12层学生宿舍楼框架-剪力墙结构设计书.doc

12层学生宿舍楼（框架——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）根据使用规定，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——实现对称。
3、 楼层的总长为L=40000mm=40m<65m(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可以满足规定的。
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。

结构基本尺寸拟定及截面几何特性：
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：
纵向连系梁取：
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：。（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）
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同样，并且可以认为边柱与中柱的受力相称。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：

1 —— 6层柱：
取该截面：
7 ——13层柱：
取该截面：
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
4.81E+04
4.81E+04
3.20E+04
1—— 8
5.15E+04
5.15E+04
3.43E+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
6.41E+04
6.41E+04
6.41E+04
1—— 8
6.87E+04
6.87E+04
6.87E+04

3 或4 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

框 架 柱 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
8—— 7
2.03E+04
2.03E+04
2.03E+04
2.03E+04
1—— 6
4.42E+04
4.42E+04
4.42E+04
4.42E+04

各榀框架的剪切刚度
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

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：

总连梁的加权平均剪切刚度为：
2、 剪力墙：
本设计的剪力墙的设立的片数与位置见图：
剪力墙的厚度取值如下：
一致厚度取为：

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：
各层单片剪力墙的截面惯性矩为：

单片剪力墙的加权平均抗弯刚度为：

则总剪力墙的加权平均抗弯刚度为：

3、 体系的刚度特性值：
总连梁的等效剪切刚度考虑其弹塑性变形的影响，刚度折减系数规定不得低于0.55，本设设计
考虑该连梁与其它框架梁线刚度接近，故取，则：

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：(上人屋面)
恒载：二 三油现浇保温层
120mm混凝土板
板底粉刷
恒载合计：
② 楼面荷载的标准值：
活载： （按宿舍取值）
恒载：水磨石地面
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：
恒载：120mm混凝土板
恒载合计：
④ 挑出阳台：
活载：
恒载：100mm现浇混凝土楼板
恒载合计：
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。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：
纵向主梁的自重：
次梁的自重：

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：
7 ——13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。（本设计所有剪力墙为无洞相同的墙体）

⑶ 内外围护墙自重：
① 外围护墙（每单位面积自重）
瓷砖墙面
200mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块
石灰粗砂粉刷层
合计：
② 内隔墙（每单位面积自重）
石灰粗砂粉刷层
160mm厚蒸压粉煤灰加气混凝土砌块
合计：
③ 门窗（每单位面积自重）
铝合金玻璃门窗
木门
2、 水平荷载
⑴ 风荷载：
① 广州地区基本风压值，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%，故基本风压应按计算。
风荷载体型系数近似按矩形平面取，则：

风压高度系数按C类粗糙度查取：
体系的自振周期T按《规范》建议公式：
由，查《建筑结构荷载规格》得：，。则可以按求得各楼层标高处的风振系数。
层高

13

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——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 均布荷载。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拟定。

转换图式见图表达：（后附）
③ 在风荷载作用下，框架——剪力墙的协同工作：
体系在风荷载作用的计算简图如图，刚度特性值 前面已经求得，则可分别按三种荷载情况进行体系内力计算。

体系在顶点集中荷载作用下，总弯矩：
总剪力：
均布荷载作用下，总弯矩：
总剪力：
倒三角形荷载作用下，总弯矩：
总剪力：
总框架分担的剪力：
总连梁的总线约束弯矩：
剪力墙的总剪力：
上述计算在下表中进行：
各层剪力墙底截面内力、即为表中结果。
各层总框架柱剪力可由上、下楼层处值取平均计算：

各层连梁总约束弯矩由下式计算：

④ 框架——剪力墙的内力表：

楼层
总剪力墙
总框架

总连梁

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
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——底部剪力标准值:
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：

② 结构的基本自震周期及地震影响系数的计算：：
（s）
由于计得：，查表得：

修正周期：
本设计的特性周期：

③ 结构总水平地震作用标准值：

④ 根据底部剪力法：计算得，
地震剪力标准值的计算
层数

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

⑥ 框架——剪力墙的总内力：

楼层
总剪力墙
总框架

总连梁

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
标高

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
0.000