武汉市高层住宅楼剪力墙结构设计 40页

'武汉市高层住宅楼剪力墙结构设计第1章工程概况与设计条件一、建筑概况于结构选型武汉市某高层住宅楼，标准层层高为3m，第18层为电梯间和水箱，层高4.8m，首层室内外高差0.45m，建筑物总高度56.25m。建筑物沿X方向长度为20.4m，沿Y方向上的长度为12.2m。高层就爱你住的平面布置如图1-1所示。根据建筑物的使用功能、房屋的高度与层数、场地条件、结构材料以及施工技术因素综合考虑，抗侧力结构采用现浇钢筋混凝土剪力墙体系。墙体厚度均为200mm，剪力墙的平面布置如图1-1。墙体定位均为轴线居中。楼盖结构采用现浇钢筋混凝土板，标准层楼板厚度为100mm，电梯机房及楼梯楼面楼板厚度为150mm。基础采用现浇钢筋混凝土筏型基础。建筑隔墙采用陶粒混凝土空心砌块砌筑，分户墙厚度为200mm，户内隔墙厚度为200mm，主卧卫生间隔墙以及储存室墙厚度为100mm。屋面保温材料采用硬质聚氨酯泡沫，焦渣混凝土找坡，室内建筑地面的主要做法为铺设地砖。二、设计依据本工程依据下列现行国家标准或者行业标准进行结构设计： 1房屋建筑制图统一标准GB/T50001-20012总图制图标准GB/T50103-20013民用建筑设计通则JGJ37-87（试行） 4建筑制图标准GB/T50104-2001 5建筑设计防火规范（1997年局部修订）GBJ16-87(2001年版)  6建筑结构制图标准GB/T50105-2001  7建筑结构荷载规范GB50009-2001  8砌体结构设计规范GB50003-200140   9混凝土结构设计规范GB50010-2002 10建筑地基基础设计规范GB50007-2002 11建筑抗震设计规范GB50011-2008 12高层建筑混凝土技术规程JGJ3-2002 13建筑桩基技术规范JGJ94-94 14住宅设计规范GB50096-1999(2003年版) 15高层民用建筑设计防火规范GB50045-95(2001年版) 16建筑设计资料集 17建筑结构构造资料集 18建筑设计常用数据手册三、设计的基本条件1、该市建筑自然基本条件：全年主导风向：东北风                     最大冻土深度：0.20m                     基本雪荷载：So=0.5KPa                     基本风荷载：Wo=0.35KPa（离地10m高处值）                     场地土类别：II类                                 抗震设计:6度 设计分组为第一组2、工程地质条件：第一层为填土层,厚度为1.0m,1=17KN/m2,Es=6.0Mpa;fk1=100kPa, 第二层为粘土层,厚度为1.0m,2=18KN/m2,fk2=160kPa,Es=9.0Mpa; 第三层为砂质泥岩,3=19KN/m2,fk3=350kPa,未钻穿Es=13.0Mpa.   地下水埋深2.0m,无侵蚀性.单体+0.000相对绝对标高30.400m.室内外高差300mm.3、本课题为武汉市某师部住宅小区规划方案总体布局中的一栋高层住宅。4、 建筑材料供应：目前本市市场上符合国家标准的建材均可。四、混凝土结构的环境类别40 按照《混凝土结构设计规范》第3.4.1条规定，本工程混凝土结构可以根据其所处环境定为一类。第2章：建筑设计一、建筑设计部分：1．建筑设计要求(1)造型美观、能体现当代青年人的特点,使用方便、经济合理。(2)防火、日照、采光、通风等各项指标均应符合规范要求。(3)装修标准：外墙采用釉面砖，颜色及立面分格自行处理。（仅供参考）内墙采用白色乳胶漆。（仅供参考）厕所均做浅色瓷砖至顶。(4)屋面设计（不考虑上人）：屋面面层（防水层）用PVC卷材。设置保温、隔热层（楼梯间屋面可不设）(5)楼地面：（仅供参考）居住房间：水泥地面；卫生间：铺浅色防滑地砖；其它：水磨石楼地面。屋面工程不上人平屋面做法：屋面做法采用卷材柔性防水屋面做法88J1-X1《工程做法》。按国家标准《屋面工程技术规范》GB50207-94相关部分执行墙体外墙装饰外墙采用100×100面砖，基层用15厚1:3水泥砂浆分层抹平，5厚1:2水泥砂浆抹面；面砖业主自定内墙装修内墙装修采用水泥砂浆面，做法详见88J1-X1《工程做法》，面层装修业主自定顶棚装修采用水泥砂浆面，做法详见88J1-X1《工程做法》地面采用水泥砂浆面，做法详见88J1-X1《工程做法》楼面采用水泥砂浆面，做法详见88J1-X1《工程做法》踏脚线为150高水泥砂浆面，做法详见88J1-X1《工程做法》卫生间采用300×300防滑地砖，墙面采用150×40 150白色面砖墙裙高1800mm，卫生间防水层，其坡度为i=1%。各房间木门采用钢制门其它内装修标准由业主确定外装修外窗采用塑铝合金白色玻璃，采用推拉窗，做法规范要求施工。落水管采用PVC白色管。根据《建筑抗震设防分类标准》本工程按丙类建筑进行抗震设防。住宅入户口采用防盗门。楼梯栏杆刷黑色银粉漆二道。阳台栏杆采用铁花栏杆高1150。图中未注明的门垛为240mm宽，图中未注明大样线脚，采用成品线脚。施工中应注意各工种配合，做好管道，设备安装的预留预埋，不得事后打洞凿槽。楼梯的设计也要满足《高层民用建筑设计防火规范》的。楼梯的宽度、平台梁的跨度也满足要求。未尽事宜应严格按国家现行有关规范施工验收。