混凝土結構畢業(yè)設計指導.pdf

Guidance in Graduation Design for Concrete Structures 土木工程學院 劉祖文 土木工程學院 劉祖文 1結構布置- 9 1.1結構平面布置 - 9 1.2結構豎向布置 - 12 1.3結構布置的其他要求 - 17 1.4混凝土強度等級及框架梁柱、剪力墻截面尺寸初步確定 - 19 1.5框架-剪力墻結構剪力墻數(shù)量的初步確定 - 24 2樓蓋的結構布置與設計- 26 3剛度計算- 28 3.1框架柱側移剛度(側向剛度)D、總框架的抗推剛度(剪切剛度)Cf- 28 3.2剪力墻等效剛度 EcIeq- 31 3.3連梁的約束剛度 Cb- 35 3.4框架剪力墻結構的剛度特征值- 39 4橫向水平地震作用下結構內力和位移計算- 40 4.1結構等效總重力荷載 Geq- 40 4.2結構基本自振周期 T1計算按頂點位移法計算 - 41 4.3水平地震作用計算底部剪力法計算- 45 4.4層間剪力 Vi計算 - 48 4.5框剪結構各層總剪力墻彎矩 Mw 、總剪力墻剪力 Vw、總框架 剪力 Vf、總連梁線約束彎矩 m 及水平位移 y - 49 4.6多遇地震標準值作用下水平位移（側移）驗算- 57 4.7連梁（連接所計算的一片剪力墻的連梁）內力計算 - 58 4.8一片剪力墻內力（彎矩、剪力、軸力）計算并畫出內力圖 - 61 4.9一榀框架梁柱內力（彎矩、剪力、軸力）計算（D 值法計算） 并畫出內力圖 - 63 5風荷載作用下結構內力與位移計算- 68 5.1風荷載計算- 68 5.2層間剪力 Vi計算 - 71 5.3框剪結構各層總剪力墻彎矩 Mw 、總剪力墻剪力 Vw、總框架 剪力 Vf、總連梁線約束彎矩 m 及水平位移 y- 71 5.4風荷載作用下水平位移（側移）驗算- 72 5.5連梁（連接所計算的一片剪力墻的連梁）內力計算- 72 5.6一片剪力墻內力（彎矩、剪力、軸力）計算并畫出內力圖 - 72 5.7一榀框架梁柱內力（彎矩、剪力、軸力）計算（D 值法計算） 并畫出內力圖- 72 6豎向荷載作用下一榀框架內力分析- 73 6.1豎向恒載作用下一榀框架內力分析并畫出內力圖- 73 6.2豎向活載作用下一榀框架內力分析并畫出內力圖- 74 7框架梁柱內力組合及梁柱端內力調整- 75 7.1框架和剪力墻的抗震等級- 75 7.2抗震設計時框架剪力墻結構的設計方法- 75 7.3框架梁柱內力組合- 77 7.4內力組合后考慮地震組合的框架梁柱端內力調整 - 83 8框架梁柱截面設計及抗震構造要求- 89 8.1框架梁截面設計及抗震構造要求- 89 8.2框架柱截面設計及抗震構造要求- 95 9豎向荷載作用下一片剪力墻內力計算- 108 9.1豎向恒載作用下剪力墻內力- 108 9.2豎向活載作用下剪力墻內力- 109 10剪力墻內力組合及底部加強部位剪力調整- 110 11剪力墻截面設計及抗震構造要求- 112 11.1剪力墻的剪跨比計算及軸壓比驗算 - 112 11.2剪力墻豎向鋼筋確定 - 113 11.3剪力墻水平分布筋確定 - 113 11.4剪力墻邊緣構件和邊框柱的設計及抗震構造要求 - 115 11.5剪力墻框梁或暗梁設計 - 117 11.6剪力墻鋼筋錨固和連接要求 - 117 11.7局部受壓承載力驗算 - 117 11.8平面外軸心受壓承載力驗算 - 117 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 有關結構設計規(guī)范有關結構設計規(guī)范 有關結構設計規(guī)范 框架剪力墻、框架結構畢業(yè)設計指導 框架剪力墻、框架結構畢業(yè)設計指導 混凝土結構設計規(guī)范GB 50010-2010 砼規(guī)范 建筑抗震設計規(guī)范GB 50011-2010 抗規(guī) 高層建筑混凝土結構技術規(guī)程JGJ 3-2010 高規(guī) 建筑地基基礎設計規(guī)范GB 50007-2011 基礎規(guī)范 建筑樁基技術規(guī)范JGJ 94-2008 樁基規(guī)范 建筑結構荷載規(guī)范GB 50009-2012，以下簡稱荷載 規(guī)范，即 荷載規(guī)范 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 多層結構平面布置的規(guī)定見抗規(guī)第 3.4 節(jié)、第 6.1 節(jié)。 1.1 結構平面布置結構平面布置 1結構布置 結構布置 高層結構平面布置的規(guī)定見高規(guī)第 3.4 節(jié)、第 6.1 節(jié)、第 7.1 節(jié)、第 8.1 節(jié)、第 9.1 節(jié)等及抗規(guī)第 3.4 節(jié)、第 6.1 節(jié)。 1 抗震設計的建筑結構，平面宜簡單、規(guī)則、對稱，質量、剛度、 承載力分布宜均勻。 樓電梯間不宜設在結構單元的兩端或拐角處，因為角部扭轉應力 大，受力復雜，容易造成破壞；必須設置時應采取加強措施。 