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1、B地块一栋12层住宅楼结构设计摘要本设计为上海闵行某镇203号地块配套商品房B3地块一栋12层住宅楼结构设计。其中本设计的B3楼地上部分建筑面积为10695.33平方米，B3楼结构形式为剪力墙结构，共12层，层高2.8米，总高35.25米，一梯三户。本工程属一般剪力墙结构，建筑场地属IV类场地，建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为七度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g，设计特征周期Tg=0.9秒，剪力墙抗震等级三级，建筑结构安全等级为二级。本次毕业设计的要求主要包括两大部分，第一部分是掌握剪力墙小高层住宅楼的结构体系布置、运用结构设计软件PKPM建立计算模型、合理设定软
2、件的参数配置，最后利用PKPM软件进行计算分析；熟悉相关设计规范规程。在PKPM软件运用中主要有：一、PMCAD：结构模型与荷载输入，结构楼面布置信息，楼面荷载传导计算；二、SATWE：接PM生成SATWE数据，结构内力、配筋计算，弹性动力时程分析；三、梁柱施工：梁归并（全楼归并），梁平法施工图；四、JLQ：剪力墙配筋设计，画截面注写方式施工图。第二部分是要能按要求运用AutoCAD软件绘出住宅楼结构平面布置图、剪力墙配筋图、连梁配筋图、楼板配筋图和楼梯详图等结构施工图。毕业设计的目的为：根据所学的房屋建筑学、钢筋混凝土结构设计、土力学与地基基础和砌体结构等专业课程知识进行初步设计，同时通过毕
3、业设计掌握PKPM软件的运用及高层建筑剪力墙结构体系布置。根据相关的建筑规范采用电算进行计算和验算，同时提交设计成果图纸（住宅楼结构平面布置图、剪力墙配筋图、连梁配筋图、楼板配筋图和楼梯详图等结构施工图）。通过这次毕业设计使学生能够综合运用所学过的专业基础知识、基本理论知识，对一般土木工程进行结构、建筑、设备和材料的设计布置，培养学生解决实际工程问题的能力，激发学生探索土木工程专业的兴趣，培养学生的自学和创新能力，帮助学生在今后的工作中不断取得进步。同时，本设计有助于学生树立正确的设计思想和经济观念，培养理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度；提高学生独立分析，实际解决工程问题的能力。本设
4、计的工程要考虑适应上海的地质、气候、风向等因素，要顾及冬季的防寒保温和夏季的隔热通风，建筑设计立面简洁美观、居住环境安静舒适，采用一梯三户式建筑结构布置，为居民的居住生活创造良好的环境。本设计属于高层建筑设计，在新高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32002）里规定：10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过100m时，称为超高层建筑。我国的房屋6层及6层以上就需要设置电梯，对10层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范，因此我国的民用建筑设计通则（GB503522005）、高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）将10层及10层以上的住宅建
5、筑和高度超过24m的公共建筑和综合性建筑划称为高层建筑。随着我国的改革开放，人民的生活水平的不断提高,在我国的一些大、中城市都大量的兴建住宅楼,在城市用地的日趋紧张及住户对在房屋的使用功能、面积和房间组合等提出越来越高的要求,高屋住宅楼越来越多,而且平面布置也趋于复杂。在多数住宅楼中,把楼梯、电梯及竖向管道井置于中部,形成一个竖向交通核心,各住宅单元围绕该中心布置的平面布置方法,经过长时期的使用,证明了这种格式的高屋住宅楼各单元的通风采光良好、平面紧凑、结构外露面少,而且较为经济,已普遍被推广。高屋建筑混凝土结构技术规程(JGJ3 -2002) 中指出：“近年兴起的短肢剪墙结构有利于住宅建筑布
6、置,又可进一步减轻结构自重。”肯定了短肢剪力墙在高屋住宅中的优点和特点。短肢剪力墙是通过加开结构洞及加大门窗洞口的宽度,墙体由几个短的独立的钢筋混凝土墙段,通过连梁拉结,以达到减少剪力墙肢长,增长建筑物自振周期和降低地震作用的目地。 短肢剪力墙属剪力墙的一种,通常采用T 形、L 形、十字形等的墙肢，这些墙肢主要分布于房间分隔墙的交点处,并视抗侧力的需要和分隔墙相交的形式而布置适当数量的各种形式的短肢墙,并在各墙肢处布置连梁,把这些短肢墙连结成一个整体,而未利用部分的剪力墙中的间隔墙,则用轻质砌体填充。本论文主要包括以下内容：开题报告和设计任务书，绪论，即高层建筑与剪力墙结构设计要求。设计说明与
7、结构布置，计算结果与分析，设计小结，参考文献和谢辞。本设计具有以下特点：一、在考虑建筑、结构要求的同时考虑了施工要求及可行性。二、针对不同荷载的特点采用了多种不同的计算方法，对知识进行了全面系统的复习。三、利用电算对结果进行了验算，掌握PKPM及AutoCAD的用法，使结果更加有说服力。通过这次设计，使我更加深入的理解了毕业设计的重要性和必要性，使我对土木工程有了一个整体的认识，并对综合运用、巩固扩展所学的基础理论和专业知识，树立正确的设计思想和工程经济理念有很大的帮助；同时令我印象深刻的是治学必严谨，要有严肃认真的科学态度，要善于理论联系实际，要通过实践验证所学的知识，才能把专业知识转化为开
8、拓进取的力量。关键词：结构设计，剪力墙结构，高层建筑，PKPM，AutoCADSTRUCTURAL DESIGN FOR A 12-STOREY RESIDENTIAL BUILDING IN B3 BLOCKABSTRACTThe graduation design is a 12-storey residential building structural design located in the Minhang District, Shanghai, belonging to 203 B3 block, one of the commercial housing block. The
9、area, above the ground floor, is 10695.33 square meters, the building here takes a shear-wall structure, with a total of 12 floors and 2.8 meters, height a storey, and the total height is 35.25 m, sharing one ladder for 3 households. The project takes a general shear-wall structure, with a class IV