二、套内建筑面积：主卧（带卫生间）21.60㎡次卧一11.34㎡次卧二11.73㎡客厅16.38㎡餐厅及走道17.04㎡卫生间4.41㎡厨房5.22㎡阳台5.85㎡套内建筑面积90.65㎡公共面积（楼梯间、电梯间及过道）37.00㎡40 第3章主要结构材料一、钢筋本工程结构构件的纵向受力钢筋选用HRB335级和HRB400级热轧钢筋，箍筋和剪力墙分布钢筋选用HRB335级和HPB235级热轧钢筋。HPB235级钢筋应符合现行热轧国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB13013的要求，HRB335级和HRB400级热轧钢筋应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499的要求，且钢筋的抗拉强度实测值于屈服强度的实测值之比不小于1.25，屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3。钢筋的强度设计值于弹性模量按照《混凝土结构设计规范》第4.2.3和第4.2.4条的规定采用，参见下表2-1钢筋种类符号fy(N/m㎡)f"y(N/m㎡)Es（x）HPB2342102102.1HRB3353003002.0HRB4003603602.0二、混凝土1、剪力墙的混凝土等级，1至7层剪力墙结构采用C35级混凝土，8至14层结构采用C30级混凝土，15至18层剪力墙结构采用C25级混凝土。2、梁的混凝土等级为C30.3、板的混凝土等级为C304、底层垫层混凝土等级为C15，基础构件垫层混凝土等级为C155、基础混凝土等级为C30三、焊条40 1、HPB235级钢筋互焊及与HRB335级钢筋焊接时，使用E43xx焊条2、HRB335级钢筋互焊时，使用E50xx焊条第4章结构计算模型一、基本假定本结构为高层剪力墙结构，采用三维空间有限元软件进行计算。无论是在竖向荷载作用下，还是在风荷载或者水平荷载作用下，均假定结构及构件处于理想弹性状态，故此可采用先弹性方法计算高层混凝土结构在正常使用极限状态和承载能力极限状态时的变形能力和内力。由于高层建筑结构的计算模型非常复杂，为了减少结构计算的自由度，在进行计算分析时，通常引入“楼板在平面内刚度无限大，在平面外刚度为零”的假定，使得每一层楼中任何构件在楼层平面内的平移和转动均可以用该层参考点的平移和转动表示，从而大大减少结构的自由度和计算量。当楼板的平面形状比较狭长或者有较大的凹入及开洞造成楼面平面内刚度有所削弱，在水平力的作用下楼板的变形不能忽视。此时，应对采用刚性楼板假定的计算结果加以修正，或者直接采用能够模拟楼板平内刚度的板壳单元进行分析。二、计算软件与主要参数本工程采用由中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部开发的《多层级高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》进行结构的整体力学计算。结构主要设计信息如下：结构材料信息:钢砼结构混凝土容重(kN/m3):Gc=26.00钢材容重(kN/m3):Gs=78.00水平力的夹角(Rad):ARF=0.00地下室层数:MBASE=0竖向荷载计算信息:按模拟施工加荷计算方式风荷载计算信息:40 计算X,Y两个方向的风荷载地震力计算信息:计算X,Y两个方向的地震力特殊荷载计算信息:不计算结构类别:短肢剪力墙结构裙房层数:MANNEX=0转换层所在层号：MCHANGE=0墙元细分最大控制长度(m)DMAX=2.00墙元侧向节点信息:内部节点是否对全楼强制采用刚性楼板假定是采用的楼层刚度算法层间剪力比层间位移算法结构所在地区全国风荷载信息..........................................修正后的基本风压(kN/m2):WO=0.35地面粗糙程度:C类结构基本周期（秒）:T1=1.55体形变化分段数:MPART=2各段最高层号:NSTi=1718各段体形系数:USi=1.401.30地震信息............................................振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联)CQC计算振型数:NMODE=21地震烈度:NAF=6.00场地类别:KD=2设计地震分组:一组特征周期TG=0.40多遇地震影响系数最大值Rmax1=0.0440 罕遇地震影响系数最大值Rmax2=0.50框架的抗震等级:NF=3剪力墙的抗震等级:NW=3活荷质量折减系数:RMC=0.50周期折减系数:TC=0.90结构的阻尼比(%):DAMP=5.00是否考虑偶然偏心:是是否考虑双向地震扭转效应:是斜交抗侧力构件方向的附加地震数=0活荷载信息..........................................考虑活荷不利布置的层数不考虑柱、墙活荷载是否折减折算传到基础的活荷载是否折减折算------------柱，墙，基础活荷载折减系数-------------计算截面以上的层数---------------折减系数11.002---30.854---50.706---80.659---200.60>200.55调整信息........................................