高層結構平面布置宜對稱、均勻，并盡量使結構抗側剛度中心、 建筑平面中心、建筑質量中心三者重合，以減小扭轉的影響。 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 房屋的高層部分與裙房之間采取下列措施之一后可連成整體而不 設沉降縫： 采用樁基，樁支承在基巖上； 采取減少沉降的 有效措施并經計算，沉降在允許范圍內； 主樓與裙房采用不同 的基礎形式，并宜先施工主樓，后施工裙房，調整土壓力使后期 沉降基本接近； 地基承載力較高、沉降計算較為可靠時，主樓 和裙房的標高預留沉降差，先施工主樓，后施工裙房，使兩者標 高最終基本一致。 樓面凹入或開洞尺寸不宜大于樓面寬度的 50%；樓板開洞總面積 不宜超過樓面面積的 30%；在扣除凹入或開洞后，樓板在任一方 向的最小凈寬度不宜小于 5m，且開洞后每一邊的樓板凈寬度不 應小于 2m。 框架剪力墻結構柱距不宜小，可 69m；抗震設計時兩主軸方 向均應布置剪力墻。 1.1 結構平面布置結構平面布置 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 結構縫（舊稱變形縫）伸縮縫、防震縫、沉降縫。 盡量不設結構縫。當需要設結構縫時，應使三縫合一或二縫合一。 伸縮縫最大間距：高層見高規(guī)第 3.4.12 條、第 3.4.13 條， 多層見砼規(guī)范第 8.1 節(jié)。 防震縫最小寬度：高層見高規(guī)第 3.4.10 條、第 3.4.11 條，多層見抗規(guī)第 6.1.4 條。 沉降縫寬度見基礎規(guī)范第 7.3.2 條。 抗震設計的高層建筑，平面長度 L 不宜過長，平面突出部分的長 度 l 不宜過大、寬度 b 不宜過??；設防烈度 7 度時，宜符合要 求：L/ /B6、l/ /Bmax3.5、l/ /b2，此處 B 為平面寬度，Bmax 為平面總寬度（包括突出部分）。 1.1 結構平面布置結構平面布置 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 多層結構豎向布置的規(guī)定見抗規(guī)第 3.4 節(jié)、第 6.1 節(jié)。 1.2 結構豎向布置結構豎向布置 高層結構豎向布置的規(guī)定見高規(guī)第 3.5 節(jié)、第 6.1 節(jié)、第 7.1 節(jié)、第 8.1 節(jié)、第 9.1 節(jié)等及抗規(guī)第 3.4 節(jié)、第 6.1 節(jié)。 1.2 結構豎向布置結構豎向布置 多層框架剛度沿高度不宜突變，以免造成薄弱層。 高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和收進， 避免錯層和局部夾層。外挑和收進宜符合高規(guī)第 3.5.5 條的 規(guī)定。 高層建筑樓層質量沿高度宜均勻分布，樓層質量不宜大于相鄰下 部樓層質量的 1.5 倍。 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 高層建筑宜設地下室。 鋼筋混凝土高層建筑結構的高寬比（H/ /B）不宜超過高規(guī) 第 3.3.2 條的規(guī)定：設防烈度 7 度時，框架剪力墻結構 H/ /B 6，框架結構 H/ /B4 。 1.2 結構豎向布置結構豎向布置 結構側向剛度宜下大上小，沿豎向均勻變化，豎向抗側力構件截 面和材料強度等級宜自下而上逐漸減小，避免側向剛度和承載力 突變，造成薄弱層。樓層的側向剛度不宜小于相鄰上一層的 70% 或其上相鄰三層側向剛度平均值的 80%；抗側力結構的樓 層層間受剪承載力不宜小于相鄰上一樓層的 80%。 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 設計中一般沿豎向分段改變抗側力構件截面尺寸和砼強度等級； 每次改變，框架柱截面尺寸宜減小 50150mm，剪力墻厚度可 減小 50mm，砼強度等級宜降低一級為宜?？箓攘嫾孛娉叽?減小和砼強度等級降低宜錯開樓層，并盡量避免同一層內的框架 柱和剪力墻都改變尺寸。 1.2 結構豎向布置結構豎向布置 框架剪力墻結構中的剪力墻布置要求： 剪力墻宜均勻、對稱布置在建筑物的周邊附近周邊附近、樓梯間電梯 間、平面形狀變化及恒載較大的部位。 剪力墻間距不宜過大。橫向剪力墻沿長方向的間距宜滿足高 規(guī)第 8.1.8 條的要求，7 度設防現(xiàn)澆剪力墻的間距應不超過 4B 和 50m（B 為樓蓋寬度）。 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 縱、橫剪力墻宜組成 L 形、T 形和 形等形式；剪力墻的兩 端（不包括洞口兩側）宜設置端柱（邊框柱），剪力墻不宜布 置在柱網以外的中間部分。 單片剪力墻底部承擔的水平剪力不應超過結構底部總水平剪力 的 30% 。 剪力墻宜貫通房屋全高，宜避免剛度突變。 樓、電梯間鄧豎井宜盡量與靠近的抗側力結構結合布置。樓梯 間宜設置剪力墻，但不宜造成較大的扭轉效應。 剪力墻洞口宜上下對齊；洞邊距端柱不宜小于 300mm。 