10、construction sites and a category C for building, seismic fortification with seven degrees. The design earthquake belongs to the first group classification and the design value of the basic seismic acceleration is 0.10g, and also design characteristic period is 0.9 sec, with a level-three for shear
11、seismic, a level-two for the structures, security.The requirements of this graduation project mainly contain two parts, the first part is to master the shear wall structural system layout for high-rise house building, using the structural design software PKPM to establish the model, setting appropri
12、ate parameters and the final work is calculation. Student should be familiar with the structural design rules. The uses of PKPM software are:1. PMCAD: establishing models and inputting loads, information of structural floor layout, the floor load calculation.2. SATWE: link PM generating SATWE data,
13、internal force and reinforcement computation, elastic dynamic analysis.3. Beam construction: beam merger (merging the whole building), girder plane method for construction drawings.4. JLQ: reinforcement design for wall, the section working drawings.The second part is using AutoCAD software, drawing
14、the graphs of structure plan, wall reinforcement plan, beam reinforcement plans, slab reinforcement plans and stairs detailing plans.The aim of Graduation design: According to the knowledge of Architecture, reinforced concrete structure design, Soil Mechanics and Foundation Engineering and Masonry S
15、tructures, student needs to take a preliminary design of project, and through the graduation design, mastering PKPM software and shear wall structure layout for high-rise buildings. According to the relevant building rules, calculating the project by ICC and checking, and submitting the design drawi
16、ngs (structural floor plan, wall reinforcement plan, beam reinforcement plans, slab reinforcement plans and stairs detailing). By the design, a graduation should master comprehensive use of the professional knowledge and basic theoretical knowledge for designing the architecture, layout of equipment
17、 and materials for the general civil engineering, encouraging students to solve practical engineering problems, and explore interest in civil engineering. Culturing self-learning and innovation abilities, helps students continue to make progress in future work. At the same time, this design project
18、will help students acquire a correct design and economic concepts, forming theory with practice work style and serious scientific attitude. Improving students, independent analysis, the actual ability to solve engineering problems.The project should be adapt to Shanghais geology, climate, wind direc
19、tion and other factors, taking the winter cold and summer heat ventilation and insulation into account, with a simple and beautiful facade appearance, a quiet and comfortable living environment and using a ladder for 3 arrangements style to create a good environment for living life.The design is hig
20、h-rise building, the new Technical specification for concrete high-rise buildings (JGJ3-2002) rules that: more than 10 floors and 10 floors or more than 28m high reinforced concrete structure, are known as the high-rise building. When the building height exceeds 100m, it is called High-rise building