中梁刚度增大系数：BK=2.00梁端弯矩调幅系数：BT=0.85梁设计弯矩增大系数：BM=1.00连梁刚度折减系数：BLZ=0.70梁扭矩折减系数：TB=0.4040 全楼地震力放大系数：RSF=1.000.2Qo调整起始层号：KQ1=00.2Qo调整终止层号：KQ2=0顶塔楼内力放大起算层号：NTL=0顶塔楼内力放大：RTL=1.00九度结构及一级框架梁柱超配筋系数CPCOEF91=1.15是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力IAUTO525=1是否调整与框支柱相连的梁内力IREGU_KZZB=0剪力墙加强区起算层号LEV_JLQJQ=1强制指定的薄弱层个数NWEAK=0配筋信息........................................梁主筋强度(N/mm2):IB=300柱主筋强度(N/mm2):IC=300墙主筋强度(N/mm2):IW=300梁箍筋强度(N/mm2):JB=210柱箍筋强度(N/mm2):JC=210墙分布筋强度(N/mm2):JWH=210梁箍筋最大间距(mm):SB=100.00柱箍筋最大间距(mm):SC=100.00墙水平分布筋最大间距(mm):SWH=200.00墙竖向筋分布最小配筋率(%):RWV=0.30单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数:NSW=0单独指定的墙竖向分布筋配筋率(%):RWV1=0.60设计信息........................................结构重要性系数:RWO=1.00柱计算长度计算原则:有侧移梁柱重叠部分简化:不作为刚域40 是否考虑P-Delt效应：否柱配筋计算原则:按单偏压计算钢构件截面净毛面积比:RN=0.85梁保护层厚度(mm):BCB=30.00柱保护层厚度(mm):ACA=30.00是否按砼规范(7.3.11-3)计算砼柱计算长度系数:否荷载组合信息........................................恒载分项系数:CDEAD=1.20活载分项系数:CLIVE=1.40风荷载分项系数:CWIND=1.40水平地震力分项系数:CEA_H=1.30竖向地震力分项系数:CEA_V=0.50特殊荷载分项系数:CSPY=0.00活荷载的组合系数:CD_L=0.70风荷载的组合系数:CD_W=0.60活荷载的重力荷载代表值系数:CEA_L=0.50剪力墙底部加强区信息.................................剪力墙底部加强区层数IWF=3剪力墙底部加强区高度(m)Z_STRENGTHEN=9.4540 第5章竖向荷载一、屋面及楼面活荷标准值屋面及楼面均布活荷载标准值及其组合值系数、准永久值系数见下表5-1屋面及楼面均布荷活载表5-1房间部位活荷载标准值（kN/㎡）组合值系数ψc准永久值系数屋面不上人的屋面0.50.70.0上人的屋面2.00.70.4楼面住宅2.00.70.4厨房2.00.70.5卫生间2.00.70.4走廊、门厅2.00.70.4消防疏散楼梯3.50.70.3阳台2.50.70.5电梯机房7.00.90.8二、屋面及楼面永久荷载标准值1、不上人的屋面防水层0.01kN/㎡40mm厚硬质聚氨酯泡沫保温层0.5*0.040=0.02kN/㎡2%焦渣混凝土找坡，平均200mm厚16.0*0.200=3.20kN/㎡100厚钢筋混凝土楼板25.0*0.100=2.5kN/㎡吊顶、管道0.40kN/㎡∑g=6.13kN/㎡40 1、上人屋面10mm厚地砖面层20.0*0.010=0.02kN/㎡撒素水泥面0.05kN/㎡25mm厚水泥砂浆结合层20.0*0.025=0.50kN/㎡防水层0.10kN/㎡40mm厚硬质聚氨酯泡沫保温层0.5*0.040=0.02kN/㎡2%焦渣混凝土找坡，平均200mm厚16.0*0.200=3.2kN/㎡100mm厚钢筋混凝土楼板25*0.100=2.5kN/㎡吊顶、管道0.40kN/㎡∑g=6.97kN/㎡2、起居室、卧室10mm厚铺地砖面层20.0*0.010=0.20kN/㎡20mm厚水泥砂浆结合层20.0*0.020=0.40kN/㎡20mm厚焦渣混凝土垫层16.0*0.020=0.32kN/㎡100mm厚钢筋混凝土楼板25.0*0.100=2.50kN/㎡20mm厚板底抹灰20.0*0.020=0.40kN/㎡∑g=3.82kN/㎡3、厨房卫生间楼面10mm厚铺地砖面层20*0.010=0.20kN/㎡20mm厚水泥砂浆结合层20*0.020=0.40kN/㎡平均40mm厚细石混凝土找坡24.0*0.040=0.96kN/㎡100厚钢筋混凝土楼板25.0*0.100=2.5kN/㎡吊顶、管道0.40kN/㎡∑g=4.46kN/㎡4、阳台楼面40 30mm厚水泥砂浆面层压实赶光20.0*0.030=0.60kN/㎡100厚钢筋混凝土楼板25.0*0.100=2.50kN/㎡20mm厚板底抹灰20.0*0.020=0.40kN/㎡∑g=3.5kN/㎡1、电梯厅、水箱间楼面20mm厚花岗岩面层28.0*0.020=0.56kN/㎡30mm厚干硬性水泥砂浆结合层20.0*0.030=0.60kN/㎡100mm厚混凝土楼板25.0*0.100=2.50kN/㎡20mm厚板底抹灰20.0*0.020=0.40kN/㎡∑g=4.06kN/㎡2、电梯机房及楼梯间屋面30mm厚水泥砂浆面层压实赶光20.0*0.030=0.60kN/㎡20mm厚焦渣混凝土垫层16.0*0.020=0.32kN/㎡150mm厚钢筋混凝土楼板25.0*0.150=3.75kN/㎡20mm厚板底抹灰20.0*0.020=0.40kN/㎡∑g=5.07kN/㎡一、隔墙永久荷载标准值1、双面抹灰陶粒混凝土空心砌块墙体20mm厚双面抹灰20.0*0.020*2=0.80kN/㎡200mm（100mm）厚陶粒混凝土空心砌块8.0*0.200=1.6kN/㎡(8.0*0.100=0.80kN/㎡)∑g=2.40（1.60）kN/㎡2、一面抹灰、一面贴瓷砖陶粒混凝土空心砌块墙体40 5mm厚瓷砖面层（单面）20.0*0.005=0.10kN/㎡20mm厚水泥砂浆（双面）20.0*0.020*2=0.80kN/㎡200mm（100mm）陶粒混凝土空心砌块8.0*0.200=1.60kN/㎡(8.0*0.100=0.8kN/㎡)∑g=2.50(1.70)kN/㎡在进行结构的整体分析计算时，将填充墙的荷载视为均布线荷载加载于梁上。