精剪力墙结构设计计算书.docx
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精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
」LQ1
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
1
Ibi。
0.20.45m1.52103m4
12
内墙连梁惯性矩为
13434
Ibio0.20.73m45.72103m4
12
连梁的计算跨度为LjLjohb。
2
JLQ1的整体性系数计算
0.80,h0.3743m4,H202.7m54m,代入后得
H
12
Ibjaj
hIi
.3
Lj
Ia
54
12
0.82.70.3743
0.00943
20.2。
4
12.598m,
444
IIi12.598m0.3743m12.2237m
12.2237m4
12.598m4
0.97,查表得Z
0.9694,属于壁式框架
JLQ2:
Ii2.0353m4,
4
I15.033m,IaIIi
12.9977m4
15.033m4
0.865,
属于联肢墙
4
JLQ3:
Ii1.6048m,
I27.665m4,IaIh
0.80,
54
12
0.82.71.6048
27.665m41.605m426.06m4
0.0371119.35
26.06m4
4
27.665m
0.94,查表得Z=0.973,
属于小开口整体墙。
JLQ4墙,Af10.952.7m229.56m2,代卩112m24m2
Aop4m20.1350.16,属整体墙。
Af29.56
JLQ5墙也属整体墙;
JLQ6:
Ii0.4934m4,0.80,
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lb02°^m41.518103m4,当混凝土强度等12
级为C40时Elb49335kNm2,C35时EIb47817kNm2。
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
Ab!
A
I1
「2
I3
I4
JLQ1
0.30
0.24
0.50
0.24
0.0562
5
0.0288
0.2604
2
0.0288
12.598
A1.28
Ii0.37427
JLQ2
0.98
0.24
0.28
1.961
0.0288
0.0457
3
15.033
A1.50
Ii2.0353
JLQ3
0.744
0.22
0.22
0.696
0.858
0.0222
0.02220.7024
27.665
A1.88
Ii1.6048
JLQ4
0.796
0.414
0.58
1.0507
0.1478
0.4065
20.764
A1.79
Ii1.605
JLQ5
0.65
0.71
0.5721
0.7456
8.498
A1.36
Ii1.318
JLQ6
0.14
0.53
0.44
0.0057
0.3102
0.1775
5.195
2
A1.11
Ii0.4934
JLQ7
0.882
0.26
0.14
1.4929
4
0.0366
0.0057
2
8.834
A1.282
Ii1.472
附表2JLQ1墙截面特征计算
洞口
Li/m
匸
1
2
13见Li
■.4
Ibj/m
l3/3
Lj/m
ai/m
2.2
ai/m
Ibjaj/m3
L;
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
0.00943
附表3JLQ2墙截面特征计算
洞口
Li/m
hb
Li
1
2
13理Li
i/4
Ibj/m
L3j/m3
ai/m
2!
2q/m
Ibjaj/m3
L:
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
0.00716
附表4JLQ3墙截面特征计算
洞口
Li/m
Li
1
2
13虹Li
■.4
Ibj/m
L'j/m3
ai/m
2!
2ai/m
Ia2
号/m3
L3
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
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!
2q/m
1bjaj3
—「/m
l3
2
13匹Li
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
0.02851
附表6连梁杆端刚度
编号
连梁号
a
b
2
h
1-0
2
3丄
Lo
C
1
C
.EIi
L
2
1ab
K12
K21
L/m
1
0.2
0.2
0.16
0.48
5.7
5.0
21252
0.125
1217
74
10732
3
2.25
(2192
8
2
3
5
7)
(1256
(1107
40)
31)
JLQ
1
2
0.1
8
0.2
9
0.10
0.30
4.5
5.7
17710
(1823
0.149
8128
9
10147
8
2.7
9
3
7)
(8387
(1047
1)
04)
02
01
41
37
14490
6042
50425
3
0.05
0.15
0.227
3
3.3
4
5
7
8
(1495
0)
(6234
2)
(5203
6)
9859
1599
71774
0.4
16.
