土木毕业设计框架剪力墙结构计算书.docx

本工程采用框架—剪力墙结构体系，此种结构体系抗震性能优于框架体系，完全符合北京地区8度抗震设防的要求。同时，在建筑布局和空间利用上优于剪力墙结构。从受水平力作用下的位移变化看，纯剪力墙体系虽然底部抗剪性能优越，但顶部变形相对较大；而框架结构在顶部相对位移较小，底部抗剪能力有限。因此，框架—剪力墙结构有效的结合了上述两种结构的优点，使该结构体系在水平作用下具备了良好的力学特性。

1.1梁截面尺寸确定:
截面高h：按跨度的估算，且不小于400mm，也不宜大于梁净跨度。

取， ，
取纵横两方向梁高为800mm.

截面宽b：可取梁截面高的,且不应小于250mm。截面高度和截面宽比值不宜大于4，以保证梁平面外稳定。
取, 取纵横两方向梁宽为400m

标准层结构平面图

梁采用C40砼， b×h=400×800mm
②轴线 —轴间
①轴线 —轴间

③轴线 —轴间

②轴线 —轴间

说明：1～6层：[有6根, 38根] /层
7～12层: [有8根，32根]/层

1.2柱截面尺寸确定：

截面尺寸由轴压比 控制：

: 为考虑地震组合后轴压力增大系数，边柱取1.3,
内柱取1.2
F: 柱负载面积
: 折算荷载，近似根据经验取
[n]: 轴压比，对一级抗震近似取0.75
n :：柱以上层数

柱尺寸变化与砼等级错层进行

砼标号

9～12层

19.1
5～8层

21.2
1～4 层

23.1
单位：

层次
层数

截面确定
12
1
873.6
19.1
0.061
550×550
11
2
1747.2
19.1
0.121
10
3
2620.8
19.1
0.183
9
4
3494.4
19.1
0.244
600×600
8
5
4368
21.2
0.274
7
6
5241.6
21.2
0.329
6
7
6115.2
21.2
0.385
700×700
5
8
6988.8
21.2
0.440
4
9
7862.4
23.1
0.454
3
10
8736
23.1
0.504
800×800
2
11
9609.6
23.1
0.554
1
12
10483.2
23.1
0.605
统一取：=1.3 F=48 [n]=0.7 单位：

1.21柱线刚度： 单位:
层次

I

1～2层
800×800
边柱

4500

中柱

4500

3层
800×800

边柱

3500

中柱

3500

4层
700×700

边柱

3500

中柱

3500

5～6层
700×700

边柱

3500

中柱

3500

7～8层
600×600

边柱

3500

中柱

3500

9层
600×600

边柱

3500

中柱

3500

10～12层
550×550

边柱

3500

中柱

3500

说明：1～12层 每层有28根
1～6层 每层有20根
7～12层 每层有16根

1.3剪力墙尺寸确定：
1.3.1剪力墙截面尺寸确定：
抗震等级一级，剪力墙厚度应大于：
标准层: 楼层高的; 160mm
取3～12层墙厚为300mm
底部加强区： 楼层高的；200mm
取1～2层墙厚为300mm

1.3.2.剪力墙类型：
在整个立面上墙体无洞口，按整体强计算，这种整体墙实际上是一个整体的悬臂墙，符合平截面假定，正应力为直线规律分布。

1.3.3剪力墙刚度计算:
① 基本假定：剪力墙是空间体系，在水平荷载作用下，为简化计算，假定如下：
一、 楼盖在自身平面内刚度无穷大。
二、 各片剪力墙在其平面内刚度无穷大。
根据上述假定，可将纵横两个方向的剪力墙分开，把空间剪力墙结构简化为平面结构，即将空间结构沿两个正交主轴划分成若干平面剪力墙，每个方向的水平荷载由该方向的剪力墙承受，垂直于水平荷载方向的各片强不参与工作。在每个方向上，各片剪力墙承担的水平荷载按楼盖水平位移线性分布条件进行分配。