剪力墙的建筑饰面、保温层材料以及抹灰等恒荷载可以通过调整混凝土材料的容重在结构自重中予以考虑。因此本工程在输入计算参数的时，混凝土容重的取值为r=26KN/，自动计算楼板恒载，附加荷载一般取1.5kN/㎡，主卧将卫生间荷载等效为均布荷载，附加荷载调整为3.0kN/㎡；楼梯间设置板厚为0，附加恒荷载根据前面计算调整为4.6kN/㎡。活荷载由规范取得，主要标准层的四、结构各楼层荷载及质量中心、刚度中心对于高层建筑，活荷载所占的比重很小，因此在进行节否整体计算时，可以不考虑活荷载不利布置的影响。本工程各楼层的质量中心与刚度中心在X方向上基本重合，在Y方向上差别也不大。40 第6章风荷载作用下的内力一、风荷载的标准值在主体结构计算时，由于本结构界面突出部分比较小，可以近似看做矩形截面计算风荷载，风荷载标注值按下列公式计算：=（6-1）式中—风荷载标准值（kN/㎡）——高度z处的风振系数——风荷载体形系数——风压沿高度变化系数——基本风压（kN/㎡）二、风载体形系数风荷载体形系数是至风荷载在建筑物表面上所引起的实际压力（吸力）与来流风速度压的比值。它反映了建筑物表面在稳定风压作用下静态压力的特征分布规律，主要与建筑物的外形和尺寸有关。考虑到本工程建筑物外形的不规则性，风荷载体形系数取1.4。三、风压沿高度变化系数本工程地面粗糙度类别为C类，结构各楼层的风压高度变化系数如下表6-1所示。结构各楼层的风压高度变化系数表6-140 楼层号层高（m）高度（m）184.856.251.31173.0051.451.26163.0048.451.23153.0045.451.20143.0042.451.16133.0039.451.12123.0036.451.08113.0033.451.04103.0030.451.0193.0027.450.9683.0024.450.9173.0021.450.8663.0018.450.7753.0015.450.7443.0012.450.7433.009.450.7423.006.450.7413.453.450.74四、风振系数高层建筑结构的基本自振周期较长，应考虑脉动风压对结构顺风向的影响。高层建筑结构在离室外高度z处的风振系数可按下列公式计算：=1+（6-2）式中——脉动增大系数——脉动影响系数40 ——振动系数1、脉动增大系数脉动增大系数可以根据地面粗糙系数类别、基本风压值以及结构基本自振周期，按照《高规》表3.2.6-1确定。结构基本自振周期由结构动力学计算确定，对于比较规则的结构，也可以采用近似公式计算。本工程结构的基本自振周期取0.66，=0.35=0.153，查表得相应的脉动增大系数为=1.28。2、脉动影响系数脉动影响系数可根据地面粗糙类别、建筑物的高度H和建筑物迎风面的高宽比H/B，根据《高规》表3.2.6-2确定。本工程建筑物沿X方向20.4m，沿Y方向12.2m，X和Y方向上的高宽比分别为2.76和4.61，因此相应的脉动影响系数分别为0.49和0.50.由于脉动影响系数在X方向和Y方向上非常接近，所以取脉动影响系数=0.50。3、振型系数振型系数可有结构动力学计算确定，计算式仅考虑受力方向基本振型的影响，本工程的振型系数参见表6-2结构个楼层的风振系数表表6-2层号高度=1+1856.251.311.001.491751.451.260.911.461648.451.230.861.451545.451.200.811.431442.451.160.751.411339.451.120.701.401236.451.080.651.3940 1133.451.040.591.361030.451.010.541.34927.450.960.491.33824.450.910.431.30721.450.860.381.28618.450.770.331.27515.450.740.271.23412.450.740.221.1939.450.740.171.1526.450.740.111.1013.450.740.061.05五、结构的风载及相应的内力根据基本风压、风荷载体型系数以及各楼层标高处的风压沿高度变化系数和风振系数，根据公式可以求出各楼层标高处的风荷载标准值，见下表6-3结构各楼层标高处的风荷载标注值表6-3层号（kN/㎡）（kN/㎡）180.351.31.311.490.89170.351.41.261.460.90160.351.41.231.450.87150.351.41.201.430.84140.351.41.161.410.80130.351.41.121.400.76120.351.41.081.390.74110.351.41.041.360.6940 100.351.41.011.340.6690.351.40.961.330.6380.351.40.911.300.5870.351.40.861.280.5460.351.40.771.270.4850.351.40.741.230.4540.351.40.741.190.4330.351.40.741.150.4220.351.40.741.100.4010.351.40.741.050.38在进行结构整体计算时，可将风荷载作为水平集中力作用于楼层标高处。