土木工程毕业设计高层框剪结构设计计算书.docx

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土木工程毕业设计高层框剪结构设计计算书

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土木工程毕业设计高层框剪结构设计计算书山东建筑大学毕业设计说明书摘要本工程为潍坊某房地产项目，拟建高层住宅楼。

根据现场的土地使用面积将该楼设计成一对称布置的住宅楼，设置一部电梯，一层设置四户。

首层的标高为3.35米，其余10层的层高均为2.9米。

楼层总高度为34.8米。

总建筑面积5350平方米。

基本风压值0.45kN/m2，抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度值为0.05g，II类场地，设计地震分组为第二组。

本工程结构设计采用框架-剪力墙结构，结构计算按纵向框架承重分析。

具体内容包括：

结构方案和初选截面尺寸；楼板结构设计；结构计算简图及刚度参数计算；荷载计算及结构位移验算；水平荷载作用下的结构内力分析；竖向荷载作用下的结构内力分析；荷载效应及内力组合；截面设计和构造要求；基础设计；结构施工图的绘制；计算机辅助设计。

在进行截面抗震设计时，柱按偏压构件计算，保证延性框架要“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件强锚固”的设计原则，且满足构造要求。

关键词：

高层，框剪，抗震，结构设计。

AbstractKingGardenintheworksforA1block,theproposedhigh-riseresidentialbuildings.Accordingtothelanduseareawillbecarriedintoasymmetricallayoutdesignofresidentialbuildings,theinstallationofalift,oneoffourhouseholds.Thelevelofthefirstflooris3.35mandtheremainingelevenfloorsare2.9mhigh-levellayers.Thetotalheightofthebuildingis34.8m.Atotalconstructionareais5350m2.Basicwindpressurevalueis0.45kN/m2,earthquakeintensityof6degreessecurity,thebasicdesignforseismicaccelerationvalues0.05g,categoryIIsites,designfortheearthquake-firstgroup.Thisengineeringconstructiondesignadoptiontheframe-shearwallconstruction.Thestructureoftheverticallongitudinalloadinganalysis.Concretecontentsinclude:

structuralprogrammesandprimarycross-sectionalsize;floorstructuraldesign;Structuralcalculationdiagrammaticdrawingandstiffnessparametercalculation;Structuralloadcalculationanddisplacementcalculation;Levelloadroleofendogenousforcestructureanalysis;Verticalloadroleoftheendogenousforcestructureanalysis;Loadeffectsandendogenousforceportfolio;Cross-sectionaldesignandconstructionrequirements;Foundationdesign;Structuralconstructionmapping;computer-aideddesign.Earthquakeincross-sectionaldesign,pillarbybiascomponentscalculatedtoensureextensiveframeworkto“strongreminderandweakbends,strongcolumnandweakbeam,strongjointweakcomponentsstronganchorage“designprinciples,andthecross-sectionmusttomeetthedemandofconstructionrequirements.Keywords：

Tallstructures,Earthquakeproofingconstruction,Frame-Shearwall,Structuraldesign第1章工程概况及结构选型1.1工程概况本工程为位于潍坊的某地产2号楼的住宅楼，该住宅为地下一层，地上十一层，地下一层层高2.9米，地上每层层高为2.9米，总高度为34.8米，其中地下一层为储藏室，地上十一层为一单元，一梯四户，共两种户型，一户建筑面积约为129平方米（公摊11平米），三室两厅两卫，一户建筑面积约为89平方米（公摊8平米），两室两厅一卫，总建筑面积5232平方米。

结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，抗震等级为二级，防火等级为二级。

该结构抗震设防烈度为6度，场地类别为Ⅱ类，特征周期0.35s。

场地内土层分布及承载力特征值如下表：

表1.1土层分布及承载力特征值土层土质压缩模地基承载力特征值/kpa2粉质粘土7.01503粘土8.51904粉质粘土9.02505粘土102506中粗砂粉质粘土透镜体13.510.02502507粗砾砂20.03008粘土中粗砂互层粘土中粗砂12.013.52802809中粗砂13.530010粘土，中砂互层粘土中砂10.013.02802801.2结构选型与布置1.2.1．结构选型

