《S小区8号住宅楼结构计算与设计》16000字

S小区8号住宅楼结构计算与设计摘要本题的来源是实际生产实例，属于工程设计的类别，设计内容为钢筋混凝土剪力墙高层住宅楼设计。包括建筑设计、结构设计、结构计算及说明书的完成。建筑设计阶段需要首先进行建筑方案的初步设计，经指导老师批改后进入建筑的平面图、立面图、剖面图设计阶段。设计完成后，进入结构建模阶段。运用pkpm建立电算模型，建立所要设计住宅楼的模型，并通过计算加上对应的恒载活载以及线荷载等，最后运用satwe进行计算，通过验算层间位移角及配筋、刚重比等重要指标，修改电算模型，同时修改结构设计，完成结构部分的设计。最后开始手算，通过计算水平力及内力，竖向力及内力、配筋完成手算过程。最后进入绘图阶段，绘制结构施工图及手绘图。关键词：住宅楼；建筑设计；结构设计；结构验算；图纸绘制目录1. 住宅楼设计基本资料 51.1建筑要求 51.2结构要求 51.2.1结构形式 51.2.2使用年限及安全等级 51.2.3自然条件 51.2.4地震资料 51.2.5地基条件 51.3工程概况 71.3.1工程项目名称及建设单位 71.3.2建设地点 71.3.3结构平面划分区段 71.3.4相邻建筑物的情况 71.4设计依据 71.4.1设计依据 81.4.2地质报告 81.4.3设计等级 81.5荷载取值 81.6上部结构 81.6.1结构选型 91.6.2材料选型混凝土 91.6.3主要计算参数 91.6.4结构计算原则 91.6.5主要构件截面尺寸及配筋率 91.6.6主要构造措施 92. 建筑设计 102.1建筑总说明 102.1.1设计题目 102.1.2设计要求 102.1.3设计依据 102.2建筑设计方案 102.2.1建筑平面设计 102.2.2建筑结构设计依据 112.2.3总平面设计 112.2.4建筑立面设计 112.2.5建筑剖面设计 112.2.6交通设计 112.2.7防火设计 123. 结构布置 123.1剪力墙布置 123.2主体结构布置 123.3材料选用及墙截面尺寸的确定 134. 剪力墙类型及刚度计算 134.1剪力墙的类型判别及刚度验算 134.1.1剪力墙的类型判别 134.1.2剪力墙刚度计算 155.水平作用力及水平作用下的内力计算 175.1重力荷载计算 175.1.1屋面荷载 175.1.2楼面荷载 175.1.3墙体自重重力荷载 185.1.4梁自重重力荷载 195.1.5门窗自重重力荷载 195.1.6设备自重重力荷载 195.2水平地震作用计算 205.2.1重力荷载代表值计算 205.2.2结构基本自振周期 225.2.3水平地震作用计算 225.3结构层间位移、刚重比及楼层侧向刚度比验算 245.3.1层间位移验算 245.3.2刚重比验算 255.3.3楼层侧向刚度比验算 255.4水平地震作用下结构内力的计算 255.4.1总剪力墙计算 255.4.2剪力墙内力计算 266.竖向荷载下结构内力的计算 336.1竖向荷载作用下结构内力计算 336.1.1YSW-4（整截面墙） 336.1.2YSW-1（双肢墙） 366.2内力组合 416.2.1结构抗震等级 416.2.2剪力墙内力组合 417.截面设计 477.1YSW-4（整截面墙）截面设计 477.2YSW-1（双肢墙）截面设计 508.楼梯设计 568.1设计资料 568.2梯段板设计 568.2.1荷载计算 578.2.2截面设计 578.3平台板设计 588.3.1荷载计算 588.3.2截面设计 598.4平台梁设计 598.4.1荷载计算 599.基础的选型及其说明 61住宅楼设计基本资料1.1建筑要求设计一栋二单元组合的住宅楼，主要房间有:门厅、客厅、卧室、卫生间、厨房、电梯间、楼梯间；户型分四室两厅两卫和三室两厅两卫两种，面积控制在120平米、100平米左右。总建筑面积:自定。建筑层数:13层。1.2结构要求1.2.1结构形式钢筋混凝土剪力墙结构1.2.2使用年限及安全等级建筑的设计使用年限为50年，耐火等级为二级，建筑结构安全等级为二级，地基基础设计安全等级为乙级。1.2.3自然条件基本风压0.35kN/m2，基本雪压0.25kN/m2，地面粗糙度B类；1.2.4地震资料抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度值为0.2g，地震分组为第二组；1.2.5地基条件地质概况由上及下为1m厚杂填土、4m厚粘土、中砂，地基承载力分别为78kPa、269kPa、300kPa；地下水位为-12m，地下水对混凝土无侵蚀性；冻土深度为0.45m；建筑场地类别为Ⅱ类，建筑场地内无地裂缝。1.3工程概况1.3.1工程项目名称及建设单位建设单位:西安建工集团工程项目的名称:新开门小区8号住宅楼1.3.2建设地点建设地点:陕西省西安市该地区的地震烈度:8度1.3.3结构平面划分区段结构类型:住宅楼；层数:13层；主要使用功能:住房；主要生产设备:水、电、气、卫、电梯、给水设备、热水供应设备、消防设备、通风设备、空调设备、供电及照明设备、生产给水设备。1.3.4相邻建筑物的情况相邻建筑物的情况:学校，高层住宅，大型商场，超市影响关系:并无特殊影响1.4设计依据1.4.1设计依据本工程应遵循的主要结构设计规范的名称和代号:《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)；《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)；《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)；《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)；1.4.2设计等级抗震设防烈度:8度建筑物抗震设计分组和场地类别:第二组；Ⅱ类场地土。现浇钢筋混凝土结构的抗震等级:二级混凝土结构的安全等级:二级防火的建筑物分类和耐火等级:防火的建筑物分类:；耐火等级:二级。1.4.3特殊设计要求选择优质隔热材料耐高温，做好防水放渗措施，结构或构件的变形限制。1.5荷载取值雪荷载标准值:0.25楼面荷载标准值:2.0特殊荷载标准值:屋面荷载标准值2.5分项系数和组合系数:1.3、1.5地震荷载的调整系数:1.51.6上部结构1.6.1结构选型竖向承重:剪力墙结构。由于本工程是高层住宅楼，选用剪力墙即可达成所需要求。横向承重:平板体系。由于本工程采用剪力墙结构，又是住宅楼，使用平板结构可以降低层高，使住户不觉得拥挤或压抑。采取构造缝。1.6.2材料选型混凝土高层:C45梁，次梁，楼梯，基础:C30钢筋:墙、柱、梁纵筋:HRB400现浇板筋:HRB400分布筋:楼面Φ6@250，屋面Φ6@200柱、梁箍筋:HRB400墙身大样、屋面大样中的构造板筋:HRB4001.6.3主要计算参数周期折减系数；活荷载组合系数；楼层活载折减系数；层间位移角；配筋率；刚重比。