《以框架剪力墙为主体结构的锦园宾馆的建筑设计、结构设计毕业设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《以框架剪力墙为主体结构的锦园宾馆的建筑设计、结构设计毕业设计.doc（86页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、摘 要剪力墙能同时承受竖向荷载和侧向力，有很强的抗震能力，在我国应用越来越广泛，框架-剪力墙结构集合了框架结构和剪力墙结构的优势，已经被越来越广泛的应用于包括大型商场、住宅、旅馆、办公楼等在内的高层建筑。但与剪力墙有关的相关计算比较复杂，计算量较大，所以在设计剪力墙结构或框架-剪力墙结构时，一般采用软件计算。根据设计任务书的要求进行了以框架-剪力墙为主体结构的锦园宾馆的建筑设计、结构设计。设计过程遵循先建筑后结构再基础的顺序进行。建筑设计，依据建筑总体规划要求、建筑用地条件和基地周边的环境特点，首先设计建筑平面， 其次进行立面造型、剖面设计。建筑设计应满足使用功能和造型艺术的要求，并适应未来发
2、展与灵活改造的需要。锦园宾馆主体结构框架-剪力墙结构体系，以现行的有关规范为依据，进行了剪力墙刚度计算，框架的剪切刚度计算，连梁的等效剪切刚度计算，主体结构特征值的计算，风荷载计算，水平地震荷载计算，竖向荷载计算，稳定和抗倾覆验算，内力组合，构件截面设计等。为了弄清剪力墙计算的相关步骤和原理，本结构主要采用手算的形式。最终完成构件截面设计。设计计算整个过程中综合考虑了技术经济指标和施工工业化的要求，本工程属于高层建筑，锦州地区位于7度抗震设防区，所以计算时考虑抗震要求。关键词：剪力墙；框架-剪力墙；结构设计；高层建筑AbstractShear wall can bear vertical lo
3、ad and lateral force and has strong seismic capacity; while frame-shear wall structure is the combination of frame structure and shear wall structure which possesses some great advantages, so it has been more widely applied in buildings in our country, especially in some shopping malls, domestic blo
4、ck, hotels, and office buildings and some other high-rise buildings. However, some calculations associated with shear wall is quite sophisticated and calculated quantity is very large, therefore, generally speaking, people use the software to calculate in the design of shear wall structure or frame-
5、shear wall structure.According to planning assignment, the author tries to use what he has learned to set about architectural design and structural design of Jinyuan Hotel with frame-shear wall structure as main structure in this paper. The design processes are following: Firstly, construction; seco
6、ndly, structure; thirdly, foundation. About architectural design, the author designs the building plane at first, then the elevation and section part on the basis of the overall planning, requirements, land use conditions and surroundings of base. The architectural design should have both functions
7、of use and plastic arts and meet the requirements of future development and flexible transformation. About frame-shear wall structure system of Jinyuan Hotel which is based on current relevant specification, the author makes some calculations, such as rigidity of shear wall, shearing rigidity of fra