（1）结构体系选型：

采用钢筋混凝土现浇框架-剪力墙结构。

平面布置如图1.1所示。

（2）屋面结构：

采用现浇混凝土肋形屋盖，刚柔性屋面，屋面板厚100mm。

（3）楼面结构：

全部采用现浇混凝土肋形楼盖，板厚120mm。

（4）楼梯结构：

采用现浇混凝土梁式楼梯。

（5）电梯间：

采用剪力墙结构，墙厚200mm。

1.2.2．结构平面布置图1.1结构布置图1.2.3．竖向布置本住宅一共有11层，每层层高为2.9米，屋面有电梯机房和上人楼梯突出2.9米。

1.2.4．楼盖体系结构布置布置方式:

纵横向承重。

1.2.5．构件尺寸初估

（1）梁的截面尺寸主梁：

截面高度h=（1/10~1/15）L=300~420mm，取400mm截面宽度b=（1/2~1/3）L=150~300mm，取200mm次梁：

截面高度h=（1/10~1/15）L=300~420mm，取300mm截面宽度b=（1/2~1/3）L=150~300mm，取200mm

（2）柱的截面尺寸按混凝土异形柱结构技术规程，抗震烈度6度，异形柱高宽比极限4,故异形柱布置在各方向不易太长（3）板的截面尺寸本结构中柱距一般为4~6米，除个别板选用单向板，其余均为双向板。

双向板厚hl/50（l为区格短边边长），取h=100mm。

框剪结构底层板和顶层屋面板均为双层双向，分别取h=120mm，h=100mm。

（4）墙外墙采用200的填充墙，内部隔墙采用200的填充墙。

根据抗震规范，剪力墙的厚度不应小于160mm，且不应小于层高的1/20，其底部加强部位的墙厚，不应小于200mm，且不应小于层高的1/16。

剪力墙的宽度取200mm，高度同层高。

1.2.6．材料梁板柱的混凝土强度都采用C30，板钢筋采用三级钢，箍筋采用二级钢筋1.2.7．确定计算单元和计算简图取一榀纵向框架进行计算，按刚接体系进行计算。

1.2.8．结构抗侧刚度计算框架梁柱尺寸如图一所示。

与剪力墙相连的柱作为剪力墙的翼缘，共有3根框架柱。

计算框架梁刚度时，考虑楼板的影响，乘以2的放大系数。

（1）梁线刚度计算（编号见图1.1）考虑到现浇楼板的作用=2×bh/12=2×1/12×0.2×=0.0016m=E×0.0016/4.2=0.00038E=E×0.0016/3.6=0.00044E

（2）异形柱线刚度1-11层柱线刚度抽出一个L形异形柱：

如图I=0.0223底层柱线刚度：

抽出一个T形异形柱，如图：

底层柱线刚度：

相对线刚度：

，第2章荷载计算2.1荷载统计2.1.1结构重力荷载代表值计算1.屋面恒载15mm水泥砂浆找平0.015×20=0.30三毡四油屋面防水层0.4020mm1：

3水泥砂浆找平层0.02×20=0.4080mm矿渣水泥保温层0.08×14.5=1.1640mm水泥石灰焦渣找坡0.04×14=0.56120mm现浇混凝土板0.12×25=3.020mm石灰砂浆板底抹灰0.02×17=0.34-----------------------------------------------------------------合计：

6.16kN/2.楼面恒载水磨石地面0.65100mm现浇混凝土板0.10×25=2.520mm板底抹灰0.02×17=0.34-----------------------------------------------------------------合计：

3.49kN/3.地下室顶板恒载水磨石地面0.65160mm现浇混凝土板0.16×25=4.0420mm板底抹灰0.02×17=0.34-----------------------------------------------------------------合计：

4.99kN/4.梁自重（kN/m）表2.1梁自重自重抹灰合计地下室200×4001.36200×3000.8屋面200×4001.59200×3001.02标准层200×4001.71200×3001.145.异形柱自重b×h=自重25×0.32=820mm抹灰3.6×0.02×17=1.224--------------------------------------------------------------------合计：