1.2 結構豎向布置結構豎向布置 平面形狀凹凸較大時，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻。 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 每片剪力墻不宜過長，墻肢長度不宜大于 8m；大于 8m 時可 用門窗洞口或施工洞形成聯(lián)肢墻。 剪力墻應設置框柱（端柱）和框梁作為邊框。邊框柱截面宜與 該榀框架其他柱的截面相同。與剪力墻重合的框架梁可保留， 也可做成寬度與墻厚相同的暗梁，暗梁截面高度可取墻厚的 2 倍或與該榀框架梁截面等高。 1.2 結構豎向布置結構豎向布置 縱向剪力墻宜布置在結構單元的中間區(qū)段內，不宜集中布置在 房屋的兩盡端。 抗震設計時，剪力墻的布置宜使結構各主軸方向的側向剛度（ 或剪力墻剛度）接近。 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 1.3 結構布置的其他要求結構布置的其他要求 框架、剪力墻均應雙向設置。 框架結構盡可能不采用復式框架，避免出現(xiàn)錯層和夾層，造成短 柱破壞；出屋面小房間不要做成砌體結構，可將框架柱延伸上去 或做成鋼木輕型結構，以防鞭端效應造成結構破壞。 多層框架柱網布置，一般采用橫向承重方案，開間較大時采用縱 橫向承重方案。 高層框架梁、柱中心線宜重合。其中心線之間的偏心距，非抗震 設計和 68 度抗震設計時不宜大于柱截面在該方向寬度的 1/ /4， 如大于時可采取增設梁的水平加腋等措施。見高規(guī)第 6.1.7 條。 1.3 結構布置的其他要求結構布置的其他要求 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 框架結構、框剪結構中，柱中線與剪力墻中線、梁中線與柱中 線之間偏心距大于柱寬的 1/ /4 時，應計入偏心的影響。 甲、乙類建筑以及高度 24m 的丙類建筑，不應采用單跨框架結 構；高度 24m 的丙類建筑不宜采用單跨框架結構。 1.3 結構布置的其他要求結構布置的其他要求 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 1.4 砼強度等級及框架梁柱、剪力墻截面尺寸初步確定砼強度等級及框架梁柱、剪力墻截面尺寸初步確定 框架柱砼強度等級一般可采用 C25C40，自下而上逐步減小， 底層或底部框架柱砼強度等級應高些（多層 C30C40，高層 C40C50 或以上）。 2）框架梁截面尺寸）框架梁截面尺寸 一般根據工程經驗擬定。 h=(1/ /101/ /18)l ，宜 ln/ /h4 。 1）混凝土強度等級）混凝土強度等級 剪力墻砼強度等級不宜高于 C60，一般與同層框架柱相同。 同層樓屋面框架梁、次梁、板、樓梯構件砼強度等級相同，一般 C20C30，與其下框架柱砼強度等級相差宜一級（否則必須 采取施工措施設計應予說明）。 構件混凝土強度等級一般根據工程經驗擬定。 1.4 砼強度等級及框架梁柱、剪力墻截面尺寸初步確定砼強度等級及框架梁柱、剪力墻截面尺寸初步確定 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 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柱截面面積，Ac=bchc； fc砼軸心抗壓強度設計值； N框架柱軸壓比限值，高層見高規(guī)第 6.4.2 條，多 層見砼規(guī)范第 11.4.16 條/ /抗規(guī)第 6.3.6 條； N柱組合的軸壓力設計值，即折算在建筑面積上均布荷 載（由結構構件自重、樓面建筑面層及天棚抹灰(或 吊頂)重、填充墻(包括抹面層)重和樓面使用荷載組 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 砼強度等級及框架梁柱、剪力墻截面尺寸初步確定砼強度等級及框架梁柱、剪力墻截面尺寸初步確定 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 成）按簡支狀態(tài)作用在柱上的軸力設計值。根據實際 情況計算確定，也可初估； F按簡支狀態(tài)計算的柱負載面積； gE折算在單位建筑面積上的重力荷載代表值（包括活 載），可根據實際荷載計算，也可近似取 1215 kN/m2（輕質填充墻 1214 kN/m2，機制磚 填充墻 1417 kN/m2）；一般高層建筑在1018 kN/m2之間，除個別較特別的以外，多數(shù)在15 kN/m2 左右； n估算截面以上樓層層數(shù)； 柱軸力增大系數(shù)，中柱（內柱）可取 1.11.05 ， 邊柱可取 1.21.1 。有的資料提出考慮地震作用 組合后，邊柱取1.3 ，不等跨內柱取1.25 ，等 跨內柱取1.2 。 1.4 砼強度等級及框架梁柱、剪力墻截面尺寸初步確定砼強度等級及框架梁柱、剪力墻截面尺寸初步確定 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 定性地分析比較 gE值的大小，可得出以下結果，即一般內部隔墻 多的建筑(比如住宅)大于間隔墻少的建筑(比如敝開式辦公室)； 層數(shù)多的建筑略大于層數(shù)少的同性質建筑；設防烈度高的建筑大 干設防烈度低的同性質同規(guī)模建筑；剪力墻多的建筑大于剪力墻 少甚至僅為框架的建筑。 