高层住宅课程设计结构计算书.docx

1、高层住宅课程设计结构计算书1 工程概况设计为17层高层住宅，采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，条形承台和桩基础。主体结构高度为51.00m，层高为3.0m,突出屋面电机房层高为3.6m，结构总高度为54.60m.该工程抗震设防烈度为6度，场地类别为类，设计地震分组为第二组，基本风压为0.50KN/m2,地面粗糙度为c类，基本雪压为S0=0.45KN/m2.2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=51/13.04=3.916,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

2、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。选用现浇楼板，各层楼板厚度均为120mm.基础选用受力较好的桩形基础。由于桩形基础及其上部结构的层刚度不同，故上部结构的嵌固部位可取至承台顶部（0.000）。2.1 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：1-8层选用C30,其余选用C25;钢筋采用HPB235级和HRB400级。剪力墙的厚度，按二级抗震等级设计时不应小于楼层高度的1/20,且不应小于160mm,本工程剪力墙采用双排配筋，剪力墙截面厚度均取为200mm.2.2 剪力墙的类型判别及刚度计算根据抗震设计的一般原则，对结构的两个主轴方向进行抗震计算，（假定结构无扭转）根据高层规程，

3、在计算剪力墙结构的内力和位移时，可以考虑纵横墙的共同作用，为简化计算，不考虑纵横墙的共同工作。2.2.1剪力墙的类型判别由图可知YSW-1,YSW-3,YSW-7,YSW-8,YSW-16,YSW-18均为整截面墙，本例外墙门洞口的高度为2100mm,外墙窗洞口高度为1800mm,则外墙门洞口处的连梁高度为1800mm,窗洞口的连梁高度为1200mm,内墙门洞口的高度均为2100mm,则内墙门洞口处的连梁刚度均为900mm,各片剪力墙截面特征列于表1中，各片剪力墙的折算惯性矩分别查表，其中连梁的计算跨度及折算惯性矩按公式计算，根据表1和表2的计算结果，按公式可求得各片剪力墙的整体工作系数，再根

4、据及墙肢惯性矩比In/I与的关系，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征墙号 各墙肢截面面积A各墙肢截面惯性矩I 形心轴组合截面惯性矩A1A2AI1I2IJy /mI/m4YSW-20.14 0.14 0.28 0.0057 0.0057 0.0114 1.6000 0.4489 YSW-40.20 0.63 0.83 0.0167 0.5209 0.5376 3.4413 2.8171 YSW-50.34 0.44 0.78 0.0819 0.1775 0.2594 2.9090 2.8145 YSW-60.20 0.62 0.82 0.0167 0.4965

5、 0.5132 3.4110 2.7546 YSW-90.56 0.38 0.94 0.3659 0.1143 0.4802 2.9160 3.6637 YSW-100.44 0.38 0.82 0.1775 0.1143 0.2918 2.8841 3.3141 YSW-110.50 0.20 0.70 0.2604 0.0167 0.2771 2.2643 2.0774 YSW-120.24 0.38 0.62 0.0288 0.1143 0.1431 2.8371 2.1028 YSW-130.24 0.20 0.44 0.0288 0.0167 0.0455 2.0545 1.1626

6、 YSW-150.20 0.20 0.40 0.0167 0.0167 0.0333 2.4000 1.4773 YSW-170.30 0.60 0.90 0.0563 0.4500 0.5063 2.8500 2.4908 表2 各片剪力墙连梁的折算惯性矩墙号lbj/mhb/mhbj/mAbj/m2Ibj0/m4Ibj/m4aj/mIbjaj2/lbj3lbjYSW-21.81.21.80.240.02880.000886352.500 0.00028142.7YSW-41.80.92.10.180.012150.000585893.875 0.000382.85YSW-51.70.92.1

7、0.180.012150.0006270363.650 0.00040172.75YSW-61.80.92.10.180.012150.000585893.850 0.00037512.85YSW-91.40.92.10.180.012150.0007795423.750 0.00074542.45YSW-101.80.92.10.180.012150.000585893.850 0.00037512.85YSW-111.80.92.10.180.012150.000585893.550 0.0003192.85YSW-122.10.92.10.180.012150.0004838393.65

8、0 0.00020623.15YSW-132.10.92.10.180.012150.0004838393.200 0.00015853.15YSW-152.80.92.10.180.012150.0003282133.800 8.305E-053.85YSW-170.90.92.10.180.012150.0011865153.150 0.00158781.95表3 各片剪力墙类型的判别墙号Ij/m4I/m4In/m4Ibja2/lbj3aIn/I类型Ibj0/m4aj/mIj/m4lbj/mYSW-20.0114 0.4489 0.4375 0.011433 96.00 0.975 0.9

