01层框架剪力墙结构体系设计毕设论文.docx
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01层框架剪力墙结构体系设计毕设论文
10层框架—剪力墙结构体系设计
1前言
本工程是10层框架—剪力墙结构体系，设计此结构体系力求平面结构布置对称，剪力墙布置均匀落地。
在设计过程中，框架梁、柱和剪力墙的布置充分考虑了建筑物的使用功能和结构的合理性，既可以满足空间的灵活布置，同时考虑框架和剪力墙同时承受竖向荷载和侧向力的作用，可以满足抵抗水平和竖向荷载。
针对框架结构易于形成较大的自由灵活的空间，以满足不同建筑功能的要求，及剪力墙可提供很大的抗侧刚度，以减少结构在风荷载和侧向地震荷载作用下的侧向位移，有利于提高结构的抗震能力。
因此，框架—剪力墙结构具有很广泛的使用范围，在旅馆、商贸中心等公共建筑中得到广泛的应用。
框架—剪力墙结构应用于高层建筑非常广泛，针对以上的毕业设计题目及框剪结构的特点，作为土木工程专业的我，选择了框剪结构目的是将四年所学的知识总结与应用于此框-剪结构设计，设计过程分为建筑部分与结构部分，每一大部分都根据规范来设计，同时灵活地根据实际情况来设计。
设计的收获是不但能将框架结构于剪力墙结构掌握好及两者之间的联系，同时为今后学习其他结构的知识打下了坚实的基础，为今后的工作必定有非常大的帮助。
摘要：
本设计包括了信达广场办公楼的整个结构设计，有主体结构、基础及楼梯等部分。
该建筑拟建于某开放城市，地上十层，总建筑面积为8882平方米，总建筑高度为36.6米，属于高层办公建筑。
确定该建筑类型为框架剪力墙结构，结构分析中考虑了风荷载、地震荷载及重力荷载的作用，在楼板绝对刚性并对框架和剪力墙产生极强的约束作用的假定下，用近似的手算方法分析了该结构中框架和剪力墙之间的协同作用，并将水平荷载分配到框架和剪力墙，分别用d值法和分层法计算水平地震和重力荷载作用下个构件的内力，并进行了一榀框架的内力组合及截面设计。
通过对计算结果的分析得知，即使是很少的剪力墙也能对结构的抗侧刚度增加起着很大作用，极大地结构水平侧移，提高了建筑的舒适度，并使框架中剪力基本均匀。
关键词：
高层建筑，框架，剪力墙，协同作用分析，抗震设计
二零一二年四月十一日
2建筑设计
1）、总平面设计
拟建办公楼于某开放城市，坐北朝南，主导风向为东南风。
拟建办公楼处主干道，交通方便；周围有一定的现代建筑物及商业区，考虑周围环境，与周围环境相协调，城市管网供水供电。
建成后的办公楼将是一座集商贸、娱乐、办公为一体的综合大厦并且有完整的配套设施以及一定的绿化面积，满足建筑各项技术。
2）、平面设计
设计思路是从建筑功能上出发，从总体布局到局部的原则去把握整个设计。
建筑平面是表示建筑物在水平方向各部分组合关系以及各部分房间的具体设计。
a、平面组合采用对称式组合，满足办公楼的设计要求。
走廊的宽度采用2.4m。
防烟楼梯、电梯遵照《高层民用建筑设计防火规范》的要求。
合用消防前室面积采用2.4×4.6＝11.04m2>10m2及9.4×3.6=33.84>10m2，满足要求。
b、交通组织及防火设计，本建筑总高度为36.6m8.70m2，满足要求；
5.1.4板截面估算
根据《高规》按经验公式得：
按双向板的1/50考虑，板厚h≥lmax/50=4000/50=80mm
按单向板的1/50考虑，板厚h≥lmax/50=4000/50=80mm
板的最小厚度不小于80mm，考虑到保证结构的整体性以及防水要求，初取楼面为100mm,屋面为120mm。
5.2各截面几何特征的计算
5.2.1剪力墙几何特征及刚度计算
1）剪力墙类型的判别
剪力墙均无洞口，为整体墙。
其几何几何尺寸如图5－1
柱尺寸：
1-3层：
750*750
4-10层：
650*650
剪力墙的厚度：
1层400mm
2~3层300
4~10层250mm
墙肢及组合截面的形心位置组合截面面积和他们的形心位置计算如下：
1层：
bf=h/20=38.05/20=1.903m
取bf=1.903m
截面面积：
形心位置：
墙肢及组合截面惯性矩：
则等效抗弯刚度：
2—3层：
bf=h/20=38.05/20=1.903m
取bf=1.903m
截面面积：
形心位置：
墙肢及组合截面惯性矩：
则等效抗弯刚度：
4—5层：
bf=h/20=38.05/20=1.903m
取bf=1.75m
截面面积：
形心位置：
墙肢及组合截面惯性矩：
则等效抗弯刚度：
6—10层：
bf=h/20=38.05/20=1.903m
取bf=1.75m
截面面积：
形心位置：
墙肢及组合截面惯性矩：
则等效抗弯刚度：
横向剪力墙等效抗弯刚度计算表列表5-3
墙
编
号层次
截面图备注
2~34.8623.0653.563158.7
4~531.55.1323.1773.503157.1