结构各楼层处由风荷载引起的水平集中力、层剪力和倾覆力矩可由下列公式计算：（6-3）（6-4）（6-5）式中、、——分别为第i层结构由风荷载标准值引起的水平竞争力、层剪力和倾覆力矩；——第i层结构的风荷载标注值；——分别为第i层结构迎风面的宽度和高度、——分别为第i、j层结构至室外地面的高度结构各楼层在风荷载标注值作+用下的水平集中力、层剪力和倾覆力矩参见下表6-4风荷载作用标准值表6-440 层号Ｘ方向Ｙ方向　1831.0731.1149.120.9921.0100.81734.9866.1347.354.4775.5327.11633.7299.8646.652.50128.0711.01532.45132.21043.350.53178.51246.51431.17163.41533.448.55227.01927.61329.89193.32113.346.54273.62748.31228.58221.92778.844.51318.13702.61127.26249.13526.242.44360.54784.21025.90275.04351.340.33400.95986.8924.49299.55249.838.14439.07303.8823.04322.56217.435.88474.98728.4721.52344.17249.733.51508.410253.6619.92364.08341.631.01539.411871.8518.20382.29488.228.34567.713575.0417.52399.710687.327.28595.015360.1316.92416.611937.226.35621.417224.2217.28432.913235.925.35646.719164.3117.89450.814791.227.85674.621491.640 第7章水平地震作用计算一、抗震设计要点我国《建筑抗震设计规范》中提出的抗震设防的基本方针是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。在高层建筑混凝土结构抗震设计中，通过两阶段的抗震设计来实现“三个水准”抗震设防目标。第一阶段的抗震设计师对结构在多遇地震作用下进行弹性分析，主要演算结构的楼层位移、层间位移、整体性分析和结构构件的抗震承载力。对于大多数建筑结构，可以只进行第一阶段抗震设计通过抗震概念设计和抗震结构构造措施来满足满足第二和第三水准抗震设防要求。第二阶段抗震设计师对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性分析。对于有特殊要求的建筑、地震时容易倒塌的建筑及有明显薄弱层的不规则建筑，除第一阶段的抗震设计外，还要进行结构薄弱部位弹塑性变形验算，采取相应的抗震构造措施来保证结构具有足够的延性，防止由于局部形成破坏机构而引起整个结构的倒塌。根据《高规》3.3.4和4.6.4，本工程可仅采用振兴分解反应谱法进行结构多遇地震作用下内力和变形的弹性计算。由于本工程部属于质量与刚度分布明显不均匀、不对称的结构，可以只计算单项水平地震作用下的扭转影响。按一下规定计算地震作用和作用效应计算。结构第j振型i层楼的水平地震作用标准值，应按下列公式确定：（i=1～n，j=1～m）（7-1）式中、、——分别为第j振型第i楼层的X、Y方向和转角方向的水平地震作用标准值；——第i楼层的重力荷载代表制。——相应于第j振型结构自振周期的地震影响系数，应按《高规》第3.3.7和3.3.8条确定；、——分别为第j振型i楼层质心在X、Y方向上的水平相对位移；40 ——第j振型第i楼层的扭转角；——第i楼层的转动半径，可取第i楼层绕质心的转动惯量除以该楼层质量的商的正二次方根；n——结构计算总质点数；m——结构计算振型数；——考虑扭转的第j振型的振型参与系数，可按下列公式确定：当仅考虑X向地震作用时：（7-2）当仅考虑Y方向地震作用时：（7-3）当考虑X、Y方向夹角为的地震作用时：（7-4）式中、——分别为以上公式6-2及6-3计算所得的振型参与系数由于各个振型地震作用效应并不一定同时达到最大值，因此采用CQC方法对个振型的水平地震作用效应进行组合。结构在单向水平地震作用下，考虑扭转的地震作用效应，应按下列公式确定：（7-5）式中——考虑扭转的地震作用标注值效应：、——分别为第j、k振型地震作用标注值的效应（内力和位移）；——第j振型与地k振型的耦联系数，应按公式（6-6）确定40 （7-6）式中——第k振型与第i振型的自振周期比、——分别为第j振型和第k振型的阻尼比，对于钢筋混凝土结构可取0.05。二、结构自振周期及振型结构的基本自振周期、振动角度及平动、扭转振动系数见表6-1.从表中可以看出，结构的基本自振周期为—1.21，经过与大量工程统计得到的剪力墙结构基本自振周期经验公式=（0、05—0.06）(n为结构层数)基本吻合。从表中还可以看出，结构的第一振型是一平动为主的平动与扭转混合振型，结构以扭转为主的第一自振周期与平动振动为主的第一自振周期的之比为1.2177/1.5532=0.7839，合《高规》第4.3.5条A级高度高层建筑不应大于0.9的要求。