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中分别计算了壁梁、壁柱的等效刚度和柱的侧移刚度，并进而按式计算了壁式框架的剪切刚度。

图4

表10XSW-7壁梁等效刚度计算

楼层

梁号

/m×m

Ι0

/m4

/m

/m

ηv

KN·m2

Κb

104KN·m

6~10

1、4

0.20×0.60

0.0036

2.10

2.650

0.286

0.803

14.813

5.590

2、3

2.10

2.925

0.286

0.803

19.919

6.810

1~5

1、4

2.10

2.650

0.286

0.803

16.265

6.138

2、3

2.10

2.925

0.286

0.803

21.872

7.478

表11XSW-7壁柱等效刚度计算

楼层

柱号

/m×m

Ι0

/m4

/m

h

/m

ηv

KN·m2

Κc

104KN·m

6~10

①、⑤

0.20×0.70

0.00572

2.65

2.90

0.264

0.827

15.809

5.451

②、④

0.20×1.00

0.01667

2.80

0.357

0.723

34.146

11.744

③

0.20×1.25

0.03255

2.90

0.431

0.642

53.288

18.375

2~5

①、⑤

0.20×0.70

0.00572

2.65

2.90

0.264

0.827

17.359

5.986

②、④

0.20×1.00

0.01667

2.80

0.357

0.723

37.493

12.929

③

0.20×1.25

0.03255

2.90

0.431

0.642

58.512

20.177

1

①、⑤

0.20×0.70

0.00572

2.475

2.60

0.283

0.806

14.965

5.756

②、④

0.20×1.00

0.01667

2.55

0.392

0.684

33.841

13.016

③

0.20×1.25

0.03255

2.60

0.481

0.591

53.864

20.717

表12XSW-7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

①、⑤

2.90

5.451

1.025

0.339

2.637

69.441

②、④

11.774

1.053

0.345

5.796

③

18.375

0.741

0.270

7.079

6

①、⑤

2.90

5.451

1.076

0.350

2.722

71.766

②、④

11.774

1.105

0.356

5.981

③

18.375

0.778

0.280

7.341

2~5

①、⑤

2.90

5.986

1.025

0.339

2.895

76.250

②、④

12.929

1.053

0.345

6.365

③

20.177

0.741

0.270

7.773

1

①、⑤

2.60

5.756

1.066

0.510

5.211

131.066

②、④

13.016

1.046

0.508

11.738

③

20.717

0.722

0.449

16.512

（2）总框架、总剪力墙刚度及结构刚度特征值。

总壁式框架各层的剪切刚度由表9、12中各榀壁式框架的Cfi叠加而得，如表13所示；总框架的剪切刚度按式

=127.440

表13壁式框架的总剪切刚度

楼层

h/m

总壁式框架各层剪切刚度

总剪切刚度

XSW-5

（1片）

XSW-7

（1片）

7~10

2.90

44.677

69.441

114.118

127.440

6

2.90

45.965

71.766

117.731

2~5

2.90

49.062

76.250

125.312

1

2.50

76.630

76.630

1

2.60

131.066

131.066

总剪力墙刚度取各片剪力墙的等效刚度之和，计算结果见表14。

结构刚度特征值按下式计算，即

表14总剪力墙的刚度

墙号

墙体类型

数量

XSW-2

整截面墙

2

0.87074

17.346

XSW-3

1

0.47229

XSW-4

2

0.87074

XSW-6

整体小开口墙

2

3.00789

XSW-1

联肢墙

1

7.374

五、重力荷载计算

1、屋面荷载

屋面恒载

30厚细石混凝土保护层

三毡四油防水层

20厚水泥砂浆找平层

240厚膨胀珍珠岩板

20厚水泥砂浆找平层

120厚钢筋混凝土板

10厚水泥石灰膏砂浆打底

合计

屋面活荷载（不上人屋面）

屋面雪荷载

2、楼面荷载

楼面恒载

8厚陶瓷地砖

20厚干硬性水泥砂浆找平层

120厚钢筋混凝土板

10厚水泥石灰膏砂浆打底

合计

卫生间、厨房地面恒载

8厚陶瓷地砖

20厚干硬性水泥砂浆找平层

120厚钢筋混凝土板

10厚水泥砂浆打底

合计

阳台恒载

20厚水泥砂浆

120厚钢筋混凝土板

10厚水泥石灰膏砂浆打底

合计

楼面活荷载

住宅

厨房、厕所

走廊、门厅、楼梯

阳台

3、墙体自重重力荷载

外墙

6厚水泥砂浆罩面

12厚水泥砂浆

200厚钢筋混凝土墙

30厚聚苯乙烯泡沫塑料板

13厚水泥石灰膏砂浆打底

合计

内墙

5厚水泥石灰膏砂浆罩面（两面）

13厚水泥石灰膏砂浆打底（两面）

200厚钢筋混凝土墙

合计

200厚空心砖墙（填充外墙窗台）

6厚水泥砂浆罩面

12厚水泥砂浆

190厚空心砖墙

13厚水泥石灰膏砂浆打底

合计

120厚砖墙（内隔墙）

5厚水泥石灰膏砂浆罩面（两面）

13厚水泥石灰膏砂浆打底（两面）

115厚空心砖墙

合计

女儿墙

6厚水泥砂浆罩面

12厚水泥砂浆打底

100厚钢筋混凝土墙

20厚水泥砂浆找平层

合计

4、梁自重重力荷载

梁自重

梁自重

10厚水泥石灰膏砂浆

合计

梁自重

梁自重

10厚水泥石灰膏砂浆

合计

5、门窗自重重力荷载

木门铝合金门