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剪力墙结构设计计算书

剪力墙结构设计计算

1.工程概况

某高层住宅为现浇剪力墙结构，地上19层，地下2层，层高2.7m，地上部分内外墙厚度均为200mm,平面布置如附图1所示，各层层高及重力荷载代表值如附图2所示。

墙体混凝土强度等级1至6层为C40;其余各层均为C35。

佛山地区，抗震设计设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.1g,n类场地，设计抗震等级为二级。

计算水平地震作用下结构横向剪力墙的内力和位移，验算

墙JLQ7—层的截面承载力。

附图1墙平面

2.墙截面特征计算及平面剪力墙类别判断

JLQ20

JLQ1

各道横墙截面特征列于表1~表3。

外墙门窗洞口的连梁高

附图2计算简

度均为450mm,内墙门窗洞口连梁高度均为700mm。

外墙连梁惯性矩为

1Ibi。

0.20.45I*3m4=1.5210‘m4

12内墙连梁惯性矩为

13434

Ibio0.20.7m=5.7210m

12

连梁的计算跨度为Lj二Lj。

号。

JLQ1的整体性系数计算

12

0.80，'Tj0.3743m4，H=202.7m=54m，代入后得

=54fx0.00943=20.2。

hlljLj.0.82.70.3743

I=12.598m4，Ia=1=12.598m4-0.3743m4=12.2237m4

12.2237m4

12.598m4

=0.97，

查表得Z=0.9694，属于壁式框架

JLQ2:

'Ii=2.0353m4，

-=0.80，

12

0.82.72.0353

0.00716=7.55

4444

I=15.033m4，Ia=I-汀=15.033m-2.0353m4=12.9977m4

二0.865,

26.06m4

4

27.665m

=0.94,查表得Z=0.973,

属于小开口整体墙。

JLQ4墙，Af=10.952.7m2=29.56m2,他二112m2=4m2

Aop4m2=0.135：

：

：

0.16，属整体墙。

Af29.56

JLQ5墙也属整体墙；

JLQ6:

'Ij=0.4934m4,=0.80,

12

:

