10层框架剪力墙结构体系设计.docx
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10层框架剪力墙结构体系设计
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。
在设计进程中，框架梁、柱和剪力墙的布置充分考虑了建筑物的利用功能和结构的合理性，既能够知足空间的灵活布置，同时考虑框架和剪力墙同时经受竖向荷载和侧向力的作用，能够知足抗击水平和竖向荷载。
针对框架结构易于形成较大的自由灵活的空间，以知足不同建筑功能的要求，及剪力墙可提供专门大的抗侧刚度，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—剪力墙结构具有很普遍的利用范围，在旅馆、商贸中心等公共建筑中取得普遍的应用。
框架—剪力墙结构应用于高层建筑超级普遍，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，设计进程分为建筑部份与结构部份，每一大部份都依照标准来设计，同时灵活地依如实际情形来设计。
设计的收成是不但能将框架结构于剪力墙结构把握好及二者之间的联系，同时为尔后学习其他结构的知识打下了坚实的基础，为尔后的工作必然有超级大的帮忙。
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、基础及楼梯等部份。
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，总建筑高度为米，属于高层办公建筑。
确信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，用近似的手算方式分析了该结构中框架和剪力墙之间的协同作用，并将水平荷载分派到框架和剪力墙，别离用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，即便是很少的剪力墙也能对结构的抗侧刚度增加起着专门大作用，极大地结构水平侧移，提高了建筑的舒适度，并使框架中剪力大体均匀。
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。
拟建办公楼处骨干道，交通方便；周围有必然的现代建筑物及商业区，考虑周围环境，与周围环境相和谐，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而且有完整的配套设施和必然的绿化面积，知足建筑各项技术。
2）、平面设计
设计思路是从建筑功能上动身，从整体布局到局部的原那么去把握整个设计。
建筑平面是表示建筑物在水平方向各部份组合关系和各部份房间的具体设计。
a、平面组合采纳对称式组合，知足办公楼的设计要求。
走廊的宽度采纳。
防烟楼梯、电梯遵循《高层民用建筑设计防火标准》的要求。
合用消防前室面积采纳×＝>10m2及×=>10m2，知足要求。
b、交通组织及防火设计，本建筑总高度为m2，知足要求；
板截面估算
依照《高规》按体会公式得：
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和防水要求，初取楼面为100mm,屋面为120mm。
各截面几何特点的计算
剪力墙几何特点及刚度计算
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=20=m
取bf=
截面面积：
形心位置：
墙肢及组合截面惯性矩：
那么等效抗弯刚度：
2—3层：
bf=h/20=20=m
取bf=
截面面积：
形心位置：
墙肢及组合截面惯性矩：
那么等效抗弯刚度：
4—5层：
bf=h/20=20=m
取bf=
截面面积：
形心位置：
墙肢及组合截面惯性矩：
那么等效抗弯刚度：
6—10层：
bf=h/20=20=m
取bf=
截面面积：
形心位置：
墙肢及组合截面惯性矩：
那么等效抗弯刚度：
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
2~3
4~5
6~10
注：
1、-剪切应力不均匀系数矩形截面取，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、无洞话柄体墙的截面面积，对整体截面墙未折算截面积：
得总剪力墙等效抗弯刚度：
连梁的约束刚度cb
1、连梁ll1截面250mm×650mm,混凝土c35；两头有刚域如图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；两头有刚域如图5-2
（1）首层：
-
图5-2一端有刚域连梁计算简图
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》确信，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×
ab、de跨×
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=+k）/（k+2）hdcf（103kn）
左梁右梁
a、e5~10
4
3
2
首
b、d5~10
4
3
2
首
c5~10
4
3
2
首
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、e5~10
4
30.
20.
1
b、d5~10
4
3
2
首
c5~10
4
3
2
首
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4
边框架b、d轴柱000
边框架c轴柱2
中框架a、e轴柱6
中框架b、d轴柱2
中框架c轴柱3
4边框架a、e轴柱4
边框架b、d轴柱000
边框架c轴柱2
中框架a、e轴柱6
中框架b、d轴柱2
中框架c轴柱3
3.边框架a、e轴柱4
边框架b、d轴柱000
边框架c轴柱2
中框架a、e轴柱6
中框架b、d轴柱2
中框架c轴柱3
4.边框架a、e轴柱4
边框架b、d轴柱000
边框架c轴柱2
中框架a、e轴柱6
中框架b、d轴柱2
中框架c轴柱3
1.边框架a、e轴柱4
边框架b、d轴柱000
边框架c轴柱2
中框架a、e轴柱6
中框架b、d轴柱2
中框架c轴柱3
那么平均总刚度
体系的刚度特点值
主体结构刚度特点值的计算，按刚结体系计算。
计算简图5-4如下
计算简图5-4
计算体系大体周期时，视体系完全处于弹性时期工作，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阻碍的刚度折减系数，依照《高规》折减系数不宜小于，本例取
6荷载计算
竖向荷载标准值计算
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：
洗手间、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：
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：
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
横向水平地震作用
重力荷载代表值计算
计算方式：
按《抗震标准》，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×；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，对证量一致的进行整理。