9、38 壁式框架02.500 0.0114 0YSW-40.5376 2.8171 2.2795 0.000676 21.83 0.809 0.993整体小开口墙0.02883.875 0.5376 2.7YSW-50.2594 2.8145 2.5552 0.000337 17.73 0.908 0.969 整体小开口墙0.012153.650 0.2594 2.85YSW-60.5132 2.7546 2.2415 0.000447 14.03 0.814 0.993 整体小开口墙0.012153.850 0.5132 2.75YSW-90.4802 3.6637 3.1835 0.0003

10、56 13.39 0.869 0.970 整体小开口墙0.012153.750 0.4802 2.85YSW-100.2918 3.3141 3.0223 0.000786 22.13 0.912 0.966 整体小开口墙0.012153.850 0.2918 2.45YSW-110.2771 2.0774 1.8004 0.000319 16.69 0.867 0.970 整体小开口墙0.012153.550 0.2771 2.85YSW-120.1431 2.1028 1.9597 0.000337 23.87 0.932 0.955 整体小开口墙0.012153.650 0.1431 2

11、.85YSW-130.0455 1.1626 1.1171 0.000159 31.96 0.961 0.938 壁式框架0.012153.200 0.0455 3.15YSW-150.0333 1.4773 1.4440 0.000224 44.32 0.977 0.938壁式框架0.012153.800 0.0333 3.15YSW-170.5063 2.4908 1.9845 0.000057 6.98 0.797 0.961 整体小开口墙0.012153.150 0.5063 3.852.2.2 剪力墙刚度计算1.各片剪力墙刚度计算。 1）整截面墙YSW-1,YSW-3,YSW-7,Y

12、SW-8,YSW-14,YSW-16. 整截面墙的等效刚度按式EC Ieq=EcIw /(1+9IW /AWH2) 计算，当各层混凝土的弹性模量Ec不同时，式中Ec应取沿竖向的加权平均值。本设计1-8层，Ec=3.00107KN/m2,9-17层Ec=2.80107KN/m2，则沿竖向的加权平均值为 Ec=（3.03.01078+2.83.01079）/51=2.89107KN/m2由等效刚度公式计算出的各整截面墙的等效刚度见表4.2）整体小开口墙YSW-4,YSW-5,YSW-6,YSW-9,YSW-10,YSW-11,YSW-12,YSW-17 由式EC Ieq=0.8EcI /(1+9I

13、/AH2)可以计算出整体小开口墙的等效刚度，式中EC取值同整截面墙，各墙体小开口墙的等效刚度计算结果见表5.3）壁式框架YSW-2,YSW-13,YSW-15. 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公式计算。图1所示为YSW-2的计算简图和刚域长度。表6，7分别按公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v按公式确定；Kb=EcI/l、Kc=EcI/l分别为壁梁和壁柱的线刚度；混凝土的弹性模量，1-8层，Ec=3.00107KN/m2,9-17层， Ec=2.80107KN/m。根据梁柱线刚度比由表可求得柱的

14、侧翼刚度修正系数，再由公式计算YSW-2柱的侧移刚度，并进而按公式计算壁式框架的剪切刚度。计算结果见表8. 图2所示为YSW-13的计算简图和刚域长度。在表9，表10，表11中分别计算了壁梁、壁柱的等效刚度和柱的侧移刚度，并进而按公式计算了壁式框架的剪切刚度。 图3所示为YSW-15的计算简图和刚域长度。在表12，表13，表14中分别计算了壁梁、壁柱的等效刚度和柱的侧移刚度，并进而按公式计算了壁式框架的剪切刚度。表4 整截面墙的等效刚度墙号H/mb/mh/mAw /m2Iw/m4Ec/(107KN/m2)EcIeq/(107KN.m2)YSW-1510.23.900 0.780 0.9887

15、1.22.892.84207 YSW-3510.24.600 0.920 1.6223 1.22.894.66729 YSW-7510.21.180 0.236 0.0274 1.22.890.07777 YSW-8510.22.800 0.560 0.3659 1.22.891.04957 YSW-14510.24.145 0.829 1.1869 1.22.893.41311 YSW-16510.24.200 0.840 1.2348 1.22.893.55102 YSW-18510.22.800 0.560 0.3659 1.22.891.04957 表5 整体小开口墙的等效刚度墙号H/

16、mA/m2I/m4Ec/(107KN/m2)EcIeq/(107KN.m2)YSW-4510.5376 2.8171 1.22.896.37439 YSW-5510.2594 2.8145 1.22.896.22663 YSW-6510.5132 2.7546 1.22.896.22986 YSW-9510.4802 3.6637 1.22.898.21035 YSW-10510.2918 3.3141 1.22.897.31717 YSW-11510.2771 2.0774 1.22.894.65803 YSW-12510.1431 2.1028 1.22.894.58215 YSW-175

17、10.5063 2.4908 1.22.895.64333 表6 YSW-2壁梁等效刚度计算楼层梁号bb/mhb/mI0/m4l0/ml/mhb/l0vEcI/104KN.m2Kb/104KN.m9至17层10.21.20.02882.73.40.444 0.628 9.479 2.788 0.593 1至8层10.21.20.02882.73.40.444 0.628 10.156 2.987 0.593 表7 YSW-2壁柱等效刚度计算楼层柱号bc/mhc/mI0/m4h0/mh/mhc/h0vEcI/104KN.m2Kc/104KN.m9至17层左柱0.20.70.00571.9743.