=54,0.02851=30.595

Y0.8汉2.7汇0.4934

4444

I=5.195m,IA=1一口j=5.195m-0.4934m=4.7016m

4

4.7016m

属于小开口整体墙。

厂=0.905,查表得Z=0.949,

5.195m4

JJLQ7也属于小开口整体墙。

壁式框架JLQ1和联肢墙JLQ2均按带刚域杆件的框架计算，抗侧移刚度D为：

3

JLQ1、JLQ2、的连梁1厂咚°^m4=1.51810”m4，当混凝土强度等

12

级为C40时Elb=49335kNm2,C35时Elb=47817kNm2。

连梁杆端刚度如附表6所示，JLQ1、JLQ2墙各层D值如附表7所示。

附表1各片剪力墙截面特征（墙厚均200mm）

墙号

各墙肢截面面积/m2

各墙肢截面惯性矩/m4

组合截面惯

性矩I/m4

A

A

A3

A

I1

12

I3

I4

JLQ1

0.30

0.24

0.50

0.24

0.0562

5

0.0288

0.2604

2

0.0288

12.598

TA=1.28

Eh=0.37427

JLQ2

0.98

0.24

0.28

1.961

0.0288

0.0457

3

15.033

1A=1.50

Eh=2.0353

JLQ3

0.744

0.22

0.22

0.696

0.858

0.0222

0.02220.7024

27.665

工A=1.88

龙h=1.6048

JLQ4

0.796

0.414

0.58

1.0507

0.1478

0.4065

20.764

》A=1.79

Eli=1.605

JLQ5

0.65

0.71

0.5721

0.7456

8.498

工A=1.36

丈h=1.318

JLQ6

0.14

0.53

0.44

0.0057

0.3102

0.1775

5.195

2

龙A=1.11

刊=0.4934

JLQ7

0.882

0.26

0.14

1.4929

4

0.0366

0.0057

2

8.834

HA=1.282

Uh=1.472

附表2JLQ1墙截面特征计算

洞口

Li/m

hb匚

1

■.4

Ibj/m

l3/3

Lj/m

a/m

2.2ai/m

1呵/m3

L3

1+3

l匚丿

2

1

1.13

0.398

0.678

0.00103

1.443

2.25

5.063

0.00361

2

1.43

0.315

0.771

0.00117

2.924

3.05

9.303

0.00372

3

2.03

0.222

0.871

0.00132

8.365

3.65

13.323

0.00210

I=0.00943

附表3JLQ2墙截面特征计算

洞口

Li/m

hb

Li

1

i/4

Ibj/m

L"3

ai/m

2f2ai/m

峥/m3

L；

1+3

/\2

丄丿

1

2.03

0.222

0.871

0.00132

8.365

4.85

23.52

0.00371

2

1.13

0.398

0.678

0.00103

1.443

2.20

4.84

0.00345

工=0.00716

附表4JLQ3墙截面特征计算

洞口

Li/m

hb

Li

1

■.4

Ibj/m

L'j/m3

a/m

ai2/m2

1a2

号/m3

L；

1+31比1

2丿

1

1.25

0.56

0.515

0.00295

1.953

3.31

10.96

0.01656

2

1.1

0.636

0.452

0.00259

1.331

1.85

3.42

0.00665

3

1.35

0.519

0.553

0.00316

2.460

3.29

10.82

0.01390

1=0.03711

附表5JLQ6墙截面特征计算

洞口

Li/m

hb匚

1

■.4

Ibj/m

I3/3

Lj/m

ai/m

2.2ai/m

1a2

1号/m3

L3

1+3

1丿

2

1

1.46

0.308

0.919

0.00526

3.11

2.875

8.266

0.01398

2

0.98

0.459

0.775

0.00433

0.94

3.175

10.081

0.01463

1=0.02851

附表6连梁杆端刚度

编号

连梁号

a

b

l丿

P=3

C

1

C

.El

i=一

L

2

K12

K21

L/m

1

0.2

0.2

5.7

5.0

21252

0.125

1217

74

10732

3

2.25

0.16

0.48

（2192

8

2

3

5

7）

（1256

（1107

40）

31）

JLQ

2

0.1

0.2

4.5

5.7

17710

0.149

8128

9

10147

8

2.7

1

0.10

0.30

（1823

8

9

9

3

'7）

（8387

（1047

1）

04）

0.2

0.1

4.1

3.7

14490

6042

50425

3

0.227

3

3.3

4

5

0.05

0.15

7

8

（1495

0）

（6234

2）

（5203

6）

04

16

72

9859

1599

71774

16

JLQ

1

8

0.0

0.05

0.15

22

8

（1017

2）

0.074

（1649

89）

（7405

2）

4.85

2

21735

1049

11848

2

0.2

0.2

4.8

5.3

0.133

80

2.2

2

7

0.16

0.48

3

3

（2242

5）

（1083

13）

（1195

25）

注：

表中括号内的值适用于1~6层

附表7JLQ1、JLQ2墙各层D值

墙号

柱号

楼层

2Kc底层K_乎

Kc

K

a—

2+K

0.5+K

a—

Kc/（kNm）

7~20层

1~6层

12

F

（12）

D『aKcp/（kN/m）

7~20层

2~6层

1层

各楼层

ED/（kN/m）7~20层2~6层

1层

2+K

1

2X121774

0.085

656250

91816

-0.186

94726

2汇656250

0.314

677060

1.64

349930

384565

210732381289

0.219

336002

121120

4C4CfC

396753

6

2

*7-0.561

2058648

JLQ

2036002

0.414

346650

124959

236222

1

3

2X（1014786042$

=0.053

2汉3038248

0.0266

0.252

3038248

3134534

1.64

1330261372411300179

384565

396753

6

38603

4

2汇50425

0.0698

336002

2058648

=0.15

39827

2X336002

0.302

346650

172316

0.0348

2287844

1310495

1

2X159916

3

1352027

9829393

-0007

2X22878443

0.253

2360349

6

JLQ

2

2^71774104980

-0.526

0.208

336000

1.64

115036

1511592

1559497

2

2^36000

0.406

346650

6

118682

231658

10353690

3

2X115848

0.098

533519

86061

—n7

88788

—0.217

0.323

550427

2乂533519

292639

3•剪力墙的刚度计算

（1）带刚域壁式框架JLQ1、JLQ2的总刚度CF值

D=[0.38461.5116140.39681.55955

2.058610.3537]106/19kN/m

=2.565106kN/m

CF=2Dh=22.5651062.7=13.851106kN

（2）墙JLQ3、JLQ4、JLQ5、JLQ6、JLQ7的总刚度EIw值

Elw=281.6779.2726.1321.4929.64107kNm2

=476.4107kNm2

13.851106kN

〔476.4107kNm2

4.地震作用计算

重力荷载代表值Ge=108000kN

结构自振基本周期为

T|=0.05n=0.0520s=1.0s

T丿

阻尼比•=0.05，故衰减指数=0.9，阻尼调整系数2=1.0，有/、0.9

二0.08=0.0390

1.0

=0.03900.85108000kN=3580.2kN

顶部附加水平地震作用

心Fn=®FEk=0.0867580.2kN=307.9kN

其中r=0.081；0.01=0.081.00.01=0.09

各楼层层高均为2.7m，各楼层重力荷载相同，

G二乞二108000kN=5400kN，各楼层处的水平地震作用为n20

Fi二FEk-#：

Fn

、i

1

结构底部总弯矩为

h2

M^xFiH^-FEk—耳口

工i

020

其中i=1,2,3,…，20，7,210，ii2=2870，代入上式得

11

27Mo3580.2-307.92870kNm=120747.9kNm

倒三角形分布荷载作用上端值为

3M03汉120747.9…，

qmax厂2kN/m

H54

=124.23kN/m

5•内力计算

计算各墙底部及一、二层内力，近似按框剪结构分析，采用侧移法，各内力系数如附表6所示。

附表8丸=2.9时内力系数

层次

x/H

◎

w

0十M

II

w

H

Wf

n

十M

2

0.10

:

