十一层住宅楼结构计算书(剪力墙结构)

PAGE68PAGE11工程概况1.1设计资料1.1.1资料1）气象条件：基本风压0.55kN/m2,基本雪压0.40kN/m2。2）工程地质条件：根据对建筑基地的勘察结果，地质情况见表1。表1-1建筑地层一览表(标准值)Figure1-1Listofconstructionformation(standardvalue)序号岩土分类土层深度(M)厚度范围(M)地基承载力fk(kpa)桩端阻力qp(kpa)桩周摩擦力qs(kpa)1粉质粘土0.5～1.51.01807.32中砂1.5～3.31.822015.23砾砂3.3～6.33.031019.04圆砾6.3以下370210022.5建筑地点冰冻深度：－1.2M；建筑场地类别：Ⅱ类场地土；地震设防烈度：7度。设计基本地震加速度：0.15m/s2；设计地震分组：第一组；特征周期：0.35s。3）各种用房的活荷载标准值见现行《建筑结构荷载规范》。1.1.2依据方针：适用、经济、美观；目的：满足不断发展的精神生活；原则：可持续发展，以人为本；统一体：社会效益、环境效益、经济效益。1.2建筑平面设计1.2.1使用部分的设计1）使用要求：建筑面积：8154m2。使用功能：该建筑为某民用高层住宅楼，共11层，共两个单元，两个单元布置相同，每个单元一梯三户，为三室两厅、两室两厅和两室一厅，满足住房者的要求。2）门窗在房间平面中的布置：规范规定：住宅中卧室、起居室的窗的窗地比1/8，所以设计中窗的尺寸完全可以满足采光通风要求。窗采用平开窗和单框双玻推拉塑钢窗。门窗的尺寸不一，详见建筑设计图纸中的标注。所有住宅外门为乙级防火门、内门均为木门（其中楼梯间的门为双向开启木门），开启方向见建筑设计平面图纸。房间平面设计中，门窗的大小与数量是否恰当，它们的位置和开启方式是否合理，对房间的平面使用效果也有很大影响。同时门窗的形式和组合方式又和建筑立面设计的关系极为密切。因为门窗的宽度在平面中表示，其高度在剖面中确定，而窗及外门的组合形式又只能在立面中看到全貌。因此在建筑平、立、剖面的设计过程中，门窗的布置须要多方面的综合考虑。3）房间布置设计主要卧室要求床能两个方向布置，因此开间尺寸应保证床横放以后剩余的墙面还能开一扇门，常取3.60m，深度方向应考虑横竖两个床中间再加一个床头柜或衣柜，取5.10m。小卧室考虑床竖放以后能开一扇门或放一个床头柜，开间尺寸取3.00m。为保证室内采光的要求，一般单侧采光时进深不大于窗上口至地面距离的2倍，双侧采光时进深可较单侧采光时达一倍。一般民用建筑较经济的开间尺寸是不大于4.00m，钢筋混凝土梁较经济的跨度是不大于9.00m，按照建筑模数协调统一标准的规定，房间的开间和进深一般以300mm为模数。一般单股人流通行的最小宽度取550mm，一个人侧身通行需要300mm宽，门的最小宽度一般为700mm，常用于住宅中的浴室、厕所。住宅中卧室、厨房、阳台的门应考虑一人携带物品通行，卧室、厨房取900mm。住宅入户门考虑家具尺寸增大的趋势，常取1200mm。当门宽大于1000mm时，应根据使用要求采用双扇门，门的宽度可为1200～1800mm。使用房间的设计也考虑了人的活动空间，防火要求以及采光要求，所有卧室以及客厅均靠外墙设计，其中书房与卧室相连，但书房设计在里屋，主要是考虑了安静的学习环境可以提高工作和学习效率。建筑物底层设置有小型银行以及超市，以便于居民的生活，尤其是现在社会人们的工作比较繁忙，生活节奏快，在建筑设计中多多融入人文关怀，更能体现以人为本的设计理念，此外提供高质量的物业管理，让小区居民能够在干净、舒适、温馨的环境中除去疲劳，体验高质量的现代都市生活。1.2.2交通联系部分的平面设计一幢建筑物除了有满足使用要求的各种房间外，还要有交通联系部分把各个房间及室内外联系起来，建筑物内部的交通联系部分分为1）水平交通联系的走廊、过道等。2）垂直交通联系的楼梯、电梯等。3）交通联系枢纽的门厅、过厅等。一般住宅的交通联系部分的面积约占建筑面积的1/6左右。交通联系部分设计的主要要求有：A交通路线简洁明确，联系通行方便。B人流通畅，紧急疏散时迅速安全。C满足一定的采光通风要求。D力求节省交通面积，同时考虑空间处理等造型问题。a）楼梯的设计楼梯是房屋各层间的垂直交通联系部分，是楼层人流疏散必经的通路。本工程的1部楼梯，梯段梯段净宽度为2060mm，平台进深为1300mm，每层每梯段9步。踏步宽度为260mm，高度为166.7mm。满足踏步高度不应大于0.175的规范规定。b）电梯的设计电梯也是房屋各层间的垂直交通联系部分，是楼层人流疏散必经的通路。本工程设计1部电梯，满足规范规定的12层及12层以上建筑物应最少设置两台电梯的规定。又因为规范规定下列高层建筑需设置消防楼梯A一类公共建筑B塔式住宅C十二层以及十二层以上得单元式住宅和通廊式住宅D高度超过32m的其他二类公共建筑。故根据本设计住宅特点不必设置消防电梯。1.3建筑立面设计1.3.1体型设计建筑物不仅要满足人们生产、生活等物质功能的要求，而且要满足人们精神文化方面的要求。为此，不仅要赋予它实用的属性，同时也要赋予它美观的属性。体型和立面设计着重研究建筑物体量大小、体型组合、立面及细部处理等。在满足使用功能和经济合理的前提下，运用不同的材料、结构形式、装饰细部、构图手法等创造出预想的意境，从不同程度地给人以庄严、挺拔、明朗、轻快、简洁、朴素、大方、亲切的印象，加上建筑物体型庞大、与人们目光接触频繁，因此具有独特的表现力和感染力。因此设计本着“安全、适用、经济”，在可能的条件下注意美观的原则，同时考虑到现代建筑对节能50%的要求，作为节能型高层住宅楼，整体体型简约，有自己独特的形式和特点，洋溢现代个性，还能够给人一种舒适、温馨的感觉，故本建筑采用D型结构，布置规则，匀称[2]有利于建筑的抗震和承受风荷载能力，并且体现了高层住宅的简洁，明快，美观。1.3.2立面装饰房屋的外部形象反映建筑内部空间组合的特点，美观问题紧密地结合功能要求，这正是建筑艺术有别于其他艺术的特点之一。一幢建筑物的体型和立面，是他们的形状，材料质感和色彩等多方面的综合，给人留下了一个完整、深刻的外观形象，因此，本设计建筑外表将采用具有突出材质和纹理，具有一定层次感的花岗岩进行装饰。1.4建筑剖面设计1.4.1房屋的高度和剖面形状确定建筑剖面图是表示建筑物在垂直方向上房屋各部分的组合关系。根据设计任务书的要求，本设计标准层取层高3.0米。由于采光和通风的要求，室内单侧采光，窗高1.5米，窗台高0.9米，窗宽根据房屋的功能而定，采用塑钢窗。