【某小区8#住宅楼结构设计13000字（论文）】

某小区8#住宅楼结构设计目录1建筑设计 61.1工程概况 61.2地质、抗震及气象资料 61.3结构选型与材料使用 62结构布置及基本假定 72.1主体结构布置 72.2基本假定 73剪力墙的选择及刚度计算 73.1剪力墙截面的确定 73.2剪力墙的初选 73.3剪力墙刚度计算 93.3.1剪力墙YSW-1等效刚度的计算 93.3.2剪力墙YSW-2等效刚度的计算 114重力荷载计算 154.1屋面荷载 154.2楼面荷载 164.3墙体自重重力荷载 174.4梁自重重力荷载 184.5门窗自重重力荷载 194.6设备自重重力荷载 195风荷载计算 195.1风荷载标准值 195.2风荷载体形系数μs 205.3风压高度变化系数μz 205.4风振系数βz与脉动增大系数ξ 205.5结构的风荷载及相应的内力 216水平地震作用计算 226.1重力荷载代表值计算 226.2结构基本自振周期 266.3结构重力二阶效应及整体稳定 266.3.1结构重力二阶效应 266.3.2结构整体稳定 276.4水平地震作用计算 276.4.1总地震作用的标准值 276.4.2顶部附加水平地震作用 276.4.3突出屋面电梯机房塔楼水平地震作用放大系数 286.4.4各楼层的水平地震作用 286.4.5各楼层水平地震作用总剪力和总弯矩 286.5地震作用下结构水平位移 307构件内力计算及组合 307.1剪力墙YSW-5的内力计算及组合 307.2剪力墙YSW-6的内力计算及组合 348截面设计 358.1剪力墙YSW-5截面设计 358.2剪力墙YSW-6截面设计 409楼面板设计 429.1设计资料 429.2荷载计算 439.3弯矩计算 4310屋面板设计 4810.1设计资料 4810.2荷载计算 4910.3弯矩计算 4911楼梯设计 5411.1计算简图 5411.2踏步板TB1计算 5411.3平台板计算 5511.4平台梁计算 5612.基础设计 5712.1筏板基础设计 5712.1.1基础状况 5712.1.2基础设计 5712.2底板配筋计算 59参考文献 631建筑设计1.1工程概况工程名为XX小区8#住宅楼设计。工程建筑面积约为9000m2，拟建建筑物的楼层是八层，地下一层设置车库。建筑采用剪力墙结构。室内外的高差设计为0.45m，工程的主体结构设计为24.00m高，楼顶的电梯机房高度为3.0m。1.2地质、抗震及气象资料工程地质条件：场地土的类别为Ⅱ类土，其地基的承载力约为140KN/m2，土壤的冻结深度约为1.3m，地面粗糙度类别为B类。气象条件：基本风压ω0=0.35KN/m2，基本雪压s0=0.40KN/m2。抗震条件：该建筑工程所在地为8度抗震设防区，且近震。设计使用年限：50年。1.3结构选型与材料使用结构类型：本工程采用的是剪力墙结构，现浇钢筋混凝土的剪力墙体系，内外墙体的厚度都为200mm。楼盖结构：使用的是现浇钢筋混凝土的楼盖板，除过地下室的顶板外，其余楼板的厚度均为120mm。地下室楼板厚度拟定为160mm。楼梯结构：采用钢筋混凝土梁式楼梯。建筑填充墙：采用非承重空心砖砌筑，厚度均为200mm。屋面保温材料：采用挤塑聚苯板，轻集料混凝土找坡。基础类型：采用筏型基础。2结构布置及基本假定2.1主体结构布置本工程为H型剪力墙结构高层宿舍楼，结构平面简单、规则、对称，符合规范的要求；结构高宽比H/B=24450/29100=0.84＜5.0；建筑的平面长度L/B=58800/16500=3.56＜5.0，l/Bmax=6300/29100=0.22＜0.30,l/b=6300/10200=0.62＜1.5；除地下室顶板外，各层楼板厚度均为120mm。2.2基本假定本结构为剪力墙结构，可假定在竖向荷载的作用下以及风荷载或者水平荷载的作用下，结构或构件均为理想的弹性状态。为了尽可能减少结构计算的自由度，简化计算，通常做出“建筑的楼板在平面内的刚度为无穷大，而在平面外的刚度为零”的假设。3剪力墙的选择及刚度计算3.1剪力墙截面的确定剪力墙结构的混凝土强度不应低于C20。按一、二级抗震等级设计的剪力墙的厚度，底部加强部位不应小于层高的1/16，且不应小于200mm；其余部位不应小于层高的1/20，且不应小于160mm。本工程的剪力墙采用双层配筋，剪力墙截面厚度定为200mm，混凝土强度等级为C30。（fc=14.3N/mm2;ft=1.43N/mm2;Ec=3.0×104N/mm2）3.2剪力墙的初选根据抗震设计规范的一般原则，对称结构的两个主轴方向均应进行抗震计算，本设计只对一个方向进行计算，且假定结构无扭转。根据《高层规程》，在计算剪力墙的内力和位移时，可以不考虑纵横墙的共同作用。在实际设计时，剪力墙的数量通常凭经验先适当布置，可根据下面两点初步确定：底层结构构件截面面积（Aw或Aw+Ac）与楼面面积Af之比见下表，其中Aw,Ac分别为剪力墙与柱截面面积。表3-1底层结构构件截面面积与楼面面积之比设计条件(Aw+Ac)/AfAw/Af7度Ⅱ类场地3%~5%2%~3%8度Ⅱ类场地4%~6%3%~4%本结构中Af=1247.38m2，则Aw=37.42~49.90m2。按壁率初定剪力墙数量，壁率应不小于5cm/m2。其中，壁率是指单位面积楼面上一个方向的剪力墙长度。本结构中某一方向上的剪力墙长度不应小于Af×5cm/m2=62.37m。剪力墙的数量以满足位移限值作为设置的依据为宜。另外，《高规》中剪力墙结构中剪力墙的布置宜符合下列要求：平面布置宜简单，规则，宜沿两个主轴方向或其他方向双向布置，两个方向的侧向刚度不宜相差过大。抗震设计时，不应采用仅单向墙的布置；宜自上到下连续布置，避免刚度突变；门窗洞口宜上下对齐，成列布置，形成明确的墙肢和连梁；避免造成墙肢宽度相差悬殊的洞口布置；抗震设计时，一，二，三级剪力墙的底部加强部位不宜采用上下洞口不对齐的错洞口，全高均不宜采用洞口局部重叠的重叠错洞墙。本结构的剪力墙平面布置图如图3-1所示：图3-1剪力墙平面布置图3.3剪力墙刚度计算本结构仅对最不利方向上的剪力墙等效刚度进行计算，因此，仅对Y方向进行计算。在剪力墙平面布置图中对剪力墙进行编号，分别进行刚度计算，并对其类型进行判别。3.3.1剪力墙YSW-1等效刚度的计算（1）判断剪力墙的类型根据《高层建筑结构设计规范》的有关规定，凡墙上门窗洞口开口面积不超过墙面面积的16%且洞口净距及洞口至墙边净距大于空洞长边时可忽略洞口影响，按整体墙计算。否则，可根据验算结果按整体小开口墙或连肢墙计算。洞口面积/墙面面积=（1.20*1.50*2）/（3.00*7.0）=0.171＞0.16，需做进一步判别。