混凝土结构毕业设计指导.pdf

Guidance in Graduation Design for Concrete Structures 土木工程学院 刘祖文 土木工程学院 刘祖文 1结构布置- 9 1.1结构平面布置 - 9 1.2结构竖向布置 - 12 1.3结构布置的其他要求 - 17 1.4混凝土强度等级及框架梁柱、剪力墙截面尺寸初步确定 - 19 1.5框架-剪力墙结构剪力墙数量的初步确定 - 24 2楼盖的结构布置与设计- 26 3刚度计算- 28 3.1框架柱侧移刚度(侧向刚度)D、总框架的抗推刚度(剪切刚度)Cf- 28 3.2剪力墙等效刚度 EcIeq- 31 3.3连梁的约束刚度 Cb- 35 3.4框架剪力墙结构的刚度特征值- 39 4横向水平地震作用下结构内力和位移计算- 40 4.1结构等效总重力荷载 Geq- 40 4.2结构基本自振周期 T1计算按顶点位移法计算 - 41 4.3水平地震作用计算底部剪力法计算- 45 4.4层间剪力 Vi计算 - 48 4.5框剪结构各层总剪力墙弯矩 Mw 、总剪力墙剪力 Vw、总框架 剪力 Vf、总连梁线约束弯矩 m 及水平位移 y - 49 4.6多遇地震标准值作用下水平位移（侧移）验算- 57 4.7连梁（连接所计算的一片剪力墙的连梁）内力计算 - 58 4.8一片剪力墙内力（弯矩、剪力、轴力）计算并画出内力图 - 61 4.9一榀框架梁柱内力（弯矩、剪力、轴力）计算（D 值法计算） 并画出内力图 - 63 5风荷载作用下结构内力与位移计算- 68 5.1风荷载计算- 68 5.2层间剪力 Vi计算 - 71 5.3框剪结构各层总剪力墙弯矩 Mw 、总剪力墙剪力 Vw、总框架 剪力 Vf、总连梁线约束弯矩 m 及水平位移 y- 71 5.4风荷载作用下水平位移（侧移）验算- 72 5.5连梁（连接所计算的一片剪力墙的连梁）内力计算- 72 5.6一片剪力墙内力（弯矩、剪力、轴力）计算并画出内力图 - 72 5.7一榀框架梁柱内力（弯矩、剪力、轴力）计算（D 值法计算） 并画出内力图- 72 6竖向荷载作用下一榀框架内力分析- 73 6.1竖向恒载作用下一榀框架内力分析并画出内力图- 73 6.2竖向活载作用下一榀框架内力分析并画出内力图- 74 7框架梁柱内力组合及梁柱端内力调整- 75 7.1框架和剪力墙的抗震等级- 75 7.2抗震设计时框架剪力墙结构的设计方法- 75 7.3框架梁柱内力组合- 77 7.4内力组合后考虑地震组合的框架梁柱端内力调整 - 83 8框架梁柱截面设计及抗震构造要求- 89 8.1框架梁截面设计及抗震构造要求- 89 8.2框架柱截面设计及抗震构造要求- 95 9竖向荷载作用下一片剪力墙内力计算- 108 9.1竖向恒载作用下剪力墙内力- 108 9.2竖向活载作用下剪力墙内力- 109 10剪力墙内力组合及底部加强部位剪力调整- 110 11剪力墙截面设计及抗震构造要求- 112 11.1剪力墙的剪跨比计算及轴压比验算 - 112 11.2剪力墙竖向钢筋确定 - 113 11.3剪力墙水平分布筋确定 - 113 11.4剪力墙边缘构件和边框柱的设计及抗震构造要求 - 115 11.5剪力墙框梁或暗梁设计 - 117 11.6剪力墙钢筋锚固和连接要求 - 117 11.7局部受压承载力验算 - 117 11.8平面外轴心受压承载力验算 - 117 毕业设计指导毕业设计指导 有关结构设计规范有关结构设计规范 有关结构设计规范 框架剪力墙、框架结构毕业设计指导 框架剪力墙、框架结构毕业设计指导 混凝土结构设计规范GB 50010-2010 砼规范 建筑抗震设计规范GB 50011-2010 抗规 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2010 高规 建筑地基基础设计规范GB 50007-2011 基础规范 建筑桩基技术规范JGJ 94-2008 桩基规范 建筑结构荷载规范GB 50009-2012，以下简称荷载 规范，即 荷载规范 毕业设计指导毕业设计指导 多层结构平面布置的规定见抗规第 3.4 节、第 6.1 节。 1.1 结构平面布置结构平面布置 1结构布置 结构布置 高层结构平面布置的规定见高规第 3.4 节、第 6.1 节、第 7.1 节、第 8.1 节、第 9.1 节等及抗规第 3.4 节、第 6.1 节。 1 抗震设计的建筑结构，平面宜简单、规则、对称，质量、刚度、 承载力分布宜均匀。 楼电梯间不宜设在结构单元的两端或拐角处，因为角部扭转应力 大，受力复杂，容易造成破坏；必须设置时应采取加强措施。 