框架—剪力墙协同工作简图：

② 剪力墙刚度计算：

计算时只考虑横向剪力墙刚度，因为，此方向为弱轴。

剪力墙和两端都有柱或墙，符合构造要求，可不设扶墙或暗柱。

,
3～12层：
1～2层：为剪力不均匀系数，矩形截面取1.2

层次
b×h

b×h

12
300×8000
4×12.75×
3.25
1.66
1.61
300×8000
4×12.75×
3.25
1.66
1.61
3.22
11
3.25
1.66
1.61
3.25
1.66
1.61
3.22
10
3.25
1.66
1.61
3.25
1.66
1.61
3.22
9
3.25
1.66
1.61
3.25
1.66
1.61
3.22
8
3.35
1.71
1.67
3.35
1.71
1.67
3.34
7
3.35
1.71
1.67
3.35
1.71
1.67
3.34
6
3.35
1.71
1.67
3.35
1.71
1.67
3.34
5
3.35
1.71
1.67
3.35
1.71
1.67
3.34
4
3.45
1.76
1.71
3.45
1.76
1.71
3.42
3
3.45
1.76
1.71
3.45
1.76
1.71
3.42
2
300×8000
4×12.75×
3.45
1.76
1.71
300×8000
4×12.75×
3.45
1.76
1.71
3.42
1
3.45
1.76
1.71
3.45
1.76
1.71
3.42

因为，所以剪力变形的影响可忽略。

1.3.4框架剪力墙协同工作刚度特征值：
框架与剪力墙按铰接考虑，所以不考虑连梁作用影响

框架—剪力墙结构的侧移曲线随其刚度特征值变化而变化。当很小时（如时），即综合框架抗侧刚度比总剪力墙小很多时，结构侧移曲线接近纯剪力墙结构。反之，当值较大（如时），即综合框架抗侧刚度大于总剪力墙，结构侧移曲线比较接近框架结构的侧移曲线。

1.4楼板尺寸确定：
1.4.1竖向荷载计算：
楼面板荷载计算

楼梯
护士站
病房
卫生间
走廊
跳出阳台
楼面活荷载
2.0
2.0
1.5
2.0
2.0
2.5
楼面、顶棚做法
楼2D
楼2D
楼2D
楼8
楼2D
楼2D
做法重
0.44
0.44
0.44
2.34
0.44
0.44
现浇板重
（150厚）
3.75
3.75
3.75
3.75
3.75
3.75
恒荷载标准值
4.19
4.19
4.19
4.19
4.19
4.19
活荷载表准值
2.0
2.0
1.5
2.0
2.0
2.5
荷载标准值（）
6.19
6.19
5.69
8.09
6.19
6.69
恒荷载设计值
5.03
5.03
5.03
7.31
5.03
5.03
活荷载设计值
2.8
2.8
2.1
2.8
2.8
3.5
荷载设计值（g+q）
7.83
7.83
7.13
10.11
7.83
8.53
100%+50%

※ 《建筑结构荷载规范》GB50009—2001中北京地区50年一遇风压，雪压。

1.4.2楼屋面板设计：
本工程采用现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构。与之相适应，楼屋盖也选用现浇钢筋混凝土梁板结构。结合病房布置的灵活性，选用双向板楼盖。计算采用塑性方法。

