土木工程毕业设计框架剪力结构计算书-8层综合办公楼设计.docx

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1、可编辑修改摘要本毕业设计遵循先建筑、后结构、再基础的设计过程，根据任务书和指导书的要求，完成桂林晨华综合办公楼（钢筋混凝土框架剪力墙结构）的建筑、结构设计。建筑图包括总平面图及说明，首层、标准层和屋顶平面图，正立面和背立面图，楼梯和电梯井的剖面图，以及若干详图。各图均按规范要求设计。本工程结构设计时密切结合建筑设计，力求经济合理，在框架结构体系中适当布置钢筋混凝土剪力墙，作为抗侧力构件与框架协调工作，使结构具有良好的抗震性能。结构分析的重点在于框架和剪力墙的协同工作分析。考虑毕业设计的特殊要求，以手算为主、电算为辅。结构设计包括以下七个部分：结构刚度计算；水平地震作用效应分析；竖向荷载作用下框

2、架和剪力墙内力计算；荷载效应组合；截面设计与配筋计算；楼梯设计；梁板设计。计算书的主要内容有：完成现浇楼板局部单元板的设计（包括手工进行荷载计算、内力分析及配筋计算，电脑绘出施工图）；根据建筑要求完成其它楼层结构布置，应用 SATWE 程序进行电算，并在结构布置施工图中，应用平法表示标出梁、板、柱和框架的编号、板厚及配筋；人工计算完成框架剪力墙结构协同工作分析、结构侧移计 算、剪力墙受力分析与截面设计、框架受力分析与截面设计（包括内力分析、水平荷 载与竖向荷载的计算和组合、截面配筋并绘制施工图） ；应用设计软件完成分析、设计，对比分析电算和手算的主要成果。毕业设计的成果符合现行规范的要求，因而

3、是合理可行的。关键词： 高层建筑；钢筋混凝土结构；框架剪力墙结构；综合办公楼；建筑与结构设计精品文档The building design and structural design of reinforcedconcreteframe-shearwall structure s Guilin chenhua comprehensive office buildingStudent: zeng taotao Teacher: xing xinkuiAbstract: This graduation project follows and builds, and then structure,

4、more basic design process first, according to the request of task book and guide book, finish the building design and structural design of reinforced concrete frame - shearwall structure s Guilin chenghua comprehensive building.The construction drawing of the building including general layout and pr

5、oving, first storey, standard storey and roof plane figure, straight elevation and reciting elevation, the section systems of the stair and lift well, and several detail drawings. Every drawing is designed according to the requirement of standardizing and approved by teacher.Combine the architectura

6、l design closely at the time of the structural design in this project, strive to make economy and rational, assign the reinforcedconcreteshearwallinthestructuralsystemoftheframe appropriatly,as resistside forcecomponentwork togetherwith frame coordinate, and make the structure have good antidetonati

7、on performance. Focal point that structure analyze lie in frame and shearwall work to analyze in coordination. Consider special requirement of graduation project, rely mainly onthefactthathandscanberegardedas,electricitychargefor complementing.The structural design is composed of seven parts: Struct

8、ural rigidity is calculated;Functioneffect analysisof the horizontalearthquake;The verticality loads function and makes the frame and cuts the wall internal force of strength calculated; Load the effect association; The section is design and worthy of the muscle to calculate; The stair is designed;

9、The roof beam board is designed .The main content of calculating book is as follows, finish one cast-in-place floor some unit design of board (include handwork to carry out load calculation, force analysis and match tendon to calculate, computerpaints construction picture); Require to finish the lay

10、out of the structure of other floors according to building, employ SATWE procedure to calculate the electricity, and among layout of the structure construction drawing, employ flat law say, stamp roof beam, board, column, serial number of frame, board thick buying muscling; Calculate the frame of fi

11、nishing artificially- Cut the wall structure of strength work and analyze in coordination, the structural side is moved and calculated, cut the strength wall designed by strength analysis and section, frame design strength analysis with section (including internal force analysis , level load with ca

12、lculation , association , section that verticality load mixing the muscle and drawing the constructionpicture); Employ , design software finish , analyze , design , compare and analyse electricity regard as with main achievement that hand charge.The graduation project achievement conforms to the pre

