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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流框剪住宅楼计算设计土木工程.精品文档. 毕 业 论 文学校：甘肃电大直属学院班级：12春土木工程本科-2姓名：李兴文学号：1262001208628框剪住宅楼计算书毕业设计摘要本次毕业设计较好地符合我们将来所从事的工程内容，通过完成这次设计，使我更好地了解工程结构的各项细节内容，也是对大学四年所学知识进行的一次系统的复习和总结，使专业知识系统化。本文叙述的是位于某繁华路段的十五层住宅楼。结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构；要求七度抗震。设计包括建筑设计和结构设计，选取一榀有代表性的框架进行计算。本论文主要包括以下内容：一、荷载计算，包括恒载、
2、活载、风载和地震荷载。二、内力计算及内力组合。三、框架梁柱的配筋。四、楼梯，基础的计算。五、电算结果。六、及参考文献。该设计具有以下特点：一、在考虑建筑、结构要求的同时考虑了施工要求及可行性。二、针对不同荷载的特点采用了多种不同的计算方法，对知识进行了全面系统的复习。三、利用电算对结果进行了验算，掌握了广厦CAD的用法，使结果更加有说服力。关键词1：框架剪力墙结构 梁柱 钢筋混凝土 地震荷载目录1剪力墙结构设计要求11.1短肢剪力墙的定义11.2短肢剪力墙的界定方法11.3短肢剪力墙设计11.4短肢剪力墙设计抗震加强21.5短肢剪力墙受力分析22建筑设计部分32.1设计依据32.2标高及建筑细
3、部做法33结构设计部分33.1设计依据43.2结构布置及结构计算简图的确定43.2.1结构柱网布置43.2.2确定钢筋及混凝土强度等级53.2.3估计板、柱、梁的截面尺寸53.2.4确定计算简图53.2.5恒载计算73.2.6楼面活荷载计算6103.2.7风荷载计算7103.3水平荷载内力计算113.3.1地震作用下的内力计算8113.3.2风荷载作用下的内力计算213.4竖向荷载内力计算9263.4.1恒载作用下的内力计算263.4.2活荷载作用下的内力计算393.5荷载内力组合483.6构件设计11633.6.1框架梁的配筋计算（梁截面200450）633.6.2框架柱的配筋计算643.7
4、楼梯设计12663.7.1梯段板设计673.7.2平台板设计673.8基础设计13681 剪力墙结构设计要求 1.1 短肢剪力墙的定义 短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为58的剪力墙。但高层建筑混凝土结构技术规程第7.1.2条规定高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构，短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。 1.2 短肢剪力墙的界定方法 高层建筑混凝土结构技术规程第7.1.3条规定了B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，不应采用第7.1.2条规定的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。 短肢剪力墙结构的必
5、要条件：抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。 短肢剪力墙结构的下限：当短肢墙较少时，如短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的15% 40%，则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定，用户可以灵活掌握。B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，即使置筒体，也不能采用。最大适用高度比高规表4.2.2-1中剪力墙结构的规定值适当降低，且7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m。在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成短肢剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。短肢剪力墙结构，其首先应是全剪力墙结构，应有足够
6、的长肢剪力墙。如果把短肢墙看成异形柱，则短肢剪力墙结构可以认为呈框剪结构的变形特征。当结构形式符合短肢剪力墙结构形式后，才能在软件“总信息”参数的结构体系中，定义结构为“短肢剪力墙结构”。 1.3 短肢剪力墙设计 短肢墙设计：短肢剪力墙：5 H/B 8（不限）。 当有大于两肢的短肢墙或异形柱时，尽管各肢的长宽比符合要求，也宜按墙输入设计。 短肢墙设计主要参数：轴压比（按剪力墙）、刚度（墙输入、采用壳元或薄壁杆元）、配筋（按剪力墙）、构造（按高规的短肢墙构造）。 弱短肢剪力墙（截面高厚之比小于5的墙肢）：高规7.2.5条文规定了不宜采用墙肢截面高度与厚度之比小于为5的剪力墙；当其小于5时，其在重
