（精選）剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計

1、 計算書一、 工程概況建院新校區(qū)10層高層住宅樓，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、箱形基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)層建筑平面布置如圖1所示。主體結(jié)構(gòu)高度為29.0m，層高為2.9m，突出屋面電梯機房層高為2.0m，結(jié)構(gòu)總高度為31.0m。該工程抗震設(shè)防烈度為7度，場地類別為II類，設(shè)計地震分組為第一組，基面粗糙度為B類，基本雪壓 0.25 KN/m2；該房屋為丙類建筑?；撅L(fēng)壓為0.55 KN/m2，地圖1 剪力墻結(jié)構(gòu)布置圖二、 主體結(jié)構(gòu)布置 該剪力墻結(jié)構(gòu)平面簡單、規(guī)則、對稱，凸出、凹進尺寸符合規(guī)范要求；結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度沿豎向變化均勻，無剛度突變；結(jié)構(gòu)高寬比為H/B=29/17=1.715；由圖1可知，每個獨立墻段的高寬比

2、均大于2，且墻肢長度均小于8m。剪力墻門窗洞口上下對齊，成列布置，形成明確的墻肢和連梁。選用現(xiàn)澆樓板，除地下室箱形基礎(chǔ)的頂板外，各層樓板厚度均為120mm。 基礎(chǔ)選用整體性較好的箱形基礎(chǔ)。由于箱形基礎(chǔ)的層剛度比上部結(jié)構(gòu)的層剛度大很多，故結(jié)構(gòu)的嵌固部位可取至箱形基礎(chǔ)的頂板（0.000）處。三、 材料選用及剪力墻截面尺寸的確定剪力墻結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級：15層選用C25，其余選用C20；鋼筋采用HPB235和HRB400級。剪力墻的厚度，按三級抗震等級設(shè)計時不應(yīng)小于樓層高度的1/25，且不應(yīng)小于140mm，本工程剪力墻采用雙排配筋，剪力墻截厚度均取為200mm。四、 剪力墻的類型判別及剛度計算根據(jù)

3、抗震設(shè)計的一般原則，對結(jié)構(gòu)的兩個方向均應(yīng)進行抗震計算。本工程只進行一個方向的計算，且假定結(jié)構(gòu)無扭轉(zhuǎn)。另外，根據(jù)高層規(guī)程，在計算剪力墻的內(nèi)力和位移時，可以考慮縱橫墻的共同工作，為簡化計算，本設(shè)計不考慮縱橫墻的共同工作。 1. 剪力墻的類型判別由圖1可得X方向各片剪力墻的平面尺寸如圖2所示；有圖可知，XSW-2、XSW-3、XSW-4均為整截面墻。本工程外墻門窗洞口的高度均為2300mm（其中窗戶洞口高度為1500mm，窗臺高度為800mm；由空心磚砌筑填充），則外墻門窗洞口處的連梁高度均為600mm；內(nèi)墻門洞口的高度均為2100mm，則內(nèi)墻門洞口處的連梁高度均為800mm，由此可以計算得到外墻連

4、梁的截面面積和慣性矩分別為Abj=0.20.6=0.12m2 Ibj0=1/120.20.63 =3.610-3m4內(nèi)墻連梁的截面面積和慣性矩分別為Abj=0.20.8=0.16m2 Ibj0=1/120.20.83=8.53310-3m4 圖2各片剪力墻截面特征列于表1。各片剪力墻連梁的折算慣性矩分別見表2，其中連梁的計算跨度及折算慣性矩分別按式=和 計算，截面剪應(yīng)力不均勻系數(shù) =1.2。根據(jù)表1和2的計算結(jié)果，由式 （多肢墻） 或（雙肢墻），可求得各片剪力墻的整體工作系數(shù)（見表3），再根據(jù)及墻肢慣性矩比n/與（根據(jù)建筑層數(shù)n及確定）的關(guān)系，可進行各片剪力墻類型的判別，計算結(jié)果見表3。表1