8、me, equivalent shearing rigidity of coupling beam, eigenvalue of main structure, wind load, horizontal earthquake load, vertical load, stability and overturning resistance analysis, internal force combination and linkages section and so on. In order to figure out relevant steps and principles on cal
9、culations of shear wall, the author mainly uses hand computation in this part. During the whole design and calculation process, the author takes into consideration the technical and economical indexes and requirements of construction industrialization. This project belongs to high-rise building, and
10、 Jinzhou city is located in 7-degree seismic fortification zone, so the author also considers seismic requirement.Key words: Shear wall；Frame-shear wall；Structural design；High-rise buildings目 录摘 要IAbstractII第1章 平面布置及相关参数的计算11.1平面布置和材料运用11.1.1建筑材料11.1.2截面尺寸11.1.3剪力墙布置21.1.4框架-剪力墙计算简图31.2剪力墙、框架、及连续梁的刚
11、度计算31.2.1剪力墙类型判定31.2.2框架剪切刚度计算61.2.3壁式框架侧移刚度91.2.4连系梁的约束刚度141.2.5结构刚度特征值16第2章 荷载计算172.1竖向荷载计算172.1.1竖向恒载标准值计算172.1.2重力荷载代表值计算192.2水平风荷载222.3横向水平地震作用232.3.1结构基本振周期T232.3.2水平地震作用24第3章 水平荷载作用下框剪结构内力和位移计算273.1位移计算273.2总框架、总剪力墙和总连续梁内力计算293.2.1横向风荷载作用总内力计算293.2.2横向水平地震作用下总内力计算313.3水平荷载作用下构件内力计算353.3.1横向风荷
12、载作用下构件内力计算353.3.2横向水平地震作用下构件内力的计算40第4章 竖向荷载作用下框架-剪力墙结构内力计算454.1计算单元及计算简图454.2荷载计算464.3内力计算48第5章 作用效应组合525.1框架梁内力组合525.1.1框架梁支座边缘内力标准值525.1.2框架梁内力组合值535.2.框架柱内力组合615.2.1柱支座边缘截面内力标准值615.2.2柱内力组合值615.3剪力墙内力组合675.3.1剪力墙内力标准值675.3.2剪力墙内力设计值675.4连梁内力组合70第6章 构件载面设计716.1.剪力墙截面设计716.1.1剪力墙，剪跨比和轴压比计算716.1.2正载
13、面受压承载力计算716.1.3斜截面受剪承载力计算736.2.连系梁的截面设计736.2.1抗弯承载力验算746.2.2连续梁斜截面受剪承载力计算74第7章 结 论76参考文献77致 谢78第1章 平面布置及相关参数的计算1.1平面布置和材料运用锦园宾馆平面布置如图1-1所示，采用整体式钢筋混凝土结构单向肋梁楼盖图1-1锦园宾馆平面布置1.1.1建筑材料1-4层：采用C40混凝土（=19.1 Nmm2， ft=1.71 Nmm2 ）；5-13层：采用C35混凝土,（=16.7 Nmm2，ft =1.57 Nmm2）。梁中受力纵筋 采用HRB400级钢筋（fy=360Nmm2），其他钢筋均采用H
14、PB300钢筋。fy=300Nmm21.1.2截面尺寸按弹性设计时h200mm；取h=200mm。标准层：h160mm， h=165mm，取h=200mm。主梁：h=（ ）L=（ ）7500=937.5535.7 取h=650 mm， b=（）H=325216，取b=300mm次梁：h=（ ）L=（ ）5400=450300mm，取h=400mm，取b=200mm。连续梁截面尺寸取h=450mm，b=200mm。板：板跨度L为2500mm，故板厚hL35=71.4mm，考虑平面内部分板支撑不足，取h=120mm。框架柱：1-5层框架柱截面尺寸取600600；6-13层框架柱截面为500500。