——— 主梁 第七层结构平面图
——— 楼板轮廓线

构造要求：板厚大于40mm, 以上砼。
双向板厚度矩边长，

取板厚为150mm

查《简明混凝土结构设计手册》（建工图书148233）第78页表

1.33
1.33
1.33
1.33

0.57
0.57
0.57
0.57

0.0250
0.0417
0.0219
0.0424
C
1.11
1.14
1.07
1.15

病房处 8.93
楼梯 10.23
走廊 10.23
走廊 10.23
护士站 10.23

卫生间 12.51

病房 护士站

走廊 卫生间

8.04 9.21
15.36
8.07 9.86
15.62

4.58 5.25
8.76
4.60 5.62
8.90

16.08 18.41
30.72
16.14 19.72
31.24

16.08 18.41
0
16.14 19.72
31.24

0 0
0
16.14 19.72
0

16.08 18.41
0
16.14 19.72
0

根据《简明混凝土结构设计手册》（建工图书148233）第99页表取用，砼，Ⅱ级钢筋，150板厚
Ⅱ病房

m=8.66
取

m=6.96
取

m=16.9
取

取

Ⅱ护士站

m=10.34
取

m=6.96
取

m=18.49
取

取

Ⅲ

m=15.28
取

m=8.66
取

m=30.17
取

取

Ⅳ走廊

m=8.66
取

m=6.96
取

m=16.9
取

m=16.9
取

Ⅳ卫生间

m=10.34
取

m=6.96
取

m=20.07
取

m=20.07
取

Ⅴ

m=15.28
取

m=8.66
取

m=31.51
取

取

2.地震作用
2.1计算：
本工程结构立面为梯形，每层内收1.8m，则板面积每层减少36㎡。

1层
2层
3层
4层
5层
6层

楼板
面积
2362
1730
2270
2234
2198
2162

荷载（含板重）
7.88
7.88
8.83
8.83
8.83
8.83

板重量
18613
13632
20044
19726
19408
19090

梁面积
0.4×0.8
0.4×0.8
0.4×0.8
0.4×0.8
0.4×0.8
0.4×0.8

总梁长
688
608
688
688
688
688

容量
25
25
25
25
25
25

梁总量
5504
4864
5504
5504
5504
5504

柱截面
0.8×0.8×60
0.8×0.8×60
0.8×0.8×60
0.7×0.7×60
0.7×0.7×60
0.7×0.7×60

柱高
3.7
3.2
2.7
2.7
2.7
2.7

容量
25
25
25
25
25
25

柱总量
3552
3027
2592
2592
2592
2592

剪力墙 截面
1.11
0.96
0.81
0.81
0.81
0.81

墙长
88
88
88
88
88
88

容量
25
25
25
25
25
25

墙总量
2442
2112
1782
1782
1782
1782

门窗重
1000
1000
1000
1000
1000
1000

墙材料 作法
1000
1000
1500
1500
1500
1500

32111
24680
32422
32104
31786
31468

13.59
14.27
14.28
14.37
14.46
14.56

7层
8层
9层
10层
11层
12层
突出
楼板
面积
2126
2090
2054
2018
1982
1946
624
荷载（含板重）
8.83
8.83
8.83
8.83
8.83
5.59
5.59
板重量
18773
18455
18137
17819
17501
10874
3488
梁面积
0.4×0.8
0.4×0.8
0.4×0.8
0.4×0.8
0.4×0.8
0.4×0.8
0.4×0.18
总梁长
632
632
632
632
632
632
264
容量
25
25
25
25
25
25
25
梁总量
5056
5056
5056
5056
5056
5056
2112
柱截面
0.6×0.6×56
0.6×0.6×56
0.6×0.6×56
0.55×0.55×56
0.55×0.55×56
0.55×0.55×56
0.55×0.55×28
柱高
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
1.35
6
容量
25
25
25
25
25
25
25
柱总量
1361
1361
1361
1143
1143
572
1271
剪力墙 截面
0.81
0.81
0.81
0.81
0.81
0.4
0
墙长
88
88
88
88
88
88
0
容量
25
25
25
25
25
25
0
墙总量
1782
1782
1782
1782
1782
880
0
门窗重
1000
1000
1000
1000
1000
500
0
墙材料 作法
1200
1200
1200
1200
1200
600
600

29172
28834
28536
28000
27682
18482
7470

13.72
13.81
13.89
13.87
13.97
9.50

2.2.结构基本自振周期

基本自振周期也可按确定。
：为计算结构时用的假想位移（单位m）;
: 为非承重墙对结构自振周期的影响,取0.7～0.8.
由于屋面带有突出房间,故应把其折算到主体结构上计算。