5、各片剪力墻的截面特性墻號各墻肢截面面積 Aj/m各墻肢截面慣性矩 Ij/m4形心軸yj/m組合截面慣性矩 I/m4A1A2A3A4A5A6I1I2I3I4I5I6XSW-10.170.390.480.390.170.01020.12360.23040.12360.01028.538.994Aj=1.6 Ij=0.4980 XSW-50.20.20.01670.01671.40.3574Aj=0.4 Ij=0.0334 XSW-60.1360.6642.5811.4380Aj=0.8 Ij=0.6151 XSW-70.140.20.250.250.20.140.00570.01670.03260

6、.03260.01670.00577.019.470Aj=1.18 Ij=0.1100 表2 各片剪力墻連梁的折算慣性矩墻號洞口lbj0/mhb/mlbj/mAb/Ibj0/m4Ibj/m4aj/mIbjaj2Ibj3j=1mIbjajlbjXSW-112.10.602.400.120.00360.0030323.5000.0026880.01204422.40.6 02.700.120.00360.0031354.5750.00333432.40.602.700.120.00360.0031354.5750.00333442.10.602.400.120.00360.0030323.5000

7、.002688XSW-510.80.81.200.160.0085330.003661.8000.0068620.006862XSW-610.70.81.100.160.0085330.0032992.7000.0180690.018069XSW-711.80.602.100.120.00360.0028922.6500.0021930.01523321.80.602.100.120.00360.0028922.9250.00267230.90.601.200.120.00360.0020572.1500.00550341.80.602.100.120.00360.0028922.9250.0

8、0267251.80.602.100.120.00360.0028922.6500.002193表3各片剪力墻類型的判別墻號Ij/m4I/m4In/m4j=1mIbjajlbjInI類型XSW-10.498038.99438.4960.0120440.859.9510聯(lián)肢墻XSW-50.03340.35740.3240.00686228.1100.9070.864壁式框架XSW-60.61511.43800.82290.01806913.4100.5720.9128整體小開口墻XSW-70.110019.47019.3600.0152330.8523.8100.9940.8714壁式框架 2.

9、 剪力墻剛度計算（1） 各片剪力墻剛度計算1） XSW-2、 XSW-3、 XSW-4（整截面墻）。 整截面墻的等效剛度按式 EcIeq=EcIw1+9IwAwH2 計算，當(dāng)各層混凝土的彈性模量c不同時，式中Ec應(yīng)取沿豎向的加權(quán)平均值。本設(shè)計中15層，c=2.8107KN/m，610層，c=2.55107KN/m，則沿豎向的加權(quán)平均值為EC=2.82.91075+2.92.55107529=2.675計算出的各整截面墻的等效剛度見表4。表4 整截面墻的等效剛度墻號H/mbh/mmA/m4c/107KN/m2EcIeq/107KNm2XSW-229.00.22.70.540.328051.22.

10、6750.87074XSW-30.22.20.440.177470.47229XSW-40.22.70.540.328050.870742） XSW-6（整體小開口墻）。由式 EcIeq=0.8EcI1+9IAH2 可以計算出整體小開口墻的等效剛度，式中c取值同整截面墻，各整體小開口墻的等效剛度計算結(jié)構(gòu)見表5表5 整體小開口墻的等效剛度墻號H/mA/mc/107KN/EcIeq/107KN/m2XSW-629.00.81.4381.22.6753.007893） XSW-1（多肢墻）。由于水平地震作用近似于倒三角形分布，故可由式 EcIeq=EcIj/1+a-1+3.642 計算聯(lián)肢墻的等效剛

11、度，計算結(jié)果見表6。表中 Dj為由式Dj=2Ibjajlbj求得的各列連梁的剛度系數(shù)之和，為由式， 求 得 的 連 梁 與 墻 肢 的 剛 度 比，為 由 式 =1 求得的墻肢軸向變形影響系數(shù)，系數(shù)a由式 計算，為按式 ，計算的墻肢剪切變形影響系數(shù)；c取值仍同前。表6 聯(lián)肢墻的等效剛度墻號DjIj/m412Aj/EcIeq/107KNXSW-10.0240880.498084.16399.0030.8500.03131.60.001117.3744） XSW-5、XSW-7（壁式框架）。壁式框架梁柱軸線由剪力墻連梁和墻肢的形心軸線確定，壁梁和壁柱的剛域長度按式 lb1=a1-0.25hb ,l

