高层住宅楼剪力墙结构毕业设计.doc
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XXXXXX
本科生毕业设计说明书
题目：
山东省枣庄市锦绣花苑小区住宅楼结构设计
学生姓名：
XXX
学号：
201205024XXX
专业：
土木工程
班级：
土木B1XX班
指导教师：
XXX
1
XXXXXX2016届毕业设计
山东省枣庄市锦绣花苑小区住宅楼结构设计
[摘要]本设计为高层剪力墙住宅结构，该建筑地上12层，层高2.95m。
总建筑面积为8905m2，建筑高度为35.4m。
采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构体系，建筑结构安全等级为二级，结构设计使用年限为50年，地面粗糙类别为C类，抗震设防烈度为7度，剪力墙的抗震等级为三级，框架的抗震等级为二级。
本结构设计包括主体结构和基础设计。
结构设计采用电算和手工计算相结合的方法。
手工计算需确定剪力墙类型，选取典型剪力墙计算竖向荷载、水平风荷载和地震作用下的内力并进行内力组合，配筋计算。
[关键词]高层剪力墙结构，内力组合，电算
I
BuildingstructuredesignofJinxiugardendistrictofshandongzaozhuang
[abstract]thisdesignforthehigh-riseshearwallresidentialstructure,thebuilding12layerontheground,theheightof2.95m.Atotalconstructionareaof8905m2,buildingheightof35.4m.Usingcast-in-placereinforcedconcreteshearwallstructuresystem,buildingsecuritylevelforthesecondarystructure,structuredesign,usefixednumberofyearfor50years,andtheclassforclassC,seismicfortificationintensityof7degrees,thelevelofseismicshearwallforlevel3,theframeworkoftheseismicgradeissecondary.
Thisstructuredesignincludesthemainstructureandfoundationdesign.Thestructuredesignbyadoptingthecombinationofcomputerandmanualcalculationmethod.Manualcalculationtodeterminetheshearwalltype,selectthetypicalshearwallcalculationunderverticalloadandhorizontalwindloadandearthquakeactionoftheinternalforceandinternalforcecombination,thereinforcementcalculation.
[Keyword]shearwall，Internalforcecombination，computercalculation
75
目录
[摘要] I
[abstract] II
1工程概况及结构布置 1
1.1设计原始资料 1
1.2结构布置 2
1.3结构的总体布置 2
2结构构件截面尺寸初选 4
2.1梁截面尺寸的初选 4
2.2填充墙截面的选择 4