（2）截面特性墙肢截面面积Aw1=0.60*0.20=0.12m2Aw2=0.875*0.20=0.175m2Aw3=2.10*0.20=0.42m2Aw4=1.025*0.20=0.205m2截面形心yc1=0.60/2=0.30myc2=0.875/2=0.4375myc3=2.10/2=1.05myc4=1.025/2=0.5125m截面惯性矩Iw1=(0.20*0.603)/12=0.0036m4Iw2=(0.20*0.8753)/12=0.0112m4Iw3=(0.20*2.103)/12=0.1544m4Iw4=(0.20*1.0253)/12=0.0180m4组合截面形心Aw=0.12+0.175+0.42+0.205=0.92m2yc=(0.60*0.20*0.30+0.875*0.20*3.6875+2.10*0.20*6.375+1.025*0.20*9.1375)/0.92=5.69m组合截面惯性矩Iw=0.0036+0.60*0.20*5.392+0.0112+0.875*0.20*2.00252+0.1544+2.10*0.20*0.6852+0.018+1.025*0.20*3.44752=7.009m4In=7.009-0.0036-0.0112-0.1544-0.0180=6.8218m4连梁截面惯性矩Ab=0.20*0.60=0.12m2Ib0=(0.20*0.603)/12=0.0036m4计算跨度lb=2.65+0.6/2=2.95m折算惯性矩Ib=Ib0/(1+30μIb0/Ablb2)=0.0036/(1+30*1.20*0.0036/0.12*2.952)=0.0032m4剪力墙整体系数a=0.4375+1.20+1.05=2.688mα=24*√[(12*0.0032*2.6882)/(3*0.1872*2.953)*(7.009/6.8218)]=3.37＜10故该剪力墙按联肢墙计算。截面形状系数查表得μ=1.2γ2=（2.5*1.2*0.1872*2.95）/（242*0.92*2.688）=0.0012γ12=（2.5*1.2*0.1872）/（242*0.92）=0.00106β=α2γ2=3.372*0.0012=0.0136查表可得φa=0.198τ取0.80等效刚度EcIeq=(3*107*0.1872)/(0.20+0.9864*0.80*0.198+3.64*0.00106)=1.56*107KN·m23.3.2剪力墙YSW-2等效刚度的计算(1)判断剪力墙的类型洞口面积/墙面面积=（0.90*1.50）/（3.00*2.70）=0.167＞0.16，需做进一步判别。(2)截面特性墙肢截面面积Aw1=0.90*0.20=0.18m2Aw2=0.90*0.20=0.18m2截面形心yc1=0.90/2=0.45myc2=0.90/2=0.45m截面惯性矩Iw1=（0.20*0.903）/12=0.012m4Iw2=（0.20*0.903）/12=0.012m4组合截面形心Aw=0.18+0.18=0.36m2yc=(0.90*0.20*0.45+0.90*0.20*2.25)/0.36=1.35m组合截面惯性矩Iw=0.012+0.90*0.20*0.902+0.012+0.90*0.20*0.902=0.3156m4In=0.3156-0.024=0.2916m4连梁截面惯性矩Ab=0.20*0.60=0.12m2Ib0=(0.20*0.603)/12=0.0036m4计算跨度lb=0.90+0.6/2=1.20m折算惯性矩Ib=Ib0/(1+30μIb0/Ablb2)=0.0036/(1+30*1.20*0.0036/0.12*1.202)=0.0021m4剪力墙整体系数a=0.45+0.45+0.90=1.80mα=24*√[(12*0.0021*1.802)/(3*0.024*1.203)*(0.3156/0.2916)]=20.22＞10查表可得系数ζ=0.830In/Iw=0.924＞0.830故该剪力墙按壁式框架计算。EcIeq=3.0*107*0.5=1.50*107KN·m2其余计算结果列于表3-2~3-5中：表3-2Y方向剪力墙截面面积墙号墙肢1截面面积Aw1/m2墙肢2截面面积Aw2/m2墙肢3截面面积Aw3/m2墙肢4截面面积Aw4/m2ƩAwj/m2YSW-10.120.1750.420.2050.92YSW-20.180.180.36YSW-30.120.1750.420.2050.92YSW-40.500.360.86YSW-50.500.360.86YSW-61.081.08YSW-71.081.08YSW-81.081.08YSW-91.081.08YSW-101.081.08YSW-110.160.320.160.64表3-3Y方向剪力墙截面惯性矩墙号墙肢1截面惯性矩Iw1/m4墙肢2截面惯性矩Iw2/m4墙肢3截面惯性矩Iw3/m4墙肢4截面惯性矩Iw4/m4ƩIwj/m4形心yc/m组合截面惯性矩I/m4YSW-10.00360.01120.15440.01800.1875.697.009YSW-20.0120.0120.0241.350.316YSW-30.00360.01120.15440.01800.1875.697.009YSW-40.2600.0970.3572.993.962YSW-50.2600.0970.3572.993.962YSW-62.6242.6242.702.624YSW-72.6242.6242.702.624YSW-82.6242.6242.702.624YSW-92.6242.6242.702.624YSW-102.6242.6242.702.624YSW-110.0080.0680.0080.0842.702.080表3-4各片剪力墙连梁折算惯性矩墙号Abj/m2Ibj0lbjaαYSW-10.120.00362.952.693.37YSW-20.120.00361.201.8020.22YSW-30.120.00362.952.693.37YSW-40.120.00362.304.155.49YSW-50.120.00362.304.155.49YSW-110.120.00361.401.909.30表3-5各片剪力墙类型判别和等效刚度墙号αIn/I类型等效刚度EcIeq/KN·m2YSW-13.370.974联肢墙1.560*107YSW-220.220.924壁式框架1.500*107YSW-33.370.974联肢墙1.560*107YSW-45.490.910联肢墙6.083*107YSW-55.490.910联肢墙6.083*107YSW-6整体墙7.529*107YSW-