高层结构平面布置宜对称、均匀，并尽量使结构抗侧刚度中心、 建筑平面中心、建筑质量中心三者重合，以减小扭转的影响。 毕业设计指导毕业设计指导 房屋的高层部分与裙房之间采取下列措施之一后可连成整体而不 设沉降缝： 采用桩基，桩支承在基岩上； 采取减少沉降的 有效措施并经计算，沉降在允许范围内； 主楼与裙房采用不同 的基础形式，并宜先施工主楼，后施工裙房，调整土压力使后期 沉降基本接近； 地基承载力较高、沉降计算较为可靠时，主楼 和裙房的标高预留沉降差，先施工主楼，后施工裙房，使两者标 高最终基本一致。 楼面凹入或开洞尺寸不宜大于楼面宽度的 50%；楼板开洞总面积 不宜超过楼面面积的 30%；在扣除凹入或开洞后，楼板在任一方 向的最小净宽度不宜小于 5m，且开洞后每一边的楼板净宽度不 应小于 2m。 框架剪力墙结构柱距不宜小，可 69m；抗震设计时两主轴方 向均应布置剪力墙。 1.1 结构平面布置结构平面布置 毕业设计指导毕业设计指导 结构缝（旧称变形缝）伸缩缝、防震缝、沉降缝。 尽量不设结构缝。当需要设结构缝时，应使三缝合一或二缝合一。 伸缩缝最大间距：高层见高规第 3.4.12 条、第 3.4.13 条， 多层见砼规范第 8.1 节。 防震缝最小宽度：高层见高规第 3.4.10 条、第 3.4.11 条，多层见抗规第 6.1.4 条。 沉降缝宽度见基础规范第 7.3.2 条。 抗震设计的高层建筑，平面长度 L 不宜过长，平面突出部分的长 度 l 不宜过大、宽度 b 不宜过小；设防烈度 7 度时，宜符合要 求：L/ /B6、l/ /Bmax3.5、l/ /b2，此处 B 为平面宽度，Bmax 为平面总宽度（包括突出部分）。 1.1 结构平面布置结构平面布置 毕业设计指导毕业设计指导 多层结构竖向布置的规定见抗规第 3.4 节、第 6.1 节。 1.2 结构竖向布置结构竖向布置 高层结构竖向布置的规定见高规第 3.5 节、第 6.1 节、第 7.1 节、第 8.1 节、第 9.1 节等及抗规第 3.4 节、第 6.1 节。 1.2 结构竖向布置结构竖向布置 多层框架刚度沿高度不宜突变，以免造成薄弱层。 高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和收进， 避免错层和局部夹层。外挑和收进宜符合高规第 3.5.5 条的 规定。 高层建筑楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下 部楼层质量的 1.5 倍。 毕业设计指导毕业设计指导 高层建筑宜设地下室。 钢筋混凝土高层建筑结构的高宽比（H/ /B）不宜超过高规 第 3.3.2 条的规定：设防烈度 7 度时，框架剪力墙结构 H/ /B 6，框架结构 H/ /B4 。 1.2 结构竖向布置结构竖向布置 结构侧向刚度宜下大上小，沿竖向均匀变化，竖向抗侧力构件截 面和材料强度等级宜自下而上逐渐减小，避免侧向刚度和承载力 突变，造成薄弱层。楼层的侧向刚度不宜小于相邻上一层的 70% 或其上相邻三层侧向刚度平均值的 80%；抗侧力结构的楼 层层间受剪承载力不宜小于相邻上一楼层的 80%。 毕业设计指导毕业设计指导 设计中一般沿竖向分段改变抗侧力构件截面尺寸和砼强度等级； 每次改变，框架柱截面尺寸宜减小 50150mm，剪力墙厚度可 减小 50mm，砼强度等级宜降低一级为宜。抗侧力构件截面尺寸 减小和砼强度等级降低宜错开楼层，并尽量避免同一层内的框架 柱和剪力墙都改变尺寸。 1.2 结构竖向布置结构竖向布置 框架剪力墙结构中的剪力墙布置要求： 剪力墙宜均匀、对称布置在建筑物的周边附近周边附近、楼梯间电梯 间、平面形状变化及恒载较大的部位。 剪力墙间距不宜过大。横向剪力墙沿长方向的间距宜满足高 规第 8.1.8 条的要求，7 度设防现浇剪力墙的间距应不超过 4B 和 50m（B 为楼盖宽度）。 毕业设计指导毕业设计指导 纵、横剪力墙宜组成 L 形、T 形和 形等形式；剪力墙的两 端（不包括洞口两侧）宜设置端柱（边框柱），剪力墙不宜布 置在柱网以外的中间部分。 单片剪力墙底部承担的水平剪力不应超过结构底部总水平剪力 的 30% 。 剪力墙宜贯通房屋全高，宜避免刚度突变。 楼、电梯间邓竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置。楼梯 间宜设置剪力墙，但不宜造成较大的扭转效应。 剪力墙洞口宜上下对齐；洞边距端柱不宜小于 300mm。 1.2 结构竖向布置结构竖向布置 平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。 