剪力墙结构优秀毕业设计.doc
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剪力墙结构优秀毕业设计.doc
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计算书
一、工程概况
建院新校区10层高层住宅楼,采用现浇钢筋混凝土结构、箱形基础,标准层建筑平面布置如图1所示。
主体结构高度为29.0m,层高为2.9m,突出屋面电梯机房层高为2.0m,结构总高度为31.0m。
该工程抗震设防烈度为7度,场地类别为II类,设计地震分组为第一组,基面粗糙度为B类,基本雪压0.25KN/m2;该房屋为丙类建筑。
基本风压为0.55KN/m2,地
图1剪力墙结构布置图
二、主体结构布置
该剪力墙结构平面简单、规则、对称,凸出、凹进尺寸符合规范要求;结构侧向刚度沿竖向变化均匀,无刚度突变;结构高宽比为H/B=29/17=1.71<5;由图1可知,每个独立墙段的高宽比均大于2,且墙肢长度均小于8m。
剪力墙门窗洞口上下对齐,成列布置,形成明确的墙肢和连梁。
选用现浇楼板,除地下室箱形基础的顶板外,各层楼板厚度均为120mm。
基础选用整体性较好的箱形基础。
由于箱形基础的层刚度比上部结构的层刚度大很多,故结构的嵌固部位可取至箱形基础的顶板(±0.000)处。
三、材料选用及剪力墙截面尺寸的确定
剪力墙结构的混凝土强度等级:
1~5层选用C25,其余选用C20;钢筋采用HPB235和HRB400级。
剪力墙的厚度,按三级抗震等级设计时不应小于楼层高度的1/25,且不应小于140mm,本工程剪力墙采用双排配筋,剪力墙截厚度均取为200mm。
四、剪力墙的类型判别及刚度计算
根据抗震设计的一般原则,对结构的两个方向均应进行抗震计算。
本工程只进行一个方向的计算,且假定结构无扭转。
另外,根据《高层规程》,在计算剪力墙的内力和位移时,可以考虑纵横墙的共同工作,为简化计算,本设计不考虑纵横墙的共同工作。
1.剪力墙的类型判别
由图1可得X方向各片剪力墙的平面尺寸如图2所示;有图可知,XSW-2、XSW-3、XSW-4均为整截面墙。
本工程外墙门窗洞口的高度均为2300mm(其中窗户洞口高度为1500mm,窗台高度为800mm;由空心砖砌筑填充),则外墙门窗洞口处的连梁高度均为600mm;内墙门洞口的高度均为2100mm,则内墙门洞口处的连梁高度均为800mm,由此可以计算得到外墙连梁的截面面积和惯性矩分别为
=0.2×0.6=0.12m2=1/12×0.2×0.63=3.6×10-3m4
内墙连梁的截面面积和惯性矩分别为
=0.2×0.8=0.16m2=1/12×0.2×0.83=8.533×10-3m4
图2
各片剪力墙截面特征列于表1。
各片剪力墙连梁的折算惯性矩分别见表2,其中连梁的计算跨度及折算惯性矩分别按式=和计算,截面剪应力不均匀系数=1.2。
根据表1和2的计算结果,由式
(多肢墙)或(双肢墙),可求
得各片剪力墙的整体工作系数(见表3),再根据及墙肢惯性矩比与(根据建筑层数n及确定)的关系,可进行各片剪力墙类型的判别,计算结果见表3。
表1各片剪力墙的截面特性
墙号
各墙肢截面面积
各墙肢截面惯性矩
形心轴
组合截面惯性矩
XSW-1
0.17
0.39
0.48
0.39
0.17
0.0102
0.1236
0.2304
0.1236
0.0102
8.5
38.994
XSW-5
0.2
0.2
0.0167
0.0167
1.4
0.3574
XSW-6
0.136
0.664
2.581
1.4380
XSW-7
0.14
0.2
0.25
0.25
0.2
0.14
0.0057
0.0167
0.0326
0.0326
0.0167
0.0057
7.0
19.470
表2各片剪力墙连梁的折算惯性矩
墙号
洞口
/m
/m
/m
/㎡
/
/
/m
XSW-1
1
2.1
0.60
2.40
0.12
0.0036
0.003032
3.500
0.002688
0.012044
2
2.4
0.60
2.70
0.12
0.0036
0.003135
4.575
0.003334
3
2.4
0.60
2.70
0.12
0.0036
0.003135
4.575
0.003334
4
2.1
0.60
2.40
0.12
0.0036
0.003032
3.500
0.002688
XSW-5
1
0.8
0.8
1.20
0.16
0.008533
0.00366
1.800
0.006862
0.006862
XSW-6
1
0.7
0.8
1.10
0.16
0.008533
0.003299
2.700
0.018069
0.018069
XSW-7
1
1.8
0.60
2.10
0.12
0.0036
0.002892
2.650
0.002193
0.015233
2
1.8
0.60
2.10
0.12
0.0036
0.002892
2.925
0.002672
3
0.9
0.60
1.20