6~105.1323.1773.503157.1
注：
1、-剪切应力不均匀系数矩形截面取1.2，工字形截面取全截面/腹板面积。
2、单肢体实体墙、整截面墙和整体小开口墙的等效刚度公式：
。
3、当各层层高及惯性矩不同时取加权平值：
。
4、无洞口实体墙的截面面积，对整体截面墙未折算截面积：
得总剪力墙等效抗弯刚度：
5.2.2连梁的约束刚度cb
1、连梁ll1截面250mm×650mm,混凝土c35；两端有刚域如图5-2
（1）首层：
图5-2一端有刚域连梁计算简图
（2）2层：
（2）3层：
（2）4~5层：
（2）6~10层：
2、连梁ll2截面250mm×650mm,混凝土c35；两端有刚域如图5-2
（1）首层：
-
图5-2一端有刚域连梁计算简图
5.3 总框架的抗推刚度计算
1）、框架梁线刚度计算，如表5-4。
框架梁计算跨度计算：
框架梁按弹性计算，按《高规》确定，取两柱中心线间距离作为计算跨度。
横向框架梁线刚度表表5-4
位置跨度
（m）截面
（m×m）
边跨中跨
bc、cd跨7.00.25×0.650.005720.00863.870.01145.13
ab、de跨8.00.25×0.650.005720.00863.390.01144.49
注：
c45混凝土c35混凝土
2）、框架柱线刚度计算
横向框架柱柱想刚度计算（中框架）表5-5
轴号层号ib（10^3）ic（10^3）ka=k/（k+2）a=（0.5+k）/（k+2）hdcf（103kn）
左梁右梁
a、e5~1045.060.00130.160.3460.1483.617.78264.014
445.060.00130.160.3460.1483.617.78264.014
345.060.00245.360.1840.0843.619.10668.781
245.060.00245.360.1840.0843.619.10668.781
首45.060.00156.340.2880.3445.6520.244114.378
b、d5~1051.4945.06130.160.7420.2713.632.605117.380
451.4945.06130.160.7420.2713.632.605117.378
351.4945.06245.360.3930.1643.637.350134.459
251.4945.06245.360.3930.1643.637.349134.458
首51.4945.06156.340.6180.4275.6525.091141.765
c5~1051.4951.49130.160.7910.2833.634.162122.983
451.4951.49130.160.7910.2833.634.162122.983
351.4951.49245.360.4200.1733.639.406141.863
251.4951.49245.360.4200.1733.639.406141.863
首51.4951.49156.340.6590.4365.6525.612144.709
横向框架柱抗侧刚度（边框架）表5-6
轴号层号ib（10^3）ic（10^3）kaah（m）dcf（103kn）
左梁右梁
a、e5~1033.790.00130.160.2596019547130.1148883.613.84649.847
433.790.00130.160.2596019547130.1148883.613.84649.847
333.790.00245.360.1377152636820.0644223.614.63652.689
233.790.00245.360.1420965572140.0663353.615.07054.254
135.940.00156.340.2298888490880.3273215.6519.236108.684
b、d5~1038.6233.79130.160.5560.2176233.626.22894.420
438.6233.79130.160.5560.2176233.626.22894.420
338.6233.79245.360.2950.1285843.629.213105.165
238.6233.79245.360.3040.1321293.630.018108.064
首41.0735.94156.340.4930.3982175.6523.403132.225
c5~1038.6238.62130.160.5930.2288173.627.57799.277
438.6238.62130.160.5930.2288173.627.57799.277
338.6238.62245.360.3150.1359953.630.896111.226