15、剪力墙：底层：h160mm；h=180mm；底部加强部位1.1.3剪力墙布置根据相关规定【1】带边框的。取墙板厚度h=200mm；布置剪力墙表1-1剪力墙最小厚度取值【2】抗震等级剪力墙部位最小厚度（取两者的较大值）有端柱或翼墙无端柱或翼墙一、二级底部加强部位H16200mmh16200mm其他部位H20160mmh16180mm三、四级底部加强部位H20160mmH20160mm其他部位H25160mmH25160mm非抗震设计所有部位H25160mmH25160mm注： H为层高或剪力墙的无支长度，h为层高；无支长度是指沿剪力墙长度方向没有平面外横向支撑墙的长度，当墙平面外有与其相交的剪力
16、墙时，可视为剪力墙的支撑，有利于保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能，因而可在层高及无支长度二者中取较小值计算剪力墙的最小厚度，而两端无翼墙和端柱的一字形剪力墙，只能按层高计算墙厚；剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减少，但不宜小于160mm；当墙厚不能满足表中要求时，应验算墙体的稳定。1.1.4框架-剪力墙计算简图由图1-1可知，无论纵向、横向，均可按连续梁刚结考虑，计算简图如下图1-2所示。图1-2框架剪力墙结构计算简图1.2剪力墙、框架、及连续梁的刚度计算1.2.1剪力墙类型判定W1W4为横向剪力墙。现以W1、W2为例，说明剪力墙计算步骤。其他剪力墙计算列于表1-1W-2剪
17、力墙相关参数的计算：（1）有效翼缘宽度取5倍的翼缘厚度，即1200mm，则W1墙计算简图如图1-3 W1墙计算简图图1-3所示，先判断剪力墙类别，所用公式【2】为 （1.1）式中：I为剪力墙对组合截面形心的惯性矩。In为扣除墙肢惯性矩后剪力墙的惯性矩Ij为第j墙肢的截面惯性矩；Ib为连续梁的计算跨度；H为剪力墙总高度；a为墙肢轴线间间距；为截面建立分布不均匀系数矩形截面取1.2.（2）各墙肢截面Ai，惯性矩Ii计算过程如下：A1=A2=200（1200+850）=0.41106mm4,Ii=7.532691010mm4 剪力墙对组合截面形心惯性矩In=I-Ii=1.348561012mm4洞口
18、上连续梁的折算惯性矩如下：洞口高度除底层为2.4m之外，其余均为2.1m。故连续梁截面高度为：底层 3.6-2.4=1.2m，标准层为3.3-2.4=1.2m 故连续梁计算跨度为连续梁的截面积和惯性矩为Ab=1200200=0.24106mm2，Ib0=20012003=2.881010mm4连续梁折算惯性矩Ib为=43.2 因a10，In/I，故该墙为壁式框架，壁式框架的刚度应计入总框架的剪切刚度之内W-2剪力墙相关参数的计算-整体截面墙的等效刚度公式为 ， （1.2）式中：Ec为混凝土弹性模量，当各层Ec不同时，沿竖向取加权平均值Aw，Iw分别为无洞口剪力墙截面面积和惯性矩，H为剪力墙总高
19、度，H=43.2m，为截面剪应力分布不均匀系数，取=1.2，则对于1-5层（混凝土采用C40，Ec=3.25104N/mm2）Aw=（1200+3000-200+2400）200=1.28106mm2，Bf=1200+100=1300mm，hw=3000+2100=3200mmhwt=3200200=16 查表得=1.502对于613层，尺寸相同，故不必再计算（混凝土采用C35，Ec=3.15104Nm4）同理计算出，W3的等效刚度，W4经计算也属于壁式框架，对于W5的刚度计算，可先计算出其平面内刚度，然后再通过正交分解，分配为刚度W垂直和竖向方向（W竖向）两个方向的刚度。横向剪力墙的等效刚度
20、等于各片横向等效剪力墙之和，纵向剪力墙为各纵向剪力墙等效刚度之和，各剪力墙等效刚度计算如下表：表1-2剪力墙等等效刚度计算表墙编号Ec104Nmm2W-2（4片）3.191.281.88461471.5025.94849W-3（2片）3.191.9613.6849331.22541.92561W-5（4片）3.191.715.0883581.245.78045W-6（4片）3.191.728.94188951.25827.65248W-7（4片）3.191.021.7998871.3165.67805W-8（4片）3.191.353.6500981.27311.45337163.8918830
21、8.67859说明：由于w-5属于斜向剪力墙，故其刚度对横向和纵向均有影响。根据惯性矩关系可知， 根据惯性矩定义 可求出1.2.2框架剪切刚度计算 总框架的剪切刚度是指总框架在楼层间产生单位剪切变形所施加的水平剪力，其计算公式为： （1.3）式中： Dij为第i层第j根柱的侧移刚度；D为同一层内所有框架柱的Dij之和； H为层高，当各层Cfi不同时，计算所用的Cf可近似地以各层的Cfi按高度取平均值 1）框架梁的线刚度计算梁的线刚度计算公式为ib=EcIbl （1.4）式中：Ec为混凝土弹性模量，l为梁的计算跨度，Ib为梁截面惯性矩，对现浇楼面，Ib可按下表采用，其中I0=梁矩形部分截面惯性矩
22、 表1-3框架梁的截面惯性矩楼面做法中框架梁边框架梁现浇楼面Ib=2.0I0Ib=1.5I0装配整体式楼面Ib=1.5I0Ib=1.2I02）柱的剪切刚度计算柱的线刚度计算公式为ic=EcIch （1.5）式中：Ic为柱截面惯性矩，h为框架柱计算高度，柱的侧移刚度D值按下式计算 （1.6）为柱侧移刚度修正系数，对不同情况按照表1-4计算，：梁柱线刚度比。表1-4柱侧移刚度修正系数位置边框中柱简图简图一般层底层固结铰结（3）计算结果各层各跨梁线刚度2E I0l计算结果如下表-5表中I0按矩形截面所计算的惯性矩；2E I0l，1.5E I0l分别表示中框架梁和边框架梁的线刚度。表1-5梁线刚度Ib