13、sent standard requirement, thus is reasonable and feasible.Key words: tall building; reinforced concrete structure; frame-shearwallstructure; designcomprehensive office building;building design and structural目录摘要Abstract1 结构设计说明12 结构设计计算书52.1 剪力墙、框架及连梁的刚度计算52.1.1 框架的等效剪切刚度 C 5F12.1.2 剪力墙的等效刚度 EI8eq2

14、.1.3 连梁约束刚度 CB112.1.4 壁式框架柱剪切刚度 CF2132.1.5 刚度特征值202.2 水平地震作用效果分析202.2.1 重力荷载202.2.2 水平地震荷载计算232.2.3 框架剪力墙协同工作计算252.2.4 总剪力墙、总框架和总连梁的内力272.2.5 连梁内力计算302.2.6 单片剪力墙的内力322.2.7 框架内力计算332.3 竖向荷载作用下框架和剪力墙内力计算392.3.1 框架内力计算392.3.2 剪力墙内力计算502.4荷载效应组合562.4.1 梁的支座弯矩和剪力572.4.2 梁的跨中最大弯矩582.4.3 柱的内力组合602.4.4 剪力墙内

15、力组合622.4.5 连梁内力组合632.5截面设计与配筋计算642.5.1 框架梁（正、斜）截面设计 642.5.2 框架柱的截面设计702.5.3 剪力墙墙肢截面设计822.5.4 连梁正斜截面设计872.6楼梯设计902.6.1 平台板计算912.6.2 梯段板计算932.6.3 平台梁计算932.7梁板设计942.7.1 板的计算942.7.2 梁的计算99结论104致谢105参考文献106附录1071结构设计说明1.1.1 工程概况本次设计工程为一综合办公楼，建筑主体结构共有 8 层，总高 29.1m，无地下室， 1 层层高 3.9m，其余层层高均为 3.6m；突出屋面的塔楼为电梯机

16、房和楼梯间。建筑面积 6153.71m 2，占地面积 683.75m2。自然地表下 1m 内为填土，填土下 3m 厚为硬塑性粘土，再下为砾石层。粘土允许承载力为 180kN/m 2，砾石层允许承载力为 300kN/m2。地下水位在地表以下 2m，水质对混凝土无侵蚀。地震设计烈度 7 度，建筑场地类别为类，场地特征周期为 0.35s， 基本雪压 0.30kN/m 2。1.1.2 结构方案及布置该建筑为综合办公楼，建筑平面布置灵活，有较大空间，可考虑到采用框架结构或框剪结构。由于楼层为八层，主体高度 29.1 m, 7 度抗震，考虑到框架抵抗水平荷载能力较低，抗侧刚度差，侧向变形大，且电梯井道一般

17、宜做成钢筋混凝土筒体，选择框-剪结构。该工程采用全现浇结构体系， 15 层混凝土强度等级为 C40，以上各层均为 C30， 结构平面布置如图见 1-1-1。1.1.3 构件初估1.1.3.1 柱截面尺寸的确定=jGnF利用式 A=a 2, 式中：A 为横截面面积，取方形时边长为 a；nf (m - 0.1) 103c为验算截面以上楼层层数； F 为验算柱的负荷面积，可根据柱网尺寸确定； fc为砼轴心抗压强度设计值； j 为地震及中边柱的相关调整系数， 7 度地区，中间柱取 1、边柱取 1.1，G 为结构单位面积的重量，根据经验估算钢筋砼高层建筑约为 1218KN/M 2 由于框-剪结构办公楼荷

18、载较小，按 14KN/M 2 考虑；设防烈度 7 度、小于 60m 高的框- 剪结构抗震等级为三级，因此 m 取 0.95。1 层中柱 KZ-4 （n 取 8；C40 混凝土， fc=19.1MPa）;A=a 2 =14 nFj =14 8 24.031=0.166m 2 ,f (m - 0.1)10319.1(0.95 - 0.1) 103ca=0.41m。1 层中柱 KZ-2 （n 取 8；C40 混凝土， fc=19.1MPa）;A=a 2 =14 nFj =14 8 16.021=0.111m 2 ,f (m - 0.1)10319.1(0.95 - 0.1) 103ca=0.333m