18、000 0.354610.726 40.795 13.598 0.377 右柱0.20.70.00571.9743.000 0.354610.726 40.795 13.598 0.377 2至8层左柱0.20.70.00571.9743.000 0.354610.726 43.709 14.570 0.377 右柱0.20.70.00571.9743.000 0.354610.726 43.709 14.570 0.377 1层左柱0.20.70.00572.4872.487 0.281460.808 13.857 5.572 0.238 右柱0.20.70.00572.4872.487 0

19、.281460.808 13.857 5.572 0.238 表8 YSW-2 壁柱的侧移刚度及壁式框架的剪切刚度楼层柱号h/mKc/104KN.mK平均cD/(104KN.m)Cf/104KN.mCf/104KN.m9至17层左柱3.000 13.598 0.205 0.093 1.686 5.057 10.146 右柱3.000 14.570 0.191 0.087 1.696 5.089 8层左柱3.000 5.572 0.518 0.206 1.529 4.587 9.841 右柱3.000 14.570 0.198 0.090 1.751 5.254 2至7层左柱3.000 5.57

20、2 0.536 0.211 1.570 4.711 10.130 右柱3.000 14.570 0.205 0.093 1.806 5.419 1层左柱2.487 5.572 0.536 0.409 4.416 10.983 21.967 右柱2.487 5.572 0.536 0.409 4.416 10.984 表9 YSW-13 壁梁等效刚度计算楼层梁号bb/mhb/mI0/m4l0/ml/mhb/l0vEcI/104KN.m2Kb/104KN.m9至17层10.20.90.012152.553.20.353 0.728 10.272 3.210 1至8层10.20.90.012152.

21、553.20.353 0.728 11.005 3.439 表10 YSW-13 壁柱等效刚度计算楼层柱号bc/mhc/mI0/m4h0/mh/mhc/h0vEcI/104KN.m2Kc/104KN.m9至17层左柱0.21.20.02882.70 3.000 0.444440.628 69.457 23.152 右柱0.21.20.02882.60 3.000 0.461540.610 75.579 25.193 2至8层左柱0.21.20.02882.70 3.000 0.444440.628 74.419 24.806 右柱0.21.20.02882.60 3.000 0.461540.

22、610 80.978 26.993 1层左柱0.21.20.02882.85 2.850 0.421050.653 56.402 19.790 右柱0.21.20.02882.80 2.800 0.428570.645 55.705 19.895 表11 YSW-13 壁柱的侧移刚度及壁式框架的剪切刚度楼层柱号h/mKc/104KN.mK平均cD/(104KN.m)Cf/104KN.mCf/104KN.m9至17层左柱3.000 23.15274.316 0.974 30.06190.183188.523 右柱3.000 25.19380.866 0.976 32.78098.3408层左柱3

23、.000 24.80682.468 0.976 32.29296.875202.491 右柱3.000 26.99389.736 0.978 35.205105.6162至7层左柱3.000 24.80685.312 0.977 32.31796.952202.645 右柱3.000 26.99392.831 0.979 35.231105.6931层左柱2.850 19.79068.061 0.979 28.61281.543164.990 右柱2.800 19.89568.421 0.979 29.80383.447表 12 YSW-15 壁梁等效刚度计算楼层梁号bb/mhb/mI0/m4

24、l0/ml/mhb/l0v刚度折减系数EcI/104KN.m2等效刚度Kb/104KN.m9至17层10.20.90.012153.253.80.277 0.813 11.825 3.112 1至8层10.20.90.012153.253.80.277 0.813 12.670 3.334 表13 YSW-15 壁柱等效刚度计算楼层柱号bc/mhc/mI0/m4h0/mh/mhc/h0vEcI/104KN.m2等效刚度Kc/104KN.m9至17层左柱0.21.00 0.0166672.60 3.000 0.3846150.693 49.653 16.551 右柱0.21.00 0.0166672.60 3.000 0.3846150.693 49.653 16.551 2至8层左柱0.21.00 0.0166672.60 3.000 0.3846150.693 53.200 17.733 右柱0.21.00 0.0166672.60 3.000 0.3846150.693 53.200 17.733 1层左柱0.21.00 0.0166672.80 2.850 0.3571430.723 38.134 13.381 右柱0.21.00 0.0166672.80 2.800 0.357143