1.6.4结构计算原则结构计算原则、方法和手段；手算时应说明其依据或出处；电算时应说明软件的编制单位名称、代号和版本。1.6.5主要构件截面尺寸及配筋率剪力墙厚:200mm.梁截面:200mm×600mm。板厚:100mm。1.6.6主要构造措施主要构造措施:控制配筋率:不大于2.5％。建筑设计2.1建筑总说明2.1.1设计题目新开门小区8号住宅楼2.1.2设计要求设计一栋住宅楼，三单元组合，主要房间有:门厅、客厅、卧室、卫生间、厨房、电梯间、楼梯间；户型分四室两厅两卫和三室两厅两卫两种，面积控制在120平米、100平米左右。总建筑面积:自定。建筑层数:13层。2.2建筑设计方案2.2.1建筑平面设计本设计为十三层住宅楼，结构为混凝土剪力墙结构，建筑方案为一梯两户双拼设计，有三室两厅和四室两厅两种户型，其中三室两厅户型总建筑面积为:99.6m²，四室两厅总建筑面积为:111.6m²。对三室两厅户型，其次卧房间设计开间为3m，进深3.5m，而主卧（包含主卫）的开间和进深分别是3.5m和4.5m，大小符合一般主次卧房间要求；且主卧和客厅位于南边，阳光充足，而厨餐厅等位于背面，布置符合采光和温度要求和建筑功能需求。房间面积99.6m²对于一般家庭已足够使用，也满足经济效果。对较大的四室两厅户型，则更符合当今人们对于舒适度的追求，对于喜欢大家庭氛围的家族来说也足够生活，客厅4.5m×4.7m的容量加上宽裕的餐厅和走廊，既温馨又宽敞舒适。本小区两个户型充分利用建筑面积，利用现有的地理环境，因地制宜建立方便、舒适、卫生、经济的市场环境。2.2.2建筑结构设计依据《钢筋混凝土设计规范》GB50010-2010(2015年版)《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2017《屋面工程技术规范》GB50345-2012《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011《建筑抗震设计规范》GB50011-20162.2.3总平面设计高层住宅楼作为居民日常生活住所且主要特点是高，在大多功能和安全上有比多层住宅具有更高的要求。所以在本次设计方案中，更加注重功能分区和平面交通的设计，同时做好住宅楼的通风和采光，该建筑坐北朝南，主次卧及客厅都朝向南面，同时各栋楼之间间隔大于60m，做到每层住户都能够有良好的采光效果。对于城市空间部分，现如今在社会快速发展之下，建筑要积极的融入城市，与城市公共空间有机的连接在一起互相渗透，降低两个环境层次之间的门槛。交通和日常生活的便利尤为重要，现在大多房地产商都在大力发展多功能的生活中心，将都市流行、品质生活，以住户需求为中心，融合零售、餐饮、娱乐、文化等多元化的城市化高层建筑。2.2.4建筑立面设计高层住宅的立面设计应注重建筑的尺度，充分利用高层建筑的优势，处理好建筑顶部与底部，通过周遭环境确认住宅建筑的风格。本设计立面图简约大方，同时剪力墙的设计准确，安全经济。立面设计与整栋住宅楼的风格呼应，且用材合适，美观大方的同时也易于打扫清洁。立面包含了建筑勒脚、空调机位、阳台栏杆、阳台线条、女儿墙处理、单元门厅等必备构件，同时又不会繁复、造成技术上的困难。2.2.5建筑剖面设计对于剖面的设计，本设计着重解决了内部空间水平方向的布置问题，功能分区合理，睡眠、活动、就餐等分区明确，并且很好的根据房间大小考虑了采光和通风要求，设计了恰到好处的侧窗，形成了各种形式的剖满。建筑设计考虑到未来的装修，把建筑设计和装修设计相结合，使得户型的设计理念尽可能达到完美统一。满足剖面的功能需求，使得建筑剖面既不会过于空洞但也没有拥挤，满足人体工学的要求，尤其考虑了亚洲人身高的舒适度。厨卫的上下水管也做到集中布置，与其他专业的配合达到完美。同时剖面选择既剖切到了窗户和剖切到了楼梯，可以更好的看清楼内结构。2.2.6交通设计作为人口密集的公共建筑，交通通道的设计至关重要，良好的交通路线可以使日常使用节约时间提高行进效率，应急情况下也能够及时疏散群众保障生命安全。该设计中，共设有2部消防楼梯，每单元设有2部直达13层的电梯和1部防火楼梯。2.2.7防火设计建筑防火等级为二级。各项设计均满足《建筑防火设计规范》防火要求。在该建筑中，共设有2部防火楼梯，正对门厅处，设置有喷淋装置且距逃生门很近。楼梯都设有防火安全门，便于火灾发生时逃生和自救。室内消火栓按照相关规定设置在重要角落。结构布置3.1剪力墙布置（1）剪力墙在平面布置时必须遵循的几个规则是:分散、均匀、周边、对称。剪力墙宜沿着两个主轴所在方向来进行布置，尤其是在抗震结构中，不能仅布置成单向有墙的结构，需要使两个方向抗侧向刚度和自振周期相近。（2）对于所有的剪力墙结构，都一定要具备一定的侧向刚度。此外，由于剪力墙的侧向刚度和承载力较大，因此不能讲其布置的过于密集，过于密集会限制剪力墙发挥作用和增大利用空间，同时结构的自重也会太大。（3）剪力墙应沿着竖贯通建筑物，较长的剪力墙应该设置洞口，将其分为均匀的墙段，墙段之间宜用弱梁连接。为增强抗震能力剪力墙应拉通对直，门窗洞口上下各层对齐，形成明确的墙肢和连梁，使得受力明确，计算简单。（4）综合以上各原则，本课题剪力墙的布置如下:3.2主体结构布置为了保证结构能够有有良好的承载能力和抗震能力，并且刚度、扭转等参数都满足规范要求，现设计住宅楼层高为3.0m，大楼共计13层，故结构主图高度确定为39.0m，未超过40m，后续进行水平力计算时可以使用底部剪力法进行计算。并且除了顶部的电梯机房之外，为了保证整个大楼不会因为部分结构或构件而出现局部乃至整体丧失承载能力的情况发生，也为了避免水平风荷载作用时结构不稳定，所以整栋大楼无论从哪个立面观察都是简单而规则的矩形，尽力避免了比较大的外挑和收进。并且为了保证结构周期的正常，将横向长度定为m，纵向长度定为m，相差虽略大但对称轴的地方会加一伸缩缝，形成两个横纵相差不大的结构，以保证结构安全。另外，本设计共两个单元，两个单元是完全对称的，所以电算建模时只需取一半来进行建模。结构从一层到顶层采取的混凝土标号为C45和C40，钢筋为HRB400级。3.3材料选用及墙截面尺寸的确定经过pkpm电算模型的建立和电算结果，以及考虑到经济条件的允许，综上所述，结构从一层至顶层全部采用的是C45级混凝土，钢筋则为HRB400级钢筋.根据规范，本设计的住宅楼剪力墙截面尺寸应不小于200mm，考虑过轴压比、剪压比以及施工缝等影响因素，加上对电算结果的调整，最终确定剪力墙的截面尺寸为200mm。剪力墙类型及刚度计算4.1剪力墙的类型判别及刚度验算由于各类型墙肢的参数不同，导致承载能力和计算方法略有不同，故需要对已设计好的剪力墙进行类型的判别，然后才能进行刚度计算，从而得出结构总剪力墙也即结构本身的总刚度，现进行计算如下。