本设计为11层框架剪力墙结构的住宅主楼土木工程毕业论文.doc

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1、摘 要本工程为金穗园，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，一层设置两户。首层的标高为4.5米，其余10层的层高均为3.5m。楼层总高度为42.3m。基本风压值0.50kN/m2，抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度值为0.15g，类场地，设计地震分组为第一组。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

2、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：高层建筑，抗震结构，框架剪力墙，结构设计 AbstractJin-hui garden, the proposed high-rise residential buildings. According to the land use area will be carried into a symmetrical layout design of residential buildings, the installation of a lift,

3、 one of two households. The level of the first floor is 4.5m and the remaining eleven floors are 3.5m high-level layers. The total height of the building is 42.3m. Basic wind pressure value is 0.50kN/m2, earthquake intensity of 7 degrees security, the basic design for seismic acceleration values 0.1

4、5g, category II sites, design for the earthquake-first group. This engineering construction design adoption the frame-shear wall construction. The structure of the vertical longitudinal loading analysis. Concrete contents include: structural programmes and primary cross-sectional size; floor structu

5、ral design; Structural calculation diagrammatic drawing and stiffness parameter calculation; Structural load calculation and displacement calculation; Level load role of endogenous force structure analysis; Vertical load role of the endogenous force structure analysis; Load effects and endogenous fo

6、rce portfolio; Cross-sectional design and construction requirements; Foundation design; Structural construction mapping; computer-aided design. Earthquake in cross-sectional design, pillar by bias components calculated to ensure extensive framework to strong reminder and weak bends, strong column an

7、d weak beam, strong joint weak components strong anchorage design principles, and the cross-section must to meet the demand of construction requirements.Key words: Tall structures, Earthquake proofing construction, Frame -Shear wall, Structural design目 录工程概况1结构布置和初选构件截面尺寸22.1 柱截面尺寸22.2 梁截面尺寸32.3 板的厚

8、度32.4 剪力墙数量的确定33 楼板结构设计63.1 楼梯设计63.1.1 梯段板计算63.1.2 梯梁设计83.2楼板设计93.2.1 荷载计算93.2.2 计算跨度L0103.2.3 弯矩和配筋计算10非框架梁的设计174.1非框架梁的内力计算174.2非框架梁的配筋计算274.2.1 正截面承载力计算274.2.2 斜截面承载力计算285 计算简图及刚度参数315.1 计算简图315.2 刚度参数315.2.1 总剪力墙的等效抗弯刚度315.2.2 总框架的抗推刚度335.3主体结构刚度特征值396 竖向荷载及水平荷载计算406.1 竖向荷载406.1.1 各种构件的荷载标准值406.

9、1.2 重力荷载代表值426.2横向水平地震作用426.2.1 结构总水平地震作用底部剪力标准值FEk426.2.2 各层水平地震作用Fi446.3 横向风荷载计算447 水平荷载作用效应分析477.1 水平地震作用折算及水平位移验算477.1.1 水平地震作用折算477.1.2 水平位移验算477.2 水平地震作用下的内力计算487.2.1 总剪力墙、总框架和总连梁的内力487.2.2 各根柱、各根连梁、各片剪力墙的内力50（2）各片剪力墙的弯矩和剪力507.2.3 框架梁、柱的内力计算528 竖向荷载作用下结构的内力计算568.1 框架内力计算568.1.1 计算简图568.1.2 分配系

10、数及固端弯矩578.1.3 分配与传递598.2 剪力墙内力计算658.2.1 轴力的计算658.2.2 弯矩的计算689 荷载效应组合719.1 框架梁柱的内力组合719.1.1 梁、柱内力调整719.1.2 框架梁、柱的内力组合769.2 剪力墙的内力组合7710 截面设计7910.1 框架梁7910.1.1 正截面受弯承载力计算7910.1.2 斜截面受剪承载力计算8010.2 框架柱8110.2.1 剪跨比和轴压比8110.2.2 正截面抗弯承载力计算8210.2.3 斜截面抗剪承载力计算8510.2.4 节点的抗剪承载力计算8710.3 剪力墙8810.3.1 正截面承载力计算881

11、0.3.2 斜截面承载力计算8911 基础设计9211.1 基础选型9211.2 基础平面布置9211.3 承台计算和配筋94参考文献100致谢100101 工程概况本设计为11层框架-剪力墙结构的住宅主楼，主体高度35.9m。位于广州市中心区，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，场地类别类，设计地震分组为第一组，基本风压为。地面粗糙度C。总共11层，首层3.9m，211层层高均为3.2m。天面上设顶层梯间及电梯机房，其层高为2.8m，电梯机房地面高于天面1.5m。屋面为上人屋面，屋顶花园，外围护墙墙厚200mm，选用加气混凝土砌块。内围护墙墙厚100mm，选用加气混凝土砌块

