12层学生宿舍楼框架.docx
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12层学生宿舍楼框架
12层学生宿舍楼（框架一一剪力墙结构）
建筑构造设计：
1、外墙：
各种轻质砌块（蒸压粉煤灰加气混凝土砌块，200mm――目的：
轻质、保温、隔热。
外侧加砌瓷砖墙面目的：
为避免墙体受水，影响墙体隔热、保温性能。
梁的截面为矩形。
2、内墙：
（除剪力墙外）根据使用要求，初选：
蒸压粉煤灰加气混凝土砌块（160mm
3、高层建筑女儿墙一般为较高，为了保证其稳定，需在上端设钢筋混凝土圈梁且与主体结构有可靠的拉结。
结构设计：
1、高层主体结构沿房屋纵向采用8m柱步，层高一律为3.2m.
2、楼层平面采用近矩形平面一一实现对称。
3、楼层的总长为L=40000mm=40m<65r不超过现浇框架剪力墙结构的伸缩缝最大间距，所以不
需设伸缩缝。
）
4、总高H=42.5m，总宽=18m,H/B=2.36<5.0,从而可保证结构设计合理的情况下房屋在水平荷载作用下的抗侧移刚度是能够满足要求的。
5、适当的时候要用桩基础，由于桩基础的沉降较小，所以一般可不设沉降缝
适当的时候要用箱基础。
（箱基础底至自然地面的距离不少于H/12）
所以至自然地面的距离L>H/12.=42.5/12=3.55
6、各楼层均采用现浇整体式楼盖。
结构基本尺寸确定及截面几何特征：
1、框架：
1框架梁截面尺寸及混凝土强度等级：
本设计横向框架梁的跨度只有一种：
6m.
梁高按：
L/8——L/12，梁宽按：
h/2.5――h/2
所以：
横向连系梁取：
bh=300mm650mm
纵向连系梁取：
bh=300mm江700mm
框架梁混凝土等级强度：
1――8层：
C30
9——13层：
C25
2框架柱截面尺寸及混凝土强度等级：
根据本设计的实际情况：
初步选取：
qk=15kN/m2。
（对于各种不同用途和结构体系的
高层建筑该楼层总荷载约变化在qk=10--18kN/m2）
各层柱混凝土等级：
1――8层C40
9――13层C30（13层为电梯房、水箱房）
由于各跨与各柱距都一样，而且可以认为边柱与中柱的受力相当。
边柱受水平荷载的作用大，中柱受竖向荷载的作用大。
所以本设计边柱与中柱的截面取相同尺寸。
以B轴线的中柱为例计算:
Ac
6层柱:
3
1.11.2515106813
19.5x0.95
2
=694736mm
取该截面：
bh=850mm850mm（Ac=722500mm2）
13层柱:
3
1.11.251510687
19.5x0.95
=374089mm
取该截面：
bh二700mm700mm（Ac二490000mm2）
层号
F――E轴间梁
E――B轴间梁
B――A轴间梁
9——13
4.81E+04
4.81E+04
3.20E+04
1——8
5.15E+04
5.15E+04
3.43E+04
③框架梁、柱线刚度与框架的剪切刚度。
1或6轴框架梁线刚度
层号
F――E轴间梁
E――B轴间梁
B――A轴间梁
9——13
6.41E+04
6.41E+04
6.41E+04
1——8
6.87E+04
6.87E+04
6.87E+04
2或5轴框架梁线刚度
层号
F――E轴间梁
E――B轴间梁
B――A轴间梁
9——13
4.81E+04
6.41E+04
6.41E+04
1——8
5.15E+04
6.87E+04
6.87E+04
3或4轴框架梁线刚度
层号
D轴柱
C轴柱
B轴柱
A轴柱
9—
—13
1.88E+04
1.88E+04
1.88E+04
1.88E+04
Q
"7
2.03E+04
2.03E+04
2.03E+04
2.03E+04
8
7
1—
—6
4.42E+04
4.42E+04
4.42E+04
4.42E+04
框架柱线刚度
1或6轴框架的剪切刚度
2或5轴框架的剪切刚度
3或4轴框架的剪切刚度
Cf=2.24勺05kN
Cf=3.17"05kN
Cf=0kN
无Cf=10.82"05kN
各榀框架的剪切刚度
④连梁等效剪切刚度
各层连梁的等效剪切刚度与总连梁的加权等效剪切刚度计算见表。
设计连梁与其它框架梁完全相同，均为长梁，故无考虑剪切变形影响的必要，即可取:
lb二IbO
总连梁的加权平均剪切刚度为：
Cb=2210°=4106kN
2、剪力墙：
本设计的剪力墙的设置的片数与位置见图：
剪力墙的厚度取值如下：