4.1.1剪力墙的类型判别图4-1Y方向各片剪力墙的截面尺寸连梁的截面面积和惯性矩分别为:(1)600mm高连梁（宽200mm）Abj(m2)=0.20×0.60=0.12m²Ibj0=1/12×0.20×0.60³=3.600×10-3m4各片剪力墙的截面特征表4-1墙号各墙肢截面面积Aj（m2）各墙肢截面惯性矩Ij（m4）形心轴yj（m）组合截面惯性矩I（m4）A1A2A3I1I2I3YSW-10.6640.5140.33320.24433.59112.639∑Aj=1.178∑Ij=0.5763YSW-100.9240.7500.65030.75774.43818.842∑Aj=1.674∑Ij=1.408各片剪力墙连梁的折算惯性矩表4-2墙号洞口lbj0（m）hb（m）lbj（m）Abj（m2）Ibj0（m4）Ibj（m4）ajIj=1YSW-113.760.64.060.120.00360.0033796.4520.0021020.002102YSW-1012.780.63.080.120.00360.0032326.4890.0046580.004658各片剪力墙类型的判别表4-3墙号∑I（m4）In（m4）j=1ταI类型YSW-10.576312.63912.06270.0021020.84.98＜100.954双肢墙YSW-101.408018.84217.43400.0046584.92＜100.925双肢墙4.1.2剪力墙刚度计算（1）YSW-23456789（整截面墙）底层至顶层混凝土弹性模量相同，取Ec=3.35×107KN/m2由式计算得到各整截面墙的等效刚度见表4整截面墙的等效刚度表4-4墙号H（m）Aw（m2）Iw（m4）μEc（×107kN/m2）EcIeq（×107KN·m2）YSW-2390.4240.15881.23.350.531YSW-3390.7940.38321.21.279YSW-4390.6440.32371.21.081YSW-5390.9240.65031.22.168YSW-6390.6140.30831.21.029YSW-7390.7430.36231.21.210YSW-8392.6121.47111.24.909YSW-9390.8801.41971.24.702双肢墙的等效刚度表4-5墙号∑∑（mαατψ∑（γEcIeq（×107KN⋅m2）YSW-10.0042040.576322.19124.8040.8950.10931.1780.000969.342YSW-100.0093151.408020.12524.2060.8310.11151.6740.0016617.581总剪力墙的刚度表4-6墙号墙体类型数量EcIeq（×107KN⋅m2）∑EcIeq（×107KN⋅m2）YSW-2整截面墙40.53165.026YSW-321.279YSW-421.081YSW-522.168YSW-621.029YSW-711.210YSW-814.909YSW-924.702YSW-1双肢墙29.342YSW-10117.5815.水平作用力及水平作用下的内力计算5.1重力荷载计算5.1.1屋面荷载屋面恒载30mm厚细石混凝土保护层 0.03×20=0.600kN/m²4mm厚SBS改性沥青防水卷材 0.060kN/m²20mm厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.400kN/m²40mm厚膨胀珍珠岩砂浆保温层0.04×10=0.40kN/m²20mm厚水泥砂浆找平层 0.02×20=0.400kN/m²100mm厚钢筋混凝土板 0.10×25=2.500kN/m²10mm厚水泥砂浆打底 0.01×20=0.200kN/m²合计∑4.56kN/m²屋面活荷载（不上人屋面）0.5kN/m²屋面雪荷载0.25kN/m²5.1.2楼面荷载楼面恒载8mm厚陶瓷地砖 0.008×17.8=0.142kN/m²20mm厚干硬性水泥砂浆找平层 0.02×20=0.400kN/m²100mm厚钢筋混凝土板 0.10×25=2.500kN/m²10mm厚水泥砂浆打底 0.01×20=0.200kN/m²合计 3.242kN/m²卫生间、厨房地面恒载8mm厚陶瓷地砖0.008×17.8=0.142kN/m²20mm厚干硬性水泥砂浆找平层 0.02×20=0.400kN/m²100mm厚钢筋混凝土板 0.10×25=2.500kN/m²10mm厚水泥砂浆打底 0.01×20=0.200kN/m²一层油毡防水层 0.050kN/m²合计 0.05kN/m²阳台恒载20mm厚水泥砂浆面层 0.02×20=0.400kN/m²100mm厚钢筋混凝土板 0.10×25=2.500kN/m²10mm厚水泥砂浆打底 0.01×20=0.200kN/m²合计 3.100kN/m²楼面活荷载住宅 2.0kN/m²厕所 2.5kN/m²走廊、门厅、楼梯 2.0kN/m²阳台、厨房 2.0kN/m²5.1.3墙体自重重力荷载外墙6mm厚水泥砂浆罩面 0.006×20=0.12kN/m²12mm厚水泥砂浆 0.012×20=0.120kN/m²200mm厚钢筋混凝土墙 0.20×25=5.000kN/m²30mm厚稀土保温层 0.03×4=0.120kN/m²20mm厚水泥砂浆找平 0.02×20=0.400kN/m²合计 5.880kN/m²内墙6mm厚水泥砂浆罩面(双面) 0.006×20×2=0.240kN/m²10mm厚水泥砂浆打底(双面) 0.01×20×2=0.400kN/m²200mm厚钢筋混凝土墙 0.20×25=5.000kN/m²合计 5.640kN/m²空心砖墙(填充外墙窗台)6mm厚水泥砂浆罩面 0.006×20=0.120kN/m²10mm厚水泥砂浆打底 0.01×20=0.200kN/m²200mm厚空心砖墙 0.20×14=2.80kN/m²13mm厚水泥砂浆找平 0.013×20=0.260kN/m²合计 3.380kN/m²砖墙(内隔墙)6mm厚水泥砂浆罩面(双面) 0.006×20×2=0.240kN/m²10mm厚水泥砂浆打底(双面) 0.01×20×2=0.400kN/m²200mm厚空心砖墙 0.20×14=2.80kN/m²合计 3.44kN/m²女儿墙6mm厚水泥砂浆罩面 0.006×20=0.12kN/m²12mm厚水泥砂浆打底 0.012×20=0.240kN/m²100mm厚钢筋混凝土墙 0.10×25=2.500kN/m²20mm厚水泥砂浆找平 0.020×20=0.400kN/m²合计 3.260kN/m²5.1.4梁自重重力荷载200mm×600mm梁自重0.20×(0.6-0.12)×25=2.400kN/m10mm厚水泥砂浆0.01×(0.60-0.12)×2×20=0.192kN/m合计 2.592kN/m5.1.5门窗自重重力荷载木门 0.2kN/m²塑钢窗 0.45kN/m²防火门 0.45kN/m²铝合金门 0.4kN/m²普通钢板门 0.45kN/m²5.1.6设备自重重力荷载电梯轿厢及设备重量200kN水、水箱及设备重量300KN5.2水平地震作用计算5.2.1重力荷载代表值计算图5-1动力计算简图计算底层的重力荷载代表值如下:建筑面积计算:底层的总面积之和为252.4m2，电梯间的总面积为4.4×2.4=10.56m2，楼梯间为4.4×3=13.2m2，走廊住宅等其他所有面积之和是228.64m2。