19、。6 层中柱 KZ-4（n 取 3；C30 混凝土， fc=14.3MPa）A=a 2 =14 nFj =14 3 24.031 =0.083m 2 ,f (m - 0.1)10314.3(0.95 - 0.1) 103ca=0.29m。6 层中柱 KZ-2（n 取 3；C30 混凝土， fc=14.3MPa）A=a 2 =14 nFj =14 3 16.021 =0.055m 2 ,f (m - 0.1)10314.3(0.95 - 0.1) 103ca=0.235m。初步选定中柱截面 KZ-4 选 450mm 450mm；KZ-2 选 400mm 400mm； 对于边柱， j 取 1.1，

20、则：1 层边柱 KZ-3（n 取 8；C40 混凝土， fc=19.1MPa）;A=a 2 =14 nFj =14 8 17.821.1=0.135m 2f (m - 0.1)103c19.1(0.95 - 0.1) 103a=0.37m。1 层边柱 KZ-1（n 取 8；C40 混凝土， fc=19.1MPa）;A=a 2 =14 nFj =14 8 11.881.1=0.09m 2f (m - 0.1)103c19.1(0.95 - 0.1) 103a=0.3m。6 层边柱 KZ-3（n 取 3；C30 混凝土， fc=14.3MPa）A=a 2 =14 nFj =14 3 17.821.

21、1 =0.068m 2f (m - 0.1)10314.3(0.95 - 0.1) 103ca=0.26m。6 层边柱 KZ-1（n 取 3；C30 混凝土， fc=14.3MPa）A=a 2 =14 nFj =14 3 11.881.1 =0.045m 2f (m - 0.1)10314.3(0.95 - 0.1) 103ca=0.212m。初步选定边柱截面 KZ-3 选 400mm 400mm；KZ-1 选 350mm 350mm1.1.3.2 梁尺寸确定梁截面高度可按 h =(1/10 1/18)l,l 为跨长；梁截面宽度 b =（1/3 1/2）h ,本bbb设计取宽 250mm。该工

22、程框架为纵横向承重，根据梁跨度可初步确定横向框架梁 KL-1、KL-2、KL-3、取 250mm 500mm；横向次梁 L-1250mm 500mm；纵向框架梁 KL-5 取250mm 600mm;KL-4 取 250mm 400mm.1.1.3.3 楼板厚度的确定楼板为现浇双向板，一般厚度取（ 1/40 1/30） l 3600/40=90m, 取 110mm90mm,满足要求。1.1.3.4 剪力墙尺寸的确定（短向长度）且不小于 80mm，板电梯机房近似位于建筑物中心且墙体为承重墙体，考虑做成钢筋混凝土筒体。除电梯井道筒体外，横向设四道共 26.4m 剪力墙，纵向设四道共 21.76m 剪

23、力墙，墙厚均与隔墙相等为 240mm。底层剪力墙截面面积 Aw=13.8 m 2 ,柱截面面积 A =7.1 m 2 ,c楼面面积为 618.67 m 2 ，则：A /A =13.8/617.97=0.022 ，满足 A /A =0.02 0.03 的要求。wfwc(A +A )/ A=(13.8+7.1)/517.97=0.04 ，满足(A +A )/ Awcfwcf=0.03 0.05 的要求。根据“分散、均匀、对称、周边”的原则，布置成 L 形剪力墙，且使质量中心和刚度中心尽可能重合。1.1.4 基本假定与计算简图1.1.4.1 基本假定 1）平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每

24、一方向的水平力只由该方结构不受力 2）楼板在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）由于结构体型规整、剪力墙布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转的影响。在以上基本假定的前提下，将空间框 -剪结构分解成纵向和横向两种平面体系：将所有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。楼板的作用是保证各片平面结构具有相同的水平侧移。 总剪力墙 总连梁 总框架1.1.5 荷载计算高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括地震作用与风力。本建筑高度小于 60m，且风荷载不大，故可不算风荷载。地震作用计算方法按建筑结构抗震设计规范进行，对高度不超过 40m

25、以剪切为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法。图1-1-2刚结体系计算简图竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使用荷载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。1.1.6 侧移计算及控制当一般装修标准时，框 -剪结构在地震作用下层间位移与层高之比、顶点位移与总高之比都为 1:550。1.1.7 内力计算及组合1.1.7.1 竖向荷载下的内力计算竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每榀框架及每片剪力墙。框架结构在竖向荷载下的内力用分层法；剪力墙为一竖

