某十一层框架—剪力墙结构豪华公寓.doc

土木工程专业毕业设计某十一层框架-剪力墙结构豪华公寓广州市某十一层框架-剪力墙结构豪华公寓土木工程学院土木工程专业【摘要】本工程为广州市某十一层框架-剪力墙结构豪华公寓设计，耐火等级为二级。平面形状近似为矩形，总建筑面积为6442平方米，建筑高度为34.72米，总层数为11层，室内外底面高差0.52米，建筑沿X、Y方向的宽度均为25.8米。根据建筑的使用功能、房屋的高度与层数、场地条件、结构材料以及施工技术等因素综合分析考虑，采用现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构体系。楼盖结构采用现浇钢筋混凝土结构。结构的设计使用年限为50年，建筑结构的安全等级为二级，建筑抗震设防类别为丙级。建筑场地土类别为II类。抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g。混凝土结构的环境类别为：一类。基础拟采用预制桩基础。【关键词】 豪华公寓 框架剪力墙结构 抗震等级 预制桩基础 广州市某十一层框架-剪力墙结构豪华公寓1设计资料广州市某11层豪华公寓，框架-剪力墙结构，建筑高度34.72m，属丙类建筑，抗震设防烈度为7度，场地类别类，设计地震分组为第一组，基本风压，该建筑处于广州市密集建筑群的城市市区，地面粗糙度为C类。建筑平面及剖面见建筑施工图。首层为停车场，2-11层为豪华公寓，各层层高均为3.0m。剪力墙无洞口，外墙、分户墙墙厚180mm，隔墙墙厚120mm，采用普通砖。拟采用钢筋混凝土预制桩基础。民用公寓的安全等级为二级，结构重要性系数取。2结构布置及构件截面尺寸确定2.1各主要构结构选型：（1）结构选型体系：采用钢筋混凝土现浇框架剪立墙结构，标准层结平面布置图如图2.1。（2）屋面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形屋盖，刚性屋面。（3）楼面结构：采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖。（4）楼梯结构：采用现浇钢筋混凝土梁式楼梯。图2.1 标准层结构平面布置图2.2材料选用：（1）混凝土：梁、板、柱、预制桩、承台、剪力墙均采用C30（）；（2）钢筋：梁，柱，剪力墙采用HRB335级钢筋，板采用HPB235级钢筋；箍筋均采用HPB235级钢筋；（3）墙体：普通砖，重度；（4）门，窗：木门，；铝合金玻璃门窗，2.3各主要构件截面几何尺寸的确定2.3.1柱截面尺寸的确定柱截面尺寸可按轴压比限值确定，广州地区抗震设防烈度为7度，房屋高度34.72m<60m，查得：框架抗震等级为三级，剪力墙为二级，轴压比限值为0.9，框架剪力墙结构楼层总荷载标准值取。（1）首层中柱楼层数为n=11，取按最大负荷面积：则柱估算的面积为：，取（2）首层边柱按最大负荷面积则柱估算的面积为：，取（2）用与首层类似的做法选取六层柱截面中柱：，取边柱：，取高规规定：抗震设计时柱截面边长不宜小于300mm，高宽比不宜大于3，柱净高与截面长边之比宜大于4，所以各层柱截面尺寸如下：1-5层：取6-12层：取2.3.2、梁截面尺寸的确定（1）横向框架梁按经验公式估算：最大计算跨度：，梁截面高度： 取梁宽度： 取取按简支梁满载时验算：取选用HRB335级，混凝土C30<C50 ，满足要求。（2）纵向框架梁按经验公式估算：最大计算跨度：，梁截面高度： 取梁宽度： 取 取：按简支梁满载时验算：取选用HRB335级，混凝土C30<C50，,满足要求。（3）次梁次梁取跨度最大的计算：同纵框架梁取,满足要求（按简支梁计算同上，此略）其它非框架梁取2.3.3剪力墙的布置现浇剪力墙间距最大值为min4.0B,50= 50m>17.4m，满足要求。带边框剪力墙的截面厚度，抗震设计时，一、二级剪力墙底部厚度不应小于200mm且不应小于层高的1/16（3000/16188mm）。本设计取剪立墙厚度各层均取200mm，贯通建筑结构全高，无洞口，通过电算结果，本结构的最大层间移角为1/1502，小于高规允许值1/800，剪力墙数量可满足位移要求。3结构设计计算基本假定：（1）平面结构假定：该建筑平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。（2）楼板在其自身平面内刚性假定：在水平荷载作用下，框架和剪力墙之间不产生相对位移。（3）由于结构体型规则，剪力墙布置对称，结构在水平荷载作用下不考虑扭转的影响。在以上基本假定下，将空间框剪结构分解为纵向和横向两种平面体系；将所有横向剪力墙综合在一起形成总剪力墙；将所有框架综合在一起形成总框架。3.1、计算刚度系数3.1.1、剪力墙的刚度计算横向剪力墙JW-1、JW-2无洞口，故都为整体剪力墙。