板重计算参数:对于底层，电梯间10.56m2，板重0KN/m2；楼梯间22.2m2,并将板重等效为7KN/m2；剩下的222.64m2中，板重则为5KN/m2。填充墙计算参数:200mm外墙总长度为42.12m，墙重为3.38KN/m2；200mm内墙,总长度为79.32m，墙重为3.44kN/m2。剪力墙计算参数:对于200mm外墙，其总长度为40.78m，墙重5.88kN/m2；对于200mm内墙，总长度为41.94m，墙重5.64kN/m2。梁的计算参数:(200mm×600mm)梁总长度为127.65m，梁重为2.592kN/m2；剪力墙开洞面积计算:200mm外剪力墙开洞面积:2.4×3.76×2=18.048m2；200mm内剪力墙开洞面积:2.88×2.4=6.912m2；开洞处原本的剪力墙重计算:200mm外开洞处剪力墙自重:18.048×5.88=106.12kN；200mm内开洞处剪力墙自重:6.912×5.64=38.98kN。各重量总和统计如下:板重:5×222.64+7×22.2×2=1142.8kN梁重:2.592×0.6×127.65=198.52kN剪力墙重:5.88×40.78×3+41.94×5.64×3=1428.984kN填充墙重:42.12×3.38×2.4+79.32×3.44×2.4=996.54kN活载重:2.5×21.6+2×217.6=489.2kN二层剪力墙重:5.88×40.78×3+41.94×5.64×3=1428.984kN二层填充墙重：42.12×3.38×2.4+79.32×3.44×2.4=996.54kN故最底层的重力荷载代表制按下式计算=G板+G梁+1/2G一层剪力墙+1/2G一层填充墙+1/2G二层剪力墙+1/2G二层填充墙+1/2G活载=1142.8+198.52+1/2（1428.98+996.54+1428.98+996.54+489.2）=4011.38kN2~11层重力荷载代表值计算结果见表5-1重力荷载代表值表5-1层次板重剪力墙填充墙梁重女儿墙活载单层自重重力荷载11142.8428.984996.54198.520489.22766.8443011.44421142.8428.984996.54198.520489.22766.8443011.44431142.8428.984996.54198.520489.22766.8443011.44441142.8428.984996.54198.520489.22766.8443011.44451142.8428.984996.54198.520489.22766.8443011.44461142.8428.984996.54198.520489.22766.8443011.44471142.8428.984996.54198.520489.22766.8443011.44481142.8428.984996.54198.520489.22766.8443011.44491142.8428.984996.54198.520489.22766.8443011.444101142.8428.984996.54198.520489.22766.8443011.444111142.8428.984996.54198.520489.22766.8443011.444121142.8428.984996.54198.520489.22766.8443011.444131142.8428.984996.54198.520489.22766.8443011.444140189.8116.700298.880505.39505.395.2.2结构基本自振周期将电梯机房的重力荷载代表值折算到主体结构顶层并将其转化化为均布荷载。Gq=将q、Ge、λ、EcIeq分别带入式中，可分别求得均布荷载作用下和集中荷载作用下结构顶点的位移为μ由下式并取ψTT5.2.3水平地震作用计算结构的重力荷载代表值如下：G由于主体结构不超过40.0m，采用底部剪力法来计算水平地震作用。由规范可查得结构的特征周期是：Tg=0.40s阻尼比的值应当取0.05，可求得结构的总水平地震作用标准值，如下式:F因为T1=0.65s＞1.4×0.40=0.56s，考虑顶部附加水平地震作用。σn∆质点i的水平地震作用Fi计算如下F计算结果见表5-2各质点水平地震作用标准值计算表5-2层次Hi（m）Gi（KN）GiHi（KN·m）GFiFiHi（KN·m）1442.0505.3921226.380.025282.3503458.6921339.03011.444117446.3160.1393455.21217753.2491236.03011.444108411.9840.1285419.91915117.0741133.03011.44499377.6520.1178384.95312703.4401030.03011.44490343.3200.1071349.98710499.602927.03011.44481308.9880.0964315.0218505.560824.03011.44472274.6560.0857280.0556721.314721.03011.44463240.3240.0750245.0895146.864618.03011.44454205.9920.0643210.1233782.210515.03011.44445171.660.0536175.1572627.351412.03011.44436137.3280.0428139.8641678.36839.03011.44427102.9960.0321104.898944.08226.03011.44418068.6640.021469.932419.59213.03011.4449034.3320.010734.966104.898合计39654.162843350.5921.00003267.52389462.296将所有质点的水平地震作用折算成为倒三角形分布荷载qmax和顶点集中荷载F，由下式求