分为第一层、二层、三层、四～六层、七～九层、十层、十一层。
材料：
外墙利用加气混凝土砌块和玻璃幕墙，外墙面贴瓷砖，内墙粉刷，外窗利用铝合金玻璃窗。
内墙一样采纳加气混凝土砌块。
计算梁的重力荷载时应该从梁截面高度中减去板厚。
一样在计算柱、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810
bc、cd跨710
72
1~5跨810
75
65
88
73
64
4~6ab、de跨810
bc、cd跨710
72
1~5跨810
75
65
88
73
64
7~10ab、de跨810
bc、cd跨710
72
1~5跨810
75
65
88
73
64
11bc跨73
71
8
cd跨73
71
2~4跨73
63
71
61
（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）
125
2~325
4~525
6~1025
119
（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）
140030
240030
340030
4~540030
6~1040030
1140000
（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，客梯采纳载重1吨2部，消防电梯采纳载重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、总连梁的散布约束弯矩、总剪力墙的总剪力计算表表6-28
刚接体系的剪力分派表（f=、q=m、q。
=m）
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
（7）连梁内力分派与计算
图6-8一端刚域连梁计算简图
计算方式同水平地震力作用下，连梁内力计算如下表6-32,表6-33。
风荷载作用下连梁ll1弯矩计算 表6-29
连梁ll1内力分派
楼层mbm12m12m21xalmb12mb21lvbj∑vbj
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
风荷载作用下连梁ll2弯矩计算 表6-30
连梁ll2内力分派
楼层mbm12m12m21xalmb12mb21lvbj∑vbj
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
（8）单片剪力墙的内力计算。
水平风荷载作用下剪力墙的内力计算，按各节剪力墙的等效刚度进行分派，由此计算单片剪力墙的内力。
h=%，为方便计算，反弯点高度取倒三角形荷载的反弯点高度比。
依照梁柱线刚度比，总层数n进行计算，由《高层建筑结构设计标准》依次查出。
反弯点系数见表6-17
4轴框架柱剪力分派计算表表6-35
4号轴线框架柱的剪力分派表（调整后的剪力）
层号σdi（kn/m）di（kn/m）vf（kn）vci（kn）
a、e轴b、d轴c轴调整后a、e轴b、d轴c轴
10662298177823260534162
9662298177823260534162
8662298177823260534162
7662298177823260534162
6662298177823260534162
5662298177823260534162
4662298177823260534162
3975277191063735039406
2914162191063735039406
11273648202442509125612
注：
风荷载引发的总框架剪力vf不给予调整
4轴各框架柱，梁端弯矩计算，列表如下
4轴b、d框架梁弯矩计算表（中柱）
层号层高ic左ic右yvci（kn）mc上mc下mblmbr
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
说明：
剪力单位为kn、弯矩为kn*m；
4轴c框架梁弯矩计算表（中柱）
层号层高ic左ic右yvci（kn）mc上mc下mblmbr
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
、、为柱剪力未调整所求得内力
4轴a框架梁弯矩计算表（边柱）
层号层高ic左ic右yvci（kn）mc上mc下mblmbr
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
4轴e框架梁弯矩计算表（边柱）
层号层高ic右ic左yvci（kn）mc上mc下mblmbr
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
风荷载作用下4轴框架柱轴力和梁端剪力
层号梁端剪力vbj（kn）柱轴力n（kn）
ab跨bc跨cd跨de跨a轴b轴c轴d轴e轴
vabvbcvcdvdenavab-vbcnbvbc-vcdncvcd-vdendne
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
7竖向荷载作用下框剪内力计算
计算单元及计算简图
计算以○4轴线横向框架进行计算，由于材料均匀散布，故取轴线间的长度为计算宽度，计算简图如图7-1、7-2。
图7-1○4轴竖向恒载作用简图（单位：
均布荷载kn/m,集中荷载kn）
图7-2○4轴竖向活载作用简图（单位：
均布荷载kn/m,集中荷载kn）
图7-3○4轴1~10层荷载传递简图
因梁板为整表现浇，故直接传给横梁为均布荷载和三角形荷载，计算单元范围内的其余荷载通过纵梁以集中荷载的形式传给横向框梁，竖向荷载作用下框梁结构计算简图如图7-1、7-2。
f轴框架线荷载标准值计算
1）板面荷载及隔墙线荷载详见重力荷载代表值计算部份。
2）当长跨与短跨之比值3>＞2时，均按双向板考虑，双向板按45°屈服传递荷载。
短边等效均布荷载＝
长边等效均布荷载＝
3）将○4轴de跨近似为满布的均布荷载
1、恒载计算
板恒荷载导荷计算表表7-1
板恒荷载导荷计算表
层号位置p板尺寸l02/l01p梯形等效
均布荷载q1三角形等效
均布荷载q2
lo1l02数量
1～9层ab跨4822
bc跨4822
cd跨4822
de跨4822
10层ab跨4822
bc跨4822
cd跨4822
de跨4822
表7-2
板恒荷载导荷计算表
层号位置p板尺寸l02/l01p梯形等效
均布荷载q1三角形等效
均布荷载q2
lo1l02数量
1～9层ab跨472
bc跨472
cd跨472
de跨472
10层ab跨472
bc跨472
cd跨472
de跨472
表7-3
板恒荷载导荷计算表
层号位置p板尺寸梯形等效
均布荷载q1三角形等效
均布荷载q2
lo1l02数量l02/l01p
1～9层ab跨82
bc跨82
cd跨82
de跨82
10层ab跨82
bc跨82
cd跨82
de跨82
表7-4
板恒荷载导荷计算表
层号位置p板尺寸l02/l01p梯形等效
均布荷载q1三角形等效
均布荷载q2
lo1l02数量
1～9层ab跨722
bc跨722
cd跨722
de跨722
10层ab跨722
bc跨722
cd跨722
de跨722
表7-5
板恒荷载导荷计算表
层号位置p板尺寸l02/l01p梯形等效
均布荷载q1三角形等效
均布荷载q2
lo1l02数量
1～9层ab跨1
bc跨1
cd跨1
de跨1
10层ab跨1
bc跨1
cd跨1
de跨
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