23、计算表类别层次Ec104Nmm2bh/mmmmL/mmE I0l1.5E I0l2E I0lAB跨6-133.1530065075002.8844.3255.7671-53.2530065075002.9754.4635.95BC跨6-133.1530040022102.2813.4214.5611-53.2530040022102.3533.5294.706注：I0=bh312 IAB=6.865625109mm4 IBC = 1.6 109mm4各层柱线性刚度计算表格如下表1-6各层柱线刚度计算表类别层次Ec104Nmm2bchchIcA列柱6-133.1550050033005.2084
24、.9722-53.25500500330010.80010.63613.25600600360010.8009.75B列柱6-133.1550050033005.2084.9722-53.25600600330010.80010.63613.25600600360010.8009.75表1-7 A列柱侧位移刚度D（Nmm）计算表层次轴柱轴柱7-130.8700.303166011.1600.367201079352360.8840.307168201.1780.37120326946182-50.4200.174203930.5590.2182555011743610.4750.3943556
25、90.6100.42538368186242普通层底层表1-8 B列柱侧移刚度D（Nmm）计算表层次轴柱轴柱7-131.5580.438239972.0770.5092755713166561.5830.442242162.1100.513281061327502-50.7510.273319961.0020.3343914518142710.8200.468422501.0930.515464932239791.2.3壁式框架侧移刚度前面已判定出w-1，w-4为壁式框架带刚域框架梁柱轴由剪力墙中连续梁和墙肢的形心轴决定。在梁柱相反的节点区，梁柱的弯曲刚度为无限大而形成刚域（如图1-4所示）1
26、-4刚域取值范围示意图刚域的长度可按下式计算Lb1=1-0.25hb Lb2=2-0.25hb （1.7）Lc1=c1-0.25h Lc2=c2-0.25hc （1.8）当按上式计算的刚域长度小于0时，可不考虑刚域的影响带刚域的等效刚度的计算公式为 （1.9）l，l0在图1-4所示，v为杆件中段的刚度折减系数为考虑杆件剪切变形的影响系数，当取G=0.4E时，按照公式 计算A、分别为杆件中段的截面面积和惯性矩。W-1墙带刚域框架梁、柱的刚域长度计算如下图-5，梁： 柱：（左柱和右柱对称，故算一种即可）图1-5 图1-6，计算梁时，为1.2 ，计算柱时，为2.223，W-4取2.160，算出相应的
27、，v，再根据算出EI，并填入1-9表,W-1壁式框架梁、柱等效刚度计算图同理，计算出W-4的等效刚度，列入表5-2，再画出两类壁式框架的等效框架，如图1-7、1-8所示因W-1墙有四片，W-2墙有两片，故=，在框架剪力墙结构协同工作中所用的总剪切刚度计算公式为表中每层的,指各层各有柱子的剪切刚度之和，处于框架外的柱对结构的影响较小，故可忽略不计，计算结果见表1-11。表1-9柱线刚度计算类别层次Ec/N/mm2/mml/mmA/106mm2I0/1010mm4vEI/l梁6-133150017002564.640.242.881.4950.4014.8701-53.2517002564.640
28、.242.880.8890.4015.025左柱6-1331500262533000.413.7663470.8890.5293.7792-532500262533000.413.7663470.5760.5293.8991325003262.536000.413.7663470.8890.6352.901右柱6-1331500262533000.413.7663470.8890.5293.7792-532500262533000.413.7663470.8890.5293.8991325003262.536000.413.7663470.5760.6352.901表1-10壁式框架柱侧移的刚
29、度计算表D（Nmm）层次W-2墙柱W-4墙柱7-131.2890.3921632361.2470.38416811498917261.3090.3961649021.2700.3881698659993382-51.2890.3921684201.2520.385173937102155411.2880.3921415921.6430.588170139906646表1-11 W-4壁式框架柱梁等效刚度计算表类别层次Ec/N/mm2Ec104N/mm2（mm）l（mm）A106/mm2I01010/mm4vEI/l梁6-13315003.1518002728.260.242.881.3330.