7整体墙7.529*107YSW-8整体墙7.529*107YSW-9整体墙7.529*107YSW-10整体墙7.529*107YSW-119.300.960联肢墙4.368*107Y方向结构总等效刚度ƩEcIeq=2*（1.560*2+6.083*2+1.500+7.529*5+4.368）*107=1.1521*109KN·m24重力荷载计算4.1屋面荷载屋面恒载10厚浅色涂料保护层0.01*20=0.200KN/m2高聚物改性沥青防水卷材0.400KN/m220厚1:3水泥砂浆找平层0.02*20=0.400KN/m260厚挤塑聚苯板保温层0.06*0.4=0.024KN/m230厚轻集料混凝土找坡层0.03*12=0.360KN/m2120厚钢筋混凝土板0.12*25=3.000KN/m210厚水泥砂浆抹面0.01*20=0.200KN/m2合计4.584KN/m2屋面活载屋面活载（上人屋面）2.000KN/m2屋面雪荷载屋面雪荷载0.400KN/m2。4.2楼面荷载楼面恒载8厚陶瓷地砖0.008*17.8=0.142KN/m220厚干硬性水泥砂浆找平层0.02*20=0.400KN/m2120厚钢筋混凝土板0.12*25=3.000KN/m210厚水泥砂浆打底0.01*20=0.200KN/m2合计3.742KN/m2楼面活载宿舍2.0KN/m2厕所2.0KN/m2楼梯2.0KN/m2门厅2.0KN/m24.3墙体自重重力荷载外墙（剪力墙）6厚水泥砂浆罩面0.006*20=0.120KN/m212厚水泥砂浆0.012*20=0.240KN/m2200厚钢筋混凝土墙0.2*25=5.000KN/m230厚聚苯乙烯泡沫塑料板0.03*0.5=0.015KN/m212厚水泥砂浆打底0.012*20=0.240KN/m2合计5.615KN/m2外墙(填充墙)6厚水泥砂浆罩面0.006*20=0.120KN/m212厚水泥砂浆0.012*20=0.240KN/m2200厚非承重空心砖0.2*9.8=1.960KN/m230厚聚苯乙烯泡沫塑料板0.03*0.5=0.015KN/m212厚水泥砂浆打底0.012*20=0.240KN/m2合计2.575KN/m2内墙（剪力墙）5厚水泥石灰膏砂浆罩面(两面)0.005*14*2=0.140KN/m212厚水泥石灰膏砂浆打底(两面)0.012*14*2=0.336KN/m2200厚钢筋混凝土墙0.2*25=5.000KN/m2合计5.476KN/m2内墙（填充墙）5厚水泥石灰膏砂浆罩面(两面)0.005*14*2=0.140KN/m212厚水泥石灰膏砂浆打底(两面)0.012*14*2=0.336KN/m2200厚非承重空心砖0.2*9.8=1.960KN/m2合计2.436KN/m2女儿墙6厚水泥砂浆罩面0.006*20=0.120KN/m212厚水泥砂浆打底0.012*20=0.240KN/m2100厚钢筋混凝土墙0.1*25=2.500KN/m220厚水泥砂浆找平层0.02*20=0.400KN/m2合计3.360KN/m24.4梁自重重力荷载200mm×500mm梁自重梁自重0.20*（0.50-0.12）*25=1.900KN/m10厚水泥石灰膏砂浆0.01*（0.50-0.12）*2*14=0.106KN/m合计2.006KN/m200mm×400mm梁自重梁自重0.20*（0.40-0.12）*25=1.400KN/m10厚水泥石灰膏砂浆0.01*（0.40-0.12）*2*14=0.078KN/m合计1.478KN/m4.5门窗自重重力荷载木门0.2KN/m2铝合金门0.4KN/m2塑钢窗0.45KN/m2防火门0.45KN/m24.6设备自重重力荷载电梯轿厢及设备重量200KN5风荷载计算5.1风荷载标准值在主体结构计算时，风荷载的作用面积应取垂直于风向的建筑物最大投影面积。垂直作用在建筑物表面上的风荷载标准值按下列公式计算ωk=βzμsμzω0（5.1）式中ωk————风荷载标准值（KN/m2）；βz————高度z处的风振系数；μs————风荷载体形系数；μz————风压高度变化系数；ω0————基本风压（KN/m2）；其中基本风压ω0=0.35KN/m2。5.2风荷载体形系数μs风荷载体形系数是指风作用在建筑物表面上所引起的实际压力或吸力与来流风速度压的比值，反映建筑物表面在稳定风压作用下静态压力的特征分布规律，主要与建筑物外形和尺寸有关。本工程风荷载体形系数μs按《荷载规范》可取1.4。5.3风压高度变化系数μz本工程地面粗糙度为B类，结构各楼层风压高度变化系数μz如表5-1：表5-1结构各楼层风压高度变化系数楼层号离地面或海平面高度zi(m)μz824.451.33721.451.27618.451.22515.451.15412.451.0739.451.0026.451.0013.451.005.4风振系数βz与脉动增大系数ξ由于本工程的结构计算高度H=24.45m＜30m，且高宽比小于1.5，因此不用考虑风压脉动的影响，风振系数按βz=1.0计算。5.5结构的风荷载及相应的内力根据基本风压ω0，风荷载体形系数μs以及各楼层标高处的风压沿高度变化系数μz和风振系数βz，根据公式可以求出各楼层标高处的风荷载标准值ωk，如表5-2：表5-2各楼层标高处的风荷载标准值层号ω0（KN/m2）μsμzβzωk（KN/m2）80.351.41.331.000.6570.351.41.271.000.6260.351.41.221.000.6050.351.41.151.000.5640.351.41.071.000.5230.351.41.001.000.4920.351.41.001.000.4910.351.41.001.000.49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、层剪力及倾覆力矩可由下列公式计算：Fwki=[(ωk(i+1)+3ωki)Bi+1hi+1]/8+[(ωk(i+1)+3ωki)Bihi]/8(5.2)Vwhi=j=1nFMwki=j=1nFwkj(Zj-Z式中Fwki，Vwhi，Mwki————分别为第i层结构由风荷载标准值引起的水平集中力，层剪力及倾覆力矩;ωki————第i层结构的风荷载标准值；Bi，hi————分别为第i层结构迎风面的宽度和高度；Zj，Zi————分别为第j,i层结构至室外地面的高度结构各楼层在风荷载标准值作用下的水平集中力，层剪力及倾覆力矩见表5-3：表5-3各楼层风荷载计算层号Fwki/KNVwhi/KNMwki/KN·m856.7556.75170.25754.13110.88502.89652.38163.26992.67548.89212.151629.12445.40257.552401.77342.78300.333302.76242.78343.114332.09149.19392.305685.536水平地震作用计算6.1重力荷载代表值计算结构地震反应的分析计算是是将各楼层的荷载集中作用于一个质点，集中于各质点的重力荷载Gi为计算单位范围内各楼层楼面上的重力荷载代表值及上下各半层的墙，柱等重力荷载（电梯间楼面自重荷载近似取一般楼面自重荷载的1.2倍）。