7、力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一级（9度）、一级（7、8度）、二级、三级时分别不宜大于0.3、0.4、0.5和0.6。 短墙（截面高度之比不大于3的墙肢） ：高规7.2.5条文和抗震规范6.4.9条文规定剪力墙的截面高度与厚度之比不大于3时，应按柱的要求进行设计，底部加强部位纵向钢筋的配筋率不应小于1.2%，其它部位不应小于1.0%，箍筋应沿全高加密。 1.4 短肢剪力墙设计抗震加强 抗震设计4时，短肢剪力墙的抗震等级应比高规4.8.2规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用。 各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0
8、.5、0.6和0.7；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1。除底部加强部位应按高规7.2.10条调整剪力设计值外，其它各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2。 短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm。 7度和8度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘。一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁。 高规7.2.1条文规定了带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C25。 1.5 短肢剪力墙受力分析 短肢剪力墙结构是指墙肢的长
9、度为厚度的5-8倍剪力墙结构，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。该结构型式的特点是： （1）结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾； （2）墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置； （3）能灵活布置，可选择的方案较多，楼盖方案简单； （4）连接各墙的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽； （5）根据建筑平面的抗侧刚度的需要，利用中心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度要求。 对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本上与普
10、通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法，前者如建研院的TBSA、TAT，广东省建筑设计院的广厦CAD的SS模块，后者如建研院的TBSSAP、SATWE，清华大学的TUS，广东省建院的SSW等。其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况，精度较高。虽然三维杆系-簿壁柱空间分析程序使用较早、应用较广，但对墙肢较长的短肢剪力墙，应该用空间杆-墙组元程序进行校核。 2 建筑设计部分本工程是一栋十五层住宅楼，层高均为3.0m。采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，建筑工程等级为二级、耐火等级为二级，合理使用年限为50年，屋面防水等级为二级，本地区为6度抗震设防区。2
11、.1 设计依据设计任务书和建筑设计规范232.2 标高及建筑细部做法1、设计标高：室内设计标高为0.000，室内外高差为450。2、墙身做法：墙身采用粉煤灰加气混凝土砌块。内外墙采用双面粉刷。3、屋面做法：平屋面是油毡防水层（三毡四油上铺小石子），20mm厚1：2.5水泥砂浆找平层，镂空栏杆；坡屋面是25mm厚挤塑聚苯保温层，青摊瓦。100厚钢筋混凝土现浇楼板。4、楼面做法：20mm厚1：2.5水泥砂浆找平层，100厚钢筋混凝土现浇楼板。5、底层地面做法：10水磨石地面，20厚水泥砂浆打底，100厚钢筋混凝土现浇楼板，10厚水泥石膏砂浆。3 结构设计部分本工程是一栋十五层高层住宅楼，层高均为3
12、.0mm。纵向30.8米，横向19米，总高度为52.75米。本工程采用全现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构，梁柱和楼板均为现浇，墙体为粉煤灰加气混凝土砌块。3.1 设计依据1、建筑施工图和国家设计规范452、 气象条件气温：年平均气温5.7-29.5，最高气温42.3，最低气温-6.6雨量：年平均降雨量998.1，最大降雨量195.2/日风向：一月：C22NNE13 七月：C22NNE11 风压：0.35kN/3、工程地质及水文资料：地层自上而下为（1）杂填土层：厚度约为3.0m（2）粉质粘土：厚度约为15.6m;fak=120KPa,Es=6.0MPa,qsia=35KPa （3）粉砂：厚5.0m
