剪力墙结构毕业设计计算书

河南理工大学毕业设计（论文）

南昌市安义县凤凰小区2#楼

第1节工程概况与设计条件

1.1建筑工程概况与结构选型

南昌市某小高层住宅，设有一层地下室，地面以上为12层住宅，其中11、12层为复式住宅，地下室标高为－3.000m，一层平面标高为±0.000 m，其余标准层曾高均为2.9m；第12层的电梯机房与12层跃层平齐，层高也是2.900m，首层室内外高差为0.6，建筑物的总高度为39.950m，建筑沿纵向的宽度为39.8m，沿建筑的横向宽度为17.050m。

根据建筑的使用功能，房屋的高度与层数、场地条件，结构材料以及施工技术等因素，综合考虑抗侧力结构采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构体系，所有楼层的墙体厚度均为200mm，门洞高度一般取2.10m，其具体宽度详见建施图门窗表，基本窗台的高度为0.9m，窗洞高度具体详见门窗表，剪力墙的平面布置具体详见平面图，除图中注名外，墙体定位均为轴线居中楼盖结构采用现浇钢筋混凝土板，楼板厚度分别为100mm，

120mm，150mm和180mm四种，地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，其板厚为180mm，基础现浇钢筋混凝土筏型基础。

外墙保温材料采用50厚聚苯复合保温板，建筑填充墙采用KM1非承重空心砖，内墙采用加气混凝土砌块，外墙、分户隔墙厚度为200mm，户内隔墙厚度为100mm，楼面、屋面具体做法详见建筑设计说明。

1.2设计依据

本工程建筑依据下列现行国家标准或行业标准进行结构设计：

（1）《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068—2003；

（2）《建筑结构荷载规范》GB5009—2003；

- 1 -

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- 2 - （3）《建筑抗震设防分类标准》GB50223—2001；

（4）《建筑抗震设计规范》GB50011—2003；

（5）《混凝土结构设计规范》GB50010—2005；

（6）《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2005。

1.3设计的基本条件

（1）建筑结构的设计使用年限，安全等级以及建筑的抗震设防类别 本工程为普通小高层民用住宅楼，属于一般的建筑物，根据《结构可靠度设计统一标准》第1.0.5条，结构的设计使用年限为50年；

按照《结构可靠度设计统一标准》第1.0.8条和7.0.3条，建筑结构的安全等级为二级，结构重要性系数为o γ=1.0。

根据《建筑抗震设防分类标准》第3.0.2条和第10.0.2条，建筑抗震设防类别为丙类。

建筑室内外地面至檐口的高度为36.950m ，高宽比为2.17，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第4.2.2条和第4.2.3条，本工程属于A 级高度钢筋混凝土高层建筑。

（2）雪荷载

根据《建筑结构荷载规范》附表D.4《全国各城市的50年一遇雪荷载和风压》，南昌地区的基本雪压o s =0.45KN/2m 。

（3）风荷载

①基本风压

本工程建筑房屋高度小于60m ，其基本风压可按重现期为50年的基本风压确定，按照《高层混凝土结构技术规程》第3.2.2条条文说明的要求，基本风压o ω应取《建筑结构荷载规范》附录D.4《全国各城市的雪压和风压值》中50年一遇的风压，基本风压o ω=0.45KN/2m 。

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- 3 - ②地面粗糙度

本工程房屋位于有密集建筑群的城市市区，地面粗糙度类别为C 类。

（4）抗震设防的有关参数

拟建场地土层的等效剪切波速为se =285m/s ，属于中硬土，建筑场地

的覆盖厚度为4m ，根据《建筑抗震设计规范》表4.1.6的规定，建筑场地类别为Ⅰ类。

按照《建筑抗震设计规范》附录A —《我国主要城镇抗震设防烈度，设计基本地震加速度和设计地震分组》的规定，南昌地区抗震设防烈度为7度，设计基本加速度值为0.10g ，设计地震分组为第三组。