12、。结构布置和初选构件截面尺寸该建筑经过对建筑高度、使用要求、材料用量、抗震要求、造价等因素综合考虑后，宜采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构。混凝土强度等级选用：梁、板为C30；墙、柱1-5层为C35，6-11层为C30。按照建筑设计确定的轴线尺寸和结构布置的原则进行结构布置。剪力墙仅在电梯井及楼梯间布置。标准层结构布置平面图如图2.1所示。各构件的截面尺寸初估如下：2.1 柱截面尺寸2.1.1 首层中柱 按轴压比限值考虑。本结构框架抗震等级为三级，；住宅荷载相对较小，取；楼层数；弯矩对中柱影响较小，取；柱负荷面积，以上数据代入式Ac=得：，于是。首层边柱负荷面积,取1.2,其余参数与中柱相同。可得

13、：，则。2.1.1 六层中柱 用与首层类似的作法可得：，。边柱：，则。2.1.1 初选柱截面尺寸考虑到各柱尺寸不宜相差太大以及柱抗侧移刚度应有一定保证，因此初选柱截面尺寸为：15层中柱 ，边柱 ；612层中柱 ，边柱 。以上尺寸也满足规范关于柱截面宽度和高度的最小尺寸、柱剪跨比、截面高宽比等要求。2.2 梁截面尺寸横向框架梁 计算跨度，梁高取(1/101/18)=，初选；梁宽度(1/21/4)，初选。按简支梁满载时的（0.60.8）验算。取，则选用HRB335，混凝土C50时,b=0.550。按单筋梁估算，1fcbho2b(1-0.5b)=114.320046520.55(1-0.550/2)

14、= 290.5 kNmM。于是初选梁截面为250 550mm。对纵向框架梁作与横向类似的粗略计算，可取截面尺寸为250500 mm。其它非框架梁取200400mm。2.3 板的厚度板的最小厚度不小于80mm；考虑到保证结构的整体性，初选h=100mm，顶层楼板取120 mm。2.4 剪力墙数量的确定剪力墙截面面积A与楼面面积之比按2%3%考虑，且纵横两个方向剪力墙截面积应大致相同，即纵、横向各应有A=(1%1.5%)32.416.8=5.448.16m2。初选墙厚为250 mm。各种构件截面尺寸及混凝土强度等级详见表2.1 图1.1 建筑平面图图2.1 平面结构布置图3 楼板结构设计3.1 楼

15、梯设计本住宅楼采用板式楼梯，标准层尺寸如图3.1所示，。采用C30混凝土，梯板钢筋用HPB235，梯梁用HRB335。 图3.1 标准层楼梯图3.1.1 梯段板计算TB1、TB2计算跨 L27002002500mm梯板厚度 h（1/251/30）L 84100mm，取h100mm踏步高度 310020155mm， 踏步宽度 27009300mm荷载计算：1. 平梯段、楼板段面层： 10厚地砖，素水泥浆擦缝 0.01200.20 kN/m2 25厚1:3水泥砂浆 0.25200.50 kN/m2梯板： 100mm厚钢筋混凝土板 0.100252.5 kN/m2板底： 15厚水泥石灰浆打底、5厚纸

16、筋灰批面 0.01517+0.005160.34 kN/m2恒荷载标准值： 3.54 kN/m2活荷载标准值： 3.5 kN/m2平梯段设计荷载： 1.23.541.43.59.15 kN/m2支座反力：0.59.152.712.35 kN/m最大弯矩：8.34 kNm/m选用A10 140（I级钢） ，A561 mm2/m支座截面负筋取与跨中截面相同，采用A10 140。2. 斜梯段面层： (0.200.50)(0.30+0.145)0.301.04 kN/m2梯踏步： 0.145252 1.813 kN/m2梯斜板： 0.100252.78 kN/m2板底： 0. 340.38 kN/m2

17、 扶手重： （不计入，另加212）恒荷载标准值： 6.013 kN/m2活荷载标准值： 3.5 kN/m2荷载设计值： 1.26.0131.43.512.116 kN/m2支座反力：0.512.1162.716.36 kN/m最大弯矩：11.04 kNm/m选用10 110（I级钢） ，A714 mm2/m支座截面负筋取与跨中截面相同，采用A10 110。3.1.2 梯梁设计TL1、L11 (计算简图如图3.2所示)跨度 L2600mm， 梁高 h L12 217mm截面取 200300荷载计算： 图3.2 梯梁计算简图TB1(TB2)传来： (设计值) 16.36 kN/m楼板( TB3)传

