土木工程毕业设计高层框剪结构设计计算书

1第1章工程概况及结构选型1.1工程概况本工程为位于某高校家属区西侧的住宅楼，该住宅为地下一层，地上十一层，地下一层层高2.2米，地上每层层高为2.8米，总高度为33米，其中地下一层为设备用房，地上十一层均为两单元，一梯两户，每户建筑面积约为150平方米，三室两厅两卫，总建筑面积9500平方米。结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，抗震等级为二级，防火等级为二级。常年地下水位低于-12米，水质对混凝土无侵蚀作用，土壤最大冻结深度0.50米。该结构抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅱ类，特征周期0.35s。场地内土层分布及承载力特征值如下表：表1.1土层分布及承载力特征值土层土质厚度/m地基承载力特征值/kpa1素填土1.52粉质粘土2.52003粉质粘土混角砾1.22404粉砂岩强风化带103001.2结构选型与布置1.2.1．结构选型(1)结构体系选型：采用钢筋混凝土现浇框架-剪力墙结构。平面布置如图1.1所示。(2)屋面结构：采用现浇混凝土肋形屋盖，刚柔性屋面，屋面板厚120mm。(3)楼面结构：全部采用现浇混凝土肋形楼盖，板厚120mm。(4)楼梯结构：采用现浇混凝土梁式楼梯。(5)电梯间：采用剪力墙结构，墙厚250mm。1.2.2．结构平面布置2图1.1结构布置图1.2.3．竖向布置本住宅一共有10层，每层层高为3.6米，屋面有电梯机房和上人楼梯突出4.2米。竖向结构构件柱子的截面1-5层选用800800,柱的强度选用C35；6-10层柱选用600600，柱的强度选用C30。1.2.4．楼盖体系结构布置布置方式:纵横向承重。1.2.5．构件尺寸初估(1)梁的截面尺寸主梁：截面高度h=（1/10~1/15）L=533~800mm，取700mm截面宽度b=（1/2~1/3）L=233~350mm，取300mm次梁：截面高度h=（1/10~1/15）L=533~800mm，取600mm截面宽度b=（1/2~1/3）L=200~300mm，取250mm(2)柱的截面尺寸由于框—剪结构实验楼，按14kN/㎡考虑；负面面积按F=9.2×5.5=50.6250.6m考虑，可取1.1。设防烈度7度、小于60m高的框—剪结构抗震等级二级，因此取0.9。1~5层中柱（n取5；C35混凝土，16.7cfMPa）1MPa=1N/mm222314109.25.51.10.58316.70.810Aam0.76am3223141085.51.10.50716.70.810Aam0.712am柱截面尺寸近似取800mm×800mm6~10层中柱（n取5；C30混凝土，14.3cfMPa）2231459.25.51.10.34114.30.810Aam0..54am22314585.51.10.26914.30.810Aam0.518am柱截面尺寸近似取600mm×600mm预估轴力：N=从属面积×15kN/㎡=3.5×5.0×15=240kN由公式N/Afc0.9得A0.9fc/N=18648mm2故柱截面尺寸近似取500mm×500mm。(3)板的截面尺寸本结构中柱距一般为4~6米，除个别板选用单向板，其余均为双向板。双向板厚hl/50(l为区格短边边长)，取h=120mm。框剪结构底层板和顶层屋面板均为双层双向，分别取h=160mm，h=120mm。(4)墙外墙采用200的填充墙，内部隔墙采用200的填充墙。根据抗震规范，剪力墙的厚度不应小于160mm，且不应小于层高的1/20，其底部加强部位的墙厚，不应小于200mm，且不应小于层高的1/16。剪力墙的宽度取250mm，高度同层高。1.2.6．材料梁板柱的混凝土强度都采用C30，板钢筋采用三级钢，箍筋采用一级钢筋1.2.7．确定计算单元和计算简图取整个单元进行计算，按刚接体系进行计算。1.2.8．结构抗侧刚度计算框架梁柱尺寸如图一所示，共有8种梁。与剪力墙相连的柱作为剪力墙的翼缘，共有44根框架柱。计算框架梁刚度时，考虑楼板的影响，乘以1.6的放大系数。（1）梁线刚度计算（编号见图1.1）bI=1.6×bh3/12=1.6×1/12×0.25×34.0=0.0021m411/lEIibb=E×0.021/6.3=0.00034E22/lEIibb=E×0.021/4.8=0.00044E33/lEIibb=E×0.021/4.2=0.00051E44/lEIibb=E×0.021/1.5=0.00142E55/lEIibb=E×0.021/5.7=0.00037E66/lEIibb=E×0.021/3.0=0.00070E77/lEIibb=E×0.021/2.4=0.00089E488/lEIibb=E×0.021/2.5=0.00085E（2）框架柱线刚度1～6层cI=bh3/12=1/12×46.0=0.0108m4，h/EIcic=E×0.0108/2.8=0.00386E7～11层cI=bh3/12=1/12×44.0=0.0021m4，h/EIcic=E×0.0021/2.8=0.00076E各楼层线刚度见表1.2~表1.4表1.2地下室框架柱抗侧刚度h=2.2m构件名称cbiikkk25.0hiCcfi12柱10.0880830.2816380.00593E柱20.113990.2904410.006115E柱30.308290.3501680.007373E柱40.4818650.3956160.00833E柱50.50.40.008422