13、;fak=185KPa,Es=16.0MPa,qsia=45KPa （4）细砂：fak =270KPa,Es=19.5MPa,qsia=55KPa,qpa=2400KPa 地下水位于地表以下1.5m。4、抗震设防烈度按6度设防，地震分组第一组，地震加速度Sa=0.05g。3.2 结构布置及结构计算简图的确定3.2.1 结构柱网布置由于建筑总长度不超过55M，且为保温隔热屋面，所以不设变形缝。3.2.2 确定钢筋及混凝土强度等级柱、梁、板等部位均采用C30砼 （Ec=3.00107kN）除承台采用级钢筋（fy=360N/mm2）外，其余受力钢筋均为级（fy=300 N/2 ）。3.2.3 估计板
14、、柱、梁的截面尺寸1、板 预取板厚100（考虑到楼面荷载不大，且经济的因素）2、柱 因建筑美观要求，且设防烈度为6度，将柱设计为方柱，尺寸为1-5层400650；6-10层400600;11-15层350550。3、梁 横梁：hb=(18112)lb=(18112)4800=600400 取hb=450； bb=(1312) hb=(1312)450=150225 取bb=200 纵梁最大跨：hb=(18112)lb=(18112)7200=600900 取hb=650； bb=(1312) hb=(1312)650=2173253.2.4 确定计算简图取一榀框架计算。假定框架柱嵌固于基础顶面
15、，框架梁与柱刚接。底层柱高从基础顶面至二层楼面，根据地质条件，确定基础顶面离室外地面为500，由此求得底层层高为3950，其余各层的柱高即为其层高3000。其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇板的作用，取I=2IO（IO为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。1-5层：左跨梁： i=1122E0.20.4533.7=8.2110-4E右跨梁： i=1122E0.20.4534.8=6.3310-4E上部柱： i=112E0.40.6533 =30.5110-4E底层柱： i=112E0.40.6533.95=23.1810-4E6-10层：左跨梁：i=1122E0.20.4533.7=8.2110-
16、4E右跨梁： i=1122E0.20.4534.8=6.3310-4E柱： i=112E0.40.6033 =24.010-4E11-15层：左跨梁：i=1122E0.20.4533.7=8.2110-4E右跨梁： i=1122E0.20.4534.8=6.3310-4E柱： i=112E0.350.5533 =16.1810-4E16层（阁楼）：左跨梁：i=1122E0.20.4533.7=8.2110-4E右跨梁： i=1122E0.20.4534.8=6.3310-4E柱： i=112E0.350.5534.6=10.5510-4E3.2.5 恒载计算1、屋面荷载标准值油毡防水层（三毡四
17、油上铺小石子） 0.4 kNm220mm厚1：2.5水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kNm225mm厚挤塑聚苯保温层 0.02510=1.25 kNm2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kNm220mm厚抹灰 0.0217=0.34 kNm2平屋面镂空栏杆 0.5 kNm2坡屋面瓦重 0.5 kNm2 屋面恒载 4.39 kNm2框架梁自重 0.20.4525=2.25 kNm梁侧粉刷 2（0.450.1）0.0217=0.238 kNm因此，作用在阁楼层框架梁上的线荷载为：g16左1= g16右1=2.49 kNmg16左2= g16右2=4.39（4.3/2+2.1）=
18、18.66kNm2、楼面荷载值：20mm厚1：2.5水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kNm2100mm厚钢筋混凝土楼板 0.125=2.5 kNm220mm厚抹灰 0.34 kNm2楼面恒载 3.24 kNm2框架梁自重及梁侧粉刷 2.49 kNm边跨填充墙自重 2.02(3-0.35)=5.35 kNm墙面粉刷 （30.35）0.02217=1.8 kNm因此，作用在中间层框架梁上的线荷载为：g左1= g右1=2.49+5.35+1.8=9.64 kNmg15左2= g15右2=4.393.6+3.244.3/2=22.77 kNmg左2= g右2=3.24（4.3/2+3.6）=18
19、.63 kNm3、屋面框架节点集中荷载标准值边柱梁自重 0.20.45（4.3/2+3.6）25=12.94 kN粉刷 0.2385.75=1.37 kN梁传来屋面自重 127.2124.34.39=33.98 kN顶层边节点集中荷载 G16左=G16右=48.29 kN中柱梁自重 12.94 kN粉刷 1.37 kN梁传来屋面自重 233.98=67.96 kN顶层中节点集中荷载 G16中=82.27 kN4、楼面框架节点集中荷载标准值边柱梁自重 12.94 kN粉刷 1.37 kN墙体自重+粉刷 （5.35+1.80）3.2=22.9 kN（5.35+1.80）4.3/2=15.38 kN