结构的自振周期、振动角度和振动系数表7-1振型号周期转角平动系数扭转振动系数X方向Y方向11.533297.050.020.980.0121.45339.120.830.020.1431.2177175.230.160.000.8440.4717102.570.050.930.0250.451516.700.740.070.1960.3800176.390.230.000.7770.2492117.120.190.720.0980.242836.640.510.280.2190.2047177.790.330.000.6740 100.1651114.210.160.760.08110.160733.740.530.240.23120.1342177.300.370.000.63130.1239122.130.210.520.28140.120553.630.260.480.26150.1076170.540.460.010.52160.097085.960.020.960.02170.0961179.270.360.030.61180.0850175.260.620.010.37190.077387.140.010.990.00200.07460.410.440.010.55210.0673174.650.610.010.38计算是选取振型为21，X和Y方向的振型参与质量分别达到总质量的98.36%和98.00%，表明计算采用的振型数是足够的。三、水平地震作用标准值、地震剪力和地震倾覆力矩计算结果表明，结构的最大地震作用效应方向为-87.306轴基本一致。单向水平地震作用下结构各楼层的地震作用标准值及相应的地震剪力、地震倾覆力矩见表6-2水平地震作用下各楼层地震作用标准值、地震剪力及地震倾覆力矩表7-2楼层号仅考虑X方向水平地震作用仅考虑Y方向水平地震作用1826.4526.45126.9638.2738.27183.701779.22103.55432.1288.28119.64526.851666.86168.03930.9573.33188.101076.201558.28220.151581.8163.04241.571782.2440 1453.08262.522352.0358.30283.602605.181350.68296.903214.8255.83316.743514.591250.83325.354148.9656.55343.254486.891152.20349.705138.8159.10365.745505.311054.86371.756173.8561.71386.396559.77957.65393.217248.6764.85407.057646.18859.94415.318362.5067.05429.218765.96760.01438.239518.0866.81452.869924.68659.44461.8210719.9466.91477.9911129.69558.00485.2911972.6264.87503.7812388.77454.43507.3313279.2060.37528.3613707.91350.08526.3414639.9155.16549.8015089.30242.40540.8316051.1444.55566.0016530.19124.94548.7317726.3224.56574.4818249.58四、地震作用下结构个楼层水平位移和层间位移在水平地震作用下，按弹性方法计算的结构各楼层水平位移最大值与水平位移平均值参见表6-3。从表中可以看出，在X方向地震作用下，大部分楼层的水平位移最大值和平均值和层间位移最大值均大于该楼层视频位移平均值和层间位移平均值的1.2倍。根据《建筑抗震设计规范》第3.4.2条，建筑及抗侧力结构布置属于平面扭转不规则。由于结构个楼层水平位移最大值和层间位移最大值均布超过该楼层水平位移平均值和层间位移平均值，的1.5倍，满足《高规》第4.3.5条对A级高度高层建筑扭转效应的限值。结构个楼层的最大弹性层间位移角：X方向为1/3544,Y方向上为1/3555,满足《高规》第4.6.3条对剪力墙结构弹性层间位移角限值的要求。40 地震作用下各楼层水平位移表7-3楼层号层高X方向地震作用下楼层水平位移Y方向地震作用下楼层水平位移最大（mm）平均（mm）最大/平均最大（mm）平均（mm）最大/平均184.8009.788.761.1211.7611.561.02173.00011.109.181.2111.5310.821.07163.00010.748.851.2111.0610.371.07153.00010.328.491.2210.559.881.07143.0009.858.081.229.999.351.07133.0009.337.631.229.398.781.07123.008.757.131.238.758.171.07113.0008.126.601.238.067.531.07103.0007.456.041.237.346.851.0793.0006.735.441.246.586.141.0783.0005.984.811.245.805.401.0773.0005.194.161.254.994.651.0763.0004.383.491.254.173.881.0753.0003.552.821.263.343.111.0743.0002.712.141.272.512.341.0733.0001.881.481.271.721.601.0723.0001.110.861.280.990.921.0713.4500.440.341.290.390.361.0740 