9.224kN/mb×h=自重25×0.46=11.520mm抹灰5×0.02×17=1.7--------------------------------------------------------------------合计：

13.2kN/mb×h=自重25×0.32=820mm抹灰3.6×0.02×17=1.224--------------------------------------------------------------------合计：

9.224kN/m6.内，外墙自重19×0.2×0.375+7.5×0.2×（2.9-0.4-0.375）=5.283抹灰17×0.04×（2.9-0.1）=1.8224--------------------------------------------------------------------合计：

7.1054kN/m窗户门洞折减10%7.1054×（1-10%）=6.39kN/m7.女儿墙自重7.5×0.24×1.5=2.7抹灰17×0.04×1.5=1.02--------------------------------------------------------------------合计：

3.72kN/m8.剪力墙自重25×0.2×2.9=14.5抹灰17×0.04×2.9=1.972--------------------------------------------------------------------合计：

16.472kN/m2.1.1.2.荷载计算1.恒载标准值计算屋面楼板处结构和构件自重=3.99（57×10.5+4×1.24.5）=2474=1.94（10.5×16+57×4）+1.6×6×4.8=814.32=9.8162.8/244=604.66={6.39×（57+10.5）×2+5.65×（4.8×2+4.2×7+5.7×2+5.4×2）+8.3824×2×[（4.8+2.1）×2+（3+1.8）×2+（2.4+2.4）×2]+15.904×[（2.7+2.4）×2×2+（0.9+1.7）×2+4+2×1.8]}/2+3.72×（57+10.5）×2=1656.54=0.45×170/2=38.5共计：

=2474+814.32+604.66+1656.54+38.5=5588kN标准层楼板处结构和构件自重=3.99（57×10.5+4×1.24.5）=2474=1.94（10.5×16+57×4）+1.6×6×4.8=814.32=9.8162.844=1209.33=6.39×（57+10.5）×2+5.65×（4.8×2+4.2×7+5.7×2+5.4×2）+8.3824×2×[（4.8+2.1）×2+（3+1.8）×2+（2.4+2.4）×2]+15.904×[（2.7+2.4）×2×2+（0.9+1.7）×2+4+2×1.8]=2308.67=0.45×170=77共计：

=2474+814.32+1209.33+2308.67+77=6883kN地下室顶板处结构和构件自重=4.99（57×10.5+4×1.24.5）=3094=1.66（10.5×16+57×4）+1.32×6×4.8=695.376=9.816（2.2/2+2.8/2）44=1080=6.39×（57+10.5）×2+5.65×（4.8×2+4.2×7+5.7×2+5.4×2）+8.3824×2×[（4.8+2.1）×2+（3+1.8）×2+（2.4+2.4）×2]+15.904×[（2.7+2.4）×2×2+（0.9+1.7）×2+4+2×1.8]=2308.67=0.45×170=77共计：

=3094+695.376+1080+2308.67+77=7255kN2.活载标准值计算上人屋面：

2.5kN/㎡=2.5×57×10.5=1496kN楼面：

2.0kN/㎡=2.0×57×10.5=1197kN雪荷载：

0.4kN/㎡=0.4×57×10.5=239.4kN屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，取较大值。

3.结构重力荷载代表值计算屋面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5屋面活荷载标准值楼面处重力荷载代表值=结构和构配件自重标准值+0.5楼面活荷载标准值屋面处=5588+0.5×1496=6336kN标准层处=6883+0.5×1197=7481.5kN地下室顶板处=7255+0.5×1197=7823.5kN重力荷载代表值如图2.1所示：

图2.1重力荷载代表值2.1.2横向水平地震作用计算该建筑物为33米，小于40米，以剪切变形为主，且质量和刚度沿高度均匀分布，故可采用底部剪力法计算地震作用。

=0.85=0.85（6336+10×7481.5+7823.5）=75628.3kN查得s由于该工程所在地区抗震设防烈度为7度，Ⅱ类场地，设计地震分组为一组，查表得由于1.4=0.49s，故需考虑顶部附加水平地震作用的影响，顶部附加地震作用系数：