18、来： 9.151.225.49 kN/m梁自重： 1.20.2(0.30.10)251.20 kN/m梁侧批荡： 1.220.02(0.30.1)170.16 kN/m均布荷载设计值： 23.21 kN/m侧砖扶手（0.9m高）传来集中荷载：1.2(190.060.342)0.92.75.90kN跨中弯矩：倒L形截面，近似按矩形截面计算配筋：实配2B16（HRB335级钢），402 mm支座剪力：仅需按构造配置箍筋，此时箍筋的最大间距为200mm，最小配箍率为：选 6 150 双肢箍 ， ，满足要求。注：楼板(T B3)传来：9.151.225.49kN/m梯板( B22)传来：9.151.2

19、25.49kN/m两者相等。3.2楼板设计各楼面板的编号如图3.3所示：图3.3 楼面板编号图 3.2.1 荷载计算 楼面荷载标准值活荷载：2.0kN/恒荷载：饰面层：10厚地砖，素水泥浆 0.01m20kN/m3=0.2kN/m2找平结合层：25厚1：3水泥砂 0.025m20kN/m3=0.5kN/m2结构层：100厚钢筋混凝土屋面板 0.10m25kN/m3=2.5kN/m顶棚抹灰：15厚水泥石灰浆打底，5厚纸筋灰批面0.015 m17kN/m3+0.00516kN/m3=0.335kN/m2_ 恒荷载合计 3.54kN/恒荷载设计值： 1.23.544.248kN/m2活荷载设计值：

20、2.80kN/m23.2.2 计算跨度L0各板内跨取轴线间的距离，边跨取板净跨加梁宽度。以B2板为例： (4.20.10.1)0.24.2m (4.20.10.1)0.24.2m由于，故按双向板计算。3.2.3 弯矩和配筋计算1双向板的计算因为混凝土结构设计规范10.1.2规定当长边与短边长度之小于2.0按双向板计算。现只计算B2，其它板的计算见下表。B2双向板的边界是两邻边简支，两邻边固定。其最大弯矩由g+q/2作用下两边支座简支、两内支座固支板的跨中弯矩与q/2作用下四边简支板的跨中弯矩之和求得；支座最大负弯矩则为g+q作用两边支座简支、两内支座固支时的支座弯矩。计算时取混凝土泊松比=0.

21、2 ，取一米宽的板带作为计算长度。用g4.248kN/m2 和其q，14.3N/mm2，210 N/mm2，80mm，查建筑结构静力计算手册后得计算如下：Lox/Loy=4.2/4.2=1，由静力手册查双向板均布荷载作用下的内力系数表可得：跨内最大弯矩：mm(短向底筋在下)实配8 200，251.5mm2/mmm(长向底筋在上)实配8 170，295.9mm2/m支座弯矩： 同理可求出其他板的跨内最大弯矩和支座弯矩，并进行配筋计算（见表3.1）支座负钢筋则要由该支座相邻两区格同一支座弯矩的较大值确定。此外，对端支座应考虑梁对板的转动约束作用，配置构造负钢筋。当板内支座受力钢筋为10110（As

22、=714mm2）时，可取构造钢筋截面面积7141/3238mm2/m，选8200，251 mm2/m。2单向板的计算由于本结构中的单向板数量较小且不是连续板，再加上活荷载较小，故单向板计算时不考虑结构最不利荷载组合。全部按活载满跨布置。取一米宽的板带作为计算长度。用q4.248+2.8=7.048kN/m2，14.3N/mm2，210 N/mm2，查建筑结构静力计算手册得：计算简图如3-4a,b所示： 楼面单向板的弯矩和配筋计算如表3.2所示：注：1.M的系数通过建筑结构静力计算手册查得；2.M=表中系数 ；3.配筋通过下列公式计算 ，各单向板的分布钢筋选用6180(As=157mm2),因为

23、25115%=37.65mm2157 mm2又0.15%bh0=0.15%1000100 = 150 mm2157 mm2故分布钢筋满足要求。单向板的端支座配置垂直于板边的构造钢筋选用8200(As=251mm2)，因为，满足要求。3各板支座配筋由以上板弯矩和配筋的计算，可以看出，同一支座相邻板的支座配筋都大致相同或相近，故此，可选较大值做为该支座的支座配筋。以支座B2B3为例，板B2在该支座的配筋为10140，板B3在该支座的配筋也是8150，故该支座的配筋为10140。同理，其他支座的配筋如表3.3所示：非框架梁的设计按考虑内力重分布设计。高层楼盖不考虑梁从属面积的荷载折减和活荷载的不利布