20、框架柱自重 1-5层 0.40.65325=19.5 kN 6-10层 0.40.60325=18 kN 11-15层 0.350.55325=14.44 kN粉刷 1-5层 20.650.02317=1.33 kN 6-10层 20.600.02317=1.22 kN 11-15层 20.550.02317=1.12 kN梁传来楼面自重 127.2124.33.24=25.08 kN中间层边节点集中荷载 1-5层 G左=G右=98.45 kN 6-10层 G左=G右=96.90 kN11-15层 G左=G右=93.24 kN中柱梁自重 12.94 kN粉刷 1.37 kN内纵墙自重 1.57
21、（30.45）（5.75-0.4）=21.42 kN粉刷 5.352.550.02217=9.36 kN框架柱自重 1-5层 0.40.65325=19.5 kN 6-10层 0.40.60325=18 kN 11-15层 0.350.55325=14.44 kN粉刷 1-5层 20.650.02317=1.33 kN 6-10层 20.600.02317=1.22 kN 11-15层 20.550.02317=1.12 kN梁传来楼面自重 225.08=50.16 kN中间层中节点集中荷载 1-5层 G中= 116.00 kN 6-10层 G中= 114.39 kN11-15层 G中= 11
22、1.01 kN3.2.6 楼面活荷载计算6P16左=P16右=25.75=11.5kNmP16=P16=127.2124.32=15.48 kNP16中=127.2124.32127.2124.32=30.96 kNP左=P右=25.75=11.5kNmP=P=127.2124.32=15.48 kNP中=127.2124.32127.2124.32=30.96 kN3.2.7 风荷载计算7风荷载标准值计算公式：w=zszo4将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过程如下表：（表中为一榀框架各层节点的受风面积）风荷载计算层次zzsozA()Pw(kN)161.11.661.50.3
23、548.013.2311.53151.11.621.30.3545.021.8516.11141.11.581.30.3542.017.2512.40131.11.551.30.3539.017.2512.17121.11.491.30.3536.017.2511.69111.11.451.30.3533.017.2511.38101.01.421.30.3530.017.2511.1591.01.391.30.3527.017.2510.9181.01.361.30.3524.017.2510.6771.01.251.30.3521.017.259.8161.01.241.30.3518.0
24、17.259.7251.01.731.30.3515.017.259.2141.01.091.30.3512.017.258.5531.01.01.30.359.017.257.8521.01.01.30.356.017.257.8511.01.01.30.353.018.548.443.3 水平荷载内力计算3.3.1 地震作用下的内力计算81、计算重力荷载代表值（1）屋面均布荷载4.39 kNm2屋面荷载标准值（3.7+4.8）(4.3/2+2.1)4.39=158.61 kN（2）楼面均布荷载3.24 kNm2楼面荷载标准值（3.7+4.8）5.753.24=158.36 kN（3）屋面均
25、布活荷载0.5 kNm2 (不上人屋面) 雪荷载0.4 kNm2（4）楼面均布活荷载2.0 kNm2各层楼面活荷载标准值（3.7+4.8）5.752=97.75 kN（5）梁柱自重（包括抹灰量）纵向框架梁自重12.94 kN 横向框架梁自重19.13 kN 抹灰 1.37 kN 抹灰 2.02 kN 14.31 kN 21.15 kN1-5层框架柱自重19.5 kN 粉刷 1.33 kN 20.83 kN 6-10层框架柱自重18.0 kN 粉刷 1.22 kN 19.22 kN 11-15层框架柱自重14.44 kN 粉刷 1.12 kN 15.56 kN （6）墙体自重（由前面已统计的数据
26、得出）单位面积上墙体的重量： 200mm厚为2.02 kNm2 100mm厚为1.57 kNm2单位面积上抹灰的重量为0.0217=0.34 kNm2（7）荷载分层汇总顶层重力荷载代表值包括：屋面荷载、纵横梁自重、半层墙体和窗自重的一半；其他楼层重力荷载代表值包括：楼面荷载、50楼面活荷载、纵横梁自重、楼面上下各半层柱及纵横墙体和窗的自重（底层取一半）。将上述分项荷载相加，得集中于各层楼面的重力荷载代表值如下：G16=405.22 kNG15= 158.6114.31321.150.5（22.9+15.38）3（14.441.12）3=326.8 kNG11G14=158.3697.750.5
27、14.31321.15（22.9+15.38）3（14.441.12）3=432.85 kNG6G10=158.3697.750.514.31321.15（22.9+15.38）3（181.22）3=443.84 kN G2G3=158.3697.750.514.31321.15（22.9+15.38）3（19.51.33）3=448.64 kNG1=158.3697.750.514.31321.15（19.51.33）3=333.793 kN集中于各层楼面的重力荷载代表值如下图建筑物总重力荷载代表值：G=405.22+326.8+432.854+443.845+448.644+333.79