毕业设计指导毕业设计指导 每片剪力墙不宜过长，墙肢长度不宜大于 8m；大于 8m 时可 用门窗洞口或施工洞形成联肢墙。 剪力墙应设置框柱（端柱）和框梁作为边框。边框柱截面宜与 该榀框架其他柱的截面相同。与剪力墙重合的框架梁可保留， 也可做成宽度与墙厚相同的暗梁，暗梁截面高度可取墙厚的 2 倍或与该榀框架梁截面等高。 1.2 结构竖向布置结构竖向布置 纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内，不宜集中布置在 房屋的两尽端。 抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度（ 或剪力墙刚度）接近。 毕业设计指导毕业设计指导 1.3 结构布置的其他要求结构布置的其他要求 框架、剪力墙均应双向设置。 框架结构尽可能不采用复式框架，避免出现错层和夹层，造成短 柱破坏；出屋面小房间不要做成砌体结构，可将框架柱延伸上去 或做成钢木轻型结构，以防鞭端效应造成结构破坏。 多层框架柱网布置，一般采用横向承重方案，开间较大时采用纵 横向承重方案。 高层框架梁、柱中心线宜重合。其中心线之间的偏心距，非抗震 设计和 68 度抗震设计时不宜大于柱截面在该方向宽度的 1/ /4， 如大于时可采取增设梁的水平加腋等措施。见高规第 6.1.7 条。 1.3 结构布置的其他要求结构布置的其他要求 毕业设计指导毕业设计指导 框架结构、框剪结构中，柱中线与剪力墙中线、梁中线与柱中 线之间偏心距大于柱宽的 1/ /4 时，应计入偏心的影响。 甲、乙类建筑以及高度 24m 的丙类建筑，不应采用单跨框架结 构；高度 24m 的丙类建筑不宜采用单跨框架结构。 1.3 结构布置的其他要求结构布置的其他要求 毕业设计指导毕业设计指导 1.4 砼强度等级及框架梁柱、剪力墙截面尺寸初步确定砼强度等级及框架梁柱、剪力墙截面尺寸初步确定 框架柱砼强度等级一般可采用 C25C40，自下而上逐步减小， 底层或底部框架柱砼强度等级应高些（多层 C30C40，高层 C40C50 或以上）。 2）框架梁截面尺寸）框架梁截面尺寸 一般根据工程经验拟定。 h=(1/ /101/ /18)l ，宜 ln/ /h4 。 1）混凝土强度等级）混凝土强度等级 剪力墙砼强度等级不宜高于 C60，一般与同层框架柱相同。 同层楼屋面框架梁、次梁、板、楼梯构件砼强度等级相同，一般 C20C30，与其下框架柱砼强度等级相差宜一级（否则必须 采取施工措施设计应予说明）。 构件混凝土强度等级一般根据工程经验拟定。 1.4 砼强度等级及框架梁柱、剪力墙截面尺寸初步确定砼强度等级及框架梁柱、剪力墙截面尺寸初步确定 毕业设计指导毕业设计指导 3）框架柱截面尺寸估算）框架柱截面尺寸估算 cN f N Ac nFgN E 式中 Ac柱截面面积，Ac=bchc； fc砼轴心抗压强度设计值； N框架柱轴压比限值，高层见高规第 6.4.2 条，多 层见砼规范第 11.4.16 条/ /抗规第 6.3.6 条； N柱组合的轴压力设计值，即折算在建筑面积上均布荷 载（由结构构件自重、楼面建筑面层及天棚抹灰(或 吊顶)重、填充墙(包括抹面层)重和楼面使用荷载组 b= (1/ /21/ /3)h ，b200mm ，h/ /b4 ，一般可取 b=250mm、300mm、350mm 等。 估算公式 （1-1） （1-2） 1.4 砼强度等级及框架梁柱、剪力墙截面尺寸初步确定砼强度等级及框架梁柱、剪力墙截面尺寸初步确定 毕业设计指导毕业设计指导 成）按简支状态作用在柱上的轴力设计值。根据实际 情况计算确定，也可初估； F按简支状态计算的柱负载面积； gE折算在单位建筑面积上的重力荷载代表值（包括活 载），可根据实际荷载计算，也可近似取 1215 kN/m2（轻质填充墙 1214 kN/m2，机制砖 填充墙 1417 kN/m2）；一般高层建筑在1018 kN/m2之间，除个别较特别的以外，多数在15 kN/m2 左右； n估算截面以上楼层层数； 柱轴力增大系数，中柱（内柱）可取 1.11.05 ， 边柱可取 1.21.1 。有的资料提出考虑地震作用 组合后，边柱取1.3 ，不等跨内柱取1.25 ，等 跨内柱取1.2 。 1.4 砼强度等级及框架梁柱、剪力墙截面尺寸初步确定砼强度等级及框架梁柱、剪力墙截面尺寸初步确定 毕业设计指导毕业设计指导 定性地分析比较 gE值的大小，可得出以下结果，即一般内部隔墙 多的建筑(比如住宅)大于间隔墙少的建筑(比如敝开式办公室)； 层数多的建筑略大于层数少的同性质建筑；设防烈度高的建筑大 干设防烈度低的同性质同规模建筑；剪力墙多的建筑大于剪力墙 少甚至仅为框架的建筑。 