计算时各可变荷载的组合系数可查表采用；屋面上的可变荷载取雪荷载。各层重力荷载代表值见下表6-1~6-4：表6-1重力荷载代表值G1项目单位面积重量（KN/m2）面积（m2）单位长度重量（KN/m）长度（m）重量（KN）外墙（承重）5.615260.341461.81外墙（非承重）2.575243.09625.96内墙(承重)5.476362.761986.47内墙（非承重）2.436771.541879.47门窗0.45113.89楼板3.7421200.884493.69楼梯间，电梯间4.49046.50208.79梁200mm×500mm2.00698.6197.79梁200mm×400mm1.478124.0183.27楼面活荷载2.002454.76合计13626.82G1=1461.81+625.96+1986.47+1879.47+113.89+4493.69+208.79+197.79+183.27+2454.76*0.5=12378.52KN表6-2重力荷载代表值G2-G7项目单位面积重量（KN/m2）面积（m2）单位长度重量（KN/m）长度（m）重量（KN）外墙（承重）5.615262.501473.94外墙（非承重）2.575247.95638.47内墙(承重)5.476362.761986.47内墙（非承重）2.436785.851914.33门窗0.45111.11楼板3.7421200.884493.69楼梯间，电梯间4.49046.50208.79梁200mm×500mm2.00698.6197.79梁200mm×400mm1.478124.0183.27楼面活荷载2.002454.76合计13683.54G2-G7=1473.94+638.47+1986.47+1914.33+111.11+4493.7+208.79+197.79+183.27+2454.76*0.5=12435.24KN表6-3重力荷载代表值G8项目单位面积重量（KN/m2）面积（m2）单位长度重量（KN/m）长度（m）重量（KN）外墙（承重）5.615262.501473.94外墙（非承重）2.575247.95638.47内墙(承重)5.476362.761986.47内墙（非承重）2.436785.851914.33门窗0.450111.11屋面板4.5841247.385717.99楼梯间，电梯间4.49046.50208.79女儿墙3.360216.72728.18电梯设备200梁200mm×500mm2.00698.6197.79梁200mm×400mm1.478124.0183.27雪荷载0.400498.96合计13859.30G8=1473.94+638.47+1986.47+1914.33+111.11+5717.99+208.79+728.18+200+197.79+183.27+498.96*0.5=13609.82KN表6-4重力荷载代表值G9项目单位面积重量（KN/m2）面积（m2）单位长度重量（KN/m）长度（m）重量（KN）外墙5.61557.60323.42内墙5.47627.90152.78电、楼梯间屋面板4.58421.6099.01电梯设备200雪荷载0.4008.64合计783.85G9=323.42+152.78+99.01+200+8.64*0.5=779.53KN6.2结构基本自振周期在估算主体结构自振周期时，可不考虑突出屋面电梯机房小塔楼的影响，房屋高度H取主体结构的高度。沿建筑物高度均布重力荷载q=（12378.52+12435.24*6+13609.82+779.53）/24=4224.14KN/mY方向结构顶点假想水平位移uT=(qH4)/(8ƩEcIeq)=(4224.14*244)/(8*1.1521*109)=0.126mY方向结构基本自振周期T1=1.7φT√uT=1.7*1.0*√0.126=0.603s6.3结构重力二阶效应及整体稳定6.3.1结构重力二阶效应《高规》要求，对于剪力墙结构，当满足EJd≥2.7H2ƩGi时，可不考虑重力二阶效应，否则应考虑重力二阶效应对水平地震作用下结构内力和位移的不利影响。取EJd=ƩEcIeq=1.1521*109KN·m2≥2.7H2ƩGi=2.7*242*101379.36=0.158*109KN·m2，可不进行重力二阶效应的计算。6.3.2结构整体稳定根据《高规》要求，对于剪力墙结构，当满足EJd=ƩEcIeq=1.1521*109KN·m2＞1.4H2ƩGi=0.082*109KN·m2，能够保证结构的整体稳定性。6.4水平地震作用计算该房屋主体结构高度不超过40m，且质量和刚度沿高度分布比较均匀，故可采用底部剪力法计算水平地震作用。本工程只进行Y方向水平地震作用的计算。6.4.1总地震作用的标准值本工程为8度设防，Ⅱ类场地，设计地震分组为第二组，特征周期Tg=0.4s,水平地震影响系数最大值αmax=0.16。当5Tg≥T1＞Tg时，水平地震影响系数α=（Tg/T1）γη2αmax，其中γ=0.9，η2=1.0，即α=（0.4/0.603）0.9*1.0*0.16=0.110结构总等效重力荷载代表值Geq=0.85ƩGE=0.85*101379.36=86172.46KN总地震作用标准值FEK=αGeq=0.110*86172.46=9478.97KN6.4.2顶部附加水平地震作用由于T1=0.603s＞1.4Tg=0.56s，应考虑顶部附加水平地震作用，顶部附加水平地震作用标准值ΔFn=δnFEK当T1＞1.4Tg时，δn=0.08T1+0.01=0.08*0.603+0.01=0.058ΔFn=δnFEK=0.058*9478.97=549.78KN6.4.3突出屋面电梯机房塔楼水平地震作用放大系数在本工程中，突出屋面电梯机房塔楼水平地震作用放大系数可取为βn=3。