2.3剪力墙的选择 5
2.4板的截面尺寸的初选 6
3荷载计算 7
3.1工程做法 7
3.2梁间荷载计算 10
3.3重力荷载代表值的计算 11
4PKPM软件建模 17
5地震作用 24
5.1剪力墙等效刚度计算 24
5.2结构基本自震周期的计算及水平地震作用计算 32
6风荷载作用下剪力墙的内力 38
6.1风荷载标准值的计算 38
6.2建筑物总风荷载的计算 39
6.3风荷载作用下结构的内力计算 39
7竖向荷载作用下剪力墙的内力 43
7.1计算单元的确定 43
7.2恒荷载计算 43
7.3活荷载计算 45
7.4联肢墙YSW-8的内力计算 46
8结构的内力组合 48
8.1荷载效应组合的选用 48
8.2本设计采取的荷载组合 48
8.3剪力墙的内力组合 48
9剪力墙的配筋计算 50
9.1设计资料 50
9.2轴压比的验算 50
9.3墙肢纵向钢筋的计算 50
9.4墙肢横向钢筋的计算 52
9.5约束边缘构件配筋计算 53
9.6连梁抗弯计算 53
9.7连梁抗弯箍筋计算 53
参考文献 55
附录 56
致谢信 57
1
1工程概况及结构布置
本设计为山东省枣庄市市中区锦绣花苑小区住宅楼结构设计，结构体系采用剪力墙结构体系，设计建筑面积8905㎡，安全等级为二级，采用七度抗震设防。
该工程主体建筑高度35.40m,层高2.95m，机房层高2.95m,地上十二层。
相对标高室内地坪±0.000，室内外高差为0.45m,采用筏型基础。
1.1设计原始资料
本建筑结构安全等级为二级；设计使用年限为50年；建筑抗震设防类别为乙类；地基基础设计等级为乙级；剪力墙抗震等级为三级；混凝土结构的环境类别地上部分为二类，地下部分为二b类。
自然条件
1）基本风压：
W=0.4。
2）基本雪压：
S=0.4。
3）抗震设防烈度：
7度（0.1g），设计地震分组为二组。
4）建筑场地类别：
Ⅱ类。
5）地面粗糙度类别:
C类。
工程地质资料
第①层杂填土：
杂色，主要以粉土以及工程建筑垃圾为主，该层土的堆积年代较短，天然状态下呈稍湿，松散状态，该层土厚度在0.4～1.4米之间。
第②层粉土：
黄褐色，含云母，干强度和韧性较低，没有摇振反应和光泽反应，在天然的状态下，该层土呈稍湿，中密状态。
该层土厚度在0.5～2.3米之间。
第③层粗砂层：
黄褐色，含云母，颗粒的矿物成分为长石，呈现均粒结构，级配较差，天然状态下呈稍密～中密状态。
该层砂土局部有粉细砂夹层，该层厚度在2.0～5.2米之间。
第④层圆砾：
杂色，混卵石，骨架颗粒占20%左右，最大粒径可达150mm左右，颗粒矿物成分为长石、石英质，其中充填各种粒径的砂粒，级配较好，呈稍湿～饱和，中密～密实状态。
局部分布有粉土及粉细砂的薄夹层。
该层厚度在6.5～10.9米之间。
第⑤层粗砂：
黄褐色，颗粒的矿物成分为长石，石英质，混有少量卵石和砾石，该层砂土级配良好，天然状态下呈中密～密实状态，局部有粉土及粉细砂夹层。
该层厚度在1.5～3.2米之间。
第⑥层粉土：
黄绿色～灰绿色，含云母及氧化铁，该层土具有中等的干强度和韧性，天然状态下呈稍密～中密状态。
该层土局部有粉砂及粉质粘土薄夹层。
该层厚度在9.8～15.6米之间。
第⑦层粗砂：
黄褐色，颗粒的矿物成分为长石，石英质，该层土颗粒级配良好，局部混有少量的卵石和砾石，天然状态下呈中密～密实状态，该层土局部有粉细砂薄夹层。
该层厚度在3.0～5.6米之间。
Ⅱ类场地。
场地地下水埋藏于自然地表下7.2m~7.7m，标高为93.17m~93.34m，属于潜水。
可不考虑设计和施工的影响，土壤的标准冻结深度为1.5m，最热平均温度为27.3℃，最冷平均温度-10℃。
.