7.2
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
02
02
0.16
0.48
48
53
0.133
80
2.2
2
7
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K
底层K
K
2Kc
K
KC
K
a
2K
0.5K
a亠
Kc/kNm
7~20层
1~6层
12F
12
DaKCF/kN/mCh2
7~20层
2~6层
1层
各楼层
D/kN/m
7~20层
2~6层
1层
2K
2121774
0.085
656250
91816
1
n
94726
I
2656250
0.314
677060
1.64
C/H-IW.O
349930
384565
210732381289
6
121120
396753
0.561
0.219
336002
2058648
2
2336002
0.414
346650
124959
JLQ
236222
1
133026
210147860423
0.0266
3038248
AQ-7O/1A
3
23038248
-0.053
0.252
3134534
1.64
13/241
1300179
384565
250425
0.0698
336002
6
38603
2058648
4
0.15
39827
2336002
0.302
346650
172316
2287844
1310495
2159916
00348
3
1
0007
1352027
I
222878443
0.253
2360349
1QO厶U厶t
6
9829393
JLQ
271774104980
164
115036
1511592
0.526
0.208
336000
o
44OOQO
1559497
2
2
2336000
0.406
346650
6
118682
231658
10353690
2115848
0.098
533519
86061
3
0.217
88788
2533519
0.323
550427
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
CF2Dh22.5651062.713.851106kN
(2)墙JLQ3、JLQ4、JLQ5、JLQ6、JLQ7的总刚度EIw值
EIw281.6779.2726.1321.4929.64107kNm2
476.4107kNm2
13.851106kN
〔476.4107kNm2
4.地震作用计算
重力荷载代表值Ge108000kN
结构自振基本周期为
Ti0.05n0.0520s1.0s
阻尼比0.05,故衰减指数
Tg
可
0.9,
2max
max
阻尼调整系数21.0,有
0.9
吐0.080.0390
1.0
结构总水平地震作用标准值为
FEK1Geq
0.0390
0.85Ge
0.85108000kN3580.2kN
顶部附加水平地震作用
Fn
0.01
0.0863580.2kN307.9kN
其中n0.08T1
各楼层层高均为
n
竺型kN
20
2.7m,
nFEk
0.081.00.010.09
各楼层重力荷载相同,
5400kN,
各楼层处的水平地震作用为
FEkFn
结构底部总弯矩为
M。
FiHi
其中i1,2,3,-
20
20,
1
210,
AFF
「EkFn
i
20
i22870,
1
代入上式得
27
3580.2
210
倒三角形分布荷载作用上端值为
3M0
qmax2
H
M。
307.9
2870kNm
120747.9kNm
呼^kN/m
54
=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82.9时内力系数
层次
x/H
1
w
1
f
1
M
w
n
f
n
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:
1II
VwfqmaxHfFn
0.0175124.2354kN0.042307.9kN
130.33kN
二层:
Mw0.064124.2354kN0.156307.9kN
477.37kN
(2)JQL3、JQL4、JQL5、JQL6、JQL7的总内力
底部:
1II
VwwqmaxHwFn
0.50124.2354kN1.0307.9kN
3662.11kN
M'qmaxH”fh
MwM—小MFnH
100
2
12423542
14.366kNm0.343307.954kNm
100
57744.43kNm
一层:
Vw0.444124.2354kN0.866307.9kN
3245.18kN
124.23542
Mw12.017kNm0.297307.954kNm
100
48470.26kNm
二层:
Vw0.394124.2354kN0.750307.9kN
2874.04kN
12423542
Mw9.921kNm0.297307.954kNm
100
40877.39kNm
(3)墙JQL7的内力
底部:
'EQ
Vw「'
EIeq
29.64107
476.4107
EIeq
EIeq
3662.11kN227.84kN
一层:
二层:
0.0622
57744.43kN
m
3591.70kN
m
Vw
0.0622
3245.18kN
201.85kN
Mw
0.0622
48470.26kN
m
3014.85kN
m
Vw
0.0622
2874.04kN178.77kN
Mw
0.0622
40877.39kN
m
2542.57kN
m
Mw
Mw
(4)墙JQL7的墙肢3内力
底部:
S3-A^Vw227.84kN24.88kN
A1.282
Mw3
0.85」0.15-
I
3Mw
Ij
cCL0.00572
c_0.00572
0.85
0.15—
3591.70kNm
8.834
1.472
4.07kNm
Nw3
0.85JA3X3MW
0.144.88
0.85
3591.70kN
236.11kN
8.834
一层:
积A黄A纵=20.4m216.6m237m2,每平方米墙截面面积折合荷载为:
108000kN
37m2
2918.92kN/m
墙JQL7的墙肢3轴力为:
Nw3
qA32918.920.14kN408.65kN
6•墙截面设计
以墙JLQ7一层的墙肢3为例,墙肢截面为200mm700mm,级为C40。
(1)剪力墙受剪截面应符合下述要求
JLQ7剪跨比2.5
混凝土强度等
EhvwVw
1
0.15fcbwhw
RE
1.3
H=54m,抗震等级为二级,增大系数
1
1.424.88kN45.28kN0.15
0.85
(2)斜截面受剪承载力验算
NwN3EhNw3408.65kN1.3236.11kN101.71kN
vwEhVw31.41.324.88kN45.28kN
EhMw3「34.07kNm0.仃1.5,取1.5
vw1.4,荷载分项系数
19.1200700/1000kN
ASw
vEhVw3hw045.281.0kNm
11A
vwEhVw3O.4ftbwhw00.1Nw
RE°.5
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,
50022
100.5mm251.25mm,
200
AsA,按矩形截面计算得
c82500
2-
4200
0.544,对称配筋
RENwAswfywhw0
1fcbwhw01.5Aswfyw
0.85101.7103251.25210
属于大偏心。
Eh1.3,则
471.88kN
0.8代hwo
端部为HRB335钢筋,
550
mm
251.25210
35.12mm
bhwo
0.544
550mm
299.2mm
1
2Aswfyw
Mswhw0
1.5x
2
hw0
1c
2
251.25
210“
-550
1.5
35.12
Nmm
2
550
11.87
106N
mm
119.12005501.5
Mc1fRwXhw0
X
2.
119.1
200
35.12
550
35・12Nmm
2
71.43106N
mm
REMwNwhw0
hw
~2
Msw
Mc
fyhwo
1
a
AAs
0.854.07106101.7110355075011.8710671.43106
22mm30055015
负值
按构造要求,AA0.0125代0.0125200300mm2750mm2,实配
4^16,箍筋©8@150b
(4)连梁承载力验算
一层连梁的剪力为
VbNw3
(1)Nw32198.19167.0531.14kN,
L°/hb0.75m/0.45m=1.672.5,斜截面受剪承载力应满足
1■
vbEhVb
0.38ftbbhb00.9fyvhb0
RES
当采用箍筋©10@100时,则
1157
0.381.712004150.9210415
0.85100,Kl
kN
1000
208.33kN
MbVb'L°31.14kNm
22
EhREMb1.30.7511.68106
fy(%a)300(41535)
若按最小配筋率则可算出:
'2
2
359.8mm
AAs0.00257200700359.8mm
由于99.89<359.8,按一般混凝土框架梁构造配筋,故取As
实配上下各2(6402mm2..
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