28、=6810.96 kN2、横向框架柱侧移刚度D值计算如下表项目层 柱k=ib2ic（一般层）k=ibic（底层）=k2k（一般层）=0.5k2k（底层）12h2D=ic12h2(kNm)根数底层中框架边柱0.630.430.7724952中框架中柱1.250.540.7730911D8081二三四五层中框架边柱0.480.191.3323122中框架中柱0.960.321.3338941D8518项目层 柱k=ib2ic（一般层）k=ibic（底层）=k2k（一般层）=0.5k2k（底层）12h2D=ic12h2(kNm)根数六七八九十层中框架边柱0.610.2341.3322412中框架中柱
29、1.210.3771.3336101D8092十一十二十三十四十五层中框架边柱0.900.311.3320002中框架中柱1.800.471.3330321D70323、横向框架自震周期T1=1.7oo：结构基本周期修正系数，考虑到填充墙使框架自震周期减小的影响，取o为0.6。 T：框架的顶点位移。横向框即顶点位移计算（i为层间相对位移）层次Gi (kN)Gi(kN)Di(kNm)i=GiDii1333.7936810.9680810.84280.84282448.6426477.16885180.76041.60323448.6426028.52685180.70772.31094448.6
30、425579.88485180.65512.9665448.6425131.24285180.60243.56846443.8364682.680920.57874.14717443.8364238.76480920.52384.67098443.8363794.92880920.4695.13999443.8363351.09280920.41415.55410443.8362907.25680920.35935.913311432.852463.4270320.35036.263812432.852030.5770320.28886.552613432.851597.7270320.227
31、26.779814432.851164.8770320.16576.945515326.8732.0270320.10417.049616405.22405.2216770.24167.2912T1=1.70.6 =3.213s4、横向地震作用计算（因本建筑高度大于40m，不应采用底部剪力法，但本设计仍用底部剪力法计算）在类场地，6度地震区，结构的自振周期和地震影响系数max为：Tg=0.45s max=0.04 1=( TgT1)0.9max=(0.453.213)0.90.04=0.007由底部剪力法计算公式： FEK=0.851GE=0.850.0076810.96=40.53 KN由
32、T1=3.213s1.40.45=0.63s n=0.08 T1+0.01=0.083.2130.01=0.267Fn=n FEK=0.26740.53=10.82 KNFi= GiHI(GiHI)FEK(1-n) (顶层加上Fn)层次hi(m)Hi(m)Gi(KN)GiHIGiHI(GiHI)Fi(KN)Vi(KN)13.953.95333.7931318.480.0070.2129.69236.95448.6423118.060.0170.5129.48339.95448.6424463.990.0250.7428.974312.95448.6425809.910.0320.9528.23
33、5315.95448.6427155.840.0401.1927.286318.95443.8638411.200.0471.4026.097321.95443.8639742.790.0541.6024.698324.95443.86311074.380.0621.8423.099327.95443.86312405.970.0692.0521.2510330.95443.86313737.560.0772.2919.2011333.95432.8514695.260.0822.4416.9112336.95432.8515993.810.0892.6414.4713339.95432.85
34、17292.360.0962.8511.8314342.95432.8518590.910.1043.098.9815345.95326.815016.460.0842.505.89164.650.55405.2220483.870.1143.393.395、内力分析地震作用下的内力计算，地震作用力沿竖向呈倒三角形分布，内力计算采用D值法，采用公式：Vjk=DjkDjkVfk（1）各柱分配的剪力V16左=V16右=73925053.39=1.0 kNV16中=102725053.39=1.39 kNV15左=V15右=200070325.89=1.68 kNV15中=303270325.89=2.54 kNV14左=V16右=200070328.98=2.55 kNV14中=303270328.98=3.87 kNV13左=V13右=2000703211.83=3.36 k