21、.Houses in Chinese, with 6 layers or more, need to set elevators, while more than 10 layers the fire houses have made a special fire safety requirements, so Chinas Civil Design Principles (GB50352-2005), High-rise Civil architectural design code for fire protection (GB50045-95) define 10 floors or m
22、ore of residential buildings and the public buildings taller than 24m, as the high-rise building.As reform in China and opening up advance, peoples living standards is rising up, some large and medium-sized cities have established a large number of residential building. with a growing tensions in ur
23、ban land, housing function, area and room combination, citizens raise higher and higher demands, more and more high residential buildings established, and also tends to complex layout. In most residential buildings, the staircase, elevator and vertical pipe wells placed in the middle of the core to
24、form a vertical transport, the residential units arranged around the center of the layout, after a long period of use, this arrangement has generally been proved high residential building, s ventilation and lighting all good, flat compact, less appearance for structure, and also more economical, whi
25、ch has generally been spread, This article presents its designing features from the definition of short shear wall, the definition of multi-short-shear-wall structure and failures exist in the present structural computation software. It also provides gist in the design of short shear wall in a proje
26、ct.High-rise shear walls for residential special-shaped columns as people, especially in high-rise residential flat and space have become increasingly demanding, the original general frame structure of the exposed beams exposed columns, normal wall structure of architectural space strictly limited a
27、nd separated can no longer satisfy peoples demand for residential space. So on the basis of the existing shear walls, absorbing the advantages of the frame structure, and gradually evolved that can adapt to peoples concept of the new residential high-rise residential structure type, that is short-pi
28、er shear wall structure and special-shaped column frame structure type. These two new structures due to a large extent, overcome the general framework of the shortcomings of ordinary shear wall structure by the architects definitely more open with the Housing tenants have been welcomed by business,
29、this paper these two kinds of new type of high-rise residential structure, force characteristics, structural analysis and structural requirements set out.High-rise building Technical Specification for Concrete Structures (JGJ 3 -2002) rules that: In recent years, the rise of short-limb shear wall st
30、ructure is conducive to residential building layout, the structure can further reduce weight. The advantages and characteristics of the short pier shear walls in high housing are affirmed. Short shear wall structure has additional holes and increases the width of window and door openings, the wall c