=0.08T+0.07=0.080.788+0.07=0.133对于多质点体系，结构底部总纵向水平地震作用标准值：

==0.038575628.3=2911.7kN附加顶部集中力：

=0.1332911.7=387.3kN-=2911.7-387.3=2524.4kN=2911.7×（1-0.133）=2524.4楼层各质点水平地震作用计算见表2.2表2.2楼层各质点水平地震作用计算层次112.83363362090880.136729.4729.3724.07102.830.27481.52259410.146369.6109911.1692.827.47481.52049930.133335.41434.49.18982.824.67481.51840450.119301.11735.57.40772.821.87481.51630970.106266.82002.35.81762.8197481.51421490.092232.62234.84.41952.816.27481.51212000.079198.32433.13.21242.813.47481.51002520.0651642597.12.19832.810.67481.5793040.051129.72726.91.37522.87.87481.5583560.03895.472822.30.74512.857481.5374080.02461.22883.50.30602.22.27823.5172120.01128.162911.70.0623388974.5169.96将楼层处的集中力按基底弯矩折成倒三角形荷载kN/mkN当考虑连梁约束刚度影响时，计算结构内力、位移所用的值与计算地震时不同，应考虑连梁塑性调幅，连梁约束刚度乘以0.55折减系数，重新计算值。

塑性调幅后连梁约束刚度为：

倒三角形荷载作用下结构内力计算见表2.3表2.3倒三角形荷载作用下结构内力计算层次标高x（m）1133100-0.375-1.190.3751.20.970.22-0.971030.20.915-0.075-5.25-0.211-0.670.3731.20.970.22-0.45927.40.83-0.049-3.43-0.072-0.230.3831.20.990.23-0824.60.745-0.047-3.290.0010.0030.4431.41.150.260.267721.80.661-0.039-2.730.0610.1940.5031.61.30.30.4936190.576-0.061-4.270.1350.4290.5341.71.380.320.746516.20.491-0.071-4.970.1950.620.5641.81.460.340.955413.40.406-0.08-5.60.2510.7980.5841.91.510.351.145310.60.3210.0211.4690.3481.1070.5491.71.420.331.43327.80.2360.0725.0370.4511.4340.4931.61.280.291.727150.1520.1510.490.5581.7740.4191.31.080.252.02302.20.0670.26218.330.7532.3950.2430.80.630.142.539,查表得出；；=0.8132；=0.1868；=+m结构内力汇总见表2.4表2.4结构总内力计算汇总层次总剪力墙总框架总连梁110-0.969740.9697410.47893210-5.247-0.449110.9658560.6212269-3.42804-0.001690.9893860.6363618-3.288120.2665091.1463570.7373227-2.728440.4925361.2997110.8359576-4.267560.7462141.3796270.8873585-4.967160.9551341.4585120.9380964-5.59681.1451581.5105070.97153931.469161.4326541.4192430.91283925.037121.7271121.2752280.820211110.4942.0233621.0836360.696981018.329522.5386240.6272430.360212.1.3水平地震作用下结构侧移计算位移计算见表2.5表2.5位移计算层次113310.1510.08450.67231030.20.9151520.149.41220.6723927.40.8303030.138.73990.6723824.60.7454550.128.06761.00845721.80.6606060.1057.059151.008456190.5757580.096.05071.00845516.20.4909090.0755.042251.00845413.40.4060610.064.03381.00845310.60.3212120.0453.025351.0084527.80.2363640.032.01691.00845150.1515150.0151.008450.9412202.20.0666670.0010.067230.06723查表得出；层间最大相对位移，满足要求。

2.1.4水平地震作用下结构内力计算1.单榀剪力墙内力综合剪力墙的弯矩和剪力按各榀墙的等效抗弯刚度进行分配。

墙1的分配系数为墙2的分配系数为墙3的分配系数为单榀剪力墙内力见表2.6表2.6单榀剪力墙内力层数综合剪力墙单榀剪力墙弯矩剪力弯矩剪力Q1Q2Q3Q1Q2Q3110-0.97000-0.025-0.54-0.09510-5.247-0.449-0.135-2.923-0.513-0.012-0.25-0.0449-3.