得：Fe=FM1V0=i=1M0=i=1将上述数据代入式可得qF=5.3结构层间位移、刚重比及楼层侧向刚度比验算5.3.1层间位移验算水平地震作用下的位移为倒三角分布荷载和顶点集中荷载产生的位移之和，计算结果见表3-8uu水平地震作用下的结构位移计算表5-3层次Hξ倒三角形荷载u1i顶点集中荷载u2i总位移u（mm）层间位移角∆u/hViγ1339.01.00012.749.5422.281/144682.3471236.00.92312.038.6820.711/1380537.5591.4511133.00.84611.237.6318.861/1319957.4781.3341030.00.76910.336.5516.881/12691342.4311.220927.00.7449.345.5314.871/12351692.4181.169824.00.6158.264.6812.941/12182007.4391.178721.00.5387.113.7210.831/12202287.4941.163618.00.4625.912.858.761/12482532.5831.172515.00.3854.692.126.811/13142742.7061.311412.00.3083.471.254.721/14492917.8631.33439.00.2312.320.793.111/17273057.7271.53226.00.1541.280.351.631/24133162.6251.56813.00.0770.450.080.531/56633267.5232.689水平地震作用下各层层间位移角均小于1/1000，满足∆u5.3.2刚重比验算在水平荷载作用下，当剪力墙结构满足下式时可不考虑重力二阶效应的不利影响：Ej由表5-3可见，在倒三角形水平荷载作用下，结构顶点侧移为22.28mm；将此值及还有q=151.172KN/m、λ=1.342和ξ=1.0代入侧移计算公式可得EJ满足要求，故结构无需考虑重力二阶效应的不利影响。5.3.3楼层侧向刚度比验算楼层与上部的相邻楼层的侧向刚度比γ2应≥0.9，而当楼层层高大于相邻上部楼层高的1.5倍的，γ2的值就相应的要最好要≥1.1，与此同时，底部嵌固楼层不应该<1.5。由下式计算γ验算结果见表3-8最后一列，由此可见满足要求。5.4水平地震作用下结构内力的计算5.4.1总剪力墙计算水平地震作用下总剪力墙内力计算表5-4层次Hi（m）ξ倒三角形荷载作用下顶点集中荷载作用下总内力Vw（KN）Mw（KN·m）Vw（KN）Mw（KN·m）Vw（KN）Mw（KN·m）1339.01.000-777.0800.000266.4670.000-510.6140.0001236.00.923-266.9341565.538268.162-874.7961.228690.7421133.00.846220.7811625.898273.681-1814.047494.462-188.1491030.00.769675.085129.328283.496-2812.354958.581-2683.026927.00.7441042.873-2414.374295.885-3737.8491338.758-6152.223824.00.6151348.611-5604.973310.139-4611.6241658.750-10216.596721.00.5381606.639-9172.363325.681-5441.7641932.320-14614.127618.00.4621869.977-13744.432345.619-6396.5952215.595-20141.028515.00.3852097.440-18531.675366.834-7326.7892464.275-25858.464412.00.3082335.117-24438.751393.723-8423.3722728.840-32862.12339.00.2312587.583-31796.614428.520-9752.7993016.104-41549.41326.00.1542759.629-37476.321456.464-10770.4413216.092-48246.76213.00.0772940.707-44044.093490.019-11950.9263430.726-55995.01900.00.0003193.509-54204.368544.660-13804.7853738.169-68009.1535.4.2剪力墙内力计算1）总剪力墙内力的分配根据各片剪力墙的等效刚度与总剪力墙等效刚度的比值EcIeq(j)/∑EcIeq（j），可求得各片剪力墙的等效刚度比，计算结果见表5-5各片剪力墙的等效刚度比表5-5墙号等效刚度（×107KN·m2）每片墙等效刚度比墙号等效刚度（×107KN·m2）每片墙等效刚度比YSW-1（2片）9.4320.1450YSW-6（2片）1.0290.0158YSW-2（4片）0.5310.0082YSW-7（1片）1.2100.0186YSW-3（2片）1.2790.0197YSW-8（1片）4.9090.0755YSW-4（2片）1.0810.0166YSW-9（2片）4.7020.0723YSW-5（2片）2.1680.0333YSW-10（1片）17.5810.2704本设计中共有两种剪力墙，此处选择YSW-1（双肢墙）、YSW-4（整截面墙）为代表进行设计计算，求得上述各片剪力墙的内力见表5-6水平地震作用下各片剪力墙分配的内力表5-6层次ξ总剪力墙内力YSW-1YSW-4Vwi（KN）Mwi（KN·m）Vwij（KN）Mwij（KN·m）Vwij（KN）Mwij（KN·m）131.000-510.6140.000-74.0390.000-8.4760.000120.9231.228690.7420.178100.1580.02011.466110.846494.462-188.14971.697-27.2828.208-3.123100.769958.581-2683.026138.994-389.03915.912-44.53890.7441338.758-6152.223194.120-892.07222.223-102.12780.6151658.750-10216.596240.519-1481.40627.535-169.59570.5381932.320-14614.127280.186-2119.04832.077-242.59560.4622215.595-20141.028321.261-2920.44936.779-334.34150.3852464.275-25858.464357.320-3749.47740.907-429.25140.3082728.840-32862.123395.682-4765.00845.299-545.51130.2313016.104-41549.413437.335-6024.66550.067-689.72020.1543216.092-48246.762466.333-6995.78153.387-800.89610.0773430.726-55995.019497.455-8119.27856.950-929.51700.0003738.169-68009.153542.034-9861.32762.054-1128.9522）YSW-1（双肢墙）墙肢和连梁内力计算（1）剪力图的分解图为YSW-1剪力墙实际分布的剪力图。