01层框架-剪力墙结构体系设计毕设论文.doc

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2.44.611.04m210 m2及9.43.6=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51柱尺寸：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：23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墙编号层次截面图备注234.8623.0653.563158.74531.55.1323.1773.503157.16105.1323.1773.503157.1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/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cb1、连梁ll1截面250mm650mm,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ll2截面250mm650mm,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(mm)边跨中跨bc、cd跨7.00.250.650.005720.00863.870.01145.13ab、de跨8.00.250.650.005720.00863.390.01144.49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 (103)ic (103)ka=k/(k+2)a=(0.5+k)/(k+2)hdcf(103kn)左梁右梁a、e51045.06 0.00 130.16 0.346 0.148 3.617.782 64.014445.06 0.00 130.16 0.346 0.148 3.617.782 64.014345.06 0.00 245.36 0.184 0.084 3.619.106 68.781245.06 0.00 245.36 0.184 0.084 3.619.106 68.781首45.06 0.00 156.34 0.288 0.344 5.6520.244 114.378b、d51051.49 45.06 130.16 0.742 0.271 3.632.605 117.380451.49 45.06 130.16 0.742 0.271 3.632.605 117.378351.49 45.06 245.36 0.393 0.164 3.637.350 134.459251.49 45.06 245.36 0.393 0.164 3.637.349 134.458首51.49 45.06 156.34 0.618 0.427 5.6525.091 141.765c51051.49 51.49 130.16 0.791 0.283 3.634.162 122.983451.49 51.49 130.16 0.791 0.283 3.634.162 122.983351.49 51.49 245.36 0.420 0.173 3.639.406 141.863251.49 51.49 245.36 0.420 0.173 3.639.406 141.863首51.49 51.49 156.34 0.659 0.436 5.6525.612 144.709横向框架柱抗侧刚度(边框架） 表5-6轴号层号ib (103)ic (103)kaah(m)dcf(103kn)左梁右梁a 、e51033.79 0.00 130.16 0.259601954713 0.1148883.613.846 49.847433.79 0.00 130.16 0.259601954713 0.1148883.613.846 49.847333.79 0.00 245.36 0.137715263682 0.0644223.614.636 52.689233.79 0.00 245.36 0.142096557214 0.0663353.615.070 54.254135.94 0.00 156.34 0.229888849088 0.3273215.6519.236 108.684b、d51038.62 33.79 130.16 0.556 0.2176233.626.228 94.420438.62 33.79 130.16 0.556 0.2176233.626.228 94.420338.62 33.79 245.36 0.295 0.1285843.629.213 105.165238.62 33.79 245.36 0.304 0.1321293.630.018 108.064首41.07 35.94 156.34 0.493 0.3982175.6523.403 132.225c51038.62 38.62 130.16 0.593 0.2288173.627.577 99.277438.62 38.62 130.16 0.593 0.2288173.627.577 99.277338.62 38.62 245.36 0.315 0.1359953.630.896 111.226238.62 38.62 245.36 0.325 0.1397063.631.739 114.261首41.07 41.07 156.34 0.525 0.4060365.6523.862 134.821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510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3122.983368.9494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3122.983368.9493. 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3141.863425.5894. 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3141.863425.5891. 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0.76 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混凝土板恒载合计：楼梯间楼面恒载楼梯耐磨面砖（78mm）34mm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 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bh=250mm650mm：2）次梁的自重：截面bh=200mm450mm： 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 。13层柱的自重：4 5层柱的自重：610层柱的自重： 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：23层：410层：首层：210层：6.1.3 内外围护墙自重 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：外围护墙（每单位面积自重）玻璃幕墙合计：110mm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：110mm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：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)13ab、de跨0.25 0.65 3.99 8 10 319.20 1463.07bc、cd跨0.25 0.65 3.99 7 10 279.30 0.20 0.45 2.10 7 2 29.40 0.20 0.45 2.10 8.40 17.64 15跨0.25 0.65 3.99 8 10 319.20 7 5 139.65 6 5 119.70 0.20 0.45 2.10 8 8 134.40 7 3 44.10 6 4 50.40 0.20 0.45 2.10 4.80 10.08 46ab、de跨0.25 0.65 3.99 8 10 319.20 1463.07bc、cd跨0.25 0.65 3.99 7 10 279.30 0.20 0.45 2.10 7 2 29.40 0.20 0.45 2.10 8.40 17.64 15跨0.25 0.65 3.99 8 10 319.20 7 5 139.65 6 5 119.70 0.20 0.45 2.10 8 8 134.40 7 3 44.10 6 4 50.40 0.20 0.45 2.10 4.80 10.08 710ab、de跨0.25 0.65 3.99 8 10 319.20 1463.07bc、cd跨0.25 0.65 3.99 7 10 279.30 0.20 0.45 2.10 7 2 29.40 0.20 0.45 2.10 4.80 10.08 15跨0.25 0.65 3.99 8 10 319.20 7 5 139.65 6 5 119.70 0.20 0.45 2.10 8 8 134.40 7 3 44.10 6 4 50.40 0.20 0.45 2.10 8.40 17.64 11bc跨0.25 0.65 3.99 7 3 83.79 397.530.20 0.45 2.10 7 1 14.70 0.20 0.45 2.10 8 0.00 cd跨0.25 0.65 3.99 7 3 83.79 0.20 0.45 2.10 7 1 14.70 24跨0.25 0.65 3.99 7 3 83.79 6 3 71.82 0.20 0.45 2.10 7 1 14.70 6 1 12.60 0.20 0.45 2.10 8.40 17.64 (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)15.652515.562197.85233.62515.561400.40453.62511.861067.406103.62511.861067.40114.2911.86448.31(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)14003011.561.0561.052533.57524003011.538.538.51597.7534003011.538.538.51597.75454003011.538.538.51597.756104003011.538.538.51597.7511400011.5038.5442.75(4) 