本工程建筑主要屋面的高度为39.950m ，根据《高层混凝土结构技术规程》地4.8.2条的规定，剪力墙的抗震等级为二级。

1.4混凝土结构的环境类别

按照《混凝土结构设计规范》第3.4.1条的规定，本工程混凝土结构可根据其所处的环境条件的不同，划分为一类和二a 类两中环境类别，参见表1-1-1

混凝土结构的环境类别 表1-1-1

第2节 主要结构材料

2.1钢筋

本工程结构构件的纵向受力钢筋选用HRB400级和HRB335级热轧钢

河南理工大学毕业设计（论文）筋，箍筋和剪力墙分古钢筋选用HRB335和HPB235级热轧钢筋，HPB235级热轧钢筋应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB13013的要求，HRB335和HRB400级热轧钢筋应符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499的要求，且钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值之比不小于1.25，屈服强度实测值与强度标准值比应大于1.3，钢筋的强度设计值与弹性模量按照《混凝土结构设计规范》第4.2.3条和第4.2.4条的规定采用，参见表1-2-1。

混凝土强度设计值与弹性模量表1-2-1

2.2混凝土

在本工程中，结构各楼层采用混凝土等级的情况见表1-2-2。混凝土强度设计值与弹性模量按照《混凝土结构技术规程》第4.1.4条和第4.1.5条的规定采用，参见表1-2-3

结构各层采用混凝土强度等级情况表1-2-2

混凝土设计值与弹性模量表1-2-3

- 4 -

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2.3结构混凝土耐久性的基本要求

按照《混凝土结构设计规范》第3.4.2条的规定，结构混凝土应符合表1-2-4的要求。

结构混凝土耐久性的基本要求表1-2-4

当混凝土中加入活性掺和料或能提高耐久性的外加剂时，可适当降低最低水泥用量，当使用非碱活骨料时，对混凝土中的碱含量可不作限制。

第3节结构计算模型

3.1基本假定

目前，在进行高层建筑结构（特别是剪力墙结构）设计时，大都采用三维空间有限元软件进行计算。无论是在竖向荷载作用下，还是在风荷载或多遇地震作用下，均假定结构及构件处于理想弹性状态，故此可以采用线弹性方法计算高层混凝土结构在正常使用极限状态和承载能力极限状态时的变形和内力。

由于高层建筑结构的计算模型非常复杂，为了减少结构的自由度，在进行计算分析时，常引入“楼板在平面内的刚度为无限大，在平面外刚度为零”的假定，使得每一层楼层中任何构件在楼层平面的平移和转动均可以用该层参考点的平移和转动表示，从而大大减少了结构的自由度和计算量。当楼板的平面形状比较狭长或有较大的凹入及开动造成楼板平面内刚度有较大削落时，在水平力作用下楼板的变形不能忽视，此时，应对采用

- 5 -

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- 6 - 刚性楼板假定的计算结果加以修正，或者直接采用能够模拟楼板平面内刚度的板壳单元进行分析。

3.2计算软件与主要参数

本工程采用有中国建筑科学研究院PKPMCAD 工程部开发的《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWA 》进行结构的整体力学计算。剪力墙的合理简化与力学模拟一直是高层建筑结构计算中的难点，它直接决定了结构力学分析模型的合理性与计算结构的精度，SATWE 软件才用空间杆单元模拟梁、柱及支撑，用字壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙。这中墙元既有平面内刚度，也有平面外刚度。另外，程序对剪力墙的洞口尺寸以及空间位置也没有限制，可以较好地模拟实体剪力墙和开洞剪力墙。

结构弹性分析时采用的主要参数如下：

结构重要性系数 1.0 混凝土容重3(/)KN m 27.5 竖向荷载计算信息 模拟施工 永久、活荷载是否分开计算 分开 柱、墙设计时活荷载折减 折减 传给基础的活荷载是否折减 折减 柱、墙、基础活荷载折减系数 （计算截面以上层数）