取均布荷载

取均布荷载及
查《新编高层建筑结构》（包世华）第189页表5-28，表中查得，.
顶点位移 ， 即
将代入

2.3水平地震作用计算：
基底总水平地震作用标准值 ，：由于场地属Ⅲ类场地，取0.3。

Y: 在中V=0.9, : 8度，取0.16

所以
所以
因为，所以应考虑顶部附加水平地震作用
，：顶部附加水平地震作用系数，由
则
质点i的水平地震作用
具体计算见下表：

顶部
50
7470
373500
0.044
812.7
40636.2
12
44
18482
813208
0.095
1754.7
77208.8
11
40.5
27682
1121121
0.131
2419.7
97997.9
10
37
28000
1036000
0.121
2235.0
82694.7
9
33.5
28536
955956
0.111
2050.3
68684.4
8
30
28854
865620
0.101
1865.6
55967.1
7
26.5
29172
773058
0.090
1662.4
44053.6
6
23
31468
723764
0.084
1551.6
35686.0
5
19.5
31786
619827
0.072
1329.9
25933.1
4
16
32104
513664
0.060
1108.3
17732.2
3
12.5
32422
405275
0.047
868.1
10851.7
2
9.0
26490
238410
0.028
517.2
4654.7
1
4.5
32111
144500
0.017
314.0
1413.0

2.4位移计算与验算：
由于本公工程风荷载远小于水平地震作用，故只需进行水平地震作用下的位移验算。计算水平地震作用的侧移时，应取倒三角形分布荷载与顶点集中荷载产生的侧移之和。计算侧移时水平地震作用取用标准值，框架、剪力墙均取弹性刚度。

数据取用源自《新编高层建筑结构》（包世华）第190页，图5-41；第191页，图5-44

层高

合计
倒
三
角
集
中
倒
三
角
集
中
倒
三
角
集
中
12
3.5
44
1.0
0.3
0.3
倒三角：

26.0

1.8

11
3.5
40.5
0.92
0.28
0.25
24.2

2.5

10
3.5
37
0.84
0.25
0.22
21.7

1.7

9
3.5
33.5
0.76
0.23
0.18
20.0

2.7

8
3.5
30
0.68
0.20
0.16
17.32

2.6

7
3.5
26.5
0.60
0.17
0.14
14.7

2.6

6
3.5
23
0.52
0.14
0.10
集中：

12.1

2.6

5
3.5
19.5
0.44
0.11
0.07
9.5

2.6

4
3.5
16
0.36
0.08
0.06
6.9

2.6

3
3.5
12.5
0.28
0.05
0.04
4.3

1.7

2
4.5
9
0.20
0.03
0.02
2.6

1.7

1
4.5
4.5
0.10
0.01
0.00
0.9

0.9

其中：倒三角荷载：

集中荷载：
由上表可知各层层间位移角均小于，满足要求。
结构顶点位移

3.框架协同工作
3.1

框架剪力墙协同工作分析时，按下图所示，方法将各质点的水平地震作用折算为倒三角形分布荷载和顶点集中荷载。
综合剪力墙弯矩
综合剪力墙剪力
综合框架剪力
地震影响系数。

层次

12
44
1.0
-0.33
-6582
0
11
40.5
0.92
-0.20
-3989
0.01
10
37
0.84
-0.08
-1595
0.01
9
33.5
0.76
0.02
399
0.01
8
30
0.68
0.12
2394
0.01
7
26.5
0.60
0.22
4388
0.02
6
23
0.52
0.30
5984
0.02
5
19.5
0.44
0.38
7580
0.05
4
16
0.36
0.46
9175
0.1
3
12.5
0.28
0.56
11170
0.16
2
9
0.2
0.67
13365
0.23
1
4.5
0.1
0.82
16357
0.34
层次

12
0
0.33
6095
0
11
7326
0.35
6465
2837
10
7326
0.37
6834
5438
9
7326
0.40
7388
7802
8
7326
0.42
7758
9930
7
14651
0.42
7758
11822
6
14651
0.43
7943
13477
5
36638
0.43
7943
14895
4
73257
0.40
7388
16077
3
117210
0.36
6650
17023
2
148490
0.29
5357
17732
1
249072
0.17
3140
18286
注：分别查《新编高层建筑结构》(包世华) 第190页,图5-42

,
,

3.2 总框架剪力调整：
⑴ 对于的楼层即大于的楼层不必调整，按取用；
当时，
第一层，故，
取小，第1~3层
⑵ 取用，本结构框架柱数量分1~6层和7~12层有规律变化，应取第一层或第七层对应地震作用的标准的总剪力。