1.2结构布置
1）结构平面布置原则
在高层建筑的一个独立结构单元内,宜使结构平面形状宜简单、规则、对称，刚度和承载力分布均匀，平面长度不宜过长,突出部分长度L不宜过大,不应采用严重不规则的平面形状。
2）结构竖向布置原则
高层建筑的竖向体型宜规则、均匀,避免有过大的外挑和内收,结构的侧刚度宜下大上小,逐渐均匀变化,不应采用竖向布置严重不规则的结构。
抗震设计时，结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。
3）变形缝的布置原则
在一般房屋结构的总体布置中，为了消除结构不规则收缩应力和温度应力，不均匀沉降对结构的有害影响，可以用沉降缝、伸缩缝、防震缝将房屋分成若干个独立的部分，从而消除沉降差、温度应力和体型复杂对结构的危害。
但在高层建筑中，由于建筑使用要求和立面效果的原因，以及防水处理困难等，一般不设缝，特别是在地震区，由于缝将房屋分成几个独立的部分，地震时常常因为相互碰撞而造成震害。
在本设计中没有设置变形缝。
1.3结构的总体布置
1）高层建筑的结构体系的最大高度
《高层规程》中将高层建筑分为两级，即常规高度的高层建筑（A级）和超高层建筑（B级）。
本工程主体十二层属于A级高层建筑。
A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度见表1.3。
本设计建筑高度为35.4m，符合最大高度限值120m。
2）结构高宽比H/B
控制H/B的目的是控制结构刚度及侧向位移。
高层建筑中，随着高度增加倾覆力矩也将迅速增大。
因此，一般将结构的高宽比H/B控制在5-6以下，《高层规程》规定A级高度钢筋混凝土高层建筑结构的高宽比不宜超过表1.4的数值。
本设计H/B=34.95/21.5=1.62﹤5符合要求。
3）结构平面形状
长度很大的建筑平面短边方向的侧向刚度差，当建筑高度较大时，不仅在水平荷载作用下侧向变形加大，还会出现沿房屋长度平面各点变形不一致的情况，而引起结构扭转、楼板平面挠曲等现象。
为了避免楼板变形带来的复杂受力情况，建筑物长度最好加以限制，见表1.5规定。
本设计由于未设缝所以L/B=46/21.5=2.14<6满足要求。
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2结构构件截面尺寸初选
2.1梁截面尺寸的初选
1）梁的强度等级
根据《混凝土结构设计规范》11.2.1规定
剪力墙不宜超过C60，其他构件，9度时不宜超过C60，8度时不宜超过C70。
框支梁、框支柱以及一级抗震等级的框架梁、柱及节点，不应低于C30，其他各类构件，不应低于C20。
本设计梁采用C40。
2）框架梁尺寸的初估
根据《建筑结构抗震设计规范》6.3.1条要求：
截面宽度不以小于200mm。
截面的高度和宽度比不宜大于4。
净跨与截面高度比不宜小于4。
框架结构主梁截面高度按（1/8-1/14）确定，为框架梁的计算跨度。
现浇矩形截面梁的高宽比H/B一般为2.0-3.5。
现浇结构中,一般主梁要比次梁高出50mm,若主梁下部的钢筋为双排配置时,应高出100mm。
综上所述，在本设计中，梁的截面尺寸初选如下：
KL-1截面：
h=（1/8～1/14）lb=（1/8～1/14）×6000=428mm～750mm取h=500mm
b=（1/2～1/3）h=（1/2～1/3）×500=167mm～250mm取b=200mm
KL-2截面：
h=（1/8～1/14）lb=（1/8～1/14）×3700=264mm～462mm取h=400mm
b=（1/2～1/3）h=（1/2～1/3）×400=133mm～200mm取b=200mm
2.2填充墙截面的选择
在本设计中，内外墙均选取200mm厚，材料选用加气混凝土砌块。
2.3剪力墙的选择
1）剪力墙的数量
实际设计时，剪力墙的数通常凭经验先适量布置，可根据下面两点初步确定：
底层结构构件截面面积（Aw或Aw+Ac）与楼面面积Af之比见表2.2，其中Aw、Ac分别为剪力墙与柱截面面积。
表2.1底层结构构件截面面积与楼面面积之比
设计条件
+/
/
7度Ⅱ类场地
3％～5％
2％～3％
8度Ⅱ类场地
4％～6％
3％～4％
=704.16m2,
=（2％～3％）Af=14.08～21.12m2