0.12
0.0036
0.002057
2.150
0.005503
4
1.8
0.60
2.10
0.12
0.0036
0.002892
2.925
0.002672
5
1.8
0.60
2.10
0.12
0.0036
0.002892
2.650
0.002193
表3各片剪力墙类型的判别
墙号
/
/
α
类型
XSW-1
0.4980
38.994
38.496
0.012044
0.85
9.95<10
联肢墙
XSW-5
0.0334
0.3574
0.324
0.006862
28.1>10
0.907>0.864
壁式框架
XSW-6
0.6151
1.4380
0.8229
0.018069
13.4>10
0.572<0.9128
整体小开口墙
XSW-7
0.1100
19.470
19.360
0.015233
0.85
23.8>10
0.994>0.8714
壁式框架
2.剪力墙刚度计算
(1)各片剪力墙刚度计算
1)XSW-2、XSW-3、XSW-4(整截面墙)。
整截面墙的等效刚度按式计算,当各层混凝土的弹性模量不同时,式中应取沿竖向的加权平均值。
本设计中15层,=2.8×107KN/m²,610层,=2.55×107KN/m²,则沿竖向的加权平均值为
计算出的各整截面墙的等效刚度见表4。
表4整截面墙的等效刚度
墙号
H
/m
b×h
/m×m
A
/㎡
Ι
/
μ
Εc
XSW-2
29.0
0.2×2.7
0.54
0.32805
1.2
2.675
0.87074
XSW-3
0.2×2.2
0.44
0.17747
0.47229
XSW-4
0.2×2.7
0.54
0.32805
0.87074
2)XSW-6(整体小开口墙)。
由式可以计算出整体小开口墙的等效刚度,式中Εc取值同整截面墙,各整体小开口墙的等效刚度计算结构见表5
表5整体小开口墙的等效刚度
墙号
H
/m
A
/㎡
Ι
/m
μ
Εc
/×
/×107KN/m2
XSW-6
29.0
0.8
1.438
1.2
2.675
3.00789
3)XSW-1(多肢墙)。
由于水平地震作用近似于倒三角形分布,故可由式计算联肢墙的等效刚度,计算结果见表6。
表中Σ为由式求得的各列连梁的刚度系数之和,为由式,求得的连梁与墙肢的刚度比,τ为由式
求得的墙肢轴向变形影响系数,系数a由式计算,γ²为按式,计算的墙肢剪切变形影响系数;Εc取值仍同前。
表6联肢墙的等效刚度
墙号
/
τ
/㎡
γ²
KN·㎡
XSW-1
0.024088
0.4980
84.163
99.003
0.850
0.0313
1.6
0.00111
7.374
4)XSW-5、XSW-7(壁式框架)。
壁式框架梁柱轴线由剪力墙连梁和墙肢的形心轴线确定,壁梁和壁柱的刚域长度按式,;,计算。
图3所示为XSW-5的计算简图和刚域长度。
表7、8分别为由式求得的壁梁和壁柱带刚域杆件的等效刚度,从而将壁式框架转化为具有等效刚度的等截面杆件,表中ηv按式;确定;、分别为壁梁和壁柱的线刚度;混凝土的弹性模量,1~5层,Εc=2.8×107KN/㎡,6~10层,Εc=2.55×107KN/㎡.根据梁柱线刚度比由表2.2可求得柱的侧移刚度修正系数,再由式计算XSW-5柱的侧移刚度,并进而按式
计算壁式框架的剪切刚度。
计算结果见表9。
图3
表7XSW-5壁梁等效刚度计算
楼层
/m×m
Ι0
/m4
/m
/m
ηv
KN·m2
Κb
/×104KN·m
6~10
0.20×0.80
0.008533
1.20
1.8
0.667
0.429
31.505
17.503
1~5
34.593
19.218
表8XSW-5壁柱等效刚度计算
楼层
柱
/m×m
Ι0
/m4
/m
h
/m
ηv
KN·m2
Κc
/×104KN·m
6~10
左柱
0.20×1.00
0.01667
2.60
2.90
0.385
0.693
40.877
14.096
右柱
2~5
左柱
0.20×1.00
0.01667
2.60
2.90
0.385
0.693
44.885
15.478
右柱
1
左柱
0.20×1.00
0.01667
2.35
2.50
0.426
0.648
36.415
14.566
右柱
表9XSW-5壁柱的侧移刚度及壁式框架的剪切刚度
楼层
柱号
h
/m
Κc
KN·m
αc
D
/104KN/m
/×104KN
7~10
左、右柱
2.90
14.096
1.242
0.383
7.703
44.677
6
左、右柱
2.90
14.096
1.303
0.394
7.925
45.965
2~5
左、右柱
2.90
15.478
1.242
0.383
8.459
49.062
1
左、右柱
2.50
14.566
1.319
0.548
15.326
76.630
图4所示为XSW-7的计算简图和刚域长度。
在表10、11、12中分
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