6582
6826
7033
7403
7536
7434
7493
7315
6902
5853
4368
-2978
3989

4.地震作用计算
4.1.地震力作用下剪力墙内力计算：
总剪力墙弯矩和剪力在各墙之间按各墙的等效刚度分配。
由于与的等效刚度相同，所以每片墙分配的剪力和弯矩为总剪力和弯矩的。

12层
11层
10层
9层
8层
7层
6层
5层
4层
3层
2层
1层

-6582
-3989
-1595
399
2394
4388
5984
7580
9175
11170
13365
16357

-823
-499
-199
50
299
549
748
948
1147
1396
1671
2045

0
7326
7326
7326
7326
14651
14651
36628
73257
117210
148490
249072

0
915
916
916
916
1831
1831
4579
9157
14651
18561
31154
单位 kN; kN·m

4.2.地震力作用下框架内力计算
水平地震力作用下，柱子的剪力及弯矩计算
对总框架的总剪力应按各柱D值分配，且应取反弯点处的；近似计算时，每层可取中点处的剪力，其值取上、下二层楼板标高处平均值。
第i层j柱剪力
第i层j柱弯矩
反弯点高度比
其中：y 为柱子反弯点高度系数；
为上下梁刚度不同时的反弯点高度的修正系数；
为上下层高度不同时的反弯点修正系数。
水平地震作用下为到三角力作用下的值，在《新编高层建筑结构》(包世华)第79页，表3-3查取，在第83页，表3-5查取。

边柱 单位N·mm
层次
层高

(kN·m)
(kN·m)
12
3500
6582
2.16
3.42
1.58
104.0
0.98
0.35
0.35
236.6
127.4
11
3500
6826
2.16
3.42
1.58
107.9
0.98
0.30
0.30
264.4
113.3
10
3500
7033
2.16
3.42
1.58
111.1
0.98
0.45
0.45
213.9
174.9
9
3500
7403
2.45
3.82
1.56
115.5
0.69
0.45
0.45
222.3
181.9
8
3500
7536
2.43
3.80
1.56
117.6
0.67
0.45
0.45
226.4
185.2
7
3500
7434
2.43
3.80
1.56
116.0
0.67
0.45
0.45
223.3
182.7
6
3500
7493
2.93
4.22
1.44
107.9
0.36
0.43
0.43
215.3
162.4
5
3500
7315
2.93
4.22
1.44
105.3
0.36
0.45
0.45
202.7
165.8
4
3500
6902
2.96
4.32
1.46
100.8
0.35
0.50
0.50
176.4
176.4
3
3500
5853
3.27
4.45
1.36
79.6
0.21
0.55
0.55
153.2
153.2
2
4500
4368
1.94
2.79
1.44
62.9
0.26
0.64
0.59
116.1
167.0
1
4500
3989
5.49
7.92
1.44
57.4
0.26
0.84
0.84
41.3
217.0

中柱 单位N·mm
层次
层高

(kN·m)
(kN·m)
12
3500
6582
2.16
4.42
2.04
134.3
1.08
0.35
0.35
305.5
164.5
11
3500
6826
2.16
4.42
2.04
139.3
1.08
0.40
0.40
292.5
195.0
10
3500
7033
2.16
4.42
2.04
143.5
1.08
0.45
0.45
276.2
226.0
9
3500
7403
2.45
5.12
2.09
154.7
0.69
0.45
0.45
297.9
243.7
8
3500
7536
2.43
5.06
2.08
156.7
0.67
0.45
0.45
301.6
246.8
7
3500
7434
2.43
5.06
2.08
154.6
0.67
0.45
0.45
297.6
243.5
6
3500
7493
2.93
5.63
1.92
143.9
0.36
0.43
0.43
287.1
216.6
5
3500
7315
2.93
5.63
1.92
140.4
0.36
0.45
0.45
270.3
221.1
4
3500
6902
2.96
5.80
1.96
135.3
0.35
0.50
0.50
236.8
236.8
3
3500
5853
3.27
6.60
2.02
118.2
0.21
0.55
0.55
186.2
227.5
2
4500
4368
1.94
3.73
1.92
83.9
0.27
0.63
0.58
158.6
219.0
1
4500
3989
5.49
10.56
1.92
76.6
0.27
0.81
0.81
65.5
279.2