26、向悬臂构件， 承受各层楼盖、连梁 、纵向连系梁传来的荷载及各层剪力墙自重荷载；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅，按两端固定梁计算。1.1.7.2 水平荷载下的内力计算水平力首先在总框架与总剪力墙之间分配，然后间总框架分得的份额按各榀框架剪切刚度进行再分配；将总剪力墙分得的份额按各片剪力等效刚度进行再分配，最后计算单榀框架和单片剪力墙的内力。1.1.7.3 内力组合 1）荷载组合。由于不考虑风荷载影响，荷载组合简化如下：1.2 恒+1.4 活1.2 重力荷载代表值+1.3 水平地震作用2）控制截面及不利内力。框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层，底层，混凝土强度、截尺寸有改变层及体系反弯点所在层

27、；剪力墙应选择底层，有变化层等进行组合。框架梁控制截面及不利内力为：支座截面， -M ，V ；跨中截面， Mmaxmax。max框架柱、剪力墙控制截面为每层上、下截面，每截面应组合： Mmax 及相应 N、V，N及相应 M、V，N及相应 M、V。maxmin1.1.8 构件设计构件设计包括框架梁柱、连梁、剪力墙的配筋计算，计算过程见结构计算书。2结构设计计算书2.1 剪力墙、框架及连梁的刚度计算2.1.1 框架的等效剪切刚度 CF12.1.1.1 梁的线刚度计算梁的线刚度计算见表 2-1-1。梁截面混E1边框架梁中框架梁CI =b h 30 12b bI =1.5Ib0EIi =c bI =2

28、Ib0EIi =c bb44lb(m )(m )blb(kNm)(kNm)2.610-33.910-3177275.223636表 2-1-1梁 线 刚 度编号(mm2)凝土等级（kN/m2）KL-1C30301060.250.510-3C4032.51061920425606KL-40.250.4C30301061.3310-3210-3166662.622221C4032.51061805510-324073KL-50.250.6C30301064.510-36.7510-328125910-337500C4032.51063046940625L-10.250.5C30301062.610

29、-33.910-3177275.223636C4032.51061920410-325606KL-20.25C30301062.63.9508695.267825KL-30.5C4032.510610-310-35510810-3734772.1.1.2 柱的线刚度计算柱的线刚度计算见表 2-1-2。柱(mm2)层高(m)EIE ICcic b层号c（kN/m2）(m4)h表 2-1-2柱 线 刚 度(kNm)KZ-1（350350）1.2510-31041768KZ-2（400400）3.6301062.1310-317750KZ-3（400400）2.1310-317750KZ-4（450

30、450）3.4210-328500KZ-1（350350）1.2510-31128525KZ-2（400400）3.632.51062.1310-319229KZ-3（400400）2.1310-319229KZ-4（450450）3.4210-330875KZ-1（350350）1.2510-3104171KZ-2（400400）3.932.51062.1310-317750KZ-3（400400）2.1310-317750KZ-4（450450）3.4210-3285002.1.1.3 框架柱侧移刚度对于高度小于 50m 且高宽比小于 4 的建筑物，仅考虑柱弯曲变形引起的柱侧移刚度，忽略柱

31、的轴向变形。与剪力墙相连的边柱作为剪力墙的翼缘， 计入剪力墙的刚度， 不作为框架柱处理。框架柱侧移刚度（ D）计算见表 2-1-3。表 2-1-3框架柱侧向刚度（ D）值计算层号位置 ik =2 i cb ( 一般层)ka =(一般层) 2 + kD =a12ich2柱根数ik =b ( 底 层 )ica = 0.5+ k (底层) 2 + k(kN / m)78边框架边柱2 17727 = 1.72 104171.7= 0.462 + 1.744374边框架中柱2 (17727 + 50869) =2 177503.86= 0.662 + 3.861084743.86中框架边柱2 23636

32、 = 2.272 104172.27= 0.532 + 2.27511216中框架中柱2 (23636 + 67825) =2 177505.15= 0.722 + 5.1511833165.15位置 ik =2 i层号 cb ( 一般层)ka =(一般层) 2 + kD =a12ich2柱根数ik =b ( 底 层 )ica = 0.5+ k (底层) 2 + k(kN / m)边框架边柱17727 + 19204 = 1.771.77= 0.47453342 104172 + 1.77边框架中柱17727+19204+50869+55108=2177504.03= 0.672 + 4.03