第8章结构构件计算一、房间1各构件内力计算房间1的平面布置、荷载布置及导荷方式如下图7-1所示图图7-1房间1的平面布置图由计算可知：板的均布荷载值为：g=5.0*1.2=6.0kN/㎡q=2.0*1.4=2.8kN/㎡梁上均布线荷载为（2.4*2.5+0.2*0.5*27.5）*1.2=10.50kN/m梁1受力简图如右图7-2（1）图7-2（1）（单位kN/m）40 梁2的受力简图如右图图7-2（2）（单位kN/m）二、剪力墙的截面设计1、首层剪力墙12-1由梁板施加的竖向荷载由以上计算可得剪力墙12-2由梁板施加的竖向荷载由以上计算可得剪力墙自重=0.500*51.45*27.5=700.44kN2、剪力墙布置如下图7-3将截面对称布置Y方向上抗剪抗弯性能相同的剪力墙看做同种剪力墙，同一楼层各楼层剪力墙混凝土标号相同，厚度为200mm，各剪力墙截面计算结果如下：（1）墙1如图所示=0.300第1层到第17层墙1数量为3片40 图7-3剪力墙平面布置图（2）墙2如右图所示Ix=0.0069=0.280第1层到第17层墙2数量为2片（3）墙3如右图所示Ix=0.0279=0.500第一层到第18层墙3的数量为2片（4）墙4如右图所示40 Ix=0.0089=0.860第1层到第18层墙4的数量为1片（5）墙5如右图所示Ix=0.0169=0.280第1层到第17层墙5的数量为2片（6）墙6如右图所示Ix=0.0260=0.240第1层至第17层墙6的数量为2片（7）墙7如图所示Ix=0.0060=0.400第1层至第18层墙7的数量为2片（8）墙8如右图所示Ix=0.6187=0.800第1层到第18层墙8的数量为1片40 （9）墙9如右图所示Ix=0.0049=0.300墙9从第1层到17层的数量为2片(10)墙10如右图所示Ix=0.0016=0.260从第1层到第17层墙10的数量为2片（11）墙11如右图所示Ix=0.0087=0.200从第1层到第18层墙11的数量为2片（12）墙12如右图所示Ix=0.1352=0.480从第1层到第17层墙12的数量为2片（13）墙13如右图所示40 Ix=0.0861=0.360从第1层到第17层墙的数量为2片（14）墙14如右图所示Ix=0.0441=0.420从第1层到第17层墙14的数量为3片（15）墙15如右图所示Ix=0.1018=0.400从第1层到第17层墙15的数量为2片高层建筑风荷载式中S为荷载效应组合设计值;、、分别为恒荷载、活荷载、风荷载标准值计算的荷载效应;40 、、分别为上述荷载的分项系数，高层建筑=1.4，结合第5章风荷载计算可知墙12所承担的风荷载为：1、剪力墙12的配筋计算竖向力N==700.451.4+733.72+497.59=2211.94kN剪力V=82.30kN弯矩M=剪力墙采用对称配筋竖向分布钢筋选用10@200（双排），此时墙肢的竖向分布钢筋配筋率为=0.357%翼墙长度与宽度之比为4.5，可视为无翼墙。取暗柱长度=400mm=-=1500—400=1100﹤且x＞mm40 ，端部可配置418，实际1017三、房间1板的计算1、基本资料　边界条件（左端/下端/右端/上端）：固端/固端/固端/固端　荷载标准值　：a、永久荷载标准值　楼板自重：gk1＝5kN/m　b、可变荷载标准值　均布荷载：qk1＝2kN/mγQ＝1.4ψc＝0.7ψq＝0.4　计算跨度Lx＝3600mm计算跨度Ly＝6000mm　板厚h＝100mm（h＝Lx/36）　板底、板面纵筋合力点至近边距离：as＝25mm、as"＝25mm　混凝土强度等级：C20fc＝9.55N/mmft＝1.1N/mm　ftk＝1.54N/mmEc＝25413N/mm　钢筋抗拉强度设计值fy＝210N/mmEs＝210000N/mm　　2、弯矩计算结果　平行于Lx方向的跨中弯矩Mx　：Mx＝Max{Mx(L),Mx(D)}＝Max{4.36,4.31}＝4.36kN·m　Mxk＝3.47kN·mMxq＝2.87kN·m　Asx＝289mmρ＝0.39%φ8@150（As＝335）　平行于Ly方向的跨中弯矩My　：My＝Max{My(L),My(D)}＝Max{1.7,1.69}＝1.70kN·m　Myk＝1.36kN·mMyq＝1.12kN·m　Asy＝128mmρ＝0.20%ρmin＝0.24%Asy*＝236mm40 　φ8@200（As＝251）　沿Lx方向的支座弯矩Mx"　Mx"＝Max{Mx"(L),Mx"(D)}＝Max{-9.04,-8.95}＝-9.04kN·m　Mx"k＝-7.19kN·mMx"q＝-5.96kN·m　Asx"＝633mmρ＝0.84%φ10@110（As＝714）　沿Ly方向的支座弯矩My"　My"＝Max{My"(L),My"(D)}＝Max{-6.51,-6.45}＝-6.51kN·m　My"k＝-5.18kN·mMy"q＝-4.29kN·m　Asy"＝442mmρ＝0.59%φ10@170（As＝462）　　3跨中挠度验算挠度f＝12.3mmf/Lx＝1/293　40 第9章楼梯计算一、楼梯平面布置楼梯平面布置如下图9-1二、梯段计算梯段TB1和TB2尺寸相同，方向相反，可视为同一梯段进行如下计算：1、基本资料　楼梯类型：板式A型（╱）支座条件：两端弹性　踏步段水平净长Lsn＝2250mm梯板净跨度Ln＝Lsn＝2250mm　