可取剪力墙的数量如图所示：
按壁率初定剪力墙数量，壁率应不小于5cm/m2。
（壁率是指单位面积楼面面积上一个方向的剪力墙长度）
壁率=
=704.16m2,×5cm/m2=35.21m。
剪力墙数量以满足位移限值作为设置的依据为宜。
2）剪力墙的强度等级
根据《混凝土结构设计规范》11.2.1规定
剪力墙不宜超过C60，其他构件，9度时不宜超过C60，8度时不宜超过C70。
框支梁、框支柱以及一级抗震等级的框架梁、柱及节点，不应低于C30，其他各类构件，不应低于C20。
本设计剪力墙的强度等级采用C40。
3）剪力墙的布置原则
《高层规程》7.1.1中规定剪力墙结构中剪力墙的布置宜符合下列要求：
平面布置宜简单、规则，宜沿两个主轴方向或其他方向双向布置，两个方向的侧向刚度不宜相差太大。
抗震设计时，不应采用仅单向墙的结构布置；
宜自上到下连续布置，避免刚度突变；
门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁；宜避免造成墙肢宽度相差悬殊的洞口布置；抗震设计时，一、二、三级剪力墙的底部加强部位不宜采用上下洞口不对齐的错洞口，全高均不宜采用洞口局部重叠的重叠错洞墙。
4）剪力墙的间距
剪力墙间距，见表1.2所示。
本设计为7度抗震设防现浇结构，故剪力墙最大间距应满足≤4B且≤50m，4.0×21.5=86m＞50m，取剪力墙的间距最大值为50m。
表2.2剪力墙的间距（m）（取较小值）
楼盖形式
非抗震设计
抗震设防烈度
6度、7度
8度
9度
现浇
5.0B，60
4.0B，50
3.0B，40
2.0B，30
装配整体
3.5B，50
3.0B，40
2.5B，30
－
5）剪力墙尺寸的确定
本设计中，剪力墙为三级抗震等级。
剪力墙厚度为2950/20＝147.5mm且大于160mm，取200mm。
2.4板的截面尺寸的初选
1）板的强度等级
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》4.5.2规定：
现浇楼盖的混凝土强度等级不应低于C20，不宜高于C40。
故本设计板混凝土强度等级取C40。
板的厚度
《高层建筑混凝土结构技术规程规》4.5.5规定：
房屋的顶层、结构转换层、平面复杂或开洞过大的楼层、作为上部结构嵌固部位的地下室楼层应采用现浇楼盖结构。
一般楼层现浇楼板厚度不得小于80mm，当板内预埋管时不宜小于100mm，顶层楼板的厚度不宜小于120mm，宜双层双向配筋。
普通地下室顶板厚度不宜小于160mm，作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构，楼板厚度不宜小于180mm，混凝土强度等级不宜小于C30，应采用双层双向配筋，且每层每个方向的配筋不宜小于0.25%。
本设计中露台阳台取板厚80mm,卫生间,顶层楼板取板厚120mm，其它取100mm。
3荷载计算
3.1工程做法
屋面做法
1）1.2厚合成高分子防水卷材0.21
2）刷基层处理剂一道0.2
3）20厚1：
3水泥砂浆找平0.02*20=0.4
4）挤塑聚苯板0.72
5）1.5厚聚氨酯合成高分子防水涂料0.0015*3.0=0.0045
6）刷基层处理剂一道0.2
7）20厚1：
3水泥砂浆找平0.02*20=0.4
8）100~140厚（最薄处）1：
8水泥珍珠岩找坡层（0.14/2+0.10）*7=0.84KN/
9）120厚钢筋混凝土楼板0.12*25=3.0KN/m2
_______________________________________________________________________
屋面恒载标准值5.97
屋面活荷载标准值（不上人屋面）0.5
楼面（除卫生间外的其它房间）
1）10厚水磨石地砖铺实拍平，水泥浆擦缝0.65
2）20厚1：
3干硬性水泥砂浆0.02*16=0.32
3）素水泥浆结合层一遍
4）50厚C15豆石混凝土0.05*21=1.05
5）0.2厚真空镀铝聚酯薄膜0.0002*0.2=0.0004
6）20厚挤塑聚苯乙烯泡沫板0.05*21=1.05
7）100厚钢筋混凝土楼板0.1*25=2.5