bc300mm，hc300mm，园柱 D350mm；hc/ /bc3；柱剪 跨比 M/ /(Vh0) 宜2；柱净高/ /hc宜4（否则为短柱）。 需指出，工程设计中，框架柱截面尺寸常按经验拟定常按经验拟定。 1.4 砼强度等级及框架梁柱、剪力墙截面尺寸初步确定砼强度等级及框架梁柱、剪力墙截面尺寸初步确定 毕业设计指导毕业设计指导 4）剪力墙厚度初步确定）剪力墙厚度初步确定 框架- -剪力墙结构的剪力墙厚度：一、二级剪力墙，底部加强部 位不应小于 200mm 且不宜小于层高或无支长度的 1/ /16，其他 部位不应小于 160mm 且不宜小于层高或无支长度的 1/ /20；三、 四级剪力墙，不应小于 160mm，且不宜小于层高或无支长度的 1/ /20。见抗规第 6.5.1 条 / /砼规范第 11.7.12 条 / /高 规第 7.2.1 条的规定。 剪力墙厚度一般根据结构刚度和承载力的要求确定，设计时可先 按工程经验拟定。 1.4 砼强度等级及框架梁柱、剪力墙截面尺寸初步确定砼强度等级及框架梁柱、剪力墙截面尺寸初步确定 毕业设计指导毕业设计指导 框架梁柱截面尺寸初步确定后，应在充分发挥框架抗侧移能力的 前提下，按层间弹性位移角确定剪力墙数量。 在初步设计阶段，可根据房屋底层全部剪力墙截面面积 Aw和全 部柱截面面积 Ac之和与楼面面积 Af的比值，或根据 Aw与 Af的 比值，来粗估剪力墙的数量。从一些设计较合理的工程来看， (AwAc)/ /Af或 Aw/ /Af比值大致位于表1-1 的范围内。层数多、 高度大的框架- -剪力墙结构体系，宜取表中的上限值。 1.5 框架-剪力墙结构剪力墙数量的初步确定框架-剪力墙结构剪力墙数量的初步确定 1.5 框架-剪力墙结构剪力墙数量的初步确定框架-剪力墙结构剪力墙数量的初步确定 毕业设计指导毕业设计指导 3%4%4%6%8 度，类场地 2%3%3%5%7 度，类场地 Aw/ /Af(AwAc)/ /Af设计条件设计条件 底层结构截面面积与楼面面积之比值表1-1 注：表中为剪力墙纵横两个方向的总量，两个方向剪力墙的数量宜相近。 1.5 框架-剪力墙结构剪力墙数量的初步确定框架-剪力墙结构剪力墙数量的初步确定 毕业设计指导毕业设计指导2楼屋盖及楼梯的结构布置与设计 楼盖的结构布置与设计 隔墙、填充墙下以及悬吊装置等局部荷载处宜布置次梁。 板高低差处布置次梁。 梁格应尽可能布置得规整、统一，梁尽可能拉通，减少梁板跨度 的变化，尽量统一梁、板的截面尺寸，以简化设计、方便施工， 获得良好的经济效果和建筑效果。 楼板上开有较大尺寸的洞口时，应在洞边设置设置小梁。 板跨过大时可增设梁以减小板跨；梁跨过大时可增设支承梁或支 承柱以减小梁跨。 楼屋盖结构布置要满足建筑要求，并考虑其它专业工种的要求。 2 毕业设计指导毕业设计指导 不封闭的阳台、外廊、平台以及卫生间和厨房的板面标高宜低于 相邻板面 3050mm。 一般楼层现浇楼板厚度不应小于80mm（高层建筑通常100 mm），当板内预埋暗管时不宜小于100mm；高层建筑顶层楼 板（即屋面板）厚度不宜小于120mm，宜双层双向配筋。见 高规第 3.6.3 条。楼屋盖板厚还应符合当地法规（如厦门）。 楼盖板、次梁及楼梯构件的内力计算采用弹性理论方法或塑性理 论方法均可。 楼盖板、次梁及楼梯构件的受弯、受剪、受扭承载力计算和构造 要求应符合砼规范的规定。 楼梯结构形式采用板式楼梯（最常用）或梁式楼梯。 2楼屋盖及楼梯的结构布置与设计 毕业设计指导毕业设计指导 3.1 框架柱侧移刚度（侧向刚度）框架柱侧移刚度（侧向刚度）D 、总框架的抗推刚度（ 剪切刚度） 总框架的抗推刚度（ 剪切刚度）Cf 1）框架梁、柱线刚度）框架梁、柱线刚度 i lIEi bcb hIEi ccc 式中 Ib为梁截面惯性矩，对现浇楼盖 中框架 Ib=2I0 边框架 Ib=1.5I0 3刚度计算 I0为矩形截面梁的截面惯性矩；Ec为砼弹性模量；l 为框架梁的 计算跨度；Ic为框架柱截面惯性矩；h 为框架柱的高度，底层取 基础顶面至二层楼面高，二层及以上取层高。 刚度计算 梁 柱 （3-1） （3-2） 3 毕业设计指导毕业设计指导 2）框架梁、柱平均线刚度比）框架梁、柱平均线刚度比K 3）框架柱侧移刚度降低系数）框架柱侧移刚度降低系数（修正系数修正系数、节点转动影响系数节点转动影响系数） c 3 ccc 12 1 hbI 3 bb0 12 1 hbI c brb c b i ii i i K l K K 22 5 . 