梯板净宽度B＝1150mm　40 低端支座宽度dl＝200mm高端支座宽度dh＝200mm　计算跨度Lo＝Min{Ln+(dl+dh)/2,1.05Ln}＝Min{2450,2363}＝2363mm　梯板厚度h1＝120mm　踏步段总高度Hs＝1350mm楼梯踏步级数n＝10　线性恒荷标准值Pk＝1kN/m均布活荷标准值qk＝2kN/mψc＝0.7　ψq＝0.4　面层厚度c1＝25mm面层容重γc1＝20kN/m顶棚厚度c2＝20mm　顶棚容重γc2＝18kN/m　楼梯自重容重γb＝26kN/m　混凝土强度等级：C20fc＝9.55N/mmft＝1.1N/mm　ftk＝1.54N/mmEc＝25413N/mm　钢筋强度设计值fy＝210N/mmEs＝210000N/mm　纵筋合力点至近边距离as＝25mm　　2、楼梯几何参数　踏步高度hs＝Hs/n＝1350/10＝135mm　踏步宽度bs＝Lsn/(n-1)＝2250/(10-1)＝250mm　踏步段斜板的倾角α＝ArcTan(hs/bs)＝ArcTan(135/250)＝28.4°　踏步段斜板的长度Lx＝Lsn/Cosα＝2250/Cos28.4°＝2557mm　踏步段梯板厚的垂直高度h1"＝h1/Cosα＝120/Cos28.4°＝136mm　踏步段梯板平均厚度T＝(hs+2*h1")/2＝(135+2*136)/2＝204mm　梯板有效高度h1o＝h1-as＝120-25＝95mm　　3、均布永久荷载标准值　梯板上的线形荷载换算成均布永久荷载gk1＝Pk/B＝1/1.15＝0.87kN/m　40 梯板自重gk2＝γb*T＝26*0.204＝5.30kN/m　踏步段梯板面层自重　gk3＝γc1*c1*(n-1)*(hs+bs)/Ln　＝20*0.025*(10-1)*(0.135+0.25)/2.25＝0.77kN/m　梯板顶棚自重gk4"＝γc2*c2＝18*0.02＝0.36kN/m　gk4＝gk4"*Lx/Ln＝0.36*2.557/2.25＝0.41kN/m　均布荷载标准值汇总gk＝gk1+gk2+gk3+gk4＝7.35kN/m　　4、均布荷载设计值　由可变荷载控制的p(L)＝1.2*gk+1.4*qk＝11.62kN/m　由永久荷载控制的p(D)＝1.35*gk+1.4*ψc*qk＝11.88kN/m　最不利的荷载设计值p＝Max{p(L),p(D)}＝11.88kN/m　　5、支座反力　永久荷载作用下均布反力标准值Rk(D)＝8.27kN/m　可变荷载作用下均布反力标准值Rk(L)＝2.25kN/m　最不利的均布反力基本组合值R＝13.37kN/m　　6、梯板斜截面受剪承载力计算　Vmax≤0.7*ft*b*ho　Vmax＝0.5*p*Ln*Cosα＝0.5*11.88*2.25*Cos28.4°＝11.8kN　0.7*ft*b*ho＝0.7*1.1*1000*0.095＝73.2kN≥Vmax＝11.8kN，满足要求。　　7、正截面受弯承载力计算　跨中Mmax＝p*Lo^2/10＝11.88*2.363^2/10＝6.63kN·m　As＝346mmξ＝0.08ρ＝0.36%　实配φ10@200（As＝393mm）　40 支座Mmin＝-p*Lo^2/20＝-11.88*2.363^2/20＝-3.32kN·m　As＝170mmξ＝0.039ρ＝0.18%ρmin＝0.24%As*＝283mm　实配φ8@150（As＝335mm）　　三、平台板计算　1、基本资料　边界条件（左端/下端/右端/上端）：固端/固端/固端/固端　荷载标准值　：a、永久荷载标准值　楼板自重：gk1＝5kN/m　b、可变荷载标准值　均布荷载：qk1＝3.5kN/mγQ＝1.4ψc＝0.7ψq＝0.4　计算跨度Lx＝1360mm计算跨度Ly＝2600mm　板厚h＝100mm（h＝Lx/14）　板底、板面纵筋合力点至近边距离：as＝25mm、as"＝25mm　混凝土强度等级：C20fc＝9.55N/mmft＝1.1N/mm　ftk＝1.54N/mmEc＝25413N/mm　钢筋抗拉强度设计值fy＝210N/mmEs＝210000N/mm　　2、弯矩计算结果　平行于Lx方向的跨中弯矩Mx　Mx＝Max{Mx(L),Mx(D)}＝Max{0.81,0.76}＝0.81kN·m　Mxk＝0.63kN·mMxq＝0.48kN·m　Asx＝52mmρ＝0.07%ρmin＝0.24%Asx*＝236mm　40 φ8@200（As＝251）　平行于Ly方向的跨中弯矩My　My＝Max{My(L),My(D)}＝Max{0.25,0.24}＝0.25kN·m　Myk＝0.20kN·mMyq＝0.15kN·m　Asy＝19mmρ＝0.03%ρmin＝0.24%Asy*＝236mm　φ8@200（As＝251）　沿Lx方向的支座弯矩Mx"　Mx"＝Max{Mx"(L),Mx"(D)}＝Max{-1.66,-1.55}＝-1.66kN·m　Mx"k＝-1.29kN·mMx"q＝-0.97kN·m　Asx"＝107mmρ＝0.14%ρmin＝0.24%Asx"*＝236mm　φ8@200（As＝251）　沿Ly方向的支座弯矩My"　My"＝Max{My"(L),My"(D)}＝Max{-1.15,-1.07}＝-1.15kN·m　My"k＝-0.90kN·mMy"q＝-0.68kN·m　Asy"＝74mmρ＝0.10%ρmin＝0.24%Asy"*＝236mm　φ8@200（As＝251）　　3、跨中挠度验算挠度f＝0.3mmf/Lx＝1/5,320　40'