为了满足人的通行和室内通风的要求，本设计将内门设计为单扇木门，门高2.1米，入户及单元门膏2.3m。为了防止墙身受潮，将室内地坪高出室外450毫米，这样不仅有利于房屋建成后的沉降，还使建筑物显得美轮美奂。1.4.2房屋层数的确定根据任务书的要求，该高层住宅为十一层，主体高33m，总高35.85m，详见立面图。1.4.3楼梯的设计 标准层：层高H=3000mm,踏步高h＝167mm，踏步宽b=26N=H/h=3000/167=18L=（0.5×N-1）b=(0.5×18-1)×260=2080mmD1=1300mm，D2=1540mmD2>D1。1.5各构造部分设计1.5.1墙的布置由于本工程钢筋混凝土剪力墙结构体系，现分述如下：填充墙：本工程填充墙采用空心砖墙。填充墙厚随层钢筋混凝土剪力墙的厚度（其中阳台的均190厚填充墙）。所有外墙为钢筋混凝土剪力墙，全部钢筋混凝土剪力墙均为180厚剪力墙。1.5.2散水做法本建筑散水坡度为3%，宽度为600mm，见建筑详图。1.5.3地面做法20厚干硬性水泥砂浆找平，120厚砼板，10厚水泥石灰膏打底。1.5.4楼板的做法本建筑楼板采用的是现浇混凝土梁板式楼板，其特点是结构高度小，整体性能好，刚度好，重量轻。1）根据经验，双向板板厚为80mm160mm，初定板厚为120mm。2）卫生间楼板做法：为便于排水，楼面设置排水坡度为1%，防止室内积水外溢，同时设置地漏，在楼板与面层之间设置防水层一道，采用防水砂浆防水，为防止水沿房间四周侵入墙身，要将防水层沿房间四周墙边向上深入踢脚线内120mm。1.5.5屋顶构造屋顶是房屋最上层覆盖的外围护结构。屋顶在构造设计时注意解决防水、保温、隔热以及隔声、防火等问题。由于本建筑是高层建筑，为了美观起见，采用室内排水。屋顶排水坡度为3%。查资料知，本建筑采用柔性防水屋面，防水材料为APP改性沥青防水卷材，其特点是冷施工，弹性好，寿命长。1.6主体结构布置该剪力墙结构平面简单、规则、对称、突出，凹进尺寸符合规范要求；结构侧向刚度沿竖向变化均匀，无刚度突变；剪力墙门窗洞口上下对齐，成列布置，形成明确的墙肢和连梁。选用现浇楼板，各层楼板厚度均为120mm。1.7材料选用及墙截面尺寸的确定剪力墙结构的混凝土强度等级：1~11层全部选用C25，钢筋采用HPB235级和HRB400级。剪力墙的厚度，按二级抗震等级设计时不应小于楼层高度的1/20且不应小于160mm，本工程剪力墙采用双排配筋，剪力墙截面厚度底层取为180mm。（抗震墙厚度大于140mm时，竖向和横向分布钢筋应双排布置；双排分布钢筋键拉筋的间距不应大于600mm，直径不应小于6mm。）2剪力墙结构分析计算2.1剪力墙的类型判别本设计只进行了一个方向的计算，且假定结构无扭转，并不考虑纵横墙的共同工作。剪力墙结构平面布置图如图2-1所示。图2-1剪力墙结构平面布置图Figure2-1shearwallstructurallayoutplans2.1.1剪力墙的类型判别由图纸中的标准层平面图可得X方向上各片剪力墙的平面尺寸如图2所示；由图可知，XSW-1、XSW-2均为整体墙，本设计外墙门窗洞口的高度均为2400mm（其中窗户洞口高度为1500mm，窗台高度为900mm，由空心砖砌筑填充），则外墙门窗洞口处的连梁高度均为500mm；内墙门洞口的高度均为2100mm，则内墙门洞口处的连梁高度均为700mm。由此可以计算得到外墙连梁的截面面积和惯性矩分别为Abj=0.18×0.5=0.09m2Ibj0=1/12×0.18×0.53=1.875×10-3m4内墙连梁的截面面积和惯性矩分别为Abj=0.18×0.7=0.126m2Ibj0=1/12×0.18×0.73=5.145m4各片剪力墙截面特征列于表2.1。各片剪力墙连梁的折算惯性矩分别见表2.2，截面剪应力不均匀系数µ=1.2，根据表2.1和2.2的计算结果，可求得各片剪力墙的整体工作系数α（见表2.3），再根据α及墙肢惯性矩比In/I与ζ（根据建筑层数n及α确定）的关系，可进行各片剪力墙类型的判别，计算结果见表2.3。图2-2X方向各片剪力墙的截面尺寸Figure2-2Xdirectionofthecross-sectionoftheshearwall-size表2-1各片剪力墙的截面特征Tab2-1Thesectioncharacterofeveryshearing-wall墙号各墙肢截面面积Aj/m2各墙肢截面惯性矩Ij/型心轴组合截面惯性矩A1A2A3I1I2I3yi/mmI/m4XSW-30.07020.98820.00092.482040603.606ΣAj=1.0584ΣIj=2.4829XSW-40.46440.07560.08640.25760.00110.001720971.552ΣAj=0.6264ΣIj=0.2604XSW-50.05400.73440.00041.018830281.495ΣAj=0.7884ΣIj=1.0152XSW-60.42120.36720.19220.127326092.193ΣAj=0.7884ΣIj=0.3195XSW-70.07020.77220.00091.184334401.992ΣAj=0.8424ΣIj=1.1852（2-1）（2-2）（2-3）表2-2各片剪力墙连梁的折算惯性矩Tablet.2-2Theconvertinertialmomentofbeamineveryshearing-wall墙号洞口lbj0/mhbj/mlbj/mAbj/m2Ibj0/m4Ibj/m4aj/mIbjaj2/lbj3ΣIbjaj2/lbj3XSW-311.20.71.550.1260.00511450.0031924.140.0146910.014691XSW-410.90.71.250.1260.00511450.0026512.40.0078180.01029220.90.71.250.1260.00511450.0026511.350.002474XSW-510.90.71.250.1260.00511450.0026513.090.0129590.012959XSW-610.90.71.250.1260.00511450.0026513.090.012960.01296XSW-711.20.71.550.1260.00511450.0031923.540.010740.0174（2-4）（2-5）表2-3各片剪力墙类型的判别（横墙）