_______________________________________________________________________
楼面恒载标准值5.57
楼面活载标准值2.0
部分客厅
1）10厚水磨石地砖铺实拍平，水泥浆擦缝0.65
2）20厚1：
3干硬性水泥砂浆0.02*16=0.32
3）素水泥浆结合层一遍
4）50厚C15豆石混凝土0.05*21=1.05
5）0.2厚真空镀铝聚酯薄膜0.0002*0.2=0.0004
6）20厚挤塑聚苯乙烯泡沫板0.05*21=1.05
7）120厚钢筋混凝土楼板0.1*25=2.5
_______________________________________________________________________
楼面恒载标准值6.07
楼面活载标准值2.0
卫生间做法
1）10厚水磨石地砖铺实拍平，水泥浆擦缝0.65
2）20厚1：
3干硬性水泥砂浆0.02*16=0.32
3）1.5厚聚氨酯合成高分子防水涂料，四周沿墙上翻250高0.0015*3.0=0.0045
4）20厚1：
3水泥砂浆找平0.02*20=0.4
5）素水泥浆结合层一遍
6）50厚C15豆石混凝土0.05*21=1.05
7）0.2厚真空镀铝聚酯薄膜0.0002*0.2=0.0004
8）20厚挤塑聚苯乙烯泡沫板0.02*0.5=0.01
9）1.5厚聚氨酯合成高分子防水涂料防潮层0.0015*3.0=0.0045
10）120厚钢筋混凝土楼板0.12*25=3.0
_________________________________________________________________________
楼面恒载标准值5.89
楼面活载标准值2.5
前室、公共走廊（防滑地砖楼面）
1）10厚水磨石地砖铺实拍平，水泥浆擦缝0.65KN/m2
2）20厚1：
3干硬性水泥砂浆0.02*16=0.32KN/m2
3）素水泥浆结合层一遍
4）70厚C15豆石混凝土0.07*21=1.47KN/m2
5）100厚钢筋混凝土楼板0.1*25=2.5KN/m2
_________________________________________________________________________
楼面恒载标准值4.94
楼面活载标准值3.50
设备（电梯机房、电井）
1）10厚水磨石地砖铺实拍平，水泥浆擦缝0.65KN/m2
2）30厚1：
3干硬性水泥砂浆0.03*16=0.48KN/m2
3）素水泥浆结合层一遍
4）70厚C15豆石混凝土0.07*21=1.47KN/m2
5）100厚钢筋混凝土楼板0.1*25=2.5KN/m2
_________________________________________________________________________
楼面恒载标准值5.10
楼面活载标准值7.0
外墙面做法
200厚加气混凝土砌块
聚苯乙烯泡沫塑料板外墙外保温
20厚1:
3水泥砂浆找平
10厚1:
1水泥专用胶粘剂刮于板背面
1.5厚专用胶粘贴标准网于整个墙面并用抹刀将网压入胶泥中
基层整修平整不露网纹及抹痕
一底二涂高弹丙烯涂料
内墙面做法
200厚加气混凝土砌块墙
粉刷石膏砂浆墙面（俩侧）
刷粉刷石膏浆一遍
20厚1:
2粉刷石膏砂浆分俩次抹灰
4厚粉刷石膏浆压光
女儿墙做法
喷刷外墙涂料
墙上装饰
5厚1:
2.5水泥砂浆找平
5厚水泥石膏砂浆扫毛
5厚1:
0.5:
4水泥石膏砂浆打底扫毛
300厚加气混凝土砌块
踢脚做法
10厚磨光大理石板，水泥浆擦缝
10厚1：
2水泥砂浆粘结层
界面剂一道（内掺建筑胶）
3.2梁间荷载计算
1）标准层梁间荷载计算
外墙
梁自重：
0.2*0.5*25=2.5KN/m
梁侧粉刷：
2*（0.5-0.1）*0.02*17=0.272KN/m
砌体墙重：
0.2*2.9*7=4.06KN/m
梁间荷载：
6.832KN/m
内墙
梁自重:
0.2*0.4*25=2.0KN/m
梁侧粉刷：
2*（0.4-0.1）*0.02*17=0.204KN/m
砌体墙重：
0.2*2.91*7=4.074KN/m
梁间荷载：
6.278KN/m
2）顶层梁间荷
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