0 c c 4b3b2b1b c b 22i iiii i i K K K 2 c 一般层（二层及以上） 底层 一般层（二层及以上） 底层 （3-3） （3-4） （3-5） （3-6） 3.1 框架柱侧移刚度框架柱侧移刚度 D 、总框架的抗推刚度总框架的抗推刚度 Cf 毕业设计指导毕业设计指导 2 c c 12 h i Dij h i DhDhC iji c cf 12 n21 nfn2f21f1 f hhh hChChC C 4）框架柱侧移刚度）框架柱侧移刚度 Dij、总框架的抗推刚度、总框架的抗推刚度 Cfi（Cf） 式中 Dij为第 i 层第 j 根柱的侧移刚度；h 为层高。 当各层 Cfi不相同时，计算中所用的 Cf可近似地以各层的 Cfi按 高度取加权平均值，即 （3-9） （3-7） （3-8） 3.1 框架柱侧移刚度框架柱侧移刚度 D 、总框架的抗推刚度总框架的抗推刚度 Cf 毕业设计指导毕业设计指导 3.2 剪力墙等效刚度剪力墙等效刚度 EcIeq 整体墙（整截面墙）的等效刚度（第 j 片）近似按下式计算： 2 w w wc eqc 9 1 HA I IE IE j （3-10） 式中 Ec砼弹性模量； Aw无洞口剪力墙的截面面积，对有洞口整体墙取 A剪力墙截面毛面积； A0、Ad分别为剪力墙墙面总面积和墙面洞口面积； Iw无洞口剪力墙的截面惯性矩，对有洞口整体墙取 AAAA 0dw 25. 11 （3-11） 3.2 剪力墙等效刚度剪力墙等效刚度 EcIeq 毕业设计指导毕业设计指导 Ii剪力墙有洞口或无洞口部分截面的惯性矩； hi相应各段的高度； H剪力墙总高度； 截面剪应力分布不均匀系数（截面形状系数），矩形 截面=1.2，I 字形截面=全截面面积/ /腹板毛截面 面积，T 形截面按表3-1 取值。 i ii h hI Iw （3-12） 当各层剪力墙的厚度或砼强度等级不同时，式中 Ec、Iw、Aw 、 应沿竖向（高度）取加权平均值。 3.2 剪力墙等效刚度剪力墙等效刚度 EcIeq 毕业设计指导毕业设计指导 1.4421.3871.3341.2841.2401.20840 1.5491.4731.3991.3281.2641.21430 1.7631.6481.5341.4221.3171.22820 1.9731.8201.6691.5191.3741.24515 2.1781.9881.8001.6141.4321.26412 2.3702.1481.9271.7071.4891.28310 2.6412.3742.1061.8381.5721.3138 3.0262.6982.3672.0331.0971.3626 3.4243.0612.6822.2871.8761.4414 1.4451.4831.5111.5211.4961.3832 12108642 B/ /t H/ /t T 形截面剪应力分布不均匀系数 表3-1 注：B翼缘宽度；t剪力墙厚度；H剪力墙截面高度。 3.2 剪力墙等效刚度剪力墙等效刚度 EcIeq 毕业设计指导毕业设计指导 总剪力墙的等效刚度为结构单元内所有剪力墙等效刚度之和，即 jIEIE eqceqc（3-13） 现浇剪力墙有效翼缘宽度 bf可按表3-2 有关各项中最小值取用。 0.15H0.15H按剪力墙总高度H考虑 b02b01按门窗洞间墙宽度b0考虑 b+6hfb+12hf按翼缘厚度hf考虑 b+S03/ /2b+S01/ /2+S02/ /2按剪力墙净距S0考虑 L、 形截面、 形截面T 形、形、I 形截面形截面情况情况 注：b 为剪力墙厚度。 剪力墙的有效翼缘宽度剪力墙的有效翼缘宽度 bf表表3-2 3.2 剪力墙等效刚度剪力墙等效刚度 EcIeq 毕业设计指导毕业设计指导 3.3 连梁的约束刚度连梁的约束刚度 Cb 连梁计算简图 1 b b h 4 b1 haal 1 a 1 a 4 b1 hbbl b h 连梁连梁框架柱剪力墙 刚域 墙肢形心线 3.3 连梁的约束刚度连梁的约束刚度 Cb 毕业设计指导毕业设计指导 11 16 3 0 12 ba ba l EI S ； 2 b 0 12 GAl EI 两端带刚域连梁的梁端约束弯矩系数（杆端转动刚度）： 11 16 3 0 21 ba ba l EI S 式中EI0杆件中段的截面抗弯刚度； 考虑杆件剪切变形影响的系数， ； 2 b 0 03 Al I 当取G=0.4E 时则 如果不考虑剪切变形的影响时，令=0； A杆件中段的截面面积。 （3-14） 3.3 连梁的约束刚度连梁的约束刚度 Cb 毕业设计指导毕业设计指导 hSC 1212 2112b CCC s j ji CCC 1 2112b 在上式中令 b=0，可得一端带刚域连梁的梁端约束弯矩系数（ 杆端转动刚度）： 11 16 3 0 12 a a l EI S 11 16 3 0 21 a a l EI S S12、S21化为沿层高 h 的线约束刚度 C12、C21： hSC 2121 单位高度上连梁两端线约束刚度之和为： 当同一层内有 s 根刚结连梁时，总连梁的线约束刚度为： （3-15） （3-16） 3.3 连梁的约束刚度连梁的约束刚度 Cb 毕业设计指导毕业设计指导 n21 nbn2b21b1 b hhh hChChC C 当各层总连梁的 Cbi不同时，可近似地以各层的 Cbi按高度取加权 平均值，即 在实际工程中，按上述公式计算的结果，连梁的弯矩较大，配筋 很多。为了减少配筋，允许考虑连梁的塑性变形，进行塑性调 幅。塑性调幅的方法是对连梁的刚度予以降低，即在 S12 、S21计 算式中用 hEI0代替 EI0， h值一般不宜小于 0.55 或 0.5。 当连梁净跨长与截面高度之比 ln/ /hb4 时，可不考虑剪切变形的 影响，即=0。 上式适用于两端与墙连结的连梁；对一端与墙、另一端与柱连结 的连梁，应令与柱连结端的 C21为零。 （3-17） 3.3 连梁的约束刚度连梁的约束刚度 Cb 毕业设计指导毕业设计指导 eqc f IE C H 3.4 框架剪力墙结构的刚度特征值框架剪力墙结构的刚度特征值 铰接体系 刚接体系 eqc bf IE CC H 式中H剪力墙总高度； 连梁的刚度折减系数，设防烈度 6 度时不宜小于 0.7，7、8、9 度时不宜小于 0.55 或 0.5；计算风荷 载作用下的内力和位移时，取=1.0。 （3-18） （3-19） 为了充分发挥剪力墙和框架的抗震作用，比较合理的 值范围值范围应 在1.152.4 之间。 3.4 框剪结构的刚度特征值框剪结构的刚度特征值 毕业设计指导毕业设计指导 4.1 结构等效总重力荷载结构等效总重力荷载 Geq n i i GG 1 eq 85. 0 4 横向水平地震作用下结构内力和位移计算 横向水平地震作用下结构内力和位移计算 多质点可取 式中 Gi集中于质点 i 的重力荷载代表值（标准值），应 按抗震规范第 5.1.3 条确定： jji QGG kEk 注意：对屋面活载不计入可变荷载组合值系数，即取 Ej=0；对一般民用建筑的楼面活载，取 Ej=0.5。 （4-1） （4-2） 4 毕业设计指导毕业设计指导 4.2 结构基本自振周期结构基本自振周期 T1计算计算按顶点位移法计算按顶点位移法计算 对于质量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构、框剪结构和 剪力墙结构，其基本自振周期 T1可按下式计算： TT1 7 . 1uT 式中T考虑非承重砌体填充墙刚度对结构自振周期影响的折 减系数，框架结构可取 0.60.7，框剪结构可取 0.70.8，剪力墙结构取 0.81.0； （4-3） 结构基本自振周期 T1可按近似计算方法（顶点位移法、能量法、 框剪结构前三个自振周期的计算公式等半经验半理论公式）、 经验公式（荷载规范附录 F 、高规等按房屋的层数、总 高度及宽度计算的经验公式）和比较精确的方法（刚度法等）计 算确定。经验公式常用于结构方案设计或初步设计阶段。 4.2 结构基本自振周期结构基本自振周期 T1计算计算按顶点位移法计算按顶点位移法计算 毕业设计指导毕业设计指导 H hh G H h GG 21 2n 1 1ne 2 3 1 2 3 1 对于屋面局部带突出间的多高层建筑，式（4-3）（4-3）应取主体结构 顶点位移。突出间对主体结构顶点位移的影响，可按顶点位移相 等的原则，将突出间重力荷载代表值折算到主体结构顶层。当屋 面突出部分为两层（层高分别为 h1、h2，重力荷载代表值分别为 Gn+1 、Gn+2）时，其折算重力荷载代表值 Ge可按下式计算： 式中H主体结构的计算高度。 （4-4） uT计算结构基本自振周期用的结构顶点假想位移(m)， 即假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为 水平荷载而算得的结构顶点位移。 4.2 结构基本自振周期结构基本自振周期 T1计算计算按顶点位移法计算按顶点位移法计算 毕业设计指导毕业设计指导 对框架结构，uT按下列公式计算： n ik ki GVG ijii DVu G n i i uu 1 T 式中Gk集中在k 层楼面处的重力荷载代表值； VGi把集中在各层楼面处的重力荷载代表值视为水平荷载 而得的第i 层的层间剪力； Dij第i 层的层间侧移刚度； (u)i第i 层的层间侧移。 （4-5） （4-6） （4-7） 4.2 结构基本自振周期结构基本自振周期 T1计算计算按顶点位移法计算按顶点位移法计算 毕业设计指导毕业设计指导 GeqT uuu 2 sh1ch ch 1sh1 2 4 eqc 4 q IE qH u th 1 3 eqc 3 e Ge IE HG u 对于框剪结构，uT按下列公式计算： 式中uq、uGe均布荷载、顶点集中荷载作用下结构顶点位移； H剪力墙总高； q均布荷载，q=Gi/ /H，Gi为集中在各层楼面处 的重力荷载代表值。 （4-8） （4-9） （4-10） 4.2 结构基本自振周期结构基本自振周期 T1计算计算按顶点位移法计算按顶点位移法计算 毕业设计指导毕业设计指导 4.3 水平地震作用计算水平地震作用计算底部剪力法计算底部剪力法计算 当框架结构、框剪结构房屋的高度不超过 40m、质量和刚度沿 高度分布比较均匀时，其水平地震作用可用底部剪力法计算， 见抗规第 5.2.1 条 / /高规附录 C（高层）。 结构总水平地震作用标准值 eq1Ek GF 质点 i 的水平地震作用标准值 顶部附加水平地震作用标准值 ni F HG HG F n j jj ii i ， 211 nEk 1 Eknn FF （4-11） （4-12） （4-13） 4.3 水平地震作用计算水平地震作用计算底部剪力法计算底部剪力法计算 毕业设计指导毕业设计指导 其他计算方法有振型分解反应谱法、时程分析法等。 高层建筑采用底部剪力法计算水平地震作用时，突出屋面房屋（ 楼梯间、电梯间、水箱间等突出间）宜作为单独质点参加计算， 其水平地震作用仍按底部剪力法公式计算，其中顶部附加水平地 震作用 Fn应加在主体结构的顶部。计算求得的水平地震作用标 准值应增大，增大系数 n可按高规附录 C 表 C.0.3 采用。 增大后的地震作用仅用于突出屋面房屋自身以及与其直接连接的 主体结构构件的计算。 式中水平地震影响系数 1 ，对多遇地震，多层建筑应按抗 规第 5.1.4、5.1.5 条确定，高层建筑应按高规第 4.3.7、 4.3.8 条确定； 顶部附加地震作用系数 n，多、高层建筑应分 别按抗规表 5.2.1 和高规附录 C 表 C.0.1 采用。 4.3 水平地震作用计算水平地震作用计算底部剪力法计算底部剪力法计算 毕业设计指导毕业设计指导 多高层建筑采用底部剪力法时，突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟 囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数 3，此增大部分不应往下 传递，但与该突出部分相连的构件应予计入。见抗规第 5.2.4 条。本毕业设计不要求计算突出屋面部分的地震作用效应。 4.3 水平地震作用计算水平地震作用计算底部剪力法计算底部剪力法计算 毕业设计指导毕业设计指导 4.4 层间剪力层间剪力 Vi计算计算 第 i 层层间剪力V n ik ki FV 式中Fk作用在 k 层楼面处的水平荷载标准值(水平地震作用)； n总层数。 n ij ji GV Ek （4-14） 抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求 详 见抗规第 5.2.5 条 / /高规第 4.3.12 条（高层）： （4-15） 式中VEki第 i 层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力； 剪力系数，不应小于抗规表 3.2.5 / /高规 表 4.3.12（高层）规定的最小值； Gj第 j 层的重力荷载代表值。 4.4 层间剪力层间剪力 Vi计算计算 毕业设计指导毕业设计指导 2n1ne FFF 212n11n1 hhFhFM 4.5 框剪结构各层总剪力墙弯矩框剪结构各层总剪力墙弯矩Mw、总剪力墙剪力、总剪力墙剪力Vw、 总框架剪力 、 总框架剪力Vf、总连梁线约束弯矩、总连梁线约束弯矩 m 及水平位移及水平位移 y 1）将楼层处）将楼层处（各质点各质点）水平地震作用水平地震作用（集中力集中力 Fi、 Fn等等）折算成 倒三角形荷载 折算成 倒三角形荷载 qmax和顶点集中荷载和顶点集中荷载 F 可先将突出屋面房屋（突出间）的水平地震作用（如Fn+1、Fn+2） 折算为作用于主体结构顶部的集中力 Fe和集中力矩 M1 ，即 再按照底部弯矩和底部剪力分别相等的条件，将原水平地震作用 折算为倒三角形分布荷载 qmax和顶点集中荷载 F，即 （4-16） （4-17） 4.5 