将其分解成为均布荷载和顶点集中荷载作用下两种剪力图的叠加，由此可计算出实际分布的剪力图负面积为111.059，正面积为9756.612。图5-1实际剪力分布图图5-2剪力分解图1联立以上方程组可求得：F=计算YSW-1在均布荷载作用下墙肢及连梁的内力。在均布荷载（q=15.713KN/m）作用下，α12=22.191，V0=qH=15.713×miξYSW-1（双肢墙）倒三角荷载作用下的墙肢和连梁内力表5-7（a）层次ξϕmii13MpVp13顶底1.0000.321527.841527.8410.00070.8500.00047.18612顶底0.9230.367604.0911132.74270.850283.40047.18694.37211顶底0.8460.402660.8381793.58283.400637.65094.372141.55810顶底0.7690.424698.0822490.852637.650783.138141.558156.8799顶底0.7440.429705.9803196.832783.1381771.250156.879235.9318顶底0.6150.434714.0583910.8901771.2502550.600235.931283.1177顶底0.5380.421692.7914603.6812550.6003458.780283.117329.6906顶底0.4620.397652.6755256.3573458.7804519.689329.690376.8765顶底0.3850.360592.6555849.0114519.6895722.299376.876424.0624顶底0.3080.312513.1316362.1425722.2997066.608424.062471.2493顶底0.2310.252414.1036776.2457066.6088552.618471.249518.4352顶底0.1540.180295.5727071.8188552.61810180.327518.435565.6211顶底0.0770.096157.5387229.35610180.32711949.737565.621612.807YSW-1（双肢墙）倒三角荷载作用下的墙肢和连梁内力表5-7（b）层次左墙肢内力右墙肢内力连梁内力Mwi1V（KN）N（KN）Mwi2V（KN）N（KN）MbilV（KN）13顶底304.089263.2730.00026.81181.811223.752193.7180.00020.375-81.811166.07681.81112顶底611.290488.84026.81153.622175.440449.793359.69320.37540.750-175.440190.06793.62911顶底869.548665.46553.62280.433277.864639.822489.65640.75061.125-277.864207.921102.42410顶底1067.630983.81480.43389.138386.061785.573723.90061.12567.740-386.061219.639108.1979顶底1390.529821.27889.138134.056495.4811023.165604.30467.740101.875-495.481222.124109.4218顶底1232.647783.663134.056160.867606.154906.994576.627101.875122.250-606.154224.666110.6737顶底1182.780659.578160.867187.330713.531870.301485.324122.250142.360-713.531217.974107.3776顶底1035.584424.394187.330214.141814.690761.993312.273142.360162.735-814.690205.353101.1595顶底765.82372.999214.141240.952906.546563.50053.714162.735183.110-906.546186.46891.8564顶底368.614-405.843240.952267.763986.077271.230-298.623183.110203.485-986.077161.44779.5313顶底-167.278-1023.368267.763294.5751050.259-123.085-753.004203.485223.860-1050.259130.29064.1822顶底-853.089-1790.812294.575321.3861096.070-627.711-1317.697223.860244.235-1096.07092.99745.8111顶底-1700.055-2719.412321.386348.1971120.487-1250.917-2000.970244.235264.610-1120.48749.56624.417YSW-1在顶点集中荷载下墙肢及连梁的内力表5-8（a）层次ξϕmii13MpVp13顶底1.0000.998-158.285-158.2850.000-177.408-59.07712顶底0.9230.998-158.243-316.528-177.408-354.816-59.07711顶底0.8460.997-158.106-474.635-354.816-532.225-59.07710顶底0.7690.995-157.832-632.467-532.225-589.825-59.0779顶底0.7440.995-157.701-790.168-589.825-887.041-59.0778顶底0.6150.987-156.475-946.643-887.041-1064.449-59.0777顶底0.5380.977-154