Tab2-3Theestimationofthetypeofeveryshearing-wall墙号ΣIj/m4I/m4In/m4ΣIbjaj2/lbj3ταIn/I类型XSW-32.48293.6061.12340.0146918.96<100.3115<=0.962联肢墙XSW-40.26041.5522.29160.0102920.814.67>101.4765<=0.917整体小开口XSW-51.01521.4950.47980.0129594.22<100.3209<=0.962联肢墙XSW-60.31952.1931.87310.0129614.38>100.8541<=0.913整体小开口XSW-71.18521.9920.80640.01745.24<100.4048<=0.897联肢墙（2-6）（2-7）双肢（2-8）（2-9）多肢当3~4肢，取（2-10）2.2剪力墙刚度计算2.2.1各片剪力墙刚度计算1）XSW-1、XSW-2（整截面墙）整截面墙的等效刚度按式EcIeq=（2-11）计算，计算式中Ec为混凝土弹性模量，本设计1~11层，Ec=2.8×107kN/m2由式EcIeq=（2-12）计算出的各整截面墙的等效刚度见表2-4表2-4整截面墙的等效刚度Tab2-4Theequivalentrigidityofone-piecewall墙号H/mb×h/m×mAw/m2Iw/m4μEc／×107kN/m2EcIeq/×107kN.m2XSW-1330.18×5.280.95042.207961.22.86.4747XSW-20.18×5.280.73441.018763.01482)XSW-4、XSW-6（整体小开口墙）由公式EcIeq=（2-13）可以计算出整体小开口墙得等效刚度，式中Ec取值同整截面墙，各整体小开口墙得等效刚度计算结果见表2-5表2-5整体小开口墙的等效刚度Tab2-5Theequivalentrigidityofwhole-and-ringentwall墙号H／mA／m2I／m4μEc／×107kN/m2EcIeq／／×107kN.m2XSW-4330.62641.5521.22.83.6355XSW-60.78842.1935.12103)XSW-3、XSW-5、XSW-7（联肢墙）由于水平地震作用近似于倒三角形分布，故可由公式EcIeq=（2-14）计算联肢墙的等效刚度，计算结果见表2-6表2-6联肢墙的等效刚度Tab2-6Theequivalentrigidityofseveral-pieceswall墙号ΣDjΣIj／m4α12α2τψaAj／m2γ2EcIeq／×107kNm2XSW-30.029382.482925.77480.28160.3210.03791.05840.0064610.422XSW-50.025921.015255.60417.80843.1220.13780.78840.003551.8141XSW-70.034801.185263.95127.47652.3270.09650.84240.0038810.424注：表中ΣDj为由式：Dj=（2-15）求得的各列连梁的刚度系数之和，α12为由式α12=(Dj中j取1~m，Ij中j取1~m+1)（2-16）求得的连梁与墙肢的刚度比，τ为由式τ=求得的墙肢轴向变形系数，系数Ψa由Ψa=（2-17）计算，γ2为按式γ2=j（2-18）计算的墙肢剪切变形影响系数，Ec取值仍同前。2.2.2总剪力墙刚度及结构刚度特征值表2-7总剪力墙的刚度Tab2-7Therigidityofwholeshearingwall墙号墙体类型数量EcIeq/×107kN.m2ΣEcIeq/×107kN.m2XSW-1整截面墙126.4747174.306XSW-2103.0148XSW-4整体小开口23.6355XSW-625.121XSW-3联肢墙210.422XSW-541.8141XSW-7210.4242.3重力荷载计算2.3.1屋面荷载屋面恒载30厚细石混凝土保护层0.03×20=0.600kN/m2三毡四油防水层0.40kN/m220厚水泥砂浆找平层0.02×20=0.400kN/m2240厚膨胀珍珠岩板0.24×3=0.72kN/m220厚水泥沙浆找平层0.02×20=0.400kN/m2120厚钢筋混凝土板0.12×25=3.000kN/m210后水泥石灰膏砂浆打底0.01×14=0.140kN/m2合计Σ5.660kN/m2屋面活荷载（不上人屋面）0.5kN/m2屋面雪荷载0.40kN/m22.3.2楼面荷载楼面恒载20厚干硬性水泥砂浆找平层0.02×20=0.400kN/m2120厚钢筋混凝土板0.12×25=3.000kN/m210厚水泥石灰膏砂浆打底0.01×14=0.140kN/m2合计Σ3.540kN/m2卫生间、厨房地面恒载20厚干硬性水泥砂浆找平层0.02×20=0.400kN/m2120厚钢筋混凝土板0.12×25=3.000kN/m210厚水泥砂浆打底0.01×20=0.200kN/m2合计Σ3.600kN/m2阳台恒载20厚水泥砂浆0.02×20=0.400kN/m2120厚钢筋混凝土板0.12×25=3.000kN/m210厚水泥石灰膏砂浆打底0.01×14=0.140kN/m2合计Σ3.540kN/m2楼面活荷载住宅2.0kN/m2

厨房、厕所2.0kN/m2走廊、门厅、楼梯2.0kN/m2阳台2.5kN/m22.3.3外墙（180厚钢筋混凝土墙）6厚水泥砂浆罩面0.006×20=0.120kN/m212厚水泥砂浆0.012×20=0.240kN/m2180厚钢筋混凝土墙0.18×25=4.500kN/m220厚水泥砂浆找平0.02×20=0.400kN/m230厚稀土保温层0.03×4=0.120kN/m2合计Σ5.38kN/m2内墙（180厚钢筋混凝土墙）5厚水泥石灰膏砂浆罩面（两面）0.005×14×2=0.140kN/m212厚水泥石灰膏砂浆打底（两面）0.012×14×2=0.336kN/m2180厚钢筋混凝土墙0.18×25=4.500kN/m2合计Σ4.976kN/m2200厚空心砖墙（填充外墙窗台，内墙）6厚水泥砂浆罩面0.006×20=0.120kN/m212厚水泥砂浆0.012×20=0.240kN/m2190厚空心砖墙0.19×14=2.660kN/m210厚水泥石灰膏砂浆打底0.01×14=0.140kN/m2合计Σ3.16kN/m2女