10层框架—剪力墙结构体系设计

1、10 层框架剪力墙结构体系设计丄、八 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

2、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

3、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

4、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 X 4

5、.6 =11.04m210 m2 及 9.4 X 3.6=33.8410 m2，满足要求。b 、交通组织及防火设计，本建筑总高度为 36.6m8.70 m2 ，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hlmax/50=4000/50=80mm按单向板的1/50考虑，板厚hlmax/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

6、： 1-3 层： 750*7504-10 层： 650*650剪力墙的厚度： 1 层 400mm23 层 300410 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=1.903 m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=1.903 m 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：45 层：bf=h/20=38.05/20=1.903 m取 bf=1.75m截面面积：形心位置：墙肢及组合截面惯性矩：则

7、等效抗弯刚度：610 层：bf=h/20=38.05/20=1.903 m 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/ 腹板面积。号 层次截面图备注234.8623.0653.563158.745 31.55.1323.1773.503157.16105.1323.1773.503157.1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：

8、得总剪力墙等效抗弯刚度 ：5.2.2 连梁的约束刚度 cb1、连梁111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)45 层：(2)610 层：2、连梁112截面250mM 650mm混凝土 c35 ;两端有刚域如图 5-2(1) 首层： -作为计算图 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 跨度。横向框架梁线刚度表位置 跨度(m) 截面(mx m)边跨 中跨表

9、 5-4bc、cd 跨 7.0 0.25x 0.650.00572 0.00863.870.01145.13ab、de 跨8.0 0.25x 0.650.00572 0.00863.390.01144.49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 (10A3)ic (10A3)ka=k/(k+2)a=(0.5+k)/(k+2) hdcf(103kn)左梁右梁a、e51045.060.00130.160.3460.1483.6 17.78264.014445.060.00130.160.3460.1483.6 17.782 64

10、.014345.060.00245.360.1840.0843.6 19.106 68.781245.060.00245.360.1840.0843.6 19.106 68.781首45.060.00156.340.2880.3445.6520.244 114.378b、d51051.4945.06130.160.7420.2713.6 32.605117.380451.4945.06130.160.7420.2713.6 32.605 117.378351.4945.06245.360.3930.1643.6 37.350 134.459251.4945.06245.360.3930.164

11、3.6 37.349 134.458首51.4945.06156.340.6180.4275.65 25.091 141.765c 51051.49 51.49 130.16 0.7910.283 3.6 34.162 122.983451.4951.49130.160.7910.2833.6 34.162 122.983351.4951.49245.360.4200.1733.6 39.406 141.863251.4951.49245.360.4200.1733.6 39.406 141.863首51.4951.49156.340.6590.4365.65 25.612 144.709表

12、5-7刀cf横向总框架柱抗推刚度计算横向框架柱抗侧刚度 ( 边框架)表 5-6轴号层号ib (10A3)ic (10A3)k a a h(m) dcf(103kn)左梁 右梁a 、 e 51033.790.00130.160.259601954713 0.1148883.6 13.84649.847433.790.00130.160.2596019547130.1148883.6 13.84649.847333.790.00245.360.1377152636820.0644223.6 14.63652.689233.790.00245.360.1420965572140.0663353.6

13、15.07054.254135.940.00156.340.2298888490880.3273215.6519.236108.684b、d51038.6233.79130.16 0.5560.2176233.6 26.228 94.420438.6233.79130.160.5560.2176233.6 26.22894.420338.6233.79245.360.2950.1285843.6 29.213105.165238.6233.79245.360.3040.1321293.6 30.018108.064首41.0735.94156.340.4930.3982175.6523.403

14、 132.225c 510 38.62 38.62 130.16 0.593 0.228817 3.6 27.577 99.277438.6238.62130.16 0.5930.2288173.6 27.577 99.277338.6238.62245.360.3150.1359953.6 30.896111.226238.6238.62245.360.3250.1397063.6 31.739114.261首41.0741.07156.340.5250.4060365.6523.862 134.821510 边框架 a、e 轴柱 449.847199.388 1286.458边框架b、d

15、轴柱00 0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3122.983 368.9494 边框架a、e 轴柱449.847199.388 1361.749横向总框架柱抗推刚度计算汇总 层号 位置 数量 cf(103kn)边框架 b、d 轴柱 0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 33 边框架 a、 e 轴柱 4边框架 b、d 轴柱 0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 32 边框架 a、 e 轴

16、柱 4边框架 b、d 轴柱 0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 31 边框架 a、 e 轴柱 4边框架 b、d 轴柱 0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 则平均总刚度 5.4 体系的刚度特征值0 099.277 198.55460.017 360.102117.378 234.756122.983 368.94952.689 210.756 1540.4250 0111.226 222.45268.785 412.71134.459 268.918141.863 425.58954.25

17、4 217.016 1552.7650 0114.261 228.52268.787 412.722134.458 268.916141.863 425.589108.686 434.744 2108.3330 0134.823 269.646114.381 686.286141.765 283.53144.709 434.127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

18、 ，本例取 0.76 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 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 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（ 78mm）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： 电梯机房地面： （活载： ）20mm厚水泥沙浆找平恒载：120mm混凝