31、onsists of several short independent reinforced concrete wall sections, by rachelling beams to realize the reduction of wall flange, and increasing the vibration period of building and reducing earthquake effect.Short shear wall is one kind of wall styles, usually using the T-shaped, L-shaped, cross
32、 and so on. These are mainly distributed in the room wall for the intersection of a separating wall, and considering the needs of lateral force and the forms of separation barrier, lay the appropriate number of various forms, short shear wall and the wall layout with beams forming as a whole. The sp
33、are partition of short shear wall, filled with lightweight masonry.This paper includes the followings: opening report and task plan，introduction, high-rise building with shear wall structural design requirements, the design description and structural arrangement, results and analysis, the design sum
34、mary，reference and tribute.The design has the following features: 1. Comprehensive consideration, including the building, structure, the requirements of the construction requirements and the feasibility. 2. According to the characteristics of different loads, using various calculation methods, gradu
35、ation has a comprehensive system of review. 3. Using ICC toward the results for checking, mastering the use of AutoCAD, PKPM softwares, making the results more convinced. Through the graduation design, I am more in-depth understanding of the importance and necessity of practical design, I also have
36、a whole cognition for civil engineering, which is of great help for integrating use and consolidating the basic theory and professional knowledge, establishing proper design and engineering economic philosophy. At same time, making me impressed most is scholarship must be rigorous, students should h
37、ave serious scientific attitude, be good at linking theory with practice, the knowledge learned in books should be verified by practice in order to bring expertise into the strength to advance.Key words: structural design, wall structure, high-rise buildings, PKPM, AutoCAD 目 录第一章 绪论11.1 高层建筑现状及结构112
38、 剪力墙结构设计要求21.2.1 短肢剪力墙的定义21.2.2 短肢剪力墙的界定方法21.2.3 短肢剪力墙设计21.2.4短肢剪力墙设计抗震加强21.2.5 短肢剪力墙受力分析3第二章 设计说明与结构布置42.1 结构设计说明42.1.1 设计依据及选用说明42.1.2 材料42.1.3 基础部分52.1.4 钢筋混凝土部分52.1.5 结构留孔要求62.1.6 其它62.2 结构平面布置62.3 SETWE计算参数设置72.3.1 总信息72.3.2 风荷载信息92.3.3 地震信息102.3.4设计信息122.3.5计算控制参数13第三章 计算结果及分析173.1 计算结果说明173.1
39、.1最大地震力作用方向183.1.2有效质量系数193.1.3周期比193.1.4位移比203.1.5刚重比253.1.6剪重比253.2 弹性动力时程分析27第四章 设计小结31参考文献32谢辞33第一章 绪论毕业设计是在校完成本科学习的最后一个实践环节，它的目的是通过设计，将大学四年所学的基础理论和专业技能知识融会贯通，达到学以致用的目的，来具体地分析和解决一个实际问题。在做毕业设计的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。在做完毕业设计后，能使自己的动手和动笔能力得到提高，增强跨入社会的竞争能力。目前各大城市都不约而同的在建造大户型的房屋，对那些中低收入的家庭来说这
40、无疑限制了他们购买房屋的能力，因此在这次毕业设计中我选择了中小户型为设计题目，我认为将来中小户型将是房屋建筑中的主要类型。我的设计题目是上海市某高层住宅楼1，根据设计任务书的要求，此次设计的内容主要是剪力墙小高层住宅楼的结构体系布置、利用结构设计软件PKPM建立计算模型、参数设置和计算分析，熟悉相关设计规范规程，能按要求绘出相关的结构施工图。其中，在结构设计部分，结构设计的内容包括：结构方案的选择和确定、结构计算书的编制和结构施工图的绘制。结构计算书包括构件截面尺寸选择、荷载计算和框架内力计算、荷载内力组合、框架的抗震设计、框架配筋和基础设计等。最后，利用PKPM或AutoCAD等专业软件来校