JW-1墙带翼缘的整截面墙，其有效翼缘宽度：min200×6+200；200+17400/2；2500；34200/201400mm。如右图所示：整截面墙的等效刚度计算：（1）15层横向剪力墙等效刚度：0.6×0.6×2+（4.8+1.1）×0.2 ，查得1.381混凝土等级都为C30（）（2）同样可求得611层横向剪力墙等效刚度：刚度加权平均值：总剪力墙等效抗弯刚度：3.1.2框架抗推刚度计算总框架的抗推刚度按计算，其中柱的抗侧移刚度按计算。各层各跨梁线刚度计算结果如下表，表中表示按矩形截面所计算的惯性距；、分别表示中框架梁和边框架梁的线刚度，梁板用C30混凝土（）。表3.1 横梁线刚度计算表类别b×h(mm)边框架梁中框架梁AB、EF跨250×5505.43.4665.1992.8886.9323.851BC、DE跨250×5504.53.4665.1993.4666.9324.621CD跨250×5506.03.466-6.9323.466各层柱线刚度计算结果如下表，柱的混凝土等级都为C30（）。表3.2 各层柱线刚度计算表类别层次（m）全体柱611500×5003.05.25.225600×6003.010.810.81600×6004.210.87.73.1.3、柱侧移刚度、抗推刚度计算第i层柱侧移刚度、抗推刚度分别按、计算：第 147页 共 146 页表3.3 横向边框架柱计算表轴号层号、轴左梁右梁kh（m）A(F)61128.88520.5550.2173.015.06945.2072528.881080.2670.1183.016.98350.948128.88770.3750.3684.219.29981.056B(E)61134.6628.88521.2220.3793.026.29578.8852534.6628.881080.5880.2273.032.73198.194134.6628.88770.8250.4694.224.570103.194C(D)61134.66520.6670.2503.017.33151.9922534.661080.3210.1383.019.91259.735134.66770.4500.3884.220.31385.313 表3.4 横向中框架柱计算表轴号层号轴左梁右梁kh（m）A(F)61138.51520.7410.2703.018.72056.1602538.511080.3570.1513.021.74465.232138.51770.5000.4004.220.95287.998B(E)61146.2138.51521.6290.449331.12593.3752546.2138.511080.7840.282340.568121.705146.2138.51771.1000.5164.227.037113.557C(D)61134.6646.21521.5550.437330.32990.9882534.6646.211080.7490.272339.227117.681134.6646.21771.0500.5084.226.622111.81261146.21520.8890.308321.35564.0642546.211080.4280.176325.34476.032146.21770.6000.4234.222.15793.060表3.5 横向框架抗推刚度汇总表层次轴号、轴、轴、轴数量数量数量611A/F445.207180.828656.160336.96B/E478.885315.54693.375560.25C/D451.992207.968464.064256.256690.988545.928704.336256.2561377.42025A/F450.948203.792665.232391.392B/E498.194392.7766121.705730.23C/D459.735238.94476.032304.1286117.681706.086835.508304.1281742.0041A/F481.056324.224687.998527.988B/E4103.194412.7766113.557681.342C/D485.313341.252493.060372.2406111.812670.8721078.252372.2401880.202横向总框架抗推刚度：3.1.4、总连梁等效剪切刚度计算本例连梁KL3，共四根，均为一端与柱相连，另一端与墙相连的连梁，四个刚结端对墙肢有约束作用，如图所示。计算连梁的约束刚度时，不考虑剪力墙翼缘的影响。其中各连梁净跨长与截面高度之比均大于4，可不考虑剪切变形的影响，取。KL3约束弯矩计算简图各截面均为250mm×550mm，截面惯性矩为，。现以KL3为例说明连梁等效剪切刚度的计算。