儿墙6厚水泥砂浆罩面0.006×20=0.120kN/m212厚水泥砂浆打底0.012×20=0.240kN/m2100厚钢筋混凝土墙0.10×25=2.50kN/m220厚水泥砂浆找平层0.02×20=0.400kN/m2合计Σ3.36kN/m22.3.4250mm×550mm梁自重梁自重0.25×（0.55-0.12）×25=2.688kN/m10厚水泥石灰膏砂浆0.01×（0.55-0.12）×2×14=0.120kN/m合计Σ2.808kN/m250mm×400mm梁自重梁自重0.25×（0.40-0.12）×25=1.750kN/m10厚水泥石灰膏砂浆0.01×（0.40-0.12）×2×14=0.078kN/m合计Σ1.828kN/m2.3.5门窗自重重力荷载木门0.2kN/m2铝合金门0.4kN/m2塑钢窗0.45kN/m2普通钢板门0.45kN/m2防火门0.45kN/m22.3.6设备自重重力荷载电梯轿厢及设备重量200kN2.3.7各层重力荷载值计算外墙：5.38kN/m[(3.6+3+1.8+3+1.8+1.2+0.18+6.6+3.6+1.8+1.8+3+1.2+0.36+21.6+30+0.18)×3－1.8×1.5×5－1.5×1.8×2－0.9×1.2×5－1.5×1.2×2－0.3×0.9－1.2×0.9×5－1.5×1.8×2－0.3×0.9－1.8×2.3×2－3×3.6×3]×5.38×2=1904.843kN内墙：4.976kN{[3.6+3+1.8+6.6+0.18+3.6+3.6+13.2+0.18+3.6+6×(5.1－0.18)+3×(3.9－0.18)+2×(5.7－0.18)]×3－0.9×1.5×11－1.2×2.3×3－1.5×2.3}×2×4.976=2388.778kN200厚隔墙：3.16kN/m{[(1.8－0.18)×2+(3.9－0.18)×4+1.8×4+3－0.18+3.6+1.5×6+1.2×4+(3+0.18)×2+5.1－0.18+2.4+1.8]×3－1.2×2.1×2－1.8×0.9×5}×3.16×2=1046.023kN屋面：5.66kN/m741.339×5.66=4195.978kN木门：0.2kN/m2M1：0.9×2.1×28=56.7m2M3：1.5×2.3×4=15.12m2M4：0.7×2.1×6=8.82m2钢板门：0.45kN/m2M2：1.2×2.3×6=16.56∑14.364kN塑钢窗：0.45kN/m2C1=1.8×1.5×14=37.8m2C2=1.5×1.5×4=12.96m2C3=0.9×1.2×10=10.8m2C4=1.5×1.5×2=4.5m2C5=0.6×1.5×2=1.8m2C6=4.5×2.7×6=81m2∑69.255kN防火门：0.45kN/m2M5：1.2×2.3×2=8.82m2门窗合计：∑94.797kN女儿墙：(30+30+10.8+2.4)×0.9×2×3.36=442.713kN梁：250×400：4.85×1.828×6=53.195kN250×550：4.85×2.080×4=54.475kN楼面：3.54kN/m2阳台：3.54kN/m2卫生间：3.6kN/m2[1.2×(3×1.8)×4+1.5×(4.8+0.18)×6]×3.54+[1.8×3.9×8+1.5×3×2+1.8×3.6×2+1.5×2.4×2]×3.6+[737.625―60.084―85.32]×3.54=2625.572kN（每层房间布置相同,所以每层重力荷载相当于一层的重量）标准层Gi：G1~10=∑+0.5活荷=墙+窗+门+楼面+梁+0.5活荷=1904.843+2388.788+1040.335+94.797+107.67+2625.572+50%×[(740.241－60.084)×2+60.084×2.5]=8965.766kNG11=∑+0.5活荷=0.5×(墙+窗+门)+楼面+梁+0.5活荷(1904.843+2388.788+1046.023+94.797)×50%+422.713+107.76+4195.978+50%×(0.5×741.339+0.25×741.339)=7762.994kN2.4风荷载计算（标准值）根据设计任务书所给条件，＝0.55，综合《多高层建筑结构设计》[11]第二章表2-1和《建筑结构设计荷载规范》[7]第7.2.1条表7.2.1（P25页）规定，风荷载体型系数可近似地按图2-3。图2-3风荷载体形系数Figure2-3shapewindloadfactor根据《建筑结构荷载规范》[7]第7.4.1条规定，由于本建筑高度H=33＞30m，因此需要考虑风压脉动的影响。风振系数按公式（2-19）计算。脉动增大系数查《建筑结构荷载规范》[7]第7.4.3条表7.4.3确定。地面粗糙度为C类，结构基本自振周期0.282，，查表得到1.174。脉动影响系数由《建筑结构荷载规范》[7]第7.4.4条表7.4.4-3，查得。—查建筑结构荷载规范第7.2.1条表7.2.1。表2-8高层建筑的震型系数Tab2-8Theofhighstoreybuildingz,H0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.020.080.170.270.380.450.670.740.861.00则风振系数=在风荷载作用下，沿房屋高度分布风荷载标准值，即：=0.55×(0.8×60.28+0.5×60.28)=43.1对于突出机房，风载体型系数近似取1.3，机房的风振系数近似取高度处的值，即可求得，每个机房的宽度为2则=0.55×（1.3×4）=2.86表2-9各楼层风荷在计算Tab2-9Thecalculationwindloadeveryfloor楼层1235.41.0701.4554.45341.5141469.59611331.00001.0401.45565.216163.4775394.72510300.90911.0001.43061.638184.6985540.9359270.81820.9501.40757.629172.8874667.9498240.72730.9001.38253.620161.0763865.8287210.63640.8601.35050.042149.6963143.6236180.54550.8001.32345.603136.8082462.5445150.45450.7401.29141.163124.7821871.7254120.36360.7401.23239.309117.9271415.128390.27270.7401.17437.455112.3661011.294260.18180.7401.11635.602106.805640.828130.09090.7401.05833.748101.243303.73000.00000.7401.00031.894合计1573.27931787.906由于电梯机房风荷载数值不大，不作为集中荷载作用在结构顶部，按照结构底部弯矩等效将各层风荷载转化为倒三角形分布。