1层 1.0 2~3层 0.85 4~5层 0.70 6~8层 0.65 9~12层 0.60

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- 7 - 风荷载计算信息 计算Y 方向风荷载 基本风压2(/)KN m 0.45 地面粗糙度类别 C 类

地震作用计算信息 计算Y 方向水平地震作用 是否考虑扭转耦联震动影响 否 结构计算振型数

15 抗震设防烈度

7度 设计基本地震加速度值

0.15g 设计地震分组

第三组 场地类别

Ⅰ类场地 剪力墙抗震等级

二级 周期折减系数

0.95 活荷载组合值系数

0.5 结构的阻尼比（%）

5 连梁刚度折减系数

0.7 中梁刚度增大系数k B

1.8 地震作用放大系数

(1)/2k B 梁主筋强度2(/)N mm

360.0 墙主筋强度2(/)N mm

360.0 梁箍筋强度2(/)N mm

300.0 墙分布筋强度2(/)N mm

300.0 梁箍筋间距（mm ）

200.0 墙水平分布筋间距（mm ）

200.0

河南理工大学毕业设计（论文）墙竖向分布筋配筋率（%）0.25

第4节竖向荷载

4.1楼面及屋面活荷载标准值

屋面及楼面均布活荷载的标准值及其组合值系数，准永久值系数见表1-4-1

屋面及楼面均布活荷载表1-4-1

注：水箱等重大设备按实际荷载采用

4.2屋面及楼面永久荷载标准值

4.2.1不上人屋面

架空层：495×495×35，C20预制混凝土板（φ6钢筋双向中距

150），1：2水泥沙浆填缝35

- 8 -

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- 9 - 支座：M5沙浆砌120×120×200多孔黏土砖支座，支座下一 层卷材，卷材周边大出支座40。 200

防水层：高聚物改性沥青防水卷材 δ≥3.0

保温层：B4 110/0.779 2.394 找坡层：1：8水泥膨胀珍珠岩找2%坡 ≥20

找平层：1：3水泥沙浆，沙浆中掺聚丙烯或绵纶—6纤维

0.75—0.903/KN m

结构层：100厚钢筋混凝土屋面板 0.1×25=2.5

顶棚抹灰：20厚1：3水泥沙浆抹灰 0.02×20=0.4

合计 5.2942/KN m

4.2.2上人屋面

保护层：25厚1：4干硬水泥沙浆，面上撒素水泥，上铺8~10

厚地砖，铺平拍实，缝宽5~8，1：1水泥沙浆填缝

垫层：C20细石混凝土，内配φ4@150×150钢筋网片

隔离层：干铺无纺聚脂纤维布一层 3.184 保温层： B 25/0.771 防水层：高聚物改性沥青防水卷材 δ≥3.0

找平层：1：3水泥沙浆中掺聚丙烯或绵纶—6纤维

0.75—0.903/KN m

结构层：100（120）厚钢筋混凝土屋面板 0.1×25=2.5（0.12×25=3.0）顶棚抹灰：20厚1：3水泥沙浆抹灰 0.02×20=0.42/KN m

合计 6.084（6.584）2/KN m

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- 10 - 4.2.3客厅楼面

8厚企口强化复合地板

3~5厚泡沫塑料衬垫

12~18厚细木工板或中密度板（背面满刷氟化钠防腐剂）1.42/KN m 20厚1：2.5水泥沙浆找平

60厚CL7.5轻集料混凝土

120厚现浇混凝土楼板 0.12×25=32/KN m 20厚1：3水泥沙浆抹灰 0.02×20=0.42/KN m 合计 4.82/KN m

4.2.4餐厅楼面及各走道楼面

8厚企口强化复合地板

3~5厚泡沫塑料衬垫

12~18厚细木工板或中密度板（背面满刷氟化钠防腐剂） 1.42/KN m 20厚1：2.5水泥沙浆找平

60厚CL7.5轻集料混凝土

100厚现浇混凝土楼板 0.10×25=2.52/KN m 20厚1：3水泥沙浆抹灰 0.02×20=0.42/KN m 合计 4.32/KN m

4.2.5卫生间、阳台、厨房楼面

8~10厚地面砖，干水泥擦缝

30厚1：3干硬水泥沙浆结合层表面撒水泥粉

1.5厚聚氨脂防水层（两道） 3.052/KN m

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- 11 - 最薄处20厚1：3水泥沙浆或C20细石砼找坡抹平