30、4284.9561-53.253.2518002728.260.242.881.3330.4285.113左柱6-13315003.15270033000.464.071230.7870.5603.9732-5325003.25270033000.464.071230.7870.5604.1001325003.25330036000.464.071230.5270.6553.125右柱6-13315003.15270033000.464.071230.7870.5603.9732-5325003.25270033000.464.071230.7870.5604.1001325003.25330
31、036000.464.071230.5270.6553.125根据图1-5，图1-6中的壁式框架的等效框架，算出壁式框架的框架柱的侧移刚度，计算结果填入表1-12。 图1-7 图1-8w-4壁式框架的刚域长度计算式如下表1-12总框架的剪切刚度层次框架壁式框架Hi mmDi N /mmHi Di 108 NHi mmDi N /mmHi Di 108 N7-13330098118032.37894330098917232.642686330099077632.695608330099933832.978152-53300129765242.822523300102155433.71128136
32、00179435664.59682360090664632.6392611.463789.92966所以：=（11.46378+9.92966）108=21.39344 108 N。1.2.4连系梁的约束刚度【4】为简化计算，计算连续梁的约束刚度时，可不考虑剪力墙翼缘的影响。另外，各连续梁净跨长与截面高度之比均大于4，故可不考虑剪切变形的影响。框剪刚结体系的连续梁进入墙的部分刚度很大，因此，连续梁应作为带刚域的梁进行分析。连续梁转动刚度 （1.10）当采用连续化方法计算框架剪内力时，化为各层高线刚度C12，C21 （1.11）单位高度上连续梁两端线约束刚度之和为以W-7之间的连续梁为例，说明连
33、续梁的计算方法，其他连续刚度计算结果填于表1-13，两片W-7之间的连续梁：其刚域长度为5100图1-9连系梁刚域计算al=bl=2550+100-0.25450=2537.5mm，l=25502+2100=8200mm，a=b=0.309表1-13连续梁约束刚度Cbi的计算类别层次Hi mml（mm）abEc104Nmm2I0（109mm4L16-13330060000.2480.2483.151.5187511.0134511.013456.674822-5330060000.2480.2483.251.5187511.3630911.363096.886721360060000.2480
34、.2483.251.5187511.3630911.363096.31283L26-13330082000.3090.3093.151.5187510.7509810.750986.515752-5330082000.3090.3093.251.5187511.0922811.092286.722591360082000.3090.3093.251.5187511.0922811.092286.16238L36-13330027500.2730.3093.151.518755.913393.377092.815302-5330027000.2780.3093.251.518756.369023
35、.598153.020351360027000.2780.3093.251.518756.369023.598153.294936-1343.8833634.5089523.7552623.2990622.5282713.887082-546.2666936.0252924.6086824.1201323.2780514.36308146.2666936.0252924.5031424.1201323.2780313.326101.2.5结构刚度特征值 （1.12）式中，为连续梁的刚度折减系数，当设防烈度为6度，折减系数不宜小于7.0,7、8、9度时，不宜小于0.5计算地震作用框剪结构内力和位
36、移时，式中取0.55。第2章 荷载计算2.1竖向荷载计算2.1.1竖向恒载标准值计算1.屋面荷载【12】：恒载30mm厚细石混凝土保护层 0.0320=0.6KNm2三毡四油防水层 0.4 KNm220mm厚水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 KNm21:6水泥基底找20坡，且最薄处厚度为30mm 1.365 KNm250mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板保护层 0.050.5=0.025 KNm2120mm厚钢筋砼板 0.1225=3.00 KNm2铝合金条板吊顶 0.12 KNm2 合计 5.91 KNm2活荷载： 不上人屋面为 0.7 KNm2雪荷载： 0.4 KNm22.楼面荷载：恒载：8mm
37、厚陶瓷地砖 0.00817.8=0.142 KNm220mm厚干硬性水泥砂浆找平层 0.0220=0.400 KNm2120mm厚钢砼 0.1225=3.00 KNm210mm厚水泥石灰砂浆打底 0.0114=0.14 KNm2 合计 3.68 KNm2活荷载： 2.0 KNm23.墙体自重荷载： 外墙：6mm厚瓷质仿石墙面砖 0.00619.8=0.119 KNm28mm厚抗裂聚合物砂浆 0.00820=0.16 KNm250mm挤塑聚苯板保温层 0.050.25=0.013 KNm220mm水泥砂浆找平层 0.00220=0.4 KNm2240mm厚水泥空心砖墙体 9.60.24=2.304 KNm2乳胶漆墙面 0.36 KNm2自重： 0.2（0.4-0.12）25=1.4KNm 合计 3.329 KNm2内墙（）一般墙240mm厚水泥空心砖墙体 9.60.24=2.304 KNm2乳胶漆墙面（双面） 0.362=0.72 KNm2剪力墙：200mm厚钢砼墙 0.225=5.0 KNm2乳胶漆墙面（双面） 0.362=0.72 KNm2合计 5.72 KNm2隔墙：120mm厚墙 0.1214=1.08 KNm2乳胶漆墙面（双面）