238.6238.62245.360.3250.1397063.631.739114.261
首41.0741.07156.340.5250.4060365.6523.862134.821
横向总框架柱抗推刚度计算汇总表5-7
层号位置数量cf（103kn）∑cf横向总框架柱抗推刚度计算
5~10边框架a、e轴柱449.847199.3881286.458
边框架b、d轴柱000
边框架c轴柱299.27799.277
中框架a、e轴柱664.014384.084
中框架b、d轴柱2117.38234.76
中框架c轴柱3122.983368.949
4边框架a、e轴柱449.847199.3881361.749
边框架b、d轴柱000
边框架c轴柱299.277198.554
中框架a、e轴柱660.017360.102
中框架b、d轴柱2117.378234.756
中框架c轴柱3122.983368.949
3边框架a、e轴柱452.689210.7561540.425
边框架b、d轴柱000
边框架c轴柱2111.226222.452
中框架a、e轴柱668.785412.71
中框架b、d轴柱2134.459268.918
中框架c轴柱3141.863425.589
2边框架a、e轴柱454.254217.0161552.765
边框架b、d轴柱000
边框架c轴柱2114.261228.522
中框架a、e轴柱668.787412.722
中框架b、d轴柱2134.458268.916
中框架c轴柱3141.863425.589
1边框架a、e轴柱4108.686434.7442108.333
边框架b、d轴柱000
边框架c轴柱2134.823269.646
中框架a、e轴柱6114.381686.286
中框架b、d轴柱2141.765283.53
中框架c轴柱3144.709434.127
则平均总刚度
5.4体系的刚度特征值
主体结构刚度特征值的计算，按刚结体系计算。
计算简图5-4如下
计算简图5-4
计算体系基本周期时，视体系完全处于弹性阶段工作，则按下式计算：
在体系协同内力计算时，总连梁等效剪切刚度cb乘以考虑弹塑性变形影响的刚度折减系数，根据《高规》折减系数不宜小于0.5，本例取0.7
6荷载计算
6.1竖向荷载标准值计算
6.1.1板竖向荷载计算
①屋面荷载的标准值：
活载：
（上人屋面）
恒载：
轻质隔热板
40mm厚c20级细石混凝土防水层（内配双向钢筋网,纵横每6米分缝，分缝处钢筋网断开并用防水油膏填缝）
10mm厚纸筋灰隔离层（纸筋石灰泥）
20mm厚1：
3水泥石浆找平
120mm厚钢筋混凝土板
15mm厚混合粉刷
恒荷载合计
②楼面荷载的标准值：
活载：
卫生间、过道、前室、楼梯间：
标准层楼面恒载
面砖（7~8mm）
20mm厚水泥沙浆找平
素水泥浆结合层一道
100mm现浇混凝土楼板
15mm白灰砂浆天花抹灰
恒载合计：
③电梯机房地面：
（活载：
）
20mm厚水泥沙浆找平
恒载：
120mm混凝土板
恒载合计：
④楼梯间楼面恒载
楼梯耐磨面砖（7~8mm）
3~4mm厚水泥胶结合层
20mm厚水泥沙浆找平
素水泥浆结合层一道
100mm现浇混凝土楼板
15mm白灰砂浆天花抹灰
恒载合计：
6.1.2梁、柱、剪力墙的自重
①梁的自重：
梁的自重由构件的几何尺寸和材料单位体积的自重计算。
梁构件表面粉刷层重平均为，按墙面混合砂浆装饰计算。
梁高应由梁截面高度中减去板厚（设计连梁与其它框架梁完全相同），为了方便计算，屋面梁同标准层。
1）框架梁的自重：
截面b×h=250mm×650mm：
2）次梁的自重：
截面b×h=200mm×450mm：
②柱的自重：
各层柱净高减去板厚，柱面粉刷层的重量同墙装饰。
1~3层柱的自重：
4~5层柱的自重：
6~10层柱的自重：
③剪力墙的自重：
每层每片剪力墙自重为剪力墙体积与材料单位体积自重的乘积。
首层：
2~3层：
4~10层：
首层：
2~10层：
6.1.3内外围护墙自重
①外围护墙（每单位面积自重）
外墙面瓷
190mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土
水泥粗砂粉刷层
合计：
②外围护墙（每单位面积自重）
玻璃幕墙
合计：
③110mm内隔墙（每单位面积自重）
110mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土
水泥粗砂粉刷层
合合计：
④110mm卫生隔墙（每单位面积自重）
110mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土
墙面瓷
水泥粗砂粉刷层
合合计：
⑤门窗（每单位面积自重）
铝合金玻璃门窗
木门
6.2横向水平地震作用
6.2.1重力荷载代表值计算
计算方法：