6.4.4各楼层的水平地震作用按底部剪力法公式进行计算：Fi=GiHiƩGiHiFEK6.4.5各楼层水平地震作用总剪力和总弯矩楼层水平地震作用总剪力Vi=ƩFj（j=1，2，···n）（5.5）楼层水平地震作用总弯矩Mi=ƩFj(Hj-Hi-1)（i=1，2，···n，j=i）（5.6）表6-5各楼层的水平地震作用楼层Gi/KNHi/mGiHi/KN·mFi/KN倒三角形顶部集中力9779.5327.0021047.31813609.8224.00326635.682094.78549.78+134.83712435.2421.00261140.041675.12612435.2418.00223834.321435.81512435.2415.00186528.601196.51412435.2412.00149222.88957.20312435.249.00111917.16717.91212435.246.0074611.44478.60112378.523.0037135.56238.41合计101379.361392072.998794.34684.61表6-6各楼层的水平地震作用总剪力和总弯矩楼层12345Vi/KN9478.959240.548761.948044.037086.83Mi/KN·m167614.02139177.17111455.5585169.7361037.64表6-6各楼层的水平地震作用总剪力和总弯矩续表6-6楼层6789Vi/KN5890.324454.512779.39404.49Mi/KN·m39777.1522106.198742.661213.47表6-7水平地震作用计算层次层高/mHi/mGi/KNGiHiFi/KNVi/KNFiHi/KN·m93.0027.00779.530.0151404.49404.4910921.2383.0024.0013609.820.23462644.562779.3963469.4473.0021.0012435.240.18761675.124454.5135177.5263.0018.0012435.240.16081435.815890.3225844.5853.0015.0012435.240.13401196.517086.8317947.6543.0012.0012435.240.1072957.208044.0311486.4033.009.0012435.240.0804717.918761.946461.1923.006.0012435.240.0536478.609240.542871.6013.003.0012378.520.0267238.419478.95715.23合计101379.3619748.61174894.846.5地震作用下结构水平位移根据《高规》规定，层间最大水平位移与层高之比限值为[Δu/h]=1/1000。Δu/h=(V01H2)/(4ƩEcIeq)+(V02H2)/(2ƩEcIeq)=0.965*10-3＜1/1000，满足要求。7构件内力计算及组合本工程仅对Y方向上的剪力墙进行内力计算。为简化运算，仅对剪力墙YSW-5，YSW-6进行内力计算。7.1剪力墙YSW-5的内力计算及组合（1）剪力墙YSW-5在竖向荷载作用下的内力计算竖向重力荷载产生的轴力按墙体负载面积估算，各层轴力见表。（2）剪力墙YSW-5在水平荷载作用下的内力计算剪力墙YSW-5为联肢墙。连梁剪力，弯矩分别为Vbij=ηiajτhV0[(1-β)φ1+βφ2]（7.1Mbij=Vbijlbij/2（7.2）式中，aj为墙肢轴线距离；lbij为连梁计算跨度；ηj为第j列连梁约束弯矩系数，双肢墙ηj=1；V0为该联肢墙底部承受的总剪力。剪力墙YSW-5在第i层第j墙肢的弯矩Mij=IjƩIj(Mpi-ƩM0k)（7.3式中，Mpi为第i层第1片墙由外荷载产生的弯矩，Mpi=Mi(EcIeql/ƩEcIeq);M0k为第k层（k＞i）的总约束弯矩；M0k=τhV0[(1-β)φ1+βφ2]；Mi为由外荷载在第i层按竖向悬臂构件计算产生的总弯矩。剪力墙YSW-5在第i层第j墙肢的轴力Ni1=Ni2=ƩVbk1（7.4）剪力墙YSW-5在第i层第j墙肢的剪力Vij=(I’j/ƩI’j)Vpi（7.5）式中，I’j为折算刚度，I’j=Ij/(1+30μIj/Ajh2)；Vpi为第i层第1片墙由外荷载产生的剪力，Vpi=Vi(EcIeql/ƩEcIeq)，Vi为由外荷载在第i层按竖向悬臂构件计算产生的总剪力。（3）剪力墙YSW-5的计算参数ξ=x/H，τ=0.91，β=0.0362，a=4.15，EcIeq5/ƩEcIeq=0.053Vo1=8794.34*0.053=466.10KN，Vo2=684.61*0.053=36.28KNI’1=0.084m4，I’2=0.047m4，I1=0.260m4，I2=0.097m4剪力墙YSW-5为联肢墙，其承受的弯矩，剪力及连梁，墙肢内力见下表7-1~7-4。表7-1剪力墙YSW-5连梁内力（倒三角形荷载作用）楼层ξφ1φ2M0k/KN·mƩM0k/KN·mVbi/KNMbi/KN·m81.000.3520.00465.29465.29112.12128.9470.880.3700.224500.21965.50120.53138.6160.750.4460.437611.241576.74147.29169.3850.630.5200.602717.252293.99172.83198.7540.500.5780.749801.223095.21193.07222.0330.380.5860.854817.003912.21196.87226.4020.250.5330.937751.074663.28180.98208.1310.130.3540.982516.695179.97124.50143.18表7-2剪力墙YSW-5连梁内力（顶部集中荷载作用）楼层ξφ1φ2M0k/KN·mƩM0k/KN·mVbi/KNMbi/KN·m81.000.9671.0095.8995.8923.1126.5870.880.9581.0095.03190.9222.9026.3460.750.9481.0094.08285.0022.6726.0750.630.9101.0090.45375.4521.8025.0740.500.8721.0086.82462.2720.9224.0630.380.7571.0075.84538.1118.2721.0120.250.6411.0064.77602.8815.6117.9510.130.4151.0043.20646.0810.4111.97表7-3剪力墙YSW-5墙肢内力（倒三角形和顶部集中荷载作用相加）楼层总弯矩Mi/KN·m总剪力Vi/KN弯矩Mpi/KN·m剪力Vpi/KN墙肢弯矩墙肢剪力墙肢轴力墙肢1墙肢2墙肢1墙肢2墙肢1墙肢288742.72779.