12、b2=a2-0.25hb ; lc1=c1-0.25hc, lc1=c1-0.25hc 計算。圖3所示為XSW-5的計算簡圖和剛域長度。表7、8分別為由式EI=EI0v(ll0)3 求得的壁梁和壁柱帶剛域桿件的等效剛度，從而將壁式框架轉(zhuǎn)化為具有等效剛度的等截面桿件，表中v 按式 v=1(1+) ; =30I0Al02 確定；b=cI/l、c=cI/l 分別為壁梁和壁柱的線剛度；混凝土的彈性模量，15層，c=2.8107 KN/，610層，c=2.55107KN/ .根據(jù)梁柱線剛度比由表2.2可求得柱的側(cè)移剛度修正系數(shù)，再由式D=cc12h2 計算XSW-5柱的側(cè)移剛度，并進而按式 計算壁式框架

13、的剪切剛度。計算結(jié)果見表9。圖3表7 XSW-5壁梁等效剛度計算樓層bbhb/mm0/m4l0/ml /mhbl0vcI/104KNm2b/104KNm6100.200.800.0085331.201.80.6670.42931.50517.5031534.59319.218表8 XSW-5壁柱等效剛度計算樓層柱bchc/mm0/m4h0/mh/mhch0vcI/104KNm2c/104KNm610左柱0.201.000.016672.602.900.3850.69340.87714.096右柱25左柱0.201.000.016672.602.900.3850.69344.88515.478右

14、柱1左柱0.201.000.016672.352.500.4260.64836.41514.566右柱表9 XSW-5壁柱的側(cè)移剛度及壁式框架的剪切剛度 樓層柱號h/mcKNmcD/104KN/mcf/104KN710左、右柱2.9014.0961.2420.3837.70344.6776左、右柱2.9014.0961.3030.3947.92545.96525左、右柱2.9015.4781.2420.3838.45949.0621左、右柱2.5014.5661.3190.54815.32676.630圖4所示為XSW-7的計算簡圖和剛域長度。在表10、11、12中分別計算了壁梁、壁柱的等效剛

15、度和柱的側(cè)移剛度，并進而按式 計算了壁式框架的剪切剛度。圖4表10 XSW-7壁梁等效剛度計算樓層梁號bbhb/mm0/m4l0/ml /mhbl0vcI/104KNm2b104KNm6101、40.200.600.00362.102.6500.2860.80314.8135.5902、32.102.9250.2860.80319.9196.810151、42.102.6500.2860.80316.2656.1382、32.102.9250.2860.80321.8727.478表11 XSW-7壁柱等效剛度計算樓層柱號bchc/mm0/m4h0/mh/mhch0vcI/104KNm2c10

16、4KNm610、0.200.700.005722.652.900.2640.82715.8095.451、0.201.000.016672.800.3570.72334.14611.7440.201.250.032552.900.4310.64253.28818.37525、0.200.700.005722.652.900.2640.82717.3595.986、0.201.000.016672.800.3570.72337.49312.9290.201.250.032552.900.4310.64258.51220.1771、0.200.700.005722.4752.600.2830.80

17、614.9655.756、0.201.000.016672.550.3920.68433.84113.0160.201.250.032552.600.4810.59153.86420.717 表12 XSW-7壁柱的側(cè)移剛度及壁式框架的剪切剛度樓層柱號h/mcKNmcD/104KN/mcf/104KN710、2.905.4511.0250.3392.63769.441、11.7741.0530.3455.79618.3750.7410.2707.0796、2.905.4511.0760.3502.72271.766、11.7741.1050.3565.98118.3750.7780.2807.