bc300mm，hc300mm，園柱 D350mm；hc/ /bc3；柱剪 跨比 M/ /(Vh0) 宜2；柱凈高/ /hc宜4（否則為短柱）。 需指出，工程設計中，框架柱截面尺寸常按經驗擬定常按經驗擬定。 1.4 砼強度等級及框架梁柱、剪力墻截面尺寸初步確定砼強度等級及框架梁柱、剪力墻截面尺寸初步確定 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 4）剪力墻厚度初步確定）剪力墻厚度初步確定 框架- -剪力墻結構的剪力墻厚度：一、二級剪力墻，底部加強部 位不應小于 200mm 且不宜小于層高或無支長度的 1/ /16，其他 部位不應小于 160mm 且不宜小于層高或無支長度的 1/ /20；三、 四級剪力墻，不應小于 160mm，且不宜小于層高或無支長度的 1/ /20。見抗規(guī)第 6.5.1 條 / /砼規(guī)范第 11.7.12 條 / /高 規(guī)第 7.2.1 條的規(guī)定。 剪力墻厚度一般根據結構剛度和承載力的要求確定，設計時可先 按工程經驗擬定。 1.4 砼強度等級及框架梁柱、剪力墻截面尺寸初步確定砼強度等級及框架梁柱、剪力墻截面尺寸初步確定 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 框架梁柱截面尺寸初步確定后，應在充分發(fā)揮框架抗側移能力的 前提下，按層間彈性位移角確定剪力墻數(shù)量。 在初步設計階段，可根據房屋底層全部剪力墻截面面積 Aw和全 部柱截面面積 Ac之和與樓面面積 Af的比值，或根據 Aw與 Af的 比值，來粗估剪力墻的數(shù)量。從一些設計較合理的工程來看， (AwAc)/ /Af或 Aw/ /Af比值大致位于表1-1 的范圍內。層數(shù)多、 高度大的框架- -剪力墻結構體系，宜取表中的上限值。 1.5 框架-剪力墻結構剪力墻數(shù)量的初步確定框架-剪力墻結構剪力墻數(shù)量的初步確定 1.5 框架-剪力墻結構剪力墻數(shù)量的初步確定框架-剪力墻結構剪力墻數(shù)量的初步確定 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 3%4%4%6%8 度，類場地 2%3%3%5%7 度，類場地 Aw/ /Af(AwAc)/ /Af設計條件設計條件 底層結構截面面積與樓面面積之比值表1-1 注：表中為剪力墻縱橫兩個方向的總量，兩個方向剪力墻的數(shù)量宜相近。 1.5 框架-剪力墻結構剪力墻數(shù)量的初步確定框架-剪力墻結構剪力墻數(shù)量的初步確定 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導2樓屋蓋及樓梯的結構布置與設計 樓蓋的結構布置與設計 隔墻、填充墻下以及懸吊裝置等局部荷載處宜布置次梁。 板高低差處布置次梁。 梁格應盡可能布置得規(guī)整、統(tǒng)一，梁盡可能拉通，減少梁板跨度 的變化，盡量統(tǒng)一梁、板的截面尺寸，以簡化設計、方便施工， 獲得良好的經濟效果和建筑效果。 樓板上開有較大尺寸的洞口時，應在洞邊設置設置小梁。 板跨過大時可增設梁以減小板跨；梁跨過大時可增設支承梁或支 承柱以減小梁跨。 樓屋蓋結構布置要滿足建筑要求，并考慮其它專業(yè)工種的要求。 2 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 不封閉的陽臺、外廊、平臺以及衛(wèi)生間和廚房的板面標高宜低于 相鄰板面 3050mm。 一般樓層現(xiàn)澆樓板厚度不應小于80mm（高層建筑通常100 mm），當板內預埋暗管時不宜小于100mm；高層建筑頂層樓 板（即屋面板）厚度不宜小于120mm，宜雙層雙向配筋。見 高規(guī)第 3.6.3 條。樓屋蓋板厚還應符合當?shù)胤ㄒ?guī)（如廈門）。 樓蓋板、次梁及樓梯構件的內力計算采用彈性理論方法或塑性理 論方法均可。 樓蓋板、次梁及樓梯構件的受彎、受剪、受扭承載力計算和構造 要求應符合砼規(guī)范的規(guī)定。 樓梯結構形式采用板式樓梯（最常用）或梁式樓梯。 2樓屋蓋及樓梯的結構布置與設計 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 3.1 框架柱側移剛度（側向剛度）框架柱側移剛度（側向剛度）D 、總框架的抗推剛度（ 剪切剛度） 總框架的抗推剛度（ 剪切剛度）Cf 1）框架梁、柱線剛度）框架梁、柱線剛度 i lIEi bcb hIEi ccc 式中 Ib為梁截面慣性矩，對現(xiàn)澆樓蓋 中框架 Ib=2I0 邊框架 Ib=1.5I0 3剛度計算 I0為矩形截面梁的截面慣性矩；Ec為砼彈性模量；l 為框架梁的 計算跨度；Ic為框架柱截面慣性矩；h 為框架柱的高度，底層取 基礎頂面至二層樓面高，二層及以上取層高。 