100厚现浇混凝土楼板 0.10×25=2.52/KN m 20厚1：3水泥沙浆抹灰 0.02×20=0.42/KN m 合计 5.952/KN m

4.2.6各卧室楼面

聚氨脂弹性漆或水晶地面板漆两道，并打蜡上光

4~8厚软木地板，用膏状粘结剂粘铺，木条或铝条收边 18厚松木毛底版45度斜铺（稀铺背面满刷氟化钠防腐

剂），上铺防潮卷材一道，水泥钉固定 1.452/KN m 20厚1：3水泥沙浆找平

水泥浆一道（内掺建筑胶）

60厚1：6水泥焦渣填充层

100厚现浇混凝土楼板 0.10×25=2.52/KN m 20厚1：3水泥沙浆抹灰 0.02×20=0.42/KN m 合计 4.352/KN m

4.2.7电梯厅、公共走廊楼面

20厚石材板干水泥擦缝

20厚1：3干硬性水泥沙浆结合层表面撒水泥粉 1.8 2/KN m 60厚CL7.5轻集料混凝土

120厚现浇混凝土楼板 0.12×25=32/KN m 20厚1：3水泥沙浆抹灰 0.02×20=0.42/KN m 合计 5.22/KN m

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- 12 - 4.2.8电梯机房楼面

40厚C20细石混凝土，表面撒1：1水泥沙子随打随抹光 1.5聚氨脂防水层（两道） 2.22/KN m 最薄处20厚1：3水泥沙浆或C20细石混凝土找坡抹平

150厚现浇混凝土楼板 0.15×25=3.752/KN m

20厚1：3水泥沙浆抹灰 0.02×20=0.42/KN m

合计 6.352/KN m

4.3隔墙永久荷载标准值

4.3.1两面刷除乳胶漆内墙面

树脂乳胶涂料二道饰面

封底漆一道（干燥后再做面涂）

5厚1：0.5：2.5水泥石灰膏沙浆找平 0.4762/KN m 9厚1：0.5：3水泥石灰膏沙浆打底扫毛或划出纹道

素水泥一道（内掺建筑胶）

100（200）厚加气混凝土砌块 0.1（0.2）×7.5=0.75（1.5）

2/KN m 合计 1.226（1.976）2/KN m

4.3.2一面刷乳胶漆一面釉面砖（卫生间、厨房）

树脂乳胶涂料二道饰面

封底漆一道（干燥后再做面涂）

5厚1：0.5：2.5水泥石灰膏沙浆找平 0.2382/KN m 9厚1：0.5：3水泥石灰膏沙浆打底扫毛或划出纹道

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- 13 - 素水泥一道（内掺建筑胶）

白水泥擦缝（或1：1彩色水泥细砂沙浆勾缝）

5厚釉面砖（粘贴前先将釉面砖浸水两小时以上） 4厚强力胶粉泥粘结层，揉挤压实 0.341KN/m 2

1.5厚聚合物水泥基复合防水涂料防水层

9厚1：3水泥沙浆打底压实抹平

素水泥沙浆一道，甩毛（内掺建筑胶）

100（200）厚加气混凝土砌块 0.1（0.2）×7.5=0.75（1.5）2/KN m 合计 1.238（2.078）2/KN m

4.3.3一面挂石材一面刷乳胶漆内墙面（电梯厅、走廊）

树脂乳胶涂料二道饰面

封底漆一道（干燥后再做面涂）

5厚1：0.5：2.5水泥石灰膏沙浆找平

9厚1：0.5：3水泥石灰膏沙浆打底扫毛或划出纹道 0.2382/KN m 素水泥一道（内掺建筑胶）

稀水泥浆擦缝

30厚花岗石板面层，正、背面及四周边满涂防污剂，

石板背面预留穿孔（或槽），用8号钢丝（或

φ4不绣钢挂钩），与钢筋网绑扎牢固