2.5水平地震作用计算2.5.1重力荷载代表值计算通过对结构地震反应得分析计算简图如图，集中于各质点的重力Gi为计算单元范围内各层楼面上的重力荷载代表值及上、下各半层的墙、柱等重力荷载。计算时各可变荷载的组合系数按《荷载规范》取值；屋面上的可变荷载取雪荷载。各质点重力荷载计算结果分别为G1G10=8965.766kN，G11=7762.994kN，G12=527.411kN(楼电梯间楼面自重重力荷载近似取一般楼面自重重力荷载的1.2倍)。图2-4动力计算图Figure2-4dynamiccalculationmap2.5.2结构基本自振周期因屋面带有突出间，按照主体结构顶点位移相等的原则，将电梯间、水箱间质点的重力荷载代表值折算到主体结构顶层，并将各质点的重力荷载转化为均布荷载，考虑边稍效应。由此可得Ge=KN（2-20）（2-21）==0.2511（2-22）取ѰT=1.0，可求得结构得基本自振周期T1=1.7ѰT=1.7×1×=0.852s（2-23）2.5.3水平地震作用计算该房屋主体结构高度不超过40m，且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。结构的等效总重力荷载为Geq=0.85ΣGi（2-24）=0.85×(8956.766×10+7762.994+527.411)=83255.855kN本设计中结构的设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类，特征周期Tg=0.35s,因一般建筑结构的阻尼比为0.05，采用底部剪力法可求得结构的总水平地震作用标准值，即FEK=（2-25）==4486.912kN因为T1=0.852s>1.4×0.35=0.49s,所以应考虑顶部附加水平地震作用∆Fn，其中顶部附加地震作用水平系数δn根据Tg确定，查表得δn=0.08×0.852＋0.07=0.138即∆Fn=δnFEK（2-26）=0.138×4486.912=619.19kN质点i的水平地震作用Fi为Fi=（2-27）=3867.72×计算结果见表2-10。表2-10各质点水平地震作用标准值计算Tab2-10Thecalculationofparticlestandardvalueunderhorizontalearthquake楼层1235.4527.4118670.350.010641.171457.2411337762.99256178.800.1460564.8318639.4410308965.77268972.980.1533593.0417791.229278965.77242075.680.1380533.7414410.898248965.77215178.380.1227474.4311386.387218965.77188281.090.1073415.138717.706188965.77161383.790.0920355.826404.84楼层5158965.77134486.490.0767296.524447.804128965.77107589.190.0613237.222846.59398965.7780691.890.0460177.911601.21268965.7753794.600.0307118.61711.65138965.7726897.300.015359.30177.91合计97948.071754200.543867.7288592.88剪力墙结构内力与位移计算时，应将沿房屋高度实际分布得水平地震作用转化为水平分布荷载，可先将突出间得水平地震作用折算为作用于主体结构顶部得集中力Fe和集中力矩M1，即Fe=F12=41.165kNM1=41.165×2.4=98.796kN.m（2-28）V0==3826.56kN（2-29）M0==87135.63kN.m（2-30）qmax=（2-31）==215.11kN/mF=（2-32）==931.65kN2.6结构水平位移验算由于本设计中风荷载值远小于水平地震作用，故只需进行水平地震作用下的位移验算。水平地震作用下的位移为倒三角形分布荷载和顶点集中荷载产生的位移之和。计算时水平地震作用取标准值，剪力墙取弹性刚度[12]，计算结果见表2-11。在倒三角形荷载作用下（2-33）在顶点集中荷载作用下（2-34）表2-11水平地震作用下结构的位移计算Tab2-11Thecalculationofstructuraldisplacementunderhorizontalearthquake层次H1/mξ倒三角形荷载uli/mm顶点集中荷载ul2/mm总位移u/mm层间位移角∆u/h11331.000016.090287.65730923.747591/100210300.909114.125276.62063320.745911/100059270.818212.161015.60098517.7621/10238240.727310.214424.61539314.829821/10587210.63648.3121013.68088411.992981/11166180.54556.4892132.8144879.30371/12095150.45454.7884332.0332286.8216611/13584120.36363.2588661.3541374.6130031/1610390.27271.9549810.7942412.7492221/2079260.18180.9355350.3705671.3061031/3180130.09090.2625020.1001450.3626471/8273由表3.22可知，在水平地震作用下位移验算满足要求，即∆u/h=（23.74759-20.74591）/3000=1/1002<[∆u/h]=1/10002.7水平地震作用下和风荷载的结构内力计算2.7.1水平地震作用下剪力墙内力计算作用在结构上的水平地震力可以是左震或右震。