剛度計算 梁 柱 （3-1） （3-2） 3 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 2）框架梁、柱平均線剛度比）框架梁、柱平均線剛度比K 3）框架柱側移剛度降低系數(shù)）框架柱側移剛度降低系數(shù)（修正系數(shù)修正系數(shù)、節(jié)點轉動影響系數(shù)節(jié)點轉動影響系數(shù)） 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 一般層（二層及以上） 底層 一般層（二層及以上） 底層 （3-3） （3-4） （3-5） （3-6） 3.1 框架柱側移剛度框架柱側移剛度 D 、總框架的抗推剛度總框架的抗推剛度 Cf 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 2 c c 12 h i Dij h i DhDhC iji c cf 12 n21 nfn2f21f1 f hhh hChChC C 4）框架柱側移剛度）框架柱側移剛度 Dij、總框架的抗推剛度、總框架的抗推剛度 Cfi（Cf） 式中 Dij為第 i 層第 j 根柱的側移剛度；h 為層高。 當各層 Cfi不相同時，計算中所用的 Cf可近似地以各層的 Cfi按 高度取加權平均值，即 （3-9） （3-7） （3-8） 3.1 框架柱側移剛度框架柱側移剛度 D 、總框架的抗推剛度總框架的抗推剛度 Cf 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 3.2 剪力墻等效剛度剪力墻等效剛度 EcIeq 整體墻（整截面墻）的等效剛度（第 j 片）近似按下式計算： 2 w w wc eqc 9 1 HA I IE IE j （3-10） 式中 Ec砼彈性模量； Aw無洞口剪力墻的截面面積，對有洞口整體墻取 A剪力墻截面毛面積； A0、Ad分別為剪力墻墻面總面積和墻面洞口面積； Iw無洞口剪力墻的截面慣性矩，對有洞口整體墻取 AAAA 0dw 25. 11 （3-11） 3.2 剪力墻等效剛度剪力墻等效剛度 EcIeq 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 Ii剪力墻有洞口或無洞口部分截面的慣性矩； hi相應各段的高度； H剪力墻總高度； 截面剪應力分布不均勻系數(shù)（截面形狀系數(shù)），矩形 截面=1.2，I 字形截面=全截面面積/ /腹板毛截面 面積，T 形截面按表3-1 取值。 i ii h hI Iw （3-12） 當各層剪力墻的厚度或砼強度等級不同時，式中 Ec、Iw、Aw 、 應沿豎向（高度）取加權平均值。 3.2 剪力墻等效剛度剪力墻等效剛度 EcIeq 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 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 形截面剪應力分布不均勻系數(shù) 表3-1 注：B翼緣寬度；t剪力墻厚度；H剪力墻截面高度。 3.2 剪力墻等效剛度剪力墻等效剛度 EcIeq 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 總剪力墻的等效剛度為結構單元內所有剪力墻等效剛度之和，即 jIEIE eqceqc（3-13） 現(xiàn)澆剪力墻有效翼緣寬度 bf可按表3-2 有關各項中最小值取用。 0.15H0.15H按剪力墻總高度H考慮 b02b01按門窗洞間墻寬度b0考慮 b+6hfb+12hf按翼緣厚度hf考慮 b+S03/ /2b+S01/ /2+S02/ /2按剪力墻凈距S0考慮 L、 形截面、 形截面T 形、形、I 形截面形截面情況情況 注：b 為剪力墻厚度。 剪力墻的有效翼緣寬度剪力墻的有效翼緣寬度 bf表表3-2 3.2 剪力墻等效剛度剪力墻等效剛度 EcIeq 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 3.3 連梁的約束剛度連梁的約束剛度 Cb 連梁計算簡圖 1 b b h 4 b1 haal 1 a 1 a 4 b1 hbbl b h 連梁連梁框架柱剪力墻 剛域 墻肢形心線 3.3 連梁的約束剛度連梁的約束剛度 Cb 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 11 16 3 0 12 ba ba l EI S ； 2 b 0 12 GAl EI 兩端帶剛域連梁的梁端約束彎矩系數(shù)（桿端轉動剛度）： 11 16 3 0 21 ba ba l EI S 式中EI0桿件中段的截面抗彎剛度； 考慮桿件剪切變形影響的系數(shù)， ； 2 b 0 03 Al I 當取G=0.4E 時則 如果不考慮剪切變形的影響時，令=0； A桿件中段的截面面積。 （3-14） 3.3 連梁的約束剛度連梁的約束剛度 Cb 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 hSC 1212 2112b CCC s j ji CCC 1 2112b 在上式中令 b=0，可得一端帶剛域連梁的梁端約束彎矩系數(shù)（ 桿端轉動剛度）： 11 16 3 0 12 a a l EI S 11 16 3 0 21 a a l EI S S12、S21化為沿層高 h 的線約束剛度 C12、C21： hSC 2121 單位高度上連梁兩端線約束剛度之和為： 當同一層內有 s 根剛結連梁時，總連梁的線約束剛度為： （3-15） （3-16） 3.3 連梁的約束剛度連梁的約束剛度 Cb 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 n21 nbn2b21b1 b hhh hChChC C 當各層總連梁的 Cbi不同時，可近似地以各層的 Cbi按高度取加權 平均值，即 在實際工程中，按上述公式計算的結果，連梁的彎矩較大，配筋 很多。為了減少配筋，允許考慮連梁的塑性變形，進行塑性調 幅。塑性調幅的方法是對連梁的剛度予以降低，即在 S12 、S21計 算式中用 hEI0代替 EI0， h值一般不宜小于 0.55 或 0.5。 當連梁凈跨長與截面高度之比 ln/ /hb4 時，可不考慮剪切變形的 影響，即=0。 上式適用于兩端與墻連結的連梁；對一端與墻、另一端與柱連結 的連梁，應令與柱連結端的 C21為零。 （3-17） 3.3 連梁的約束剛度連梁的約束剛度 Cb 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 eqc f IE C H 3.4 框架剪力墻結構的剛度特征值框架剪力墻結構的剛度特征值 鉸接體系 剛接體系 eqc bf IE CC H 式中H剪力墻總高度； 連梁的剛度折減系數(shù)，設防烈度 6 度時不宜小于 0.7，7、8、9 度時不宜小于 0.55 或 0.5；計算風荷 載作用下的內力和位移時，取=1.0。 （3-18） （3-19） 為了充分發(fā)揮剪力墻和框架的抗震作用，比較合理的 值范圍值范圍應 在1.152.4 之間。 3.4 框剪結構的剛度特征值框剪結構的剛度特征值 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 4.1 結構等效總重力荷載結構等效總重力荷載 Geq n i i GG 1 eq 85. 0 4 橫向水平地震作用下結構內力和位移計算 橫向水平地震作用下結構內力和位移計算 多質點可取 式中 Gi集中于質點 i 的重力荷載代表值（標準值），應 按抗震規(guī)范第 5.1.3 條確定： jji QGG kEk 注意：對屋面活載不計入可變荷載組合值系數(shù)，即取 Ej=0；對一般民用建筑的樓面活載，取 Ej=0.5。 （4-1） （4-2） 4 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 4.2 結構基本自振周期結構基本自振周期 T1計算計算按頂點位移法計算按頂點位移法計算 對于質量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結構、框剪結構和 剪力墻結構，其基本自振周期 T1可按下式計算： TT1 7 . 1uT 式中T考慮非承重砌體填充墻剛度對結構自振周期影響的折 減系數(shù)，框架結構可取 0.60.7，框剪結構可取 0.70.8，剪力墻結構取 0.81.0； （4-3） 結構基本自振周期 T1可按近似計算方法（頂點位移法、能量法、 框剪結構前三個自振周期的計算公式等半經驗半理論公式）、 經驗公式（荷載規(guī)范附錄 F 、高規(guī)等按房屋的層數(shù)、總 高度及寬度計算的經驗公式）和比較精確的方法（剛度法等）計 算確定。經驗公式常用于結構方案設計或初步設計階段。 4.2 結構基本自振周期結構基本自振周期 T1計算計算按頂點位移法計算按頂點位移法計算 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 H hh G H h GG 21 2n 1 1ne 2 3 1 2 3 1 對于屋面局部帶突出間的多高層建筑，式（4-3）（4-3）應取主體結構 頂點位移。突出間對主體結構頂點位移的影響，可按頂點位移相 等的原則，將突出間重力荷載代表值折算到主體結構頂層。當屋 面突出部分為兩層（層高分別為 h1、h2，重力荷載代表值分別為 Gn+1 、Gn+2）時，其折算重力荷載代表值 Ge可按下式計算： 式中H主體結構的計算高度。 （4-4） uT計算結構基本自振周期用的結構頂點假想位移(m)， 即假想把集中在各層樓面處的重力荷載代表值作為 水平荷載而算得的結構頂點位移。 4.2 結構基本自振周期結構基本自振周期 T1計算計算按頂點位移法計算按頂點位移法計算 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 對框架結構，uT按下列公式計算： n ik ki GVG ijii DVu G n i i uu 1 T 式中Gk集中在k 層樓面處的重力荷載代表值； VGi把集中在各層樓面處的重力荷載代表值視為水平荷載 而得的第i 層的層間剪力； Dij第i 層的層間側移剛度； (u)i第i 層的層間側移。 （4-5） （4-6） （4-7） 4.2 結構基本自振周期結構基本自振周期 T1計算計算按頂點位移法計算按頂點位移法計算 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 GeqT uuu 2 sh1ch ch 1sh1 2 4 eqc 4 q IE qH u th 1 3 eqc 3 e Ge IE HG u 對于框剪結構，uT按下列公式計算： 式中uq、uGe均布荷載、頂點集中荷載作用下結構頂點位移； H剪力墻總高； q均布荷載，q=Gi/ /H，Gi為集中在各層樓面處 的重力荷載代表值。 （4-8） （4-9） （4-10） 4.2 結構基本自振周期結構基本自振周期 T1計算計算按頂點位移法計算按頂點位移法計算 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 4.3 水平地震作用計算水平地震作用計算底部剪力法計算底部剪力法計算 當框架結構、框剪結構房屋的高度不超過 40m、質量和剛度沿 高度分布比較均勻時，其水平地震作用可用底部剪力法計算， 見抗規(guī)第 5.2.1 條 / /高規(guī)附錄 C（高層）。 結構總水平地震作用標準值 eq1Ek GF 質點 i 的水平地震作用標準值 頂部附加水平地震作用標準值 ni F HG HG F n j jj ii i ， 211 nEk 1 Eknn FF （4-11） （4-12） （4-13） 4.3 水平地震作用計算水平地震作用計算底部剪力法計算底部剪力法計算 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 其他計算方法有振型分解反應譜法、時程分析法等。 高層建筑采用底部剪力法計算水平地震作用時，突出屋面房屋（ 樓梯間、電梯間、水箱間等突出間）宜作為單獨質點參加計算， 其水平地震作用仍按底部剪力法公式計算，其中頂部附加水平地 震作用 Fn應加在主體結構的頂部。計算求得的水平地震作用標 準值應增大，增大系數(shù) n可按高規(guī)附錄 C 表 C.0.3 采用。 增大后的地震作用僅用于突出屋面房屋自身以及與其直接連接的 主體結構構件的計算。 式中水平地震影響系數(shù) 1 ，對多遇地震，多層建筑應按抗 規(guī)第 5.1.4、5.1.5 條確定，高層建筑應按高規(guī)第 4.3.7、 4.3.8 條確定； 頂部附加地震作用系數(shù) n，多、高層建筑應分 別按抗規(guī)表 5.2.1 和高規(guī)附錄 C 表 C.0.1 采用。 4.3 水平地震作用計算水平地震作用計算底部剪力法計算底部剪力法計算 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 多高層建筑采用底部剪力法時，突出屋面的屋頂間、女兒墻、煙 囪等的地震作用效應，宜乘以增大系數(shù) 3，此增大部分不應往下 傳遞，但與該突出部分相連的構件應予計入。見抗規(guī)第 5.2.4 條。本畢業(yè)設計不要求計算突出屋面部分的地震作用效應。 4.3 水平地震作用計算水平地震作用計算底部剪力法計算底部剪力法計算 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 4.4 層間剪力層間剪力 Vi計算計算 第 i 層層間剪力V n ik ki FV 式中Fk作用在 k 層樓面處的水平荷載標準值(水平地震作用)； n總層數(shù)。 n ij ji GV Ek （4-14） 抗震驗算時，結構任一樓層的水平地震剪力應符合下式要求 詳 見抗規(guī)第 5.2.5 條 / /高規(guī)第 4.3.12 條（高層）： （4-15） 式中VEki第 i 層對應于水平地震作用標準值的樓層剪力； 剪力系數(shù)，不應小于抗規(guī)表 3.2.5 / /高規(guī) 表 4.3.12（高層）規(guī)定的最小值； Gj第 j 層的重力荷載代表值。 4.4 層間剪力層間剪力 Vi計算計算 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 2n1ne FFF 212n11n1 hhFhFM 4.5 框剪結構各層總剪力墻彎矩框剪結構各層總剪力墻彎矩Mw、總剪力墻剪力、總剪力墻剪力Vw、 總框架剪力 、 總框架剪力Vf、總連梁線約束彎矩、總連梁線約束彎矩 m 及水平位移及水平位移 y 1）將樓層處）將樓層處（各質點各質點）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 倒三角形荷載 折算成 倒三角形荷載 qmax和頂點集中荷載和頂點集中荷載 F 可先將突出屋面房屋（突出間）的水平地震作用（如Fn+1、Fn+2） 折算為作用于主體結構頂部的集中力 Fe和集中力矩 M1 ，即 再按照底部彎矩和底部剪力分別相等的條件，將原水平地震作用 折算為倒三角形分布荷載 qmax和頂點集中荷載 