.982-1101.625-1064.449-1239.554-59.0776顶底0.4620.961-152.452-1254.078-1239.554-1416.962-59.0775顶底0.3850.934-148.053-1402.131-1416.962-1594.370-59.0774顶底0.3080.886-140.480-1542.611-1594.370-1771.778-59.0773顶底0.2310.804-127.448-1670.059-1771.778-1949.187-59.0772顶底0.1540.662-105.019-1775.078-1949.187-2126.595-59.0771顶底0.0770.419-66.422-1841.500-2126.595-2304.003-59.077YSW-1在顶点集中荷载下墙肢及连梁的内力表5-8（b）层次左墙肢内力右墙肢内力连梁内力Mwi1V（KN）N（KN）Mwi2V（KN）N（KN）MbilV（KN）13顶底-79.4279.596-33.568-24.490-58.2337.035-25.50924.490-49.715-24.49012顶底-69.81019.213-33.568-48.967-51.18214.086-25.50948.967-49.689-24.47711顶底-60.12528.999-33.568-73.402-44.08121.187-25.50973.402-49.603-24.43510顶底-50.301-21.398-33.568-97.752-36.879-15.688-25.50997.752-49.431-24.3509顶底-100.53248.611-33.568-122.062-73.70636.640-25.509122.062-49.349-24.3108顶底-29.90859.115-33.568-145.995-21.92843.341-25.509145.995-48.585-23.9337顶底-18.65569.212-33.568-169.474-13.67750.744-25.509169.474-47.662-23.4796顶底-7.28881.735-33.568-192.193-5.34359.925-25.509192.193-46.119-22.7185顶底7.44296.466-33.568-213.6195.45670.725-25.509213.619-43.495-21.4264顶底25.973114.996-33.568-232.90919.04284.311-25.509232.909-39.160-19.2903顶底51.043140.066-33.568-248.78737.423102.691-25.509248.787-32.231-15.8772顶底87.368176.391-33.568-259.56764.054129.323-25.509259.567-21.885-10.7811顶底143.060232.084-33.568-263.880104.886170.155-25.509263.880-8.755-4.313YSW-1在地震作用下墙肢及连梁的总内力表5-9层次ξ左墙肢内力右墙肢内力连梁内力Mwi1V（KN）N（KN）Mwi2V（KN）N（KN）MbilV（KN）13顶底1.000224.662272.869-33.568-6.75757.321165.519200.753-25.509-5.134-57.321116.36157.32112顶底0.923541.480508.053-6.75720.054126.473398.611373.779-5.13415.241-126.473140.37869.15211顶底0.846809.423694.46420.05446.865204.462595.741510.84315.24135.616-204.462158.31877.98910顶底0.7691017.329962.41646.86555.570288.309748.694708.21235.61642.231-288.309170.20883.8479顶底0.7441289.997869.88955.570100.488373.419949.459640.94442.23176.366-373.419172.77585.1118顶底0.6151202.739842.778100.488127.299460.159885.066619.96876.36696.741-460.159176.08186.7407顶底0.5381164.125728.790127.299153.762544.057856.624536.06896.741116.851-544.057170.31283.8986顶底0.4621028.296506.129153.762180.573622.497756.650372.198116.851137.226-622.497159.23478.4415顶底0.385773.265169.465180.573207.384692.927568.956124.439137.226157.601-692.927142.97370.4304顶底0.308394.587-290.847207.384234.195753.168290.272-214.312157.601177.976-753.168122.28760.2413顶底0.231-116.235-883.302234.195261.007801.472-85.662-650.313177.976198.351-801.47298.05948.3052顶底0.154-765.721-1614.421261.007287.818836.503-563.657-1188.374198.351218.726-836.50371.11235.0301顶底0.077-1556.995-2487.328287.818314.629856.607-1146.031-1830.815218.726239.101-856.60740.81120.1046.竖向荷载下结构内力的计算6.1竖向荷载作用下结构内力计算6.1.1YSW-4（整截面墙）YSW-4楼(屋)面荷载传递方式如图所示。