hn3300-650
一致厚度取为：
b=240mmn133mm
2020
160mm
各层剪力墙的混凝土强度选取如下：
1——8层C30
9——12层C25
各层单片剪力强考虑纵墙作为横墙的翼缘后的截面重心位置：
计算得：
y口二2.51
工A
各层单片剪力墙的截面惯性矩为：
I八Ti'A（y-r」2=13.553m4
单片剪力墙的加权平均抗弯刚度为：
1亍72
EcIwEcjlwjhj=39.746107kNm2
H
贝y总剪力墙的加权平均抗弯刚度为：
Eclw=439.746107=158.98107kNm2
3、体系的刚度特征值：
总连梁的等效剪切刚度考虑其弹塑性变形的影响，刚度折减系数要求不得低于0.55,本设设计
考虑该连梁与其它框架梁线刚度接近，故取一：
=0.8，则：
-2.00：
：
6.0
1.0821060.84106
\1589.8H06
:
:
1.0
荷载计算：
1、竖向荷载:
各种构件的荷载标准值：
⑴板荷载：
1天面荷载的标准值：
活载：
2.0kN/m2（上人屋面）
恒载：
二三油现浇保温层2.86kN/m2
2
120mm混凝土板0.1225=3kN/m
板底粉刷0.36kN/m2
2
恒载合计：
6.22kN/m
2楼面荷载的标准值：
活载：
1.5kN/m2（按宿舍取值）
恒载：
水磨石地面0.65kN/m2
100mm现浇混凝土楼板0.1025=2.5kN/m2
15mm白灰砂浆天花抹灰170.015=0.26kN/m2
恒载合计：
3.41kN/m2
3电梯机房地面：
活载：
7.0kN/m2
恒载：
120mm混凝土板0.1225=3kN/m2
恒载合计：
3kN/m2
4挑出阳台：
活载：
3.0kN/m2
恒载：
100mm现浇混凝土楼板0.1025=2.5kN/m2
2
恒载合计：
2.5kN/m
⑵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为
2
0.36kN/m。
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）
横向主梁的自重：
gk=0.3（0.65-0.1）250.36（0.65—0.1）2=4.521kN/m
纵向主梁的自重：
gk=0.3（0.7-0.1）250.36（0.7-0.1）2=4.932kN/m
次梁的自重：
gk=0.2（0.5-0.1）250.36（0.5-0.1）2=2.288kN/m
2柱的自重：
各层柱净高减去板厚，为了简化计算，柱单位高度的自重近似取1.1倍柱截面积和材料单
位体积自重的乘积，以考虑柱面粉刷层的重量。
1――6层柱的自重：
gk=1.10.850.85250.360.854=21.093kN/m
7――13层柱的自重：
gk=1.10.70.7250.360.74=14.483kN/m
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。
（本设计全部剪力墙为无
洞相同的墙体）
Gk=（0.245.150.242.1953）（3.2-0.1）（250.362）=224.536kN
⑶内外围护墙自重：
1外围护墙（每单位面积自重）
瓷砖墙面0.5kN/m2
200mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块0.2乂8.5=1.7kN/m2
石灰粗砂粉刷层0.36kN/m2
2
合计：
2.56kN/m
2内隔墙（每单位面积自重）
2
石灰粗砂粉刷层0.362=0.72kN/m2
160mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块0.168.5=1.36kN/m2
合计：
2.08kN/m2
3门窗（每单位面积自重）
铝合金玻璃门窗0.4kN/m2
木门0.2kN/m2
2、水平荷载
⑴风荷载：
1广州地区基本风压值Wo=0.5kN/m2，但在计算高层房屋时《规范》规定应在《建筑结
构规范》基本风压值的基础上提高10%故基本风压应按W0=1.1汉0.5=0.55kN/m2计算。
风荷载体型系数近似按矩形平面取，则：
H38.85、，—
%=0.8（0.480.03）=0.8（0.480.03）=1.34
s'B18.00
风压高度系数J按C类粗糙度查取：
体系的自振周期T按《规范》建议公式：
T=0.07n=0.0712=0.84s