4463.4147.311.14.194.452.9135.2135.2722106.24454.51171.6236.171.226.6151.484.7278.6278.6639777.25890.32108.2312.2179.467.0200.2112.0448.6448.6561037.67086.83235.0375.6411.7153.8240.8134.8643.2643.2485169.78044.04514.0426.3696.3260.2273.4152.9857.2857.23111455.68761.95907.1464.41060.5396.2297.8166.61072.31072.32139177.29240.57376.4489.81536.3574.0314.0175.81268.91268.91167614.09479.08883.5502.42225.8831.6322.1180.31403.81403.8（4）剪力墙YSW-5的内力组合表7-5剪力墙YSW-5的内力汇总楼层竖向荷载作用下产生的内力/KN水平荷载作用下产生的内力/KN墙肢1墙肢2连梁墙肢1墙肢2M/KN·mV/KNN/KNM/KN·mV/KNN/KNM/KN·mV/KN8140.4101.111.194.4135.24.152.9135.2155.5135.27261.8188.571.2151.4278.626.684.7278.6165.0143.46383.1275.8179.4200.2448.667.0112.0448.6195.5170.05504.4363.2411.7240.8643.2153.8134.8643.2223.8194.64625.8450.6696.3273.4857.2260.2152.9857.2246.1214.03747.1537.91060.5297.81072.3396.2166.61072.3247.4215.12868.5625.31536.3314.01268.9574.0175.81268.9226.1196.61989.3712.32225.8322.11403.8831.6180.31403.8155.2134.9表7-6剪力墙YSW-5墙肢，连梁内力组合楼层墙肢1内力组合墙肢2内力组合连梁内力组合M/KN·mV/KNN/KNM/KN·mV/KNN/KNM/KN·mV/KN左震右震左震右震814.4122.7344.2-7.35.368.8-54.4297.1202.2209.6792.6196.8676.3-48.034.6110.1-136.0588.4214.5222.36233.2260.31042.9-123.587.1145.6-252.2914.1254.2263.55535.2313.01441.4-230.9199.9175.2-400.21272.0290.9301.64905.2355.41865.3-363.4338.3198.8-573.61655.1319.9331.731378.7387.12290.5-497.5515.1216.6-748.52039.5321.6333.421997.2408.22691.8-607.4746.2228.5-899.22399.9293.9304.712893.5418.73012.1-637.81081.1234.4-970.22679.7201.8209.17.2剪力墙YSW-6的内力计算及组合（1）剪力墙YSW-6在竖向荷载作用下的内力计算竖向重力荷载产生的轴力按墙体负载面积估算，各层轴力见表。（2）剪力墙YSW-6在水平荷载作用下的内力计算剪力墙为整体墙，按照材料力学的方法，计算整体悬臂墙在水平荷载作用下截面的弯矩和剪力。（3）剪力墙YSW-6的计算参数EcIeq6/ƩEcIeq=0.065，Iw=2.624m4，Aw=1.08m2，yb=2.70m剪力墙墙肢内力计算见表7-7。表7-7剪力墙YSW-6墙肢内力楼层竖向荷载作用下产生的内力/KN总弯矩Mi/KN·m总剪力Vi/KN弯矩Mpi/KN·m剪力Vpi/KN8303.38742.72779.4568.3180.77565.422106.24454.51436.9289.56827.539777.25890.32585.5382.951089.661037.67086.83967.4460.641351.785169.78044.05536.0522.931613.8111455.68761.97244.6569.521875.9139177.29240.59046.5600.612136.8167614.09479.010894.9616.1表7-8剪力墙YSW-6内力组合楼层内力组合M/KN·mV/KNN/KN左震右震8422.9234.9598.9129.17677.4376.41054.8302.16896.0497.81490.8495.251076.9598.81906.3708.741223.6679.82301.8942.331333.3740.42676.91196.221405.4780.83031.91470.311441.7800.93365.11763.28截面设计剪力墙底部加强区高度可取24.0/8=3m和底部二层二者的较大值，且不超过15m，故可将本工程1~2层作为底部加强层。为简化运算，方便施工，本工程1~2层剪力墙采用相同配筋，3~8层采用相同配筋。本计算书对1~2层底部加强层的剪力墙YSW-5，YSW-6进行截面设计。抗震等级为一，二，三级时，根据公式V=ηvwVw（8.1）对剪力墙底部加强部位的剪力设计值进行调整。本工程抗震等级为二级，因此取剪力增大系数ηvw=1.4，连梁剪力增大系数ηvb=1.2。8.1剪力墙YSW-5截面设计端部纵筋采用HRB400级钢筋，箍筋和分布钢筋采用HPB235级钢筋，且端部钢筋对称布置。（1）截面尺寸限制条件验算（见表8-1）表8-1剪力墙YSW-5截面尺寸限制条件验算墙肢1墙肢2连梁Vw≤(0.2fcbwhw0)/γRE=1547.8KNVw≤(0.2fcbwhw0)/γRE=1076.7KNVb≤(0.2fcbwhb0)/γRE=336.5KNVw=1.4*418.7=502.4KN＜1547.8KN满足Vw=1.4*234.4=281.3KN＜1076.7KN满足Vb=1.2*209.1=250.9KN＜336.5KN满足（2）剪力墙YSW-5首层截面设计①剪力墙YSW-5墙肢1截面设计墙肢1的内力设计值为第一组M=2893.5KN·mV=1.4*418.7=502.4KNN=3012.1KN第二组M=2893.5KN·mV=1.4*418.7=502.4KNN=-637.8KNa.