楼（屋）面荷载传递腹板翼缘雪载活载屋面恒载图6-1屋面荷载分布值腹板翼缘活载恒载图6-2楼面荷载分布值1）恒载（1）腹板屋面4.560*1.5=6.84kN/m4.560*0.9=4.104kN/m楼面3.242*1.5=4.863kN/m3.242*0.9=2.918kN/m墙体自重5.640*3.00=16.920kN/m屋面集中荷载P1=（3*0.75*0.5*0.8*4.56+4.5*1.5*0.5*0.5*4.56）*2+0.88*2.592*0.5=21.660kN/m楼面集中荷载P1=（3*0.75*0.5*0.8*3.242+4.5*1.5*0.5*0.5*3.242）*2+0.88*2.592*0.5=17.918kN/m（2）翼缘屋面4.560*0.75=3.420kN/m4.560*0.75=3.420kN/m楼面3.342*0.75=2.507kN/m3.342*0.75=2.507kN/m墙体自重 5.88*3=17.604kN/m女儿墙自重3.26*1.4=4.564kN/m2)活载（1）腹板屋面活载0.5*1.5=0.750kN/m0.5*0.9=0.450kN/m屋面雪载 0.25*1.5=0.375kN/m0.25*0.9=0.225kN/m楼面2.0*1.5=3.000kN/m2.0*0.9=1.800kN/m屋面集中活载Q1=（3*0.75*0.5*0.8*0.5+4.5*1.5*0.5*0.5*0.5）=1.294kN/m屋面集中雪载Q1=（3*0.75*0.5*0.8*0.25+4.5*1.5*0.5*0.5*0.25）=0.647kN/m楼面集中活载Q1=（3*0.75*0.5*0.8*2+4.5*1.5*0.5*0.5*2）=5.176kN/m（2）翼缘屋面活载0.5*0.75=0.375kN/m0.5*0.75=0.375kN/m屋面雪载0.25*0.75=0.188kN/m0.25*0.75=0.188kN/m楼面2.0*0.75=1.500kN/m2.0*0.75=1.500kN/m6.1.2YSW-1（双肢墙）屋（楼）面荷载传递腹板翼缘雪载活载屋面恒载图6-3屋面荷载分布值腹板翼缘活载恒载图6-4楼面荷载分布值1)恒载（1）腹板屋面4.560*0.8=3.648kN/m4.560*0.65=2.964kN/m4.560*1.65=7.524kN/m楼面3.242*0.8=2.674kN/m3.242*0.65=2.172kN/m3.242*1.65=5.514kN/m墙体自重5.880*3.00=17.640kN/m女儿墙自重3.260*1.4=4.564kN/m屋面集中荷载P1=4.4*0.8*0.5*0.5*4.56+1.5*0.65*0.5*0.5*4.56+3.5*1.65*0.5*0.5*4.56+3.76*2.592*0.5=16.581kN/mP2=0.6*0.6*0.5*4.56+1.2*2.592*0.5=2.376kN/m楼面集中荷载P1=4.4*0.8*0.5*0.5*3.242+1.5*0.65*0.5*0.5*3.242+3.5*1.65*0.5*0.5*3.242+3.76*2.592*0.5=13.160kN/mP2=0.6*0.6*0.5*3.242+1.2*2.592*0.5=2.139kN/m（2）翼缘屋面4.560*0.8=3.648kN/m4.560*1.65=7.524kN/m楼面3.242*0.8=2.674kN/m3.242*1.65=5.514kN/m墙体自重 5.880*3=17.640kN/m女儿墙自重3.260*1.4=4.564kN/m2)活载（1）腹板屋面活载0.5*0.8=0.400kN/m0.5*0.65=0.325kN/m0.5*1.65=0.825kN/m屋面雪载 0.25*0.8=0.200kN/m0.25*0.65=0.163kN/m0.25*1.65=0.413kN/m楼面2.0*0.8=1.600kN/m2.0*0.65=1.300kN/m2.0*1.65=3.300kN/m屋面集中活载Q1=4.4*0.8*0.5*0.5*0.5+1.5*0.65*0.5*0.5*0.5+3.5*1.65*0.5*0.5*0.5=1.284kN/mQ2=0.6*0.6*0.5*0.5=0.090kN/m屋面集中雪载Q1=4.4*0.8*0.5*0.5*0.25+1.5*0.65*0.5*0.5*0.25+3.5*1.65*0.5*0.5*0.25=0.642kN/mQ2=0.6*0.6*0.5*025=0.045kN/m楼面集中活载Q1=4.4*0.8*0.5*0.5*2.0+1.5*0.65*0.5*0.5*2.0+3.5*1.65*0.5*0.5*2.0=5.135kN/mQ2=0.6*0.6*0.5*2.0=0.360kN/m（2）翼缘屋面活载0.5*0.8=0.400kN/m0.5*1.65=0.825kN/m屋面雪载0.25*0.8=0.200kN/m0.25*1.65=0.413kN/m楼面2.0*0.8=1.600kN/m2.0*1.65=3.300kN/m恒载作用下墙体种产生的轴力（KN）表6-1层次YSW-4YSW-1左墙肢右墙肢13顶底55.860126.92444.644103.20926.48585.05012顶底169.520240.584136.936195.504107.961166.52611顶底283.18354.244229.231287.796189.437248.00210顶底396.840467.904321.523380.088270.913329.4789顶底510.500581.564413.815472.380352.389410.9548顶底624.160695.224506.107564.672433.865492.4307顶底737.820808.884598.399656.964515.341573.9066顶底851.480922.544690.691749.256596.817655.3825顶底965.1401036.204782.983841.548678.293736.8584顶底1078.8001149.864875.275933.840759.769818.3343顶底1192.4601263.524967.5671026.132841.245899.8102顶底1306.1201377.1841059.8591118.424922.721981.2861顶底1419.781490.8441152.1511210.7161004.1971062.762活载作用下墙体种产生的轴力（kN）表6-2层次YSW-4YSW-1左墙肢右墙肢13顶、底5.044（2.554）7.289（3.304）5.060（2.904）12顶、底39.611（37.121）19.835（15.850）16.130（13.974）11顶、底74.174（71.692）32.381（28.396）27.200（25.044）10顶、底108.745（106.259）44.927（40.942）38.270（36.114）9顶、底143.312（140.826）57.473（53.488）49.340（47.184）8顶、