由W°T2=0.550.842=0.39kNS2/m2，查《建筑结构荷载规格》得：
'=1.29，
层高
AsW0（kN/m2
）Hi（m）
駡
Pz
Wk（kN/m2
）L（m）
qk=Wk丄（kN/m
13
1.34汉0.55
=0.738
42.05
1.15
1.53
1.29
14.12
18.28
12
38.85
1.12
1.54
1.27
40
50.89
11
35.65
1.07
1.49
1.18
47.09
10
32.45
1.03
1.47
1.11
44.48
9
29.25
0.99
1.43
1.05
41.88
8
26.05
0.94
1.39
0.96
38.44
7
22.85
0.89
1.30
0.85
34.10
6
19.65
0.83
1.28
0.78
31.26
5
16.45
0.76
1.24
0.69
27.77
4
13.25
0.74
1.18
0.64
25.75
3
10.05
0.74
1.11
0.60
24.14
2
6.85
0.74
1.06
0.58
23.07
1
3.65
0.74
1.02
0.55
22.17
②风荷载图式转换：
在框架一一剪力墙结构的协同内力计算时，需将实际作用于结构上的荷载改造为典型的荷载
（顶点集中荷载、均布荷载和倒三角荷载），以适应现有的协同内力计算图表。
作用于出屋面小阁搂
（电梯机房、水箱房）的风荷载传至下部框架上按集中力F计算。
然后取一层楼面处风荷载集度为
2）
二0.47。
则可以按■z=1求得各楼层标高处的风振系数。
H—Z
均布荷载q=22.17kN/m。
至于倒三角形荷载集度则可按剩余荷载对基础顶面弯矩等效来确定。
3寸12
Wk2（Fj比一—qH2）=24.090kN/m
H2
转换图式见图表示：
（后附）
3在风荷载作用下，框架一一剪力墙的协同工作：
■前面已经求得，则可分别按三种荷载情
体系在风荷载作用的计算简图如图，刚度特征值
况进行体系内力计算。
体系在顶点集中荷载作用下，总弯矩：
M。
二FH=1136.36kNm
总剪力:
V。
=F=29.25kN
均布荷载作用下,
总弯矩:
Mo=£qH2=16730.84kNm
总剪力:
V。
=qH=861.31kN
倒三角形荷载作用下,
总弯矩:
总剪力:
12
0qH2=12119.86kNm
03
1
VoqH=467.95kN
总框架分担的剪力:
Vf二
Cf—
Lf
Cm
1.082
=1.082-0.84V^0^53Vf
m-
7」cc
总连梁的总线约束弯矩：
h—0・8^4——
m—VFVF=0.747Vf
CmF1.082+0.8x4FF
剪力墙的总剪力：
VW二匕m
上述计算在下表中进行：
各层剪力墙底截面内力MW、VW即为表中结果。
VfzVFj
VFj
-2
各层总框架柱剪力可由上、下楼层处VF值取平均计算:
各层连梁总约束弯矩由下式计算:
Mbj
产hj+hj十=m（）
楼层
总剪力墙
总框架
3
Vf（10kN）
总连梁
Mb（103kN-m）
Mw（103kN
m）
VW（103kN）
12
0.000
-0.063
0.092
0.433
11
-0.838
0.081
0.094
0.876
10
-1.244
0.218
0.096
0.898
9
-1.250
0.347
0.099
0.924
8
-0.876
0.470
0.101
0.946
7
-0.133
0.589
0.101
0.957
④框架——剪力墙的内力表:
6
0.980
0.703
0.099
0.949
5
2.472
0.813
0.093
0.915
4
4.363
0.921
0.084
0.846
3
6.685
1.027
0.069
0.735
2
9.480
1.132
0.049
0.572
1
12.804
1.237
0.018
0.347
0
17.332
1.359
0.092
0.433
⑤位移计算：
由于风荷载内力比较小，所以在风荷载作用下的位移可以忽略。
⑵横向水平地震作用：
结构总水平地震作用一一底部剪力标准值：
FEk
①重力荷载代表值：
各层楼面取建筑总面积计算恒载，取楼板净面积计算楼面活荷载；各根梁取梁截面高度减去板厚的尺寸计算梁的自重；各根柱取净高度（层高减去板厚）计算柱自重；各墙断根据门窗的大小采用有门窗的墙体按无洞墙体重乘以相应的折减系数，外墙护墙纵向乘以折减系数0.6，外未护墙横
