框剪结构设计
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框剪结构设计要点《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)剪力墙布置:一、框剪结构两主轴方向均应布置剪力墙,剪力墙宜纵横相连的L、T、U型等布置,框架梁、柱与剪力墙的轴线宜重合在同一平面内,梁、柱轴线间偏心距不宜大于柱在该方向边长的1/4。
二、框剪结构中剪力墙布置应遵循“均匀、分散、对称、周边”的基本原则,并考虑:1.剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼(电)梯间、平面形状变化及恒载较大的部位,剪力墙间距不宜过大。
2.平面形状凹凸较大时,宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。
3.单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底部总剪力的40%。
4.剪力墙宜贯通建筑物的全高,宜避免刚度突变;剪力墙开洞时,洞口宜上下对齐。
5.剪力墙不宜设在需要开大洞口的部位,当需要开洞时,洞口面积不宜大于墙面面积的1/6。
6.楼梯间、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置。
7.墙肢截面高度(墙长)不宜大于8m。
否则,墙面开洞并形成弱连梁连接,后用砌体填充。
8.房屋纵向区段较长时,纵向剪力墙不宜集中设置在房屋的端开间。
9.为避免施工困难,不宜在变形缝两侧同时设置剪力墙。
10.抗震设计时,剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。
11.剪力墙之间的间距宜≤4B且≤50m(现浇、7度抗震),剪力墙之间的楼板有较大开洞时,剪力墙的间距应减小。
大洞见〈高规〉。
12.带边框的剪力墙截面厚度,抗震设计时,不应小于160mm且层高的1/20;一、二级抗震等级底部加强部位的墙厚,不应小于200mm且层高的1/16。
无端柱或翼墙的一字墙时,180mm且1/15,加强部位层高1/12。
否则计算墙体的稳定性。
三、剪力墙的构造要求,构造边缘构件和约束边缘构件设置、开洞构造及配筋等构造见〈高规〉7.2.16;7.2.17等。
四、初估截面尺寸及砼强度等级(必须满足构造规定)参照相近结构估。
或框架梁按跨度估;框架柱按负荷轴压估后再适当扩大;剪力墙按截面构造选。
结构设计经验谈——框剪结构框架-剪力墙结构,俗称为框剪结构。
主要结构是框架,由梁柱构成,小部分是剪力墙。
墙体全部采用填充墙体,由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成,在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。
适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。
框剪结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。
框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。
因此,这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。
框剪结构的变形为剪弯型众所周知,框架结构的变形是剪切型,上部层间相对变形小,下部层间相对变形大。
剪力墙结构的变形为弯曲型,上部层间相对变形大,下部层间相对变形小。
对于框剪结构,由于两种结构协同工作变形协调,形成了弯剪变形,从而减小了结砍的层间相对位移比和顶点位移比,使结构的侧向刚度得到了提高。
一、水平荷载主要由剪力墙承受从受力特点看,由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多,在水平荷载作用下,一般情况下,约80%以上用剪力墙来承担。
因此,使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层框架剪力墙结构兼具了框架布置灵活、延性好和剪力墙刚度大的优点,二者通过水平刚度较大的楼盖协同工作,在水平作用下呈弯剪型位移曲线,层间变形趋于均匀,比纯框架结构侧移小,非结构性破坏轻,其中剪力墙为主要抗侧力构件,框架起到二级防线作用,比剪力墙体系延性好,布置灵活。
因此,框剪结构是一种抗剪性能较好的结构体系。
但由于剪力墙和框架的层间位移角弹性极限值相差很远,当结构遭遇强烈地震时,剪力墙在其底部首先越过弹性变形阶段出现裂缝进而屈服,在出铰部位刚度大幅降低,刚度沿竖向发生突变,在塑性铰区发生塑性转动,从而带动上部的墙体发生刚体位移,再加上弯曲变形,顶部侧移激增,给与之相连的框架施加了很大的附加剪力。
而此刻结构的层间侧移角还远小于框架的弹性变形值,框架尚未充分发挥其自身的水平抗力。
框剪结构设计一.框剪结构的特点1.框架—剪力墙结构,亦称框架—抗震墙结构,简称框剪结构。