0.394「

0.064

9.921

0.7501

0.156

P0.2561

1

0.05

0.444

0.0175

12.017

0.866

0.042

0.297

底

0

0.500

0

14.366

1.000

0

0.343

（1）墙JQL1、JQL2（壁式框架）的总内力

一层：

Vw—fQaxH」*Fn

-0.0175124.2354kN0.042307.9kN

=130.33kN

二层：

0.064124.2354kN0.156=477.37kN

（2）JQL3、JQL4、JQL5、JQL6、JQL7的总内力

底部：

Vw「wCInaxHVFn

=0.50124.2354kN1.0307.9kN

=3662.11kN

M'qmaxH潜:

门'’*H

wMMn

100

2

12423^54

=14.366kNm0.343307.954kNm

100

=57744.43kNm

一层：

Vw=0.444124.2354kN0.866

=3245.18kN

12423汇542

Mw=12.017kNm0.297307.954kNm

100

-48470.26kNm

二层：

Vw=0.394124.2354kN0.750-2874.04kN

2

12423^542

Mw=9.921kNm0.297307.954kNm

100

=40877.39kNm

（3）墙JQL7的内力

底部:

一层:

Mw

二层:

（4）墙JQL7的墙肢3内力底部：

=0.850.144.883591.70kN=236.11kN

8.834

一层:

Vw3=0.10920201.85kN22.04kN

Mw3=0.001133014.85kNm3.41kNm

Nw3=0.06573014.85kN198.19kN

二层:

Vw3=0.10920178.77kN19.52kN

M^-0.001132542.57kNm2.87kNm

Nw3=0.06572542.57kN167.05kN

竖向重力荷载作用下，总重力荷载代表值Ge=108000kN，第一层墙体总面积A黄*A纵=20.4m216.6m2=37m2，每平方米墙截面面积折合荷载为：

哼N=2918.92kN/m237m

墙JQL7的墙肢3轴力为：

Nw3=qA,=2918.92汽0.14kN=408.65kN

6•墙截面设计

以墙JLQ7一层的墙肢3为例，墙肢截面为200mmx700mm,混凝土强度等级为C40。

（1）剪力墙受剪截面应符合下述要求

JLQ7剪跨比■：

：

2.5

1

EhvwVw0.15fcbwhw

RE

H=54m,抗震等级为二级，增大系数亦=1.4，荷载分项系数曰=1.3，则

1.31.424.88kN=45.28kN0.1519.1200700/1000kN=471.88kN

1

（2）斜截面受剪承载力验算

Nw=N3-YEhNw3=408.65kN—1.3乂236.11kN=101.71kN

vwEhVw3=1.41.324.88kN=45.28kN

w3

企hMw3=「3><4.071<“m=017^15，取九=1.5vEhVw3hw045.281.0kNm

11（

纵、横向分布钢筋均为①8@200双排。

（3）正截面偏心受压承载力计算墙体分布筋①8@200双排，

，-82500500

Aw=2———-100.5——mm^251.25mm2，端部为HRB335钢筋，

4200200

b=0.544，对称配筋As=A；，按矩形截面计算得

RENwAswfywhw0

x=

：

1fcbwhu1.5Aswfyw

0.85101.7103251.25210550

mm

119.12005501.5251.25210

=35.12mm：

bhw。

=0.544550mm=299.2mm

属于大偏心。

12Aswfyw

Msw=；（hw0-1.5x）「-

2hw0

12251.25210

550-1.535.12Nmm

2550

=11.87106Nmm

Mc=rf4xhwo-仝.

2

君3512、

=119.120035.121550Nmm

I2丿

=71.43106Nmm

REI

MwNwh

wo一；Msw一Mc

fyhwo-a

0.854.07106101.71103550-75°11.8710^-71.43106

2mm

1I2丿」

300550-15

二负值

按构造要求，\=A=0.0125人=0.0125200300mm2=750mm2，实配

4©16，箍筋©8@150b

（4）连梁承载力验算

一层连梁的剪力为

Vb二Nw3

（1）-Nw32「198.19-167.05=31.14kN，

Lc/hb=0.75m/0.45m=1.67：

：

：

2.5，斜截面受剪承载力应满足

1（A\

vbEhVb0.38ftbbhb00.9fyv竺hb0

；REIS丿

当采用箍筋©10@100时，则

1F157X|

——.0.381.7仆200汉415+0."210汉——*415:

1.21.331.14kN=48.58kN：

：

：

°^100kN

1000

=99.89mm

-208.33kN

连梁弯矩：

Mb訥“=31.14°^kNm=11.68kNm

22

A丄EhREMb=1.30.7511.68106fy^o-a'）300（415-35）

若按最小配筋率则可算出：

2

A=0.0025720070^359.8mm2

由于99.89<359.8，按一般混凝土框架梁构造配筋，故取人二AS=359.8mm2

实配上下各2©16402mm2..