33、1101146中框架边柱4.0323636 + 25606 = 2.362.36= 0.545209162 104172 + 2.36中框架中柱23636+ 25606+ 67825+ 73477=2177505.36= 0.732 + 5.3611998165.36边框架边柱2 19204 = 1.72 112851.7= 0.462 + 1.74437425边框架中柱2 (19204 + 55108) =1084742 192293.862 + 3.86= 0.663.86中框架边柱2 25606 = 2.275112162 112852.272 + 2.27= 0.53中框架中柱2 (2

34、5606 + 73477) =11833162 192295.152 + 5.15= 0.725.15边框架边柱1041719204 = 1.841.84 + 0.5 = 0.61501342 + 1.84边框架中柱55108 + 19204 =177504.14.18 + 0.5 = 0.761064342 + 4.1818中框架边柱1041725606 = 2.462.46 + 0.5 = 0.665424162 + 2.46中框架中柱73477 + 25606 = 5.58177505.58 + 0.5 = 0.8011203162 + 5.58第 8 层总 D 值：D = D8I= 4

35、 (4437 + 10847) + 16 (5112 + 11833) =332256KN/m 2等效剪切刚度： C=f 8D h = 3.6 332256 = 1196121KN8同理，得: D = D78=332256KN/m 2 ; Cf 7= C=1196121kNf 8D =337488kN/ m 2 ; C6=1214957kNf 6D = D = D234= D = 332256KN/m 25; C= C= C= Cf 2f 3f 4f 4= 1196122kND = 329016KN/m 2C1f 1= 1283162kN框架剪切刚度：C= hi C fi FH=(2 3.6

36、1196121+3.6 1214957+4 3.6 1196122+3.9 1283162)/29.1=1210117Kn=1.21 10 6kN2.1.2 剪力墙的等效刚度 EIeq2.1.2.1 剪力墙 W-1（A B 轴）的刚度计算 剪力墙截面见图 2-1-1 所示，剪力墙厚 240mm，15 层混凝土 C40 ，68 层混凝土C30 ，有效翼缘宽度：b =b+6h =0.24+6 0.24=1.68m1ib =b+s/2=0.24+3.36/2=1.92m2b =2.41m3有效翼缘宽度取较小值： bi= 1.68m 。墙肢面积：mA =0.352 + 0.42 + 6.17 0.24

37、 + 1.36 0.24 =2.12w墙肢形心：0.352 6.545 + 6.17 0.24 (6.17 / 2 + 0.2)y =2.7m02.1墙肢惯性距：I= 1w12 (0.354 + 0.44 + 0.24 6.173 + 1.36 0.243 ) + 0.352 (6.17 + 0.175 + 0.2 - 2.7) 2 +0.42 2.72 + 0.24 6.17 (6.17 / 2 + 0.2 - 2.7) 2 + 0.24 1.36 2.7 = 10.56m 4对于 L 字形截面， B/t=1.68/0.24=7 ，H/t=6.92/0.24=28.8 ，则剪应力分布不均匀系

38、数按 T 形取值，查表得：1.37515 层混凝土强度等级为 C40，E =32.5 106CkN/m2, 68 层混凝土强度等级为 C30，E =30 106CkN/m2。15 层： EIw= 32.5 106 10.56 = 343.2 106 kN.m 2 ；EIEI=eq1 + 9uIww/ H 2 Aw= 319.7 106 kN.m 2 .68 层： EIw= 30 106 10.56 = 316.8 106 kN.m 2 ；EIEI=eq1 + 9uIww/ H 2 Aw= 297.8 106 kN.m 2 。W1 的等效刚度按高度加权平均，得： EIeq1= EI Hheqi i= 311.6 106 kN.m 22.1.2.2 剪力墙 W-2（C D 轴）的刚度计算图 2-1-2W-2 截面剪力墙截面见图 2-1-2 所示，剪力墙厚 240mm，15 层混凝土 C40,68 层混凝土 C30 ，有效翼缘宽度：b =b+6h =0.24+6 0.24=1.68m1ib =b+H/20=0.24+7.08/2=3.78 m2b3=4.62m有效翼缘宽度取小值： b =1.68m。i墙肢面积：wA =0.352 +