框剪结构各层框剪结构各层 Mw、Vw、Vf、m及及y 毕业设计指导毕业设计指导 水平地震作用计算 i F i F 1 F 1 F n F n F n F n F 2n F 1n F e F F H max q 1 h 2 h 1 M 4.5 框剪结构各层框剪结构各层 Mw、Vw、Vf、m及及y 毕业设计指导毕业设计指导 2 100max 6HMMHVq 0ne10 23VFFHMMF 10ne 2 max 3 MMHFFFH H q 0nemax 2 VFFF H q 联立求解可得 （4-18） （4-19） 式中M0、V0分别为折算前主体结构由水平地震作用产生的 底部弯矩和底部剪力： n i iiH FM 1 0 n i i FV 1 0 当房屋顶部无突出屋面房屋时，在式（4-19）（4-19）中令 Fe=0、M1=0 即可得倒三角形分布荷载 qmax和顶点集中荷载 F 的表达式。 （4-20）（4-21） 4.5 框剪结构各层框剪结构各层 Mw、Vw、Vf、m及及y 毕业设计指导毕业设计指导 2）框剪结构协同工作计算简图（铰接体系/刚接体系）确定）框剪结构协同工作计算简图（铰接体系/刚接体系）确定 铰接体系：剪力墙之间无连梁，或有连梁但连梁刚度很小、约束 作用很弱（ 1），剪力墙与框架之间也无连梁，总剪力墙与总 框架之间主要靠楼板协同工作。 刚接体系：剪力墙之间有连梁（ 1），或剪力墙与框架之间有 连梁，总剪力墙与总框架之间靠连梁和楼板协同工作。 注： 为整体系数，可按方鄂华、钱稼茹、叶列平编著的教材 高层建筑结构设计第 110 页的公式计算。 当剪力墙与框架之间布置连梁时，一般宜采用刚接体系的计算简 图。 4.5 框剪结构各层框剪结构各层 Mw、Vw、Vf、m及及y 毕业设计指导毕业设计指导 3）框剪结构刚接体系内力及位移计算）框剪结构刚接体系内力及位移计算 根据倒三角形荷载 qmax和顶点集中荷载 F 作用，分别求出底部 弯矩 M0、底部剪力 V0及fH（图表中公式）： 三角形荷载 qmax作用 顶点集中荷 载 F 作用 eqc 4 max max0 2 max0 120 11 2 1 3 1 IE Hq f HqV Hq M H eqc 3 00 3IE FH f FV FHM H 根据各楼层截面相对坐标 （=x/ /H）和刚度特征值 须按刚接 体系式（3-19）（3-19）计算，分别查相关图表得出倒三角形荷载 qmax 作用下和顶点集中荷载 F 作用下刚接体系剪力墙的位移系 数 y( )/ /fH、弯矩系数 Mw( )/ /M0、剪力系数 Vw( )/ /V0。 4.5 框剪结构各层框剪结构各层 Mw、Vw、Vf、m及及y 毕业设计指导毕业设计指导 根据下列公式分别求出在倒三角形荷载 qmax作用下和顶点集中荷 载 F 作用下，各楼层总剪力墙弯矩 Mw( ) 、总剪力墙的广义剪力 Vw( ) 、总框架的广义剪力 Vf( ) 以及侧移 y( ) ： 0 0 w w M M M M wpf VVV H H f f y y 0 0 w w V V V V 注：楼层剪力 Vp( ) 可由外荷载直接计算。 （4-22） 4.5 框剪结构各层框剪结构各层 Mw、Vw、Vf、m及及y 毕业设计指导毕业设计指导 根据下列公式分别求出在倒三角形荷载 qmax作用下和顶点集中荷 载 F 作用下，各楼层总剪力墙剪力Vw( ) 、总框架剪力Vf( ) 以及 Vf( ) 以及总连梁梁端线约束弯矩 m ： f bf f f V CC C V f bf b V CC C m mVV ww 叠加倒三角形荷载 qmax作用下和顶点集中荷载 F 作用下的内力 和侧移，即为总剪力墙、总框架、总连梁在各楼层截面处的内力 和侧移。 （4-23） 4.5 框剪结构各层框剪结构各层 Mw、Vw、Vf、m及及y 毕业设计指导毕业设计指导 对于 Vf( ) 0.2V0的楼层，取 Vf( )minmin0.2V0，1.5Vf,max。 其中 V0 为对应于水平地震作用标准值的结构底部总剪力；Vf,max 为对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪 力中的最大值，即。见高规第 8.1.4 条。 max fmaxf, VV 对于突出屋面房屋（突出间）部分，当采用底部剪力法时，框架 柱地震总剪力及其他地震作用效应宜乘以增大系数 3 予以放大， 此增大部分不应往下传递，但与该突出部分相连的构件应予计 入。本毕业设计不要求计算突出屋面部分的地震作用效应。 4）楼层总框架剪力）楼层总框架剪力 Vf( ) 调整调整 4.5 框剪结构各层框剪结构各层