18、34125、2.905.9861.0250.3392.89576.250、12.9291.0530.3456.36520.1770.7410.2707.7731、2.605.7561.0660.5105.211131.066、13.0161.0460.50811.73820.7170.7220.44916.512（2）總框架、總剪力墻剛度及結(jié)構(gòu)剛度特征值?？偙谑娇蚣芨鲗拥募羟袆偠扔杀?、12中各榀壁式框架的Cfi疊加而得，如表13所示；總框架的剪切剛度按式cf=(114.1182.94+117.7312.9+125.3122.94+76.6302.5+131.0662.6)1042.94+2.

19、9+2.9+2.94+2.6+2.52 =127.440表13 壁式框架的總剪切剛度樓層 h/mcfi/104KN總壁式框架各層剪切剛度/104KN總剪切剛度cf/104KNXSW-5（1片）XSW-7（1片）7102.9044.67769.441114.118127.44062.9045.96571.766117.731252.9049.06276.250125.31212.5076.63076.63012.60131.066131.066 總剪力墻剛度取各片剪力墻的等效剛度之和，計算結(jié)果見表14。結(jié)構(gòu)剛度特征值按下式計算，即=HcfEcIeq=29127.44010417.346107=2

20、.468表14 總剪力墻的剛度墻號墻體類型數(shù)量EcIeq/107KNm2EcIeq/107KNm2XSW-2整截面墻20.8707417.346XSW-310.47229XSW-420.87074XSW-6整體小開口墻23.00789XSW-1聯(lián)肢墻17.374五、重力荷載計算 1、屋面荷載 屋面恒載 30厚細(xì)石混凝土保護層 0.0320=0.600KN/m2 三氈四油防水層 0.400KN/m2 20厚水泥砂漿找平層 0.0220=0.400KN/m2 240厚膨脹珍珠巖板 0.243=0.720KN/m2 20厚水泥砂漿找平層 0.0220=0.400KN/m2 120厚鋼筋混凝土板 0.

21、1225=3.000KN/m2 10厚水泥石灰膏砂漿打底 0.0114=0.140KN/m2 合 計 5.660KN/m2 屋面活荷載（不上人屋面） 0.5KN/m2 屋面雪荷載 0.25KN/m2 2、樓面荷載 樓面恒載 8厚陶瓷地磚 0.00817.8=0.142KN/m2 20厚干硬性水泥砂漿找平層 0.0220=0.400KN/m2 120厚鋼筋混凝土板 0.1225=3.000KN/m2 10厚水泥石灰膏砂漿打底 0.0114=0.140KN/m2合 計 3.682KN/m2衛(wèi)生間、廚房地面恒載 8厚陶瓷地磚 0.00817.8=0.142KN/m2 20厚干硬性水泥砂漿找平層 0.

22、0220=0.400KN/m2 120厚鋼筋混凝土板 0.1225=3.000KN/m2 10厚水泥砂漿打底 0.0120=0.200KN/m2 合 計 3.742KN/m2 陽臺恒載 20厚水泥砂漿 0.0220=0.400KN/m2 120厚鋼筋混凝土板 0.1225=3.000KN/m2 10厚水泥石灰膏砂漿打底 0.0114=0.140KN/m2 合 計 3.540KN/m2 樓面活荷載 住宅 2.0KN/m2 廚房、廁所 2.0KN/m2 走廊、門廳、樓梯 2.0KN/m2 陽臺 2.5KN/m23、墻體自重重力荷載外墻 6厚水泥砂漿罩面 0.00620=0.120KN/m2 12厚

23、水泥砂漿 0.01220=0.240KN/m2 200厚鋼筋混凝土墻 0.2025=5.000KN/m2 30厚聚苯乙烯泡沫塑料板 0.030.5=0.015KN/m2 13厚水泥石灰膏砂漿打底 0.01314=0.182KN/m2 合 計 5.557KN/m2 內(nèi)墻 5厚水泥石灰膏砂漿罩面（兩面） 0.005142=0.140KN/m2 13厚水泥石灰膏砂漿打底（兩面） 0.013142=0.364KN/m2 200厚鋼筋混凝土墻 0.2025=5.000KN/m2 合 計 5.504KN/m2 200厚空心磚墻（填充外墻窗臺） 6厚水泥砂漿罩面 0.00620=0.120KN/m2 12厚