41、正计算结果。本工程位于上海闵行区华漕镇203号地块。华漕镇203号地块配套商品房B3地块由7栋12层住宅,2栋单层门卫,1栋大件垃圾房和地下汽车库，自行车库组成。其中本次设计的B3楼地上部分建筑面积为10695.33平方米，主体结构为12层，不设地下室。第一层至第十二层均为居民住宅。B3楼结构形式为剪力墙结构，共12层，层高2.8米，总高35.25米，一梯三户。1.1 高层建筑现状及结构在我国，旧规范规定：8层以上的建筑都被称为高层建筑，而目前，接近20层的称为中高层，30层左右接近100m称为高层建筑，而50层左右200m以上称为超高层。在新高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ32002）里规
42、定：10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过100m时，称为超高层建筑。 我国的房屋6层及6层以上就需要设置电梯，对10层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范，因此我国的民用建筑设计通则（GB503522005）、高层民用建筑设计防火规范（GB50045-95）将10层及10层以上的住宅建筑和高度超过24m的公共建筑和综合性建筑划称为高层建筑。随着我国的改革开放，人民的生活水平的不断 提高,在我国的一些大、中城市都大量的兴建住宅楼,在城市用地的日趋紧张及住户对在房屋的使用功能、面积和房间组合等提出越来越高的要求,高屋住宅楼越来越多,而且平面布置也
43、趋于复杂。在多数住宅楼中,把楼梯、电梯及竖向管道井置于中部,形成一个竖向交通核心,各住宅单元围绕该中心布置的平面布置方法,经过长时期的使用,证明了这种格式的高屋住宅楼各单元的通风采光良好、平面紧凑、结构外露面少,而且较为经济,已普遍被推广。高屋建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002) 中指出:“ 近年兴起的短肢剪墙结构有利于住宅建筑布置,又可进一步减轻结构自重.”肯定了短肢剪力墙在高屋住宅中的优点和特点。短肢剪力墙是通过加开结构洞及加大门窗洞口的宽度,墙体由几个短的独立的钢筋混凝土墙段,通过连梁拉结,以达到减少剪力墙肢长,增长建筑物自振周期和降低地震作用的目地。 短肢剪力墙属剪力墙的一种,
44、通过采用T 形、L 形、十字形等的墙肢。这些墙肢主要分布于房间分隔墙的交点处,并视抗侧力的需要和分隔墙相交的形式而布置适当数量的各种形式的短肢墙,并在各墙肢处布置连梁,把这些短肢墙连结成一个整体,而未利用部分的剪力墙中的间隔墙,则用轻质砌体填充。12 剪力墙结构设计要求1.2.1 短肢剪力墙的定义短肢剪力墙2是指墙肢截面高度与厚度之比为58的剪力墙。但高层建筑混凝土结构技术规程第7.1.2条规定高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构，短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。1.2.2 短肢剪力墙的界定方法高层建筑混凝
45、土结构技术规程第7.1.3条规定了B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，不应采用第7.1.2条规定的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。 短肢剪力墙结构的必要条件：抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。 短肢剪力墙结构的下限：当短肢墙较少时，如短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的15% 40%，则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定，用户可以灵活掌握。B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，即使置筒体，也不能采用。最大适用高度比高规表4.2.2-1中剪力墙结构的规定值适当降低，且7度和8度抗震设
46、计时分别不应大于100m和60m。在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成短肢剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。短肢剪力墙结构，其首先应是全剪力墙结构，应有足够的长肢剪力墙。如果把短肢墙看成异形柱，则短肢剪力墙结构可以认为呈框剪结构的变形特征。当结构形式符合短肢剪力墙结构形式后，才能在软件“总信息”参数的结构体系中，定义结构为“短肢剪力墙结构”。1.2.3 短肢剪力墙设计短肢墙设计3：短肢剪力墙：5 H/B 8（不限）。 当有大于两肢的短肢墙或异形柱时，尽管各肢的长宽比符合要求，也宜按墙输入设计。短肢墙设计主要参数：轴压比（按剪力墙）、刚度（墙输入、采用壳元或薄壁杆元）、配筋（按剪力墙）、
47、构造（按高规的短肢墙构造）。弱短肢剪力墙（截面高厚之比小于5的墙肢）：高规7.2.5条文规定了不宜采用墙肢截面高度与厚度之比小于为5的剪力墙；当其小于5时，其在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一级（9度）、一级（7、8度）、二级、三级时分别不宜大于0.3、0.4、0.5和0.6。短墙（截面高度之比不大于3的墙肢） ：高规7.2.5条文和抗震规范6.4.9条文规定剪力墙的截面高度与厚度之比不大于3时，应按柱的要求进行设计，底部加强部位纵向钢筋的配筋率不应小于1.2%，其它部位不应小于1.0%，箍筋应沿全高加密。1.2.4短肢剪力墙设计抗震加强 抗震设计4时，短肢剪力墙的抗
48、震等级应比高规4.8.2规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用。 各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级5为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1。除底部加强部位应按高规7.2.10条调整剪力设计值外，其它各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2。 短肢剪力墙截面6的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm。 7度和8度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘。一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁。 高规7.2.1条文规定了带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C25。 1.2.5 短肢剪力墙受力分析短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。该结构型式的特点是： （1）结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾； （2）墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的
