高层建筑剪力墙结构设计.doc

高层建筑剪力墙结构设计土木工程专业危晓丽指导老师高建岭教授摘要剪力墙结构因其刚度较大，抗震性较好，适用于较高层建筑，因其跨度较小，于是特别适用于高层住宅建筑。这篇论文主要介绍了一栋高层剪力墙结构的住宅的整个设计过程。从熟悉高层建筑的平面布局入手，了解建筑设计的有关规范做法，确定自己的建筑平面方案。通过自己动手翻阅混凝土结构设计、高层结构抗震设计等相关规范与设计原则，掌握高层剪力墙建筑结构设计的基本设计内容与基本设计步骤，确定自己的结构方案。论文采用手算，涉及到大量的计算，它主要包括：竖向荷载计算、剪力墙刚度计算、水平地震作用计算、荷载组合、剪力墙墙肢及连梁配筋设计、楼板设计几大部分。此剪力墙高层住宅由一八人小组通力合作完成，每人均有自己不同的工作量，分分合合，最终完成整栋建筑的结构设计。这篇论文详细记录了剪力墙结构设计计算的整个过程。关键词剪力墙；刚度计算；配筋设计；楼板设计用钢筋混凝土剪力墙（用于抗震结构时也称为抗震墙）承受竖向荷载和抵抗侧向力的结构称为剪力墙结构，也称为抗震墙结构。剪力墙结构一般用于钢筋混凝土结构，有墙体承受全部水平作用和竖向荷载。受楼板跨度的限制，剪力墙结构的开间一般为3～8米，房间内没有梁柱棱角、整体美观，适用于住宅、旅馆等建筑。1剪力墙结构布置及截面尺寸2.1剪力墙结构布置设计内容：住宅楼，13层，剪力墙结构，层高2.9m，女儿墙高1.2m，层建筑面积约800m2，每层8户，8度抗震设防，Ⅱ类场地。具体平面布置详见平面图。2.2剪力墙截面尺寸根据结构布置，查混凝土结构设计规范，确定墙、板的厚度如下：1~2层为底部加强区，墙厚200mm；3~13层，墙厚160mm；板厚100mm。2竖向荷载计算2.1结构、构配件自重计算包括以下几部分：结构墙（底部加强区、一般部位）；外墙外保温；内墙保温；楼地面；屋面；楼梯；门窗；顶棚；阳台。2.2重力荷载代表值计算计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。各可变荷载的组合值系数为：雪荷载：0.5；屋面活荷载：0；楼面活荷载：0.5。经计算，各楼层的重力荷载代表值如下：1层：G1=11951.3KN；2~12层：Gi=10584.3KN；13层：G13=7313.0KN3刚度计算计算剪力墙刚度时，考虑墙的有效翼缘。根据：①按剪力墙的间距考虑；②按翼缘厚度考虑；③按窗间墙宽度考虑；④按剪力墙总高度H考虑四种方法比较，取其中的最小值即为剪力墙的有效翼缘。3.1关于轴线①上的横墙1的刚度计算3.1.1判断剪力墙类型根据以上方法取有效翼缘，得1号墙截面如图1。根据截面图易取得相关参数如下：对于双肢墙，整体参数（1）图1轴线①上的横墙1截面图连梁高连梁净跨度连梁计算跨度连梁的截面积连梁的截面惯性矩连梁的折算惯性矩层高剪力墙总高度洞口两侧墙肢轴线距离墙肢1的截面惯性矩墙肢2的截面惯性矩墙组合截面的惯性矩（注：墙肢1与墙肢2的中和轴位置以及组合截面的中和轴位置根据面积矩的方法求得，并已在截面图中标出，，计算过程略）扣除墙肢惯性矩后剪力墙的惯性矩则代入公式（1）得：由，可得此横墙为双肢联肢墙。3.1.2刚度计算连梁钢度系数连梁、墙肢刚度比：墙肢1的截面积；墙肢2的截面积双肢墙连梁约束弯矩分布系数：（倒三角形分布荷载作用）（均布荷载作用）（顶部集中力作用）则此剪力墙的等效抗弯刚度为3.2关于纵轴G上横轴4至8之间的纵墙11刚度计算取有效翼缘同上，得此墙截面如图2。3.2.1判断剪力墙类型对于三肢墙，整体参数图2纵轴G上横轴4至8之间纵墙11截面图（2）根据截面图取得相关参数同3.1.1。则代入公式（2）得：，需进一步判断。又：经查表得＜则可判断此纵墙为整体小开口墙。3.2.2刚度计算三种荷载作用下此剪力墙的等效抗弯刚度均取：3.3关于横轴3上的横墙刚度计算取有效翼缘同3.1，截面详见图3。图3横轴3上的横墙9截面图根据截面图取得相关参数同3.1.1。三种作用下此剪力墙的等效抗弯刚度均取：4水平地震作用汇总横向与纵向刚度如下：横向总刚度为：（倒三角荷载作用）（均布荷载作用）（顶部集中力作用）纵向总刚度为：（倒三角荷载作用）（均布荷载作用）（顶部集中力作用）顶点位移法适用于质量、刚度分布比较均匀的框架、剪力墙和框剪结构，而本结构属于剪力墙结构，故可采用此方法。计算自振周期计算（3）其中：为基本周期修正系数；为结构顶点假想位移。对于钢筋混凝土结构。顶点假想位移，即各楼层重量作为i层楼面的假想水平荷载，视结构为弹性，利用均布荷载作用下的结构刚度，计算得的顶点位移。其中为i楼层的重力荷载代表值。则其计算公式：（4）4.1横向水平地震作用4.1.1计算横向自振周期由公式（3）、（4）可求得：顶点假想位移自振周期4.1.2计算横向地震作用1、总地震荷载计算查