24、水泥砂漿 0.01220=0.240KN/m2 190厚空心磚墻 0.1914=2.660KN/m2 13厚水泥石灰膏砂漿打底 0.01314=0.182KN/m2 合 計 3.202KN/m2 120厚磚墻（內(nèi)隔墻） 5厚水泥石灰膏砂漿罩面（兩面） 0.005142=0.140KN/m2 13厚水泥石灰膏砂漿打底（兩面） 0.013142=0.364KN/m2 115厚空心磚墻 0.11514=1.610KN/m2 合 計 2.114KN/m2 女兒墻 6厚水泥砂漿罩面 0.00620=0.120KN/m2 12厚水泥砂漿打底 0.01220=0.240KN/m2 100厚鋼筋混凝土墻 0.

25、125=2.500KN/m2 20厚水泥砂漿找平層 0.0220=0.400KN/m2 合 計 3.360KN/m2 4、梁自重重力荷載 250mm550mm 梁自重 梁自重 0.250.55-0.1225=2.688KN/m2 10厚水泥石灰膏砂漿 0.010.55-0.12214=0.120KN/m2 合 計 2.808KN/m2 250mm400mm 梁自重 梁自重 0.250.40-0.1225=1.750KN/m2 10厚水泥石灰膏砂漿 0.010.40-0.12214=0.078KN/m2 合 計 1.828KN/m2 5、門窗自重重力荷載 木門 0.2KN/m2 鋁合金門 0.4

26、KN/m2 塑鋼窗 0.45KN/m2 普通鋼板門 0.45KN/m2 6、設(shè)備自重重力荷載 電梯轎箱及設(shè)備重量 200KN六、風(fēng)荷載計算 垂直作用于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按式 k=zsz0 計算，其中基本風(fēng)壓 0=0.55KN/m2 。由荷載規(guī)范中的規(guī)定可知，本設(shè)計中風(fēng)載體型系數(shù) s可近似的按圖5的規(guī)定采用。 由于本設(shè)計結(jié)構(gòu)計算高度 H=29.0m1.40.35=0.49s ，所以應(yīng)考慮頂部附加水平地震作用Fn，其中頂部附加地震作用系數(shù)n根據(jù)Tg查表得n=0.08T1+0.07=0.1300 ，即 Fn=nFEK=0.13001197.75=155.71KN 質(zhì)點i的水平地震作用Fi按下

27、式計算，即 計算結(jié)果見表16表16 各質(zhì)點水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計算層次Hi/mGi/KNGiHi/KNmFi/KNFiHi/KNm1131.0329.5410215.740.018519.28597.681029.02773.6780436.430.1455151.624396.98926.13540.7992414.620.1672174.444552.88823.23540.7982146.330.1486155.063597.39720.33540.7971878.040.1300135.672754.10617.43540.7961609.750.1115116.292023.45514

28、.53540.7951341.460.092996.911405.20411.63540.7941073.160.074377.53899.3538.73540.7930804.870.055758.15505.9125.83540.7920536.580.037238.76224.8112.93540.7910268.290.018619.3856.20合 計34970.32552725.271043.0921013.95 剪力墻結(jié)構(gòu)分析時，將各質(zhì)點的水平地震作用折算為倒三角形分布荷載qmax和頂點集中荷載F，由下式可求得 Fe=F11=19.28KN M1=19.282=38.56KNm

29、將上述數(shù)據(jù)代入式 qmax=6(V0H-M0-M1)/H2 ;F=3(M0+M1)H+Fe+Fn-2V0可求得 qmax=6(1023.8129.0-20416.27-38.56)29.02=65.89KN/m F=3(20416.27+38.56)29.0+19.28+155.71-21023.81=243.39KN八、結(jié)構(gòu)水平位移驗算 由于本設(shè)計中風(fēng)荷載遠小于水平地震作用，故只需進行水平地震作用下的位移驗算。水平地震作用下的位移為倒三角形分布荷載和頂點集中荷載產(chǎn)生的位移之和，可分別按下式計算，計算時水平地震作用取標(biāo)準(zhǔn)值，剪力墻取彈性剛度。計算結(jié)果見表17。 在倒三角形荷載作用下 u1i=6