24、置。标准层梁编号如图4.1所示：4.1非框架梁的内力计算L1：截面尺寸：200mm400mm梁左半边板传来荷载： (4.248+2.8)1.826.3405kN/m有1.8(24.2)0.214有(120.2142+0.2143) 6.34055.8 kN/m梁右半边B9板传来荷载：P9=(4.248+2.8)2.4/2=8.457KN/m2.4(23)0.4(120.42+0.43) 8.4576.2920 kN/m右边B6传给梁L1的荷载：P6=(4.248+2.8)1.2/2=4.223KN/m5/84.223=2.643 kN/m梁的自重和粉刷荷载为：g1=0.2（0.40.1）251

25、.2=1.8 kN/m隔墙荷载为：g2180.12(3.1-0.4)1.2 + 0.31(3.1-0.4)21.29.007 kN/m有总荷载P=5.8 + 6.292 + 2.643 + 9.007+1.8 = 24.075 kN/m故跨中最大弯矩：24.0754.228 = 53.08 kNm支座反力：25.27 kN其他梁也可用这种方法把三角形荷载和梯形荷载转化为均布荷载进行计算，但由于计算相当繁杂，其他梁的内力计算就使用“结构力学求解器”进行计算。如下：L2：截面尺寸：200mm400mm梁的自重和粉刷荷载为：g10.2（0.40.1）251.2=1.8kN/m隔墙荷载为：g2180.

26、11.01.2 + 0.311.021.22.9kN/m（阳台围栏）板14传来的梯形荷载： (4.240+1.42.5)1.325.031 kN/m有1.3(23.0)0.217(120.2172+0.2173) 5.0314.609 kN/m由力学求解器可求得：16.70 kN9.74 kNm弯矩荷载图如图4-2ab所示： 4.2a L2弯矩图L3：截面尺寸：200mm400mm 梁的自重荷载为：g10.2（0.40.1）251.2=1.8 kN/m隔墙荷载为： 图4.2b L2荷载图g2180.12(3.1-0.4)1.2 + 0.31(3.1-0.4)21.29.007 kN/m板10传

27、来的梯形荷载：q1=2.37.048/2=8.10 kN/m 板11传来的梯形荷载： q2=2.37.048/2=8.10 kN/m由力学求解器可求得：29.94 kN25.47 kNm弯矩荷载图如图4-3ab所示： 图4.3a L3弯矩图L4：截面尺寸：200mm400mm 梁的自重荷载为：g10.2（0.40.1）251.2=1.8 kN/m隔墙荷载为：g2180.12(3.1-0.4)1.2 + 0.31(3.1-0.4)21.29.007kN/m 图4.3b L3荷载图板3传来的梯形荷载：q1=3.67.048/2=12.68 kN/m板4传来的梯形荷载： q2=3.37.048/2=

28、11.63 kN/m由力学求解器可求得： 图4.4a L4弯矩图52.74kN 52.74 kN 63.73 kNm 弯矩荷载图如图4.4ab所示： 图4.4b L4荷载图 L5：截面尺寸： 200mm400mm 梁的自重荷载为：g10.2（0.40.1）251.2=1.8 kN/m隔墙荷载为：g2180.12(3.1-0.4)1.2 + 0.31(3.1-0.4)21.29.007kN/m板14传来的梯形荷载：q1=1.37.048/2=4.58 kN/m板15传来的三角形荷载：q2=3.37.048/2=11.63 kN/m由力学求解器可求得：30.31 kN30.31 kN 25.71k

29、Nm 图4.5a L5弯矩图弯矩荷载图如图4.5ab所示： L6：截面尺寸：200mm400mm 图4.5b L5荷载图梁的自重和粉刷荷载为： g10.2（0.40.1）251.2=1.8 kN/m隔墙荷载为：g2180.12(3.1-0.4)1.2 + 0.31(3.1-0.4)21.29.007 kN/m板11传来的梯形荷载：q1=2.37.048/2=8.10 kN/m板7传来的均布荷载： =1/2 (4.240+2.80) 1.2=5.069 kN/m 图4.6a L6弯矩图L9-2传来集中荷载：q3=64.38kN/m 由力学求解器可求得：34.42 kN 34.06KN 37.78