按《抗震规范》5.1.3，将某一楼面的上下半层的总质量作为该楼面处的重力荷载代表值，其中总质量指：
楼层中所有构件的总荷载＋楼面活荷载×0.5；屋面活荷载取折减系数为0，即不予考虑。
底层的下半层不计入第一层质点的重力荷载代表值，但计入全楼总质量。
各层总质量计算：
先对楼层进行划分归并，对质量一致的进行整理。
分为第一层、二层、三层、四～六层、七～九层、十层、十一层。
材料：
外墙使用加气混凝土砌块和玻璃幕墙，外墙面贴瓷砖，内墙粉刷，外窗使用铝合金玻璃窗。
内墙同样采用加气混凝土砌块。
计算梁的重力荷载时应该从梁截面高度中减去板厚。
同样在计算柱、墙高度是也需要减去板厚。
（1）梁重力荷载:
表6-1横纵梁重力荷载计算表
层号类别b（m）h（m）g（kn/m）1/mn根g（kn）∑g（kn）
1~3ab、de跨0.250.653.99810319.201463.07
bc、cd跨0.250.653.99710279.30
0.200.452.107229.40
0.200.452.108.4017.64
1~5跨0.250.653.99810319.20
75139.65
65119.70
0.200.452.1088134.40
7344.10
6450.40
0.200.452.104.8010.08
4~6ab、de跨0.250.653.99810319.201463.07
bc、cd跨0.250.653.99710279.30
0.200.452.107229.40
0.200.452.108.4017.64
1~5跨0.250.653.99810319.20
75139.65
65119.70
0.200.452.1088134.40
7344.10
6450.40
0.200.452.104.8010.08
7~10ab、de跨0.250.653.99810319.201463.07
bc、cd跨0.250.653.99710279.30
0.200.452.107229.40
0.200.452.104.8010.08
1~5跨0.250.653.99810319.20
75139.65
65119.70
0.200.452.1088134.40
7344.10
6450.40
0.200.452.108.4017.64
11bc跨0.250.653.997383.79397.53
0.200.452.107114.70
0.200.452.1080.00
cd跨0.250.653.997383.79
0.200.452.107114.70
2~4跨0.250.653.997383.79
6371.82
0.200.452.107114.70
6112.60
0.200.452.108.4017.64
（2）柱重力荷载：
表6-2柱重力荷载计算表
层号层高（m）根数g（kn/m）∑g（kn）
15.652515.562197.85
2~33.62515.561400.40
4~53.62511.861067.40
6~103.62511.861067.40
114.2911.86448.31
（3）剪力墙墙重力荷载：
表6-3钢筋混凝土剪力墙计算表
（kn/m）∑g（kn）
14003011.561.0561.052533.575
24003011.538.538.51597.75
34003011.538.538.51597.75
4~54003011.538.538.51597.75
6~104003011.538.538.51597.75
11400011.5038.5442.75
（4）楼板荷载计算：
楼板恒荷载：
1~3层：
4~9层:
10层：
说明：
电梯间荷载直接加在最顶层（11层）的板上，客梯采用载重1吨2部，消防电梯采用载重1吨1部,附加荷载为120kn；水箱重300kn；装饰柱和梁重kn。
。
由于为刚结体系计算，上表计算的剪力不是剪力墙的总剪力，将其记为
总框架的总剪力、总连梁的分布约束弯矩、总剪力墙的总剪力计算表表6-28
刚接体系的剪力分配表（f=90.622kn、q=19.7kn/m、q。
=57.624kn/m）
103.638.051.000090.622-505.481596.1028428.3854167.7174-337.763
93.634.450.9054359.1749-244.595603.7703433.8956169.8747-74.7207
83.630.850.8108608.1008-12.448620.5486445.9532174.5954162.1476
73.627.250.7162837.3997199.552637.848458.3853179.4
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