30、5.8929.0417.36410712.468212.4682+sh2.46822.468-sh2.4682.4683ch2.468-1ch2.468+12-12.4682-sh2.4682.468-36 在頂點集中荷載作用下 u2i=243.3929.0317.34610712.4683ch2.468-1th2.468-sh2.468+2.468 由表17可知，在水平地震作用下位移驗算滿足要求，即 uh=9.674-8.2132900=11985uh=11000 （滿足要求）表17 水平地震作用下結(jié)構(gòu)的位移計算層次Hi/m倒三角形荷載u1i/mm頂點集中荷載u2i/mm總位移u/mm層間位

31、移角u/h1029.01.007.5603.37410.9341/2302926.10.906.7662.9089.6741/1985823.20.805.9382.2758.2131/2517720.30.705.0621.9997.0611/2154617.40.604.1451.5705.7151/2163514.50.503.2071.1674.3741/2253411.60.402.2850.8023.0871/247238.70.301.4290.4851.9141/297425.80.200.7060.2330.9391/426512.90.100.1960.0630.2591/

32、11197九、水平地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算 1、總剪力墻、總框架內(nèi)力計算 作用在結(jié)構(gòu)上的水平地震力可以是自左向右（左震）或自右向左（右震）。在下面的計算中，剪力墻內(nèi)力正負(fù)號規(guī)定為：彎矩以截面右側(cè)受拉為正，剪力以繞截面順時針方向旋轉(zhuǎn)為正，軸力以受壓為正。同時，各截面內(nèi)力均采用左震時的正負(fù)號。 在水平地震作用下，剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)分別按倒三角形分布荷載（qmax=65.89KN/m）和頂點集中荷載（F=243.39KN）計算內(nèi)力。 （1）在倒三角形分布荷載作用下，分別按下式計算總剪力墻的彎矩、剪力和總壁式框架的剪力，計算結(jié)果見表18。計算公式為 Mw=65.892922.4682+2.4682-12.46

33、8 sh2.468-(1+2.468sh2.4682-sh2.4682.468)ch2.468ch2.468Vw=-65.89292.46822.468+2.4682sh2.4682-sh2.468sh2.468ch2.468-2.46822-1ch2.468-1 Vf=65.892912.468+sh2.4682-sh2.4682.4682sh2.468ch2.468+12-12.46821-ch2.468-22（2）在頂點集中荷載作用下，分別按下式計算總剪力墻的彎矩、剪力和總壁式框架的剪力，計算結(jié)果見表18。計算公式為Mw=243.39292.468(sh2.468-th2.468ch2.

34、468)Vw=243.39(ch2.468-th2.468sh2.468)Vf=243.39(th2.468sh2.468-ch2.468+1)表18 水平地震作用下總剪力墻和總框架內(nèi)力計算層次Hi/m倒三角形荷載作用下頂點集中荷載作用下總內(nèi)力Vw/KNMw/KNmVf/KNVw/KNMw/KNmVf/KNVw/KNMw/KNmVf/KN1029.01.0-341.50.02617.341.00.0202.4-300.50.02819.7926.10.9-168.5731.22037.142.2-120.0201.2-126.3611.22238.3823.20.8-25.11005.9159

35、8.946.1-247.3197.321.0758.61796.2720.30.797.6896.61265.752.7-389.8190.7150.3506.81456.4617.40.6207.1452.31008.562.6-556.2180.8269.7-103.91189.3514.50.5310.1-298.5803.976.3-756.6167.1386.4-1055.1971.0411.60.4412.8-1346.0633.094.7-1003.3148.7507.5-2349.3781.738.70.3521.6-2698.7479.9118.9-1311.5124.5640.5-4010.2604.425.80.2643.2-4383.7331.3150.4-1699.993.0793.6-6083.6424.312.90.1784.9-6448.5175.1191.0-2192.452.4975.9-8640.9227.500.00.0955.4-8963.70.0243.4-2819.10.01198.8-11782.80.02、剪力墻內(nèi)力計算