30、kNm弯矩荷载图如图4.6ab所示： 图4.6b L6荷载图 L7-1：截面尺寸：200mm400mm梁的自重和粉刷荷载为：g10.2（0.40.1）251.2=1.8kN/m隔墙荷载为：g2180.10(3.1-0.4)1.2 + 0.31(3.1-0.4)21.29.007 kN/m)板15传来的三角形荷载：q1=3.07.048/2=10.572 kN/m板16传来的三角形荷载： q2=3.07.048/2=10.572kN/m由力学求解器可求得：32.07 kNkNm弯矩荷载图如图4.7ab所示： 图4.7a L7-1弯矩图 图4.7b L7-1荷载图 L7-2：截面尺寸：200mm4

31、00mm梁的自重和粉刷荷载为：g10.2（0.40.1）251.2 =1.8kN/m隔墙荷载为：g2180.10(3.1-0.4)1.2 + 0.31(3.1-0.4)21.29.007 kN/m 板18传来的梯形荷载：q1=3.67.048/2=12.686 kN/m板17传来的三角形荷载： q2=1.87.048/2=6.343 kN/m板19传来的梯形荷载：q3=3.87.040/2=13.39 kN/mL12传来的集中荷载： q4=37.0kN/m 图4.8a L7-2弯矩图由力学求解器可求得： 39.67 kN81.12KN136.94 kNm 弯矩荷载图如图4.8ab所示：L8：

32、图4.8b L7-2荷载图截面尺寸：200mm400mm梁的自重和粉刷荷载为：g1=0.2（0.40.1）251.2=1.8 kN/m隔墙荷载为：g2180.101.01.2 + 0.311.021.22.904 kN/m（阳台围栏） 图4.9a L8弯矩图板1传来的梯形荷载： q1=1.87.048/2=6.343 kN/m由力学求解器可求得：20.09 kN 20.45 kN 20.73kNm 弯矩荷载图如图4.9ab所示： 图4.9b L8荷载图 L9-1：截面尺寸：200mm400mm梁的自重荷载为：g10.2（0.40.1）251.2=1.8 kN/m 隔墙荷载为：g2180.12(

33、3.1-0.4)1.2 + 0.31(3.1 -0.4)21.29.007kN/m板9传来的三角形荷载： q1=2.47.048/2=8.448 kN/m板6传来的梯形荷载：q2=1.27.048/2=4.224 kN/m由力学求解器可求得：21.84 kNkNm弯矩荷载图如图4.10ab所示： 图4.10a L9-1弯矩图L9-2： 截面尺寸：200mm400mm梁的自重和粉刷荷载为：g10.2（0.40.1）251.2=1.8kN/m隔墙荷载为： 图4.10b L9-1荷载图g2180.10(3.1-0.4)1.2 + 0.31(3.1-0.4)21.29.007 kN/m板10传来的三角

34、形荷载：q1=2.77.048/2=9.504 kN/m板11传来的三角形97.61荷载： q2=2.37.048/2=8.096 kN/m板7传来的均布荷载： q3=1.27.048/2=4.224 kN/mL3传来的集中荷载： q4=29.94kN/m 由力学求解器可求得： 图4.11a L9-2弯矩图52.86 kN 64.38 kN 97.61kNm弯矩荷载图如图4.11ab所示：L10： 图4.11b L9-2荷载图 截面尺寸：200mm400mm梁的自重荷载为：g10.2（0.40.1）251.2=1.8 kN/m隔墙荷载为：g2180.12(3.1-0.4)1.2 + 0.31(

35、3.1-0.4)21.29.007kN/m板21传来的三角形荷载：q1=2.4247.048/2=8.54 kN/m板23传来的均布荷载： q2=1.1767.048=4.144 kN/m由力学求解器可求得：24.05kN 16.84kNm弯矩荷载图如图4.12ab所示： 图4.12a L10弯矩图L11：截面尺寸：200mm400mm梁的自重和粉刷荷载为：g10.2（0.40.1）251.2=1.8 kN/m 图4.12b L10荷载图隔墙荷载为：g2180.12(3.1-0.4)1.2+0.31(3.1-0.4)21.2=9.007 kN/m板23传来的梯形荷载：q1=1.1767.048

36、/2=4.144 kN/m由力学求解器可求得：18.22 kN kN 图4.13a L11弯矩图kNm 弯矩荷载图如图4.13ab所示： L12：截面尺寸：200mm400mm梁的自重荷载为： 图4.13b L11荷载图 g10.2（0.40.1）251.2=1.8 kN/m隔墙荷载为：g2180.10(3.1-0.4)1.2 + 0.31(3.1-0.4)21.29.007 kN/m板17传来的梯形荷载：q1=1.87.048/2=6.336 kN/m板18传来的三角形荷载： q2=3.37.048/2=11.616 kN/m由力学求解器可求得：37.0 kN 35.79 kNm弯矩图如图4.12ab所示： 图4.14a