（1）对于15层：（2）对于611层： 平均约束弯矩:在框架剪力墙结构协同工作分析中，所用的总连梁约束刚度：(式中乘4是因为四处连梁与剪力墙连接)。3.2结构刚度特征值结构刚度特征值计算。计算体系基本周期时，认为体系完全处于弹性阶段工作，连梁不考虑刚度折减。计算地震作用下结构的内力和位移时，可考虑结构处于弹塑性变形影响的刚度折减系数，折减系数不小于0.5，本例取0.6。4重力荷载及水平荷载计算4.1重力荷载4.1.1屋面荷载恒载：轻质隔热板 40mm厚C20级细石混凝土防水层（内配双向钢筋网 ）纵横每6米分缝，分缝处钢筋网断开并用防水油膏填缝 10mm厚纸筋灰隔离层（纸筋石灰泥） 20mm厚1：3水泥石浆找平 120mm厚钢筋混凝土板 15mm厚混合粉刷 恒荷载合计 活载：(上人屋面)4.1.2楼面荷载标准层楼面恒载：板面装修 100mm现浇混凝土楼板 15mm白灰砂浆天花抹灰 恒载合计： 活载：储藏室： ，阳台：，其余：4.1.3楼梯间楼面荷载楼梯耐磨面砖（78mm） 34mm厚水泥胶结合层20mm厚水泥沙浆找平素水泥浆结合层一道 100mm现浇混凝土楼板 15mm白灰砂浆天花抹灰 恒载合计： 活载：屋面、各层楼面取建筑总面积计算恒载，取楼板净面积计算活荷载，计算如下表。表4.1 楼面重力荷载计算表序号211层楼面恒荷载计算位置面积（）面荷载（kN/）总荷载（kN）1 一般楼面543.23.92118.482 楼梯间38.43.4×1.2156.673总荷（kN）2275.15序号211层楼面活荷载计算位置面积（）面荷载（kN/）总荷载（kN）1 一般楼面415.0772.0830.152楼梯间34.9422.596.003储藏室7.55.037.504阳台65.0562.5162.645总荷（kN）1126.29表4.2 屋面重力荷载计算表序号屋面恒荷载计算位置面积（）面荷载（kN/）总荷载（kN）1 屋面526.25.52894.162 楼梯间22.045.5121.223总荷（kN）3015.38序号屋面活荷载计算位置面积（）面荷载（kN/）总荷载（kN）1 屋面493.822.0不考虑2楼梯间34.942.587.363总荷（kN）87.364.1.4梁、柱、墙及门窗重力荷载梁的自重由构件的几何尺寸和材料单位体积的自重计算。梁构件表面粉刷层重平均为。梁高应由梁截面高度中减去板厚。表4.3 横向框架梁重力荷载计算表（每一层）类别层号N / 根数AB、EF跨110.25×0.433.1184.75010148.1056100.25×0.453.2634.750461.9970.25×0.453.2634.750+0.9506113.552150.25×0.453.2634.650460.6920.25×0.453.2634.650+0.9006108.658BC、DE跨110.25×0.433.1184.15014181.1566100.25×0.453.2634.15014189.580150.25×0.453.2634.05014185.012CD跨110.25×0.433.1185.500351.447380.708 6100.25×0.453.2635.500353.840418.969 150.25×0.453.2635.400352.861407.222 表4.4 纵向框架梁重力荷载计算表（每一层）类别层号N / 根数110.20×0.331.983.70020146.526100.20×0.352.103.70020155.4150.20×0.352.103.60020151.2110.20×0.331.984.000863.36253.040.20×0.331.9810.900243.166100.20×0.352.104.000867.2268.380.20×0.352.1010.900245.78150.20×0.352.103.900865.52261.240.20×0.352.1010.600244.52表4.5 次梁重力荷载计算表（每一层）类别层号N / 根数横向次梁1100.20×0.281.681.00046.7200.20×0.331.983.100424.5520.20×0.331.985.800445.9360.20×0.301.801.00047.2000.20×0.352.103.100426.0400.20×0.352.105.800448.720纵向次梁1100.20×0.331.9816.450465.142250.0130.20×0.331.983.9501293.8520.20×0.331.982.325313.8110.20×0.352.1016.450269.090265.2380.20×0.352.103.9501299.5400.20×0.352.102.325314.6480.20×0.352.104.250217.850上面表中、分别表示梁截面净高度和净跨长，g表示单位长度梁重力荷载。