它是框架结构和剪力墙结构组成的结构体系,既能为建筑使用提供较大的平面空间,又具有较大的抗侧力刚度。
框剪结构可应用于多种使用功能的高层房屋,如办公楼、饭店、公寓、住宅、教学楼、实验楼等等。
其组成形式一般有:(1)框架与剪力墙(单片墙、联肢墙或较小井筒)分开布置;(2)在框架的若干跨内嵌入剪力墙(有边框剪力墙);(3)在单片抗侧力结构内连续布置框架和剪力墙;(4)上述两种或三种形式的混合。
2.框剪结构由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成。
这两种结构的受力特点和变形性质是不同的。
在水平力作用下,剪力墙是竖向悬臂弯曲结构,其变形曲线呈弯曲型,楼层越高水平位移增长速度越快,顶点水平位移值与高度是四次方关系:均布荷载时倒三角形荷载时在一般剪力墙结构中,由于所有抗侧力结构都是剪力墙,在水平力作用下各道墙的侧向位移相类似,所以,楼层剪力在各道剪力墙之间是按其等效刚度EI eq 的比例进行分配。
框架在水平力作用下,其变形曲线为剪切型,楼层越高水平位移增长越慢,在纯框架结构中,各榀框架的变形曲线类似,所以,楼层剪力墙是按框架柱的抗推刚度D值比例进行分配。
框剪结构,既有框架,又有剪力墙,它们之间通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起,使它们水平位移协调一致,不能各自自由变形,在不考虑扭转影响的情况下,在同一楼层的水平位移必须相同。
因此,框剪结构在水平力作用下的变形曲线呈S形的弯剪型位移曲线。
图一.框剪结构变形特点3.框剪结构在水平力作用下,由于框架与剪力墙协同工作,在下部楼层,因为剪力墙位移小,它拉着框架变形,使剪力墙承担了大部分剪力;上部楼层则相反,剪力墙的位移越来越大,而框架的变形则相对较小,所以,框架除负担水平力作用下的那部分剪力外,还要负担拉回剪力墙变形的附加剪力,因此,在上部楼层即使水平力产生的楼层剪力很小,而框架中仍有相当数值的剪力。
什么是框剪结构[关于框剪结构设计的影响因素探析]框剪结构是一种常见的建筑结构形式,它由框架和剪力墙两部分组成。
框架是由柱、梁和连接节点构成的,承担主要的竖向荷载和水平荷载。
剪力墙则主要承担建筑的抗侧向荷载。
框剪结构的设计是一个复杂的过程,需要考虑多个因素。
以下是几个常见的影响框剪结构设计的因素:1.建筑功能和用途:建筑的功能和用途将直接影响框剪结构的设计。
例如,如果建筑是一个住宅,那么可能需要考虑到振动和噪音的问题;如果是商业或办公建筑,那么可能需要考虑到柱间空间的要求。
2.地震和风荷载:框剪结构在地震和风荷载下的响应是设计的重要考虑因素。
地震和风荷载会对建筑施加水平荷载,对结构的稳定性和安全性有较大影响。
因此,设计时需要根据具体地区的地震和风荷载标准进行分析和计算。
3.结构材料和构造方式:结构材料的选择和构造方式对框剪结构的设计也有重要的影响。
常见的结构材料包括钢筋混凝土、钢结构和木结构等。
不同的材料和构造方式会影响结构的刚度、强度和稳定性等性能,设计者需要根据具体要求进行选择。
4.断面形状和尺寸:框剪结构的断面形状和尺寸直接决定了结构的强度和刚度。
设计时需要根据结构所受荷载和性能要求,选择适当的断面形状和尺寸,并进行合理布置。
5.工程造价和施工工艺:框剪结构的设计还需要考虑工程造价和施工工艺等因素。
设计者需要根据预算和实际情况,合理选择结构形式和材料,以确保设计的经济性和施工的可行性。
总之,框剪结构的设计受到多种因素的影响,需要综合考虑各个方面的因素,以实现设计的安全性、经济性和可行性。
在进行设计时,设计者需要进行合理的分析和计算,确保结构的稳定性和安全性,同时满足建筑的功能和用途要求。
模板工程框剪结构工程,模板是关键,为确保工程质量,争创安济杯。
我们计划:地下室至二层结构柱、梁截面尺寸变化大,均采用清水竹胶合板支设,进入标准层后的柱模板、局部大面剪力墙、电梯井筒模、楼梯踏步模均采用全钢大模板支设体系,梁板结构采用满堂钢管架支撑,清水竹胶板支设。
按照A座、B座、C座三个单体不同结构尺寸和流水段的划分配制模板套数:A座划分两个作业段,柱剪力墙定型全钢大模配制一套,电梯井筒模2套,楼梯踏步模一套,整层梁板结构竹胶合板模及支撑架体系按三层配制。
B座、C座按各自结构要求:分别配制柱、剪力墙、电梯井筒模,楼梯踏步定型全钢大模各一套,整层梁板结构竹胶合板模及支撑架体系分别按三层配制,以便保证楼层模板使用的周转需要。
1.模板的设计原则及要求(1)基本要求模板必须尺寸准确,板面平整;具有足够的承载力、刚度和稳定性,能可靠地承受新浇筑混凝土的自重和侧压力,以及施工荷载;构造简单,装拆方便,并便于钢筋的绑扎、安装和混凝土的浇筑、养护等要求。
在满足塔吊起重量要求、施工便利和经济的条件下,应尽可能扩大模板面积、减少拼缝。
(2)模板要有计算、有措施、有方案依据新浇筑混凝土的自重或侧压力及施工荷载的有关数据和标准计算,确定模板体系、措施和施工方案。
①模板设计中必须要有模板体系的计算,计算内容应包括以下几项:1)混凝土侧压及荷载计算;2)板面承载力及刚度验算;3)次龙骨承载力及刚度验算;4)主龙骨承载力及刚度的验算;5)