力转化成一个顶点集中力和一个均布荷载，利用框剪协调工作计墙、梁的内力；对壁式框架以外的墙体，利用刚度将其分配到各片墙上，其过程如下：计算出层间剪力，确定反弯点高度，计算出柱端弯矩；然后根据节点平衡计算出梁端弯矩；取单根横梁为计算单元，由受力平衡求出梁端剪力；取柱为计算单元，由剪力求出柱的轴力。根据层间剪力和侧移刚度，计算出各层层间位移，然后进行弹性位移角的验算，在本设计中，弹性位移角值为1/7492，满足要求。4竖向荷载作用下框架结构的内力计算该建筑处在北京市区，其为8度设防多层建筑，按照《建筑抗震设计规范》中的规定（9度时的高层建筑，需要计算竖向地震荷载），故我们可以不必计算竖向地震荷载。因为该建筑的门窗洞口相对层高来说较大，连梁高度相对其跨度较小，故连梁产生的弯矩和剪力较小，在计算竖向荷载的时候，可以忽略不计，只计算轴力即可。包括恒载和活载（顶层为雪载），用分层法计算弯矩。5．纵向剪力墙内力组合在内力组合时，一般要考虑无地震作用和有地震作用组合，但该多层剪力墙结构，由于层高较底，墙体刚度很大，故水平地震作用远远大于风荷载作用和活荷载作用，故在计算中我们只考虑了有震作用下的内力组合。有地震作用组合时按下式计算：S=1.20×（竖向荷载）+1.30×（水平地震作用）6配筋计算在整个设计过程中，遵循“强墙弱梁、强剪弱弯、强节点强铆固”的设计原则，保证结构有足够的抗震性能。为了达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目，我们在结构的底部加强区及其上一层，墙体弯矩采用了1.2的增大系数，剪力采用了1.4的增大系数；对连梁，考虑到钢筋混凝土结构具有塑性内力重分布的性质，在竖向荷载下可以适当降低梁端弯矩，进行调幅，调幅系数取1.2，以避免负弯矩钢筋的拥挤现象。梁内纵向钢筋选HRB335级钢筋（fy=300N/mm2），拉筋、箍筋、竖向分布钢筋和水平分布钢筋选HPB235级钢筋（fyv=210N/mm2）。墙的配筋计算：判断边缘构件类型，并确定其长度；根据0.15βcfcbwhw0)/γRE判断截面是否满足要求，当λ=M/（Vhw0）>2.5，0.15βcfcbwhw0)/γRE变成0.20βcfcbwhw0)/γRE；轴压比验算：其都满足N/(fcAw)<0.6；正截面偏压、拉承载力计算；斜截面受剪承载力验算；平面外轴心受压承载力验算。梁的配筋计算：连梁截面尺寸验算：当L0/hb<2.5,0.15fcbbhb0)/γRE<V;当L0/hb>2.5,0.20fcbbhb0)/γRE<V；正截面抗弯承载力验算：利用As=As’=γREM/fy(hb0-as’)进行配筋；斜截面受剪承载力演算：（0.38ftbbhb0+0.9fyvASWhb0/s）/γRE<V。标准层板的配筋：计算板的荷载设计值：当楼面活荷载标准值为q<4.0KN/m2合计设计值p=1.2*(恒载)+1.4*（活栽）;当楼面活荷载标准值为q>4.0KN/m2合计设计值p=1.2*(恒载)+1.3*（活栽）。利用n=ly/Lx<2(双)，n=ly/Lx>2(单)，判断该板为单向板还是双向板，然后利用弹塑性方法计算该板在两方向的支座弯矩和跨中弯矩，由于该建筑的板都为现浇板，故可以利用连续性，一板端部弯矩求出，即与之相接的板相接的端部弯矩就为该弯矩。参考文献（1）《高层建筑混凝土结构技术规程》北京，中国建筑工业出版社2002.9（2）《建筑结构荷载规范》北京，中国建筑工业出版社2002（3）《建筑抗震设计规范》北京，中国建筑工业出版社2002（4）《混凝土结构设计规范》北京，中国建筑工业出版社2002（5）《钢筋混凝土高层建筑结构设计》北京，中国建筑工业出版社1991（6）周果行《工民建专业毕业设计》（第二版）北京中国建筑工业出版社1997.10（7）沈蒲生、苏三庆《高等学校建筑工程专业毕业设计指导》北京，中国建筑工业出版社2000.6（8）梁兴文、史庆轩《土木工程专业毕业设计指导》北京，科学出版社2002.7（9）杨志勇《工民建专业毕业设计手册》武汉，武汉工业大学出版社1997.8（10）傅学怡《实用高层建筑结构设计》北京，中国建筑工业出版社1999.2（11）贾韵琦、王毅红《公民建专业课程设计指南》北京，中国建材工业出版社1994.9（12）卢存恕、常伏德、吴富英、范国庆《建筑抗震设计实例》中国建筑工业出版社1999.2（13）郭继武《建筑抗震设计》北京，高等教育出版社1990（14）丰定国《工程结构抗震》北京，地震出版社2002.10（15）梁启智《高层建筑结构分析与设计》广州，华南理工大学出版社1992（16）刘大海、杨翠如《高层建筑结构方案优选》北京，中国建筑工业出版社1996（17）《现行建筑结构规范大全》北京，中国建筑工业出版社2002（18）《88J1-1工程做法建筑构造通用图集》（第2版）华北地区建筑设计标准化办公室、西北地区建筑标准设计协作办公室2001（19）唐维新《高层建筑结构简化分析与实用设计》北京，中国建筑工业出版社1991.3AbstractThisdesignofthisprojectisthetypeofshearwallstructureofHePingmenBeiJing,ithas6.5floorsandthetotalheightofthisbuildingis18.9mTosatisfyforbuildingfunctionrequirement,thedesignisasymmetricalandhasmorecomplexconfigurationwhichincludesvariousofpatternssuchassectionwall,unitelimbwallandwalltypeframe.Thedesignincludesthecalculationoftherepresentativevalueofequivalentgravityloads,equivalentrigidity;Horizontalseismicloads,windloadsanderecttoloads;Theverificationoftotaldisplacementaswellasthedisplacementofeachlayerbuildingbelongstothescopeofthedesign;Itevenco