为了简化计算，计算柱重力荷载时近似取1.1倍柱自重以考虑柱面粉刷层的重力荷载，柱净高取层高减去楼板厚。柱重力荷载计算结构见下表：表4.6 柱重力荷载计算表类别层号N / 根数全部列柱110.5×0.56.252.8842831.611546.5356100.5×0.56.252.942837.375250.6×0.69.02.9421205.8210.6×0.69.04.1421704.78内外墙、门窗及钢筋混凝土剪力墙单位面积上的重力荷载如下。外围护墙（每单位面积自重）：75mm×75mm外墙面瓷砖、聚合物水泥浆沟缝5mm厚聚合物水泥浆粘贴20mm厚聚合物水泥砂浆找平扫聚合物水泥浆一道 180mm厚浆砌普通砖 15mm厚1：1：6水泥石灰浆打底5mm厚1：1：3水泥石灰浆过面扫乳胶漆 合计 180mm内隔墙（每单位面积自重）：180mm厚浆砌普通砖 15mm厚1：1：6水泥石灰浆打底5mm厚1：1：3水泥石灰浆过面扫乳胶漆 合计 120mm内隔墙（每单位面积自重）：120mm厚浆砌普通砖 15mm厚1：1：6水泥石灰浆打底5mm厚1：1：3水泥石灰浆过面扫乳胶漆 合计 钢筋混凝土墙（每单位面积自重）：粉刷层 200mm厚的钢筋混凝土墙 合计 表4.7 砌体墙、剪力墙重力荷载计算表层号说明及位置总长度(m）高度(m）门面积（）窗面积（）墙总面积（）面荷载 （kN/） 1200mm厚剪力墙28.0004.20117.6006.40752.640纵向外围护墙7.8002.5519.890 4.3486.323 横向外围护墙28.2002.451.867.2904.34292.039 180mm内隔墙24.0352.555.8855.409 4.24234.935 120mm内隔墙4.665 2.901.890.910.739 3.1633.934 12mm玻璃墙7.800 2.557.5612.330 3.07237.878 合计1437.74825200mm厚剪力墙27.4002.9079.4606.40508.545横向外围护墙1、3、5、7轴处45.600 2.455.4 106.3204.34461.429阳台处3.8402.459.4084.34 40.831纵向外围护墙A/C/D/F处58.8002.557.5632.4109.980 4.34477.313 阳台处17.2801.220.736 3.1665.526 180mm厚内隔墙分户墙19.2002.4547.040 4.24199.450楼梯间5.820 2.55 2.1012.741 4.2454.022 电梯隔墙12.9752.55 3.7829.306 4.24124.259 120mm厚内隔墙全体157.122.5564.687.2328.776 3.161038.932 合计2999.362611200mm厚剪力墙28.0002.9081.2006.40519.680横向外围护墙1、3、5、7轴处46.600 2.455.4 108.7704.34472.062阳台处4.0402.459.8984.34 42.957 纵向外围护墙A/C/D/F处60.4002.557.5632.4114.060 4.34495.020 阳台处17.2801.220.736 3.1665.526 180mm厚内隔墙分户墙19.8002.4548.510 4.24205.682楼梯间5.820 2.55 2.1012.741 4.2454.022 电梯隔墙12.9752.55 3.7829.306 4.24124.259 120mm厚内隔墙全体159.5202.5564.687.2334.8963.161058.271 合计3066.919女儿墙12481.2149.763.16473.24门窗（每单位面积自重）：铝合金玻璃门窗:；木门:。表4.8 门窗重力荷载计算表层号门、窗恒载标准值 1位置及说明门面积（）窗面积（）门面荷载（kN/）窗面荷载（kN/）总荷载（kN）钢化玻璃门7.560.43.024 铝合金玻璃窗2.700.41.08电梯门3.780.41.512 木门6.090.21.218合计 6.834211钢化玻璃门16.80.46.72铝合金玻璃窗43.20.417.28电梯门3.780.41.512 木门59.220.211.84合计37.3524.1.5重力荷载代表值计算按各楼面包括梁及上下各半层墙柱恒载的100%，楼面活荷载的50%相加算得各楼层重力荷载代表值，屋面活载不计入，计算如表4.9。4.2横向风荷载垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值按计算。（1）基本风压，地面粗糙度为C类。本结构不考虑提高基本风压。（2）本结构简化为矩形平面考虑，风荷载体型系数取。