正截面承载力验算轴压比验算N/fcAw=3012.1*103/(14.3*2500*200)=0.42＜0.6（满足要求）竖向分布钢筋选用双层配筋φ10@200，则竖向分布钢筋的配筋率为ρw=（78.5*2）/（200*200）=0.39%＞ρmin=0.25%沿截面高度可布置2*12=24根，Asw=24*78.5=1884mm2HRB400级钢筋的相对界限受压区高度为ξb=0.8/（1+360/0.033*2.0*105）=0.518先按M=2893.5KN·m，N=3012.1KN计算，假定σs=fy，则可求得截面受压区高度为x=(γREN+fywbwhw0ρw)/(a1fcbw+1.5bwfywρw)=824mm＜ξbhw0=0.518*2300=1191.4mm属于小偏心受压。e0=M/N=2893.5*103/3012.1=960.6mmea取20mm和偏心方向截面尺寸1/30两者中的较大值，即ea=2500/30=83.3mm，则ei=e0+ea=960.6+83.3=1043.9mme=ei+hw/2-as=1043.9+2500/2-200=2093.9mm近似求得ξ=(γREN-ξbα1fcbwhw0)/[(γRENe-0.43α1fcbwh2w0)/(β1-ξb)(hw0-a’s)+α1fcbwhw0]+ξb=0.477As=A’s=[γRENe-ξ(1-0.5ξ)α1fcbwh2w0]/fy(hw0-a’s)＜0因此可按构造要求配筋。取0.008Ac=0.008*200*400=640mm2和6φ14的较大值。考虑到该墙肢在右震作用下为偏心受拉，故选取纵筋为620(As=1885mm2)，箍筋为φ8@150。再取M=2893.5KN·m，N=-637.8KN计算。由于在这组内力作用下属于偏心受拉，应按偏心受拉公式进行计算，则Nou=2Asfy+Aswfyw=2*1885*360+1884*210=1752.84KNMwu=Asfy(hw0-a’s)+Aswfyw(hw0-a’s)/2=1885*360*(2300-200)+1884*210*(2300-200)/2=1840.48KN·me0=M/N=453.7mm[1/(1/Nou+e0/Mwu)]/γRE=[1/(1/1752.84+453.7/1840.48*103)]/0.85=1037.5KN＞637.8KN满足要求。b.斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算时，取λ=2.20，选取轴向拉力N=-637.8KN，同时选取水平分布钢筋为双排φ10@160，按下式进行偏心受拉时的斜截面承载力计算，即[（0.4ftbwhw0-0.1NAw/A）/（λ-0.5）+0.8fy0Ashhw0/s]/γRE=584.02KN＞502.4KN满足要求。②剪力墙YSW-5墙肢2截面设计墙肢2的内力设计值为第一组M=1081.1KN·mV==281.3KNN=-970.2KN第二组M=1081.1KN·mV=281.3KNN=2679.7KNa.正截面承载力验算轴压比验算N/fcAw=2679.7*103/(14.3*1800*200)=0.52＜0.6（满足要求）竖向分布钢筋选用双层配筋φ10@200，则竖向分布钢筋的配筋率为ρw=（78.5*2）/（200*200）=0.39%＞ρmin=0.25%沿截面高度可布置2*9=18根，Asw=18*78.5=1413mm2先按M=1081.1KN·m，N=2679.7KN计算，假定σs=fy，则可求得截面受压区高度为x=(γREN+fywbwhw0ρw)/(a1fcbw+1.5bwfywρw)=817.8mm＜ξbhw0=0.518*1600=828.8mm属于小偏心受压。e0=M/N=1081.1*103/2679.7=403.4mmea取20mm和偏心方向截面尺寸1/30两者中的较大值，即ea=1800/30=60.0mm，则ei=e0+ea=403.4+60.0=463.4mme=ei+hw/2-as=463.4+1800/2-200=1163.4mm近似求得ξ=(γREN-ξbα1fcbwhw0)/[(γRENe-0.43α1fcbwh2w0)/(β1-ξb)(hw0-a’s)+α1fcbwhw0]+ξb=0.490As=A’s=[γRENe-ξ(1-0.5ξ)α1fcbwh2w0]/fy(hw0-a’s)＜0因此可按构造要求配筋。取0.008Ac=0.008*200*400=640mm2和6φ14的较大值。考虑到该墙肢在左震作用下为偏心受拉，故选取纵筋为620(As=1885mm2)，箍筋为φ8@150。再取M=1081.1KN·m，N=-970.2KN计算。由于在这组内力作用下属于偏心受拉，应按偏心受拉公式进行计算，则Nou=2Asfy+Aswfyw=2*1885*360+1413*210=1653.93KNMwu=Asfy(hw0-a’s)+Aswfyw(hw0-a’s)/2=1885*360*(1600-200)+1413*210*(1600-200)/2=1157.75KN·me0=M/N=700.0mm[1/(1/Nou+e0/Mwu)]/γRE=[1/(1/1653.93+700.0/1157.75*103)]/0.85=972.9KN＞970.2KN满足要求。b.斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算时，取λ=2.20，选取轴向拉力N=-970.2KN，同时选取水平分布钢筋为双排φ10@200，按下式进行偏心受拉时的斜截面承载力计算，即[（0.4ftbwhw0-0.1NAw/A）/（λ-0.5）+0.8fy0Ashhw0/s]/γRE=307.8KN＞281.3KN满足要求。③连梁设计Mb=201.8KN·mVb=250.9KNa.正截面受弯承载力验算连梁的纵向钢筋按下式计算，即As=γREM/fy(hb0-a’s)=0.85*201.8*106/360*(565-35)=899.0mm2故选取纵筋为320（As=942mm2）。b.斜截面受剪承载力计算根据构造要求，选箍筋为双肢φ10@100(0.42ftbbhb0+fyvAsvhb0/s)/γRE=(0.42*1.43*200*565+210*2*78.5*565/100)/0.85=299.0KN＞Vb=250.9KN满足要求。