框架的节点平衡
4.3.梁端弯矩、剪力及柱轴力的计算
梁端弯矩： 方向与柱弯 矩相反

梁端剪力：
柱轴力：边柱： 中柱：

～端跨梁
～端跨梁
边柱N
中柱N
层次
L

L

12
8
237
131
46
8
174
174
43.5
-46
2.5
2.5
11
8
392
196
73.5
8
261
261
65.3
-119.5
8.2
10.7
10
8
327
202
66.1
8
270
270
67.5
-185.6
-1.4
9.3
9
8
397
224
77.6
8
300
300
75
-263.2
2.6
11.9
8
8
408
233
80.1
8
312
312
78
-343.3
2.1
14
7
8
409
233
80.3
8
311
311
77.8
-423.6
2.5
16.5
6
8
398
227
78.1
8
304
304
76
-501.7
2.1
18.6
5
8
365
208
71.6
8
279
279
69.8
-573.3
1.8
20.4
4
8
342.2
196
67.3
8
262
262
65.5
-640.6
1.8
22.2
3
8
330
181
63.9
8
242
242
60.5
-704.5
3.4
25.6
2
8
269
165
54.3
8
220
220
55
-758.8
-0.7
24.9
1
8
258
122
47.5
8
163
163
40.8
-806.3
6.7
31.6

4.4.水平力下梁柱内力（整理综合）

梁A～B轴（C～D轴）
梁B～C轴
层次

12
237
131
46
174
174
43.5
11
392
196
73.5
216
216
65.3
10
327
202
66.1
270
270
67.5
9
397
224
77.6
300
300
75
8
408
233
80.1
312
312
78
7
409
233
80.3
311
311
77.8
6
398
227
78.1
304
304
76
5
365
208
71.6
279
279
69.8
4
342
196
67.3
262
262
65.5
3
330
181
63.9
242
242
60.5
2
269
165
54.3
220
220
55
1
258
122
47.5
163
163
40.8

弯矩
轴力
层次
柱A(柱D)
柱B(柱C)
柱A(柱D)
柱B(柱C)
12

46
46
2.5
11
119.5
119.5
10.7
10
185.6
185.6
9.3
9
263.2
263.2
11.9
8
343.3
343.3
14
7
423.6
423.6
16
6
501.7
501.7
18.6
5
573.3
573.3
20.4
4
640.6
640.6
22.2
3
704.5
704.5
25.6
2
758.8
758.8
24.9
1
806.3
806.3
31.6

5.竖向作用下框架内力
5.1.计算单元及计算简图
取或轴线横向框架进行计算。由于楼面荷载均匀分布，故取两轴线中线之间的长度为计算单元宽度。

框架计算单元 竖向作下框架计算简图
因梁板为整体现浇，且各区格为双向板，故直接传给横梁的楼面荷载为梯形荷载，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架。
5.2.重力代表值计算：
上页图中，包括梁重（不计板重）和隔墙重，由前面表格的有关数据得：
梁重（400×800）
内墙 石灰粗沙粉刷
200厚水泥空心砖
合计

为板自重传给横梁的梯形荷载峰值，板取100%gk+100qk

为通过纵梁传给柱的板自重、纵梁自重、纵墙自重等所产生的集中荷载和集中力矩，根据上图负载面积可得：
纵梁自重：0.4×0.8×25×6=48kN
纵梁传给柱的板重：6.19×（0.5×6×3×2）=111.4kN
纵墙自重（内）：7.02×6=42.12kN
外墙自重（玻璃幕墙）：1.2×1.5×3.5×6×0.5=18.9kN

5.3.荷载作用下框架弯矩计算
采用力矩分配法近似计算，计算结果对梁支座弯矩乘0.8系数，跨中弯矩按调整后的支矩计算，其应大于按简支梁计算在均布荷载作用下：

层次

12
=10.6
=12.9
11
=10.6
=12.9
10
=10.6
=12.9
9
=15
=20.1
8
=15.5
=20.7
7
=15.5
=20.7
6
=28.7
=38.3
5
=28.7
=38.3
4
=29.6
=39.5
3
=50.5
=67.4
2
=39.3
=39.3
1
=52.4
=52.4

G