（3）按C类粗糙度查得风压高度变化系数见表4.10。（4）风振系数按计算。本结构基本自振周期，脉动增大系数按C类地区查表时，应将当地基本风压乘以0.62：，查表得。据,C类粗糙度，总高度，查得脉动影响系数振型系数近似按计算。于是故风荷载标准值表4.9 重力荷载代表值汇总表（kN）序号说明及位置G1G2G3G4G5G6G7G8G9G10G11G121 楼板恒载2275 2275 2275 2275 2275 2275 2275 2275 2275 2275 3064 3072 楼板活载1126 1126 1126 1126 1126 1126 1126 1126 1126 1126 87 3 柱下1705 1206 1206 1206 1206 837 837 837 837 832 168168 4上1206 1206 1206 1206 837 837 837 837 837 168 5 梁884 884 884 884 884 953 953 953 953 953 934 1036 剪力墙下719 509 509 509 509 520 520 520 520 520 7上509 509 509 509 520 520 520 520 520 0 8 墙下685 2462 2462 2462 2462 2518 2518 2518 2518 2518 692692 9上2462 2462 2462 2462 2518 2518 2518 2518 2518 692 10门、窗7 37 37 37 37 37 37 37 37 37 37 11 女儿墙重473 12合计73737936 7936 7936 7785 7703 7703 7703 7703 7703 6868 85413 总重力荷载代表值85205 4.2.1风荷载的计算作用于结构表面高度z处的风荷载是沿高度变化的分布荷载。在框剪结构协同工作分析中，应将沿房屋高度的分布风荷载折算成倒三角形分布荷载和均布荷载，为此，将分布荷载标准值按静力等效原理折算节点荷载，式中，B为结构迎风面宽度，分别表示第i层楼面上下层高，计算顶层是，取女儿墙高度。表4.8 横向风荷载计算表层号1238.41.111.089.53.030.751180.861134.21.051.0326.32.978.332679.031031.21.020.9826.33.077.112405.90928.20.970.9126.33.072.162035.00825.20.920.8526.33.067.211693.80722.20.880.8026.33.062.781393.67619.20.820.7326.33.057.321100.47516.20.760.6626.43.052.05843.23 413.20.740.6126.43.048.63641.89310.20.740.5826.43.046.23471.5927.20.740.5526.43.043.84315.6514.20.740.5226.44.258.03243.71总计694.4515004.79将风荷载按弯矩等效的原则间化为倒三角形荷载。作用于出屋面的小塔楼的风荷载传至主体结构上，按集中力计算。倒三角形最大荷载集度按下式计算：。其中均布荷载取第二层楼面处的风荷载集度：。风荷载转换图见下。4.3横向水平地震作用4.3.1结构基本自振周期假想把集中在各层楼面处的重力荷载视作水平荷载来计算结构的顶点侧移，然后按计算结构基本自振周期。为了方便计算，可以把重力荷载简化为水平均布荷载及顶点集中力F，如图所示。均布荷载：集中荷载：在均布荷载作用下，由总剪力墙单独承受荷载时的顶点位移为：在集中荷载F作用下，顶点位移为：用（不考虑连梁刚度折减），查高层建筑结构设计教材中相应的计算图表，可得框架剪力墙结构在均布荷载及顶点集中荷载作用下的顶点位移系数分别为：，框架剪力墙结构的假想顶点位移：根据高规规定：框架剪力墙结构自振周期折减系数取0.70.8。这里取。故：4.3.2水平地震作用本设计建筑高度34.72m<40m，且楼层质量和刚度沿高度分布比较均匀，故可用底部剪力法计算水平地震作用。结构等效总重力荷载为。根据场地类别类，设计地震分组为第一组，由高规表3.3.7-2查得特征周期值，一般建筑结构的阻尼比应取0.05，阻尼调整系数为，按7度设防烈度由高规表3.3.7-1查得水平地震影响系数最大值。因为，故。主体结构横向底部剪力标准值，所以应考虑顶部附加水平地震作用。顶部附加地震作用系数故质点的水平地震作用标准值可按表4.9 横向水平地震作用计算表层次1238.485432794 0.020 65 2488 1134.26868234886 0.143 464 15868 1031.27703240334 0.147 475 14812 928.27703217225 0.133 4