在下面的计算中，剪力墙内力正负号规定为：弯矩以截面右侧受拉为正，剪力以绕截面顺时针方向旋转为正，轴力以受压为正。同时，各截面内力均采用左震时的正负号。2.7.2水平地震作用下剪力墙内力的分配根据各片剪力墙的等效刚度与总剪力等效刚度的比值，可求得各片剪力墙的等效刚度比，计算结果见表2-12表2-12各片剪力墙等效刚度比Tab2-12Theequivalentrigidityproportionofeveryshearing-wall墙号类型数量等效刚度/×107kN.m2等效刚度比XSW-1整截面墙126.47470.037XSW-2103.01480.017XSW-4整体小开口23.63550.021XSW-625.1210.029XSW-3联肢墙210.4220.060墙号类型数量等效刚度/×107kN.m2等效刚度比XSW-5联肢墙41.81410.010XSW-7210.4240.060对剪力墙XSW-2（整体墙），XSW-6（整体小开口墙）为例，对其进行计算设计（2-35）（2-36）表2-13水平地震作用下各片剪力墙分配的内力Table2-13levelunderearthquake-shearwallsofthedistributionofinternalforces层数ξ总剪力墙内力XSW-2XSW-6Mμi/KN·mVμi/kNMμij/KN·mVμij/kNMμij/KN·mVμij/kN111.00000.00564.830.009.770.0016.66100.90911694.491157.8729.3120.0399.9834.1690.81825168.111691.6189.4129.26304.9249.9080.727310242.942166.04177.2037.47604.3363.9070.636416741.062581.17289.6244.65987.7276.1460.545524484.572936.99423.5850.811444.5986.6450.454533295.553233.51576.0155.941964.4495.3940.363642996.103470.73743.8360.042536.77102.3920.181864354.223767.251113.3365.173796.90111.1310.090975655.973826.551308.8566.204463.70112.8800.000087135.633826.551507.4566.205141.00112.88可求得剪力墙分配的内力。2.7.3XSW-6(整体小开口墙)墙肢和连梁内力计算对于整体小开口墙肢，计算求得截面内力和连梁内力。墙肢弯矩（2-37）墙肢轴力（2-38）（2-39）墙肢剪力（2-40）连梁内力（2-41）（2-42）表2-14水平地震作用下XSW-6剪力墙分配的内力Tab2-14Theinternalforceofshearing-wallofXSW-6underhorizontalearthquake层数ξ左肢墙内力右肢墙内力连梁Mμi1/KN·mVμi1/kNNμi2/KN·mMμi2/KN·mVμi2/kNNμi1/KN·mVμij/kNMμij/KN·m111.00000.009.460.000.007.200.00-11.75-5.29100.90918.2519.4011.755.4514.76-11.75-24.08-10.8490.818225.1628.3435.8316.6221.56-35.83-35.18-15.8380.727349.8636.2971.0132.9427.60-71.01-45.05-20.2770.636481.4943.25116.0653.8332.89-116.06-53.68-24.1660.5455119.1849.21169.7478.7337.43-169.74-61.08-27.4950.4545162.0754.18230.82107.0641.21-230.82-67.25-30.2640.3636209.2858.16298.07138.2544.23-298.07-72.18-32.4830.2727259.9661.14370.25171.7346.50-370.25-75.88-34.1520.1818313.2463.12446.14206.9348.01-446.14-78.35-35.2610.0909368.2664.12524.49243.2748.77-524.49-79.58-35.8100.0000424.1364.12604.07280.1848.77-604.072.7.4风荷载作用下总剪力墙内力计算将楼梯看成一悬臂构件，根据材料力学求出各层剪力和弯矩。2.7.5风荷载作用下剪力墙内力的分配表2-15风荷载作用下XSW-4剪力墙分配的内力Tab2-15Theinternalforceofshearing-wallofXSW-4underhorizontalwind层数ξ总剪力墙内力XSW-2XSW-6Mμi/KN·mVμi/kNMμij/KN·mVμij/kNMμij/KN·mVμij/kN111.00000.00163.480.002.830.004.82100.9091490.43348.178.486.0214.4710.2790.81821534.95521.0626.559.0145.2815.3780.72733098.14682.1453.6011.8091.4020.1270.63645144.55831.8389.0014.39151.7624.5460.54557640.05968.64132.1716.76225.3828.5750.454510545.981093.42182.4518.92311.1132.2640.363613826.251211.35239.1920.96407.8735.7330.272717460.301323.72302.0622.90515.0839.0520.181821431.451430.52370.7624.75632.2342.2010.090925723.011531.76445.0126.50758