向、内隔墙纵向乘以折减系数0.85，内隔墙横向乘以1.0。
最后将各层楼面（含梁）及上、下各半
层的墙柱恒载100%楼面活荷载50%相加算得各楼层重力荷载代表值。
计得总重力荷载代表值：
Ge=105.210103kN
2结构的基本自震周期T1及地震影响系数宀的计算:
gEiw
（s）
因为计得：
■=2.00，查表得：
■'j=1.30
Tj
2
-1.3038.85
2687
9.81158.9107
=0.816s
修正周期：
人=0.80.816=0.653s
T1
本设计的特征周期：
Tg=0.4s
Z0.4'
0653丿
0.08
0.051
3结构总水平地震作用标准值:
Fek=jGeq=0.0510.85105210=4560.85kN
F^（0.08T10.01）Fek=0.06224560.85=283.87kN
（4560.85-283.872匚已
Fi=
'GiHi
=4276.98
GH
'GiHi
④根据底部剪力法：
计算得,
地震剪力标准值的计算
层数
Fg）
Vi（kN）
FiHi（kN.m）
12
565.31
565.31
21962.40
11
518.75
1084.06
18493.40
10
472.19
1556.25
15322.41
9
425.62
1981.87
12449.43
8
379.06
2360.93
9874.46
7
332.49
2693.42
7597.49
6
303.97
2997.39
5973.02
5
254.47
3251.86
4186.02
4
204.97
3456.83
2715.82
3
155.47
3612.29
1562.43
2
105.96
3718.26
725.86
1
56.46
3774.72
206.09
3774.72
101068.81
⑤在地震作用下，框架——剪力墙的协同工作：
将楼层处集中力按基底等弯矩折算成倒三角形荷载:
荷载形式
考虑梁约束作用
M。
=101
•068"03kNm
3M0
3
3"01.068汉10
q=
=2=200.9kN/m
H2
38.852
qH
1
V。
二
=一汉200.9x38.85=3902.48kN
2
2
⑥框架——剪力墙的总内力:
楼层
总剪力墙
总框架
3
VF（10kN）
总连梁
Mb（103kN-m）
Mw（103kN
m）
Vw（103kN）
12
0.000
-0.327
0.971
1.544
11
-3.151
0.286
0.989
3.123
10
-4.496
0.841
1.016
3.203
9
-4.241
1.342
1.041
3.296
8
-2.549
1.792
1.056
3.366
7
0.457
2.194
1.052
3.389
6
4.687
2.551
1.021
3.341
5
10.087
2.865
0.956
3.194
4
16.635
3.139
0.849
2.922
3
24.339
3.376
0.639
2.509
2
33.237
3.577
0.482
1.93
1
43.404
3.746
0.180
1.155
0
56.685
3.902
⑦位移计算：
在地震作用下的顶点位移：
10mm
层间位移动：
层数
标咼
x（m）
H
yHfH
yH（m）
也（m）
12
38.85
1.000
0.399
0.010
11
35.65
0.918
0.362
0.009
0.001
10
32.45
0.835
0.324
0.008
0.001
9
29.25
0.753
0.285
0.007
0.001
8
26.05
0.671
0.245
0.006
0.001
7
22.85
0.588
0.204
0.005
0.001
6
19.65
0.506
0.163
0.004
0.001
5
16.45
0.423
0.124
0.003
0.001
4
13.25
0.341
0.087
0.002
0.001
3
10.05
0.259
0.054
0.001
0.001
2
6.85
0.176
0.027
0.001
0.001
1
3.65
0.094
0.008
0.000
0.000
0
0
0.000
0.000
0.000
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