灌50厚1：2.5水泥沙浆分层灌注插捣密实，每层

150~200且不大于板高1/3，（灌浆前先将花岗 1KN/m 2

石板背面和墙体基面浇水湿润）φ6钢筋网（

双向间距按饰面尺寸定）与墙体基面留的钢筋头

焊接牢固

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- 14 - 墙体基面预留φ8钢筋头长150或M8×80膨胀螺丝

（双向间距按饰面尺寸定）

100（200）厚加气混凝土砌块 0.1（0.2）×7.5=0.75（1.5）2/KN m 合计 2.78（3.53）2/KN m

4.3.4一面挂花岗石，一面刷乳胶漆外墙面（1~2层）

稀水泥浆擦缝

30厚花岗石石板，有板背面预留穿孔（或勾槽）穿18 号钢丝（或φ4不绣钢挂钩）与双向钢筋网固定，

花岗石板与砖墙之间的20厚空隙层内用1：2.5

水泥沙浆灌实φ6双向钢筋网（中距按板材尺寸） 1.192KN/m 2

与墙内预埋钢筋（伸出 墙面50）电焊（或18号

低碳镀锌钢丝绑扎）

墙内预埋φ8钢筋，伸出墙面50，或预埋50×50×4

钢板，双向中距700（采用预埋钢板时，由钢板

上焊φ8钢筋与双向钢筋网固定）

树脂乳胶涂料二道饰面

封底漆一道（干燥后再做面涂）

5厚1：0.5：2.5水泥石灰膏沙浆找平 0.2382/KN m 9厚1：0.5：3水泥石灰膏沙浆打底扫毛或划出纹道

素水泥一道（内掺建筑胶）

200厚非承重空心砖 0.2×9.8=1.962/KN m 合计 3.392/KN m

4.3.5一面聚苯乙烯保温板，一面刷乳胶漆外墙面（3~12层）

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- 15 - 20厚1：3水泥沙浆（砖墙、钢筋混凝土墙）或1：1：

8水泥石灰沙浆找平

10厚1：1（重量比）水泥专用胶粘剂刮于板背面

40厚聚苯乙烯泡沫塑料板加压粘牢，板面打麻成细麻面 0.54

1.5厚专用胶粘加强于需要加强的部位

1.5厚专用胶粘标准网于整个墙面，并用抹刀将网压入胶泥中 基层整修平整，不漏网纹及抹刀痕

树脂乳胶涂料二道饰面

封底漆一道（干燥后再做面涂）

5厚1：0.5：2.5水泥石灰膏沙浆找平 0.2382/KN m 9厚1：0.5：3水泥石灰膏沙浆打底扫毛或划出纹道

素水泥一道（内掺建筑胶）

200厚非承重空心砖 0.2×9.8=1.962/KN m 合计 2.7382/KN m

第5节 风荷载作用下的位移和内力

5.1风荷载标准值

在主体结构计算时，风荷载作用面积应取垂直于风向的建筑物最大投影面积，风荷载标准值按下列公式计算：

k z s z o ωβμμω= （5-1）

式中 k ω——风荷载标准值（2/KN m ）；

z β——高度z 处的风震系数；

s μ——风荷载体型系数；

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- 16 -

z μ——风压高度变化系数； o ω——基本风压（2/KN m ） 5.1.1风荷载体型系数s μ

风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面上所引起的实际压力或吸力与来流风速度压的比值，它反映了建筑物表面在稳定风压作用下静态压力的特征分布规律，主要与建筑物外形和尺寸有关，考虑到本工程的建筑外形不是很规整，风荷载体型系数取1.4。