楼板荷载计算：楼板恒荷载：13层：49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120 kn；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）103.638.051.0000 90.622-505.481 596.1028428.3854167.7174-337.76393.634.450.9054 359.1749-244.595 603.7703433.8956169.8747-74.720783.630.850.8108 608.1008-12.448 620.5486445.9532174.5954162.147673.627.250.7162 837.3997199.552 637.848458.3853179.4627379.014463.623.650.6216 1047.072399.248 647.824465.5545182.2695581.517253.620.050.5269 1237.117594.029 643.0875462.1506180.9369774.96643.616.450.4323 1407.535791.103 616.4313442.9943173.437964.540233.612.850.3377 1558.325997.762 560.5633402.8452157.71821155.4823.69.250.2431 1689.4891221.653 467.8368336.2079131.62891353.28215.655.650.1485 1801.0261471.059 329.9674237.128992.838481563.898（7）连梁内力分配与计算图6-8 一端刚域连梁计算简图计算方法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内力分配楼层mb(kn.m)m12(kn.m)m12(kn.m)m21(kn.m)xalmb12mb21lvbjvbj102275.414568.8536625850.010 297913.843 4.403752.84201.9971422.56315.1625120.9802120.980292374.813593.7033625850.010 297913.843 4.403752.84210.8211441.02235.1625126.2651247.245382467.958616.9896625850.010 297913.843 4.403752.84219.09458.32015.1625131.2175378.462772551.101637.7751625850.010 297913.843 4.403752.84226.4708473.76035.1625135.638514.100762590.665647.6662625850.010 297913.843 4.403752.84229.9831481.10775.1625137.7416651.842352551.989637.9973625850.010 297913.843 4.403752.84226.5497473.92535.1625135.6852787.527542402.012600.5029625850.010 297913.843 4.403752.84213.2356446.07335.1625127.7112915.238732107.586526.8966625850.010 297913.843 4.403752.84187.0984385.41375.1625110.89821026.13722017.463504.3658625850.010 297913.843 4.403752.84179.0978368.93295.1625106.15611132.29311057.432264.3581625850.010 297913.843 4.403752.8493.87227193.37245.162555.640611187.934风荷载作用下连梁ll2弯矩计算 表6-30连梁ll2内力分配楼层mb(kn.m)m12(kn.m)m12(kn.m)m21(kn.m)xalmb12mb21lvbjvbj102275.414568.8536625850.010 297913.843 4.403752.485247.8542293.38834.1625130.0282130.028292374.813593.7033625850.010 297913.843 4.403752.485258.6814306.20464.1625135.7083265.736682467.958616.9896625850.010 297913.843 4.403752.485268.8274318.21464.1625141.0311406.767772551.101637.7751625850.010 297913.843 4.403752.485277.8839328.93484.1625145.7823552.5562590.665647.6662625850.010 297913.843 4.403752.485282.1935334.03624.1625148.0432700.593152551.989637.9973625850.010 297913.843 4.403752.485277.9807329.04944.1625145.8331846.426242402.012600.5029625850.010 297913.843 4.403752.485261.644309.71154.1625137.2626983.688832107.586526.8966625850.010 297913.843 4.403752.485229.5732265.76644.1625119.00051102.68922017.463504.3658625850.010 297913.843 4.403752.485219.7563254.40194.1625113.91191216.60111057.432264.3581625850.010 297913.843 4.403752.485115.183133.34214.162559.705741276.307（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配，由此计算单片剪力墙的内力。h=38.05m80%，为方便计算，反弯点高度取倒三角形荷载的反弯点高度比。根据梁柱线刚度比，总层数n进行计算，由高层建筑结构设计规范依次查出 。反弯点系数见表6-174轴框架柱剪力分配计算表 表6-354号轴线框架柱的剪力分配表（调整后的剪力）层号di(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106622981778232605341621738.800 46.6849485.6013 89.689196622981778232605341621738.800 46.6849485.6013 89.689186622981778232605341621738.800 46.6849485.6013 89.689176622981778232605341621738.800 46.6849485.6013 89.689166622981778232605341621738.800 46.6849485.6013 89.689156622981778232605341621738.800 46.6849485.6013 89.689146622981778232605341621738.800 46.6849485.6013 89.689139752771910637350394061738.800 34.0636766.5905 70.256129141621910637350394061738.800 36.3409571.0423 74.9530112736482024425091256121738.800 27.6373634.2545 34.9658注：风荷载引起的总框架剪力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(kn.m)上mc(kn.m)下mblmbr103.651492.1945055.660.27885.6013 222.494985.6698 118.6640 103.831093.651492.1945055.660.27885.6013 222.494985.6698 164.3545 143.810283.651492.1945055.660.27885.6013 222.494985.6698 164.3545 143.810273.651492.1945055.660.27885.6013 222.494985.6698 164.3545 143.810263.651492.1945055.660.27885.6013 222.494985.6698 164.3545 143.810253.651492.1945055.660.27885.6013 222.494985.6698 164.3545 143.810243.651492.1945055.660.27885.6013 222.494985.6698 164.3545 143.810233.651492.1945055.660.502566.5905 119.2636120.4622 109.2978 95.635623.651492.1945055.660.15471.0423 216.366539.3859 179.6420 157.186715.6551492.1945055.660.703534.2545 57.38407136.1541 51.6106 45.1593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(kn.m)上mc(kn.m)下mblmbr103.651492.1951492.190.296589.6891 227.146595.7341 113.5733 113.573393.651492.1951492.190.2