.8345.190.000030318.311531.76524.5126.50894.3945.192.7.6墙肢弯矩墙肢轴力墙肢剪力连梁内力表2-16XSW-6在风荷载作用下墙肢及连梁的内力Table2-16XSW-6underthewindloadwallandbeamtheinternalforce层数ξ左肢墙内力右肢墙内力连梁Mμij/kN·mVμij/kNNμij/kNMμij/kN·mVμij/kNNμij/kNMμij/kN·mNμij/kN111.00000.000.800.000.000.530.00-1.53-3.40100.90912.391.693.401.581.12-3.40-3.26-7.2490.81827.472.5410.644.941.68-10.64-4.88-10.8480.727315.083.3221.489.962.19-21.48-6.38-14.1970.636425.044.0535.6616.542.67-35.66-7.79-17.3060.545537.194.7152.9624.573.11-52.96-9.07-20.1550.454551.335.3273.1133.913.52-73.11-10.23-22.7440.363667.305.9095.8544.463.90-95.85-11.34-25.1920.1818104.326.96148.5768.914.60-148.57-13.39-29.7510.0909125.217.46178.3282.714.93-178.32-14.34-31.860.0000147.577.46210.1897.494.93-210.182.8竖向荷载作用下的结构内力计算竖向荷载包括竖向恒载和竖向活载，在竖向荷载作用下，可近似得认为各片剪力墙只承受轴向力，且规定以受压为正，其弯矩和剪力等于零。各片剪力墙承受的轴力由墙体自重和楼板传来的荷载两部分组成，其中楼板传来的荷载可近似地按其受荷面积，不考虑结构的连续性进行分配计算，在计算墙肢轴力时，以洞口中线作为荷载分界线。2.8.1XSW-2（整截面墙）XSW-2楼（屋）面荷载传递方式分别如图51）恒载屋面恒载5.66×1.8=10.188KN/m5.66×1.5=8.4KN/m楼面恒载3.54×1.8=6.372KN/m3.54×1.5=5.31KN/m墙体自重4.976×3.0=14.928KN/m屋面集中恒载P1=(0.3+3.9)×0.5×1.8×5.66+(0.9+3.9)×0.5×1.5×5.66=39.22KN/m楼面集中恒载P1=(0.3+3.9)×0.5×1.8×3.54+(0.9+3.9)×0.5×1.5×3.54=24.53KN/m图2-5XSW-2屋（楼）面荷载分布值Figure2-5XSW-2housing(floor)ofthedistributionofload2）活载屋面活载0.5×1.8=0.9KN/m0.5×0.9=0.45KN/m屋面雪载0.4×1.2=0.48KN/m0.4×0.9=0.36KN/m楼面活载2.0×1.8=3.6KN/m2.0×1.5=3.0KN/m屋面集中活载Q1=(0.3+3.9)×0.5×1.8×0.5+(0.9+3.9)×0.5×1.5×0.5=3.472KN/m屋面集中雪载Q1=(0.3+3.9)×0.5×1.8×0.4+(0.9+3.9)×0.5×1.5×0.4=2.77KN/m楼面集中活载Q1=(0.3+3.9)×0.5×1.8×2.0+(0.9+3.9)×0.5×1.5×2.0=13.86KN/m2.8.2XSW-6（整体小开口墙）XSW-6楼（屋）面荷载传递方式如图61）恒载屋面恒载5.66×1.2=6.792KN/m5.66×0.9=5.094KN/m5.66×0.75=4.245KN/m楼面恒载3.54×01.2=4.248KN/m3.54×0.9=3.186KN/m墙体自重5.38×3.0=16.14KN/m4.976×3.0=14.928KN/m屋面集中恒载P1=1.5×0.5×0.75×5.66+(0.6+2.4)×0.5×0.9×5.66+(2.7+5.1)×1.2×0.5×5.66=37.31KN/m楼面集中恒载P1=1.5×0.5×0.75×3.54+(0.6+2.4)×0.5×0.9×3.54+(2.7+5.1)×1.2×0.5×3.54=23.34KN/m2）活载屋面活载0.5×1.2=0.6KN/m0.5×0.9=0.45KN/m0.5×0.75=0.338KN/m屋面雪载0.4×1.2=0.48KN/m0.4×0.9=0.36KN/m0.4×0.75=0.30KN/m楼面活载2.0×1.2=2.4KN/m2.0×0.9=1.8KN/m2.0×0.75=1.5KN/m屋面集中活载Q1=1.5×0.5×0.75×0.5+(0.6+2.4)×0.5×0.9×0.5+(2.7+5.1)×1.2×0.5×0.5=3.30KN/m屋面集中雪载Q1=1.5×0.5×0.75×0.4+(0.6+2.4)×0.5×0.9×0.4+(2.7+5.1)×1.2×0.5×0.4=2.64KN/m楼面集中活载Q1=1.5×0.5×0.75×2.0+(0.6+2.4)×0.5×0.9×2.0+(2.7+5.1)×1.2×0.5×2.0=13.19KN/m图2-6XSW-6屋（楼）面荷载分布值Figure2-6XSW-6housing(floor)ofthedistributionofload表2-17恒载作用下墙体中产生的轴力(kN)Tab2-17Theaxialforceofwallunderdeadloads(kN)层次XSW-2XSW-6左墙肢右墙肢11顶39.2219.7517.56底97.4454.9156.4110顶121.9767.2767.39底180.19102.43106.249顶204.72114.79117.22底262.94149.79156.078顶287.47162.31167.05底345.69197.47205.907顶370.22209.83216.88底428.44244.99255.736顶452.97257.35266.71底511.19292.51305.565顶535.72304.87316.54底593.94340.03355.394顶618.47352.39366.37底676.69387.55405.223顶701.22399