5.1.2风压高度变化系数z μ

本工程地面粗糙度为C 类，结构各楼层高度变化系数z μ如下表：

结构各层的风压高度变化系数 表1-5-1

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- 17 - 5.1.3风震系数z β

由于本工程高度大于30m ，且高宽比大于1.5，应采用风震系数来考虑风压脉动的影响，高层建筑结构在离室外地面高度z 处的风震系数z β可按下列公式计算：

1z z z ξυ?βμ=+ （5-2）

式中 ξ——脉动增大系数；

υ——脉动影响系数；

z ?——震型系数

5.1.3.1脉动增大系数ξ

脉动增大系数可根据地面粗糙度类别，基本风压以及结构的基本自振周期T ，按照《高层混凝土结构技术规程》表3.2.6确定，结构的基本自振周期1T ，由结构动力学计算确定，对于比较规则的结构，也可采用近似公式计算。本工程结构的基本自振周期可用公式：

1 1.3(0.0350./)T H =?+ （5-3）

式中 H ——房屋的主体高度（m ），不包括电梯机房和屋顶水箱的高

度；

B ——房屋的宽度（m ），也就是震动方向的长度。

1 1.3(0.0350.032T H =?

+ 1.3(0.0350.032=?+? =0.69

1

22220.450.690.09/o T KNs N ω=?=，其相应的脉动增大系数ξ=1.185 5.1.3.2脉动影响系数z ?

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- 18 -

振型系数可由结构动力计算确定，计算时可仅考虑受力方向基本振型的影响，本工程可近似取振型计算点距室外地面高度z 与房屋高度H 的比值。

根据公式1z

z z

ξυ?βμ=+

计算得到的各层楼层风振系数见表1-5-2

结构各楼层的风振系数z β表 表1-5-2

5.2结构的风荷载及相应的内力

根据基本风压o ω、风荷载体型系数s μ以及楼层标高处的风压高度变化系数z μ和风振系数z β，根据公式k z s z o ωβμμω=可求出各楼层标高处的

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- 19 -

风荷载标准值k ω，见表1-5-3。

各楼层风荷载标准值k ω 表1-5-3

在进行结构整体计算时，可以将风荷载作为集中力作用于结构的楼层标高处。结构各楼层处由风荷载标准值引起的水平集中力，层剪力和倾覆

力矩可由下列公式计算： 111111

11

(3)(3)88

()

wki ki ki i i ki ki i i

n

wki wkj

j n

wki wkj j i j F w w B h w w B h V F M F z z +++-===+++==?-∑∑

式中 wki F 、wki V 、wki M 分别为第i 层结构由风荷载标准值引起的水

i-1层

F ki+1

F ki

F ki-1W ki+1

W ki

W ki-1

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平集中力、层剪力和倾覆力矩；

——第i 层结构的风荷载标准值；

i B 、i h ——分别为结构迎风面的宽度和高度； i z 、j z ——分别为第 i 层结构至室外地面的高度。

公式wki F 的含义如上图所示，结构各楼层在风荷载标准值作用下的水平集中力、层剪力和倾覆力矩参见表1-5-4。

风荷载作用下各楼层的荷载、剪力和倾覆力矩 表1-5-4

5.3风荷载作用下结构各楼层的水平位移和层间位移

由于本工程建筑高度较小，很容易满足《高层混凝土结构技术规程》的相应规定，经计算后可得各楼层的水平位移层间位移如下表所示，表

ki w

河南理工大学毕业设计（论文）1-5-5。

风荷载作用下各楼层的层间位移和位移角表1-5-5

第6节地震作用下的位移和内力

6.1抗震设计要点

我国《建筑抗震设计规范》中提出的抗震设防的基本方针是“小震不坏、中震可修、大震不倒”。在高层建筑混凝土结构抗震设计中，通过两阶段抗震设计方法来实现“三个水准”抗震设防的目标。

第一阶段的抗震设计是对结构在多遇地震作用下进行弹性分析，主要

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