F，即 （4-16） （4-17） 4.5 框剪結構各層框剪結構各層 Mw、Vw、Vf、m及及y 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 水平地震作用計算 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 框剪結構各層框剪結構各層 Mw、Vw、Vf、m及及y 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 2 100max 6HMMHVq 0ne10 23VFFHMMF 10ne 2 max 3 MMHFFFH H q 0nemax 2 VFFF H q 聯(lián)立求解可得 （4-18） （4-19） 式中M0、V0分別為折算前主體結構由水平地震作用產生的 底部彎矩和底部剪力： n i iiH FM 1 0 n i i FV 1 0 當房屋頂部無突出屋面房屋時，在式（4-19）（4-19）中令 Fe=0、M1=0 即可得倒三角形分布荷載 qmax和頂點集中荷載 F 的表達式。 （4-20）（4-21） 4.5 框剪結構各層框剪結構各層 Mw、Vw、Vf、m及及y 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 2）框剪結構協(xié)同工作計算簡圖（鉸接體系/剛接體系）確定）框剪結構協(xié)同工作計算簡圖（鉸接體系/剛接體系）確定 鉸接體系：剪力墻之間無連梁，或有連梁但連梁剛度很小、約束 作用很弱（ 1），剪力墻與框架之間也無連梁，總剪力墻與總 框架之間主要靠樓板協(xié)同工作。 剛接體系：剪力墻之間有連梁（ 1），或剪力墻與框架之間有 連梁，總剪力墻與總框架之間靠連梁和樓板協(xié)同工作。 注： 為整體系數(shù)，可按方鄂華、錢稼茹、葉列平編著的教材 高層建筑結構設計第 110 頁的公式計算。 當剪力墻與框架之間布置連梁時，一般宜采用剛接體系的計算簡 圖。 4.5 框剪結構各層框剪結構各層 Mw、Vw、Vf、m及及y 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 3）框剪結構剛接體系內力及位移計算）框剪結構剛接體系內力及位移計算 根據倒三角形荷載 qmax和頂點集中荷載 F 作用，分別求出底部 彎矩 M0、底部剪力 V0及fH（圖表中公式）： 三角形荷載 qmax作用 頂點集中荷 載 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 根據各樓層截面相對坐標 （=x/ /H）和剛度特征值 須按剛接 體系式（3-19）（3-19）計算，分別查相關圖表得出倒三角形荷載 qmax 作用下和頂點集中荷載 F 作用下剛接體系剪力墻的位移系 數(shù) y( )/ /fH、彎矩系數(shù) Mw( )/ /M0、剪力系數(shù) Vw( )/ /V0。 4.5 框剪結構各層框剪結構各層 Mw、Vw、Vf、m及及y 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 根據下列公式分別求出在倒三角形荷載 qmax作用下和頂點集中荷 載 F 作用下，各樓層總剪力墻彎矩 Mw( ) 、總剪力墻的廣義剪力 Vw( ) 、總框架的廣義剪力 Vf( ) 以及側移 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：樓層剪力 Vp( ) 可由外荷載直接計算。 （4-22） 4.5 框剪結構各層框剪結構各層 Mw、Vw、Vf、m及及y 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 根據下列公式分別求出在倒三角形荷載 qmax作用下和頂點集中荷 載 F 作用下，各樓層總剪力墻剪力Vw( ) 、總框架剪力Vf( ) 以及 Vf( ) 以及總連梁梁端線約束彎矩 m ： f bf f f V CC C V f bf b V CC C m mVV ww 疊加倒三角形荷載 qmax作用下和頂點集中荷載 F 作用下的內力 和側移，即為總剪力墻、總框架、總連梁在各樓層截面處的內力 和側移。 （4-23） 4.5 框剪結構各層框剪結構各層 Mw、Vw、Vf、m及及y 畢業(yè)設計指導畢業(yè)設計指導 對于 Vf( ) 0.2V0的樓層，取 Vf( )minmin0.2V0，1.5Vf,max。 其中 V0 為對應于水平地震作用標準值的結構底部總剪力；Vf,max 為對應于地震作用標準值且未經調整的各層框架承擔的地震總剪 力中的最大值，即。見高規(guī)第 8.1.4 條。 max fmaxf, VV 對于突出屋面房屋（突出間）部分，當采用底部剪力法時，框架 柱地震總剪力及其他地震作用效應宜乘以增大系數(shù) 3 予以放大， 此增大部分不應往下傳遞，但與該突出部分相連的構件應予計 入。本畢業(yè)設計不要求計算突出屋面部分的地震作用效應。 4）樓層總框架剪力）樓層總框架剪力 Vf( ) 調整調整 4.5 框剪結構各層框剪結構各層