E柱60.3264250.3552340.007479E柱70.1321240.2964760.006242E柱80.0958550.2843020.005986EECf0.308975表1.31～6层框架柱抗侧刚度h=2.8m构件名称cbiik2k2khiCcfi12柱10.0880830.0421840.000698E柱20.113990.0539220.000892E柱30.308290.1335580.002209E柱40.4818650.1941540.003212E柱50.50.20.003309E柱60.3264250.1403120.002321E柱70.1321240.0619680.001025E柱80.0958550.0457350.000757EECf0.081059表1.47～11层框架柱抗侧刚度h=2.8m构件名称cbiik2k2khiCcfi125柱10.4473680.1827960.000595E柱20.5789470.224490.000731E柱31.5657890.4391140.00143E柱42.4473680.5502960.001792E柱52.5394740.559420.001822E柱61.6578950.4532370.001476E柱70.6710530.2512320.000818E柱80.4868420.1957670.000638EECf0.051811楼层柱平均抗侧刚度：iififhCHC511)52.80.05181168.20.0810592.20.308975(331E=0.083845E（3）综合剪力墙等效抗弯刚度结构横向共有两榀墙1，一榀墙2，四榀墙3.墙1如图：有效翼缘6d=6×250=1500，9001500,取实际长度900mm。求形心：=680mm惯性矩：=0.269m4等效抗弯刚度：2eq121HGAEIEIEI=2336475.0269.02.191269.0E=0.268E墙2如图：有效翼缘6d=6×250=1500，9001500,取实际长度900mm。25077025018201252507709102501820y212211AAyAAy2323w785.025.077.025.077.012123.082.125.082.125.0121I6）（233w125.225.08.125.08.112125.425.0121I惯性矩：=5.967等效抗弯刚度：2eq121HGAEIEIEI=2339.1967.52.191967.5E=5.787E墙3如图：有效翼缘6d=6250=1500，9501500,14501500,分别取实际长度900mm，1450mm。求形心：=1440mm惯性矩:=1.025m4等效抗弯刚度：2eq121HGAEIEIEI=23313.1025.12.191025.1E=1.016E综合剪力墙等效抗弯刚度：EIeq=2×0.268E+5.787E+4×1.016E=10.387E（4）连梁约束刚度连梁1：321332211yAAAyAyAAy250700250262025012001252507001310250262024952501200232323w055.125.02.125.02.1121315.125.07.025.07.012113.062.225.062.225.0121I7连梁刚性端部约束弯矩lEIb312)1)(1()1(6m0013.04.025.012112133bhIb2715.075.356875.96825.6314200440025.6311700lalmmlall260075.96875.3568142.06.24.025.00013.02.1121221bGAlEI=0.0659EE0067.0568.30013.0)2715.01)(0659.01()2715.01(6m312连梁2：连梁刚性端部约束弯矩lEIb312)1)(1()1(6m0013.04.025.012112133bhIb394.052802080192042003000440020204300lalmmlall320020805280142.02.34.025.00013.02.1121221bGAlEI=0.0435EE0089.028.50013.0)394.01)(0435.01()394.01(6m312连梁3：连梁刚性端部约束弯矩lEIb312)1)(1()1(6m0013.04.025.012112133bhIb83056.0360011002400120044001200lalmmlall250011003600142.05.24.025.00013.02.1121221bGAlEI=0.0713EE0079.06.30013.0)3056.01)(0713.01()3056.01(6m312连梁约束刚度：EEHmHhCCjij01925.08.240079.00089.020067.0)(1117112111jbjb第2章横向结构内力计算2.1横向水平地震作用下结构内力与侧移计算2.1.1结构重力荷载代表值计算2.1.1.1荷载统计1.屋面恒载15mm水泥砂浆找平0.015×20=0.30三毡四油屋面防水层0.4020mm1：3水泥砂浆找平层0.02×20=0.4080mm矿渣水泥保温层0.08×14.5=1.1640mm水泥石灰焦渣找坡0.04×14=0.56120mm现浇混凝土板0.12×25=3.020mm石灰砂浆板底抹灰0.02×17=0.34-------------------------------------