.91416.20底759.44435.07455.052顶783.97447.43466.03底842.19482.59504.881顶866.72494.95515.86底924.94530.11554.71表2-18活载作用下墙体中产生的轴力(kN)Tab2-18Theaxialforceofwallunderliveloads(kN)层次XSW-2XSW-6左墙肢右墙肢11顶（底）3.47(2.77)1.75(1.40)1.55(1.24)10顶（底）17.33(16.63)8.73(8.38)7.76(7.45)9顶（底）31.19(30.49)15.71(15.36)13.97(13.66)8顶（底）45.05(44.35)22.69(22.34)20.18(19.87)7顶（底）58.91(58.21)29.67(29.32)26.39(26.08)6顶（底）72.77(72.07)36.65(36.30)32.60(32.29)5顶（底）86.63(85.93)43.63(43.28)38.81(38.50)4顶（底）100.49(99.79)50.61(50.26)45.02(44.71)3顶（底）114.35(113.65)57.59(57.24)51.23(50.92)2顶（底）128.21(127.51)64.57(64.22)57.44(57.13)1顶（底）142.07(141.37)71.55(71.20)63.65(63.34)2.9内力组合2.9.1结构抗震等级结构抗震等级与地震烈度、结构类型和房屋高度有关，本设计的钢筋混凝土剪力墙结构房屋，经查《抗震规范》可得，剪力墙的抗震等级为二级。2.9.2剪力墙内力组合剪力墙为偏心受力构件，与柱的受力相似，故取每层的底部和顶部作为控制截面，表2-19、2-20、2-21为XSW-2和XSW-6的在非抗震和抗震内力组合结果。表2-19XSW-2（整体墙）内力组合表Tab2-19Theinternalforcecombinatorialtableofwholewall(XSW-2)层次非地震时地震时//////////11顶47.064.8651.920.003.9647.061.6648.730.0012.70底116.93121.7911.888.43116.93118.5938.1126.0410顶146.3624.26170.6311.888.43146.369.98156.3438.1126.04底216.23240.4937.1812.62216.23226.21116.2338.049顶245.6643.67289.3337.1812.62245.6618.29263.96116.2338.04底315.53359.1975.0416.52315.53333.82230.3648.718顶344.9663.07408.0375.0416.52344.9626.61371.57230.3648.71底414.83477.90124.6020.15414.83441.44376.5158.057顶444.2682.47526.74124.6020.15444.2634.93479.19376.5158.05底514.13596.60185.0423.46514.13549.05550.6666.056顶543.56101.88645.44185.0423.46543.5643.24586.81550.6666.05底613.43715.31255.4226.48613.43656.67748.8272.725顶642.86121.28764.15255.4226.48642.8651.56694.42748.8272.72底712.73834.01334.8729.34712.73764.29966.9878.064顶742.16140.69882.85334.8729.34742.1659.87802.04966.9878.06底812.03952.71422.8932.06812.03871.901201.1582.063顶841.46160.091001.55422.8932.06841.4668.19909.651201.1582.06底911.331071.42519.0734.65911.33979.521447.3384.732顶940.76179.491120.26519.0734.65940.7676.511017.271447.3384.73底1010.631190.12623.0137.101010.631087.131701.5086.061顶1040.06198.901238.96623.0137.101040.0684.821124.891701.5086.06底1109.931308.83734.3137.101109.931194.751959.6886.06表2-20XSW-6（整体小开口墙）非地震时内力组合表Tablet.2-20XSW-6(awholewallofsmallopenings)non-seismiccombinationofinternalforcestable层数左墙肢内力右墙肢内力////（左风)/（右风）/////(左风)/（右风）/11顶26.150.000.001.1126.1526.1523.240.000.000.7423.2423.24底68.344.763.342.3773.1063.5869.86-4.762.211.5765.1074.6210顶92.954.763.342.3797.7188.1991.73-4.762.211.5786.9796.49底135.1414.9010.463.55150.04120.24138.35-14.906.912.35123.45153.259顶159.7414.9010.463.55174.64144.84160.22-14.906.912.35145.32175.12底201.7430.0721.114.65231.81171.67206.84-30.0713.953.07176.77236.918顶226.5430.0721.114.65256.61196.47228.71-30.0713.953.07198.64258.78底268.7349.9335.065.67318.66218.80275.33-49.9323.163.74225.40325.267顶293.3349.9335.065.6734