表8-2剪力墙YSW-5（联肢墙）首层配筋计算结果楼层墙肢1墙肢2连梁水平分布钢筋竖向分布钢筋端柱配筋水平分布钢筋竖向分布钢筋端柱配筋纵筋箍筋1~2φ10@160双排φ10@200双排纵筋620箍筋φ8@150φ10@200双排φ10@200双排纵筋620箍筋φ8@150320φ10@1008.2剪力墙YSW-6截面设计端部纵筋采用HRB400级钢筋，箍筋和分布钢筋采用HPB235级钢筋，且端部钢筋对称布置。（1）截面尺寸限制条件验算内力设计值M=1441.7KN·mN=3365.1KNV=1.4*800.9=1121.3KN(0.15fcbwhw0)/γRE=（0.15*14.3*200*5200）/0.85=2624.5KNVw=1.4*800.9=1121.3KN＜2624.5KN满足要求。（2）剪力墙YSW-6首层截面设计①正截面承载力验算轴压比验算N/fcAw=3365.1*103/(14.3*5400*200)=0.22＜0.6（满足要求）竖向分布钢筋选用双层配筋φ8@200，则竖向分布钢筋的配筋率为ρw=（50.3*2）/（200*200）=0.28%＞ρmin=0.25%沿截面高度可布置2*27=54根，Asw=54*50.3=2716.2mm2假定σs=fy，则可求得截面受压区高度为x=(γREN+fywbwhw0ρw)/(a1fcbw+1.5bwfywρw)=1143.4mm＜ξbhw0=0.518*5200=2693.6mm属于小偏心受压。e0=M/N=1441.7*103/3365.1=428.4mmea取20mm和偏心方向截面尺寸1/30两者中的较大值，即ea=5400/30=180.0mm，则ei=e0+ea=428.4+180.0=608.4mme=ei+hw/2-as=608.4+5400/2-200=3108.4mm近似求得ξ=(γREN-ξbα1fcbwhw0)/[(γRENe-0.43α1fcbwh2w0)/(β1-ξb)(hw0-a’s)+α1fcbwhw0]+ξb=0.516As=A’s=[γRENe-ξ(1-0.5ξ)α1fcbwh2w0]/fy(hw0-a’s)＜0因此可按构造要求配筋。取0.008Ac=0.008*200*400=640mm2和6φ14的较大值。故选取纵筋为614(As=923mm2)，箍筋为φ8@150。②斜截面受剪承载力计算斜截面受剪承载力计算时，取λ=1.5，选取轴向拉力N=3365.1KN，同时选取水平分布钢筋为双排φ10@200，按下式进行偏心受压时的斜截面承载力计算，即[（0.4ftbwhw0+0.1NAw/A）/（λ-0.5）+0.8fy0Ashhw0/s]/γRE=1902.5KN＞1121.3KN满足要求。表8-3剪力墙YSW-6（整体墙）首层配筋计算结果层次水平分布钢筋竖向分布钢筋端柱配筋1~2φ10@200，双排φ8@200，双排纵筋614，箍筋φ8@1509楼面板设计图9-1楼面板布置图9.1设计资料楼面活荷载标准值为2.0KN/m2，混凝土采用C30，钢筋采用HRB400级钢筋，按弹性理论进行设计。9.2荷载计算g=3.742*1.3=4.865KN/m2q=2.00*1.5=3.000KN/m2g+q=4.865+3.000=7.865KN/m2g+q/2=4.865+1.500=6.365KN/m2q/2=1.500KN/m2板厚h=120mm，内跨l0=lc，lc为轴线间距离；边跨l0=ln+b，b为梁宽。9.3弯矩计算跨中最大弯矩为当内支座固定时在g+q/2作用下的跨中弯矩值与内支座铰支时在q/2作用下的跨中弯矩之和。考虑泊松比影响，取ν=0.2。支座最大负弯矩为当内支座固定时g+q作用下的支座弯矩。(1)板Al01/l02=6300/10200=0.62，因此按双向板计算。查表可得，周边固定时，l01，l02方向的跨中弯矩系数分别为0.0359，0.0083，支座弯矩系数分别为-0.0783，-0.0571；周边简支时，l01，l02方向的跨中弯矩系数分别为0.0792，0.0254。则有m1=(0.0359+0.2*0.0083)(g+q/2)l201+(0.0792+0.2*0.0254)ql201/2=7.77KN·mm2=(0.0083+0.2*0.0359)(g+q/2)l201+(0.0254+0.2*0.0792)ql201/2=7.80KN·mm1’=-0.0783(g+q)l201=-18.20KN·mm1’’=0KN·mm2’=0KN·mm2’’=-0.0571(g+q)l201=-17.02KN·m一类环境类别板的最小保护层厚度为15mm。假定纵向钢筋直径d=10mm，板厚120mm，则有效截面高度h0=120-15-10/2=100mm，板宽b=1000mm。C30混凝土，α1=1.0，fc=14.3N/mm2；HRB400级钢筋，fy=360N/mm2。l01方向上，弯矩M=7.77KN·mαs=M/(α1fcbh02)=(7.77*106)/(1.0*14.3*1000*1002)=0.054ξ=1-√(1-2αs)=1-√(1-2*0.054)=0.056＜0.518计算配筋As=ξbh0α1fc/fy=0.056*1000*100*1.0*14.3/360=222.44mm2实际配筋为8@200，As=251mm2l02方向上，弯矩M=7.80KN·mαs=M/(α1fcbh02)=0.055ξ=1-√(1-2αs)=0.057计算配筋As=ξbh0α1fc/fy=226.42mm2实际配筋为8@200，As=251mm2(2)板Cl01/l02=2700/10200=0.26，因此按单向板计算。板中心处弯矩M=（g+q）l201/8=7.865*2.702/8=8.20KN·mαs=M/(α1fcbh02)=（8.20*106）/（1.0*14.3*1000*1002）=0.057γs=[1+√(1-2αs)]/2=[1+√(1-2*0.057)]/2=0.97计算配筋As=M/（γsfyh0）=8.20*106/(0.97*360*100)=234.82mm2实际配筋为8@200，As=251mm2其余板的弯矩值及配筋计算过程列于表9-1~9-3：表9-1按弹性理论计算的弯矩值（双向板）区格项目AEBHDIl01（m）6.36.96.97.86.03.4l02(m)10.29.010.211.16.95.4l01/l020.620.770.680.700.870.63m1(KN·m)7.778.117.396.387.854.57m2(KN·m)7.808.115.273.267.523.51m1’(KN·m)-18.20-16.290-11.03-6.36-6.58m1’’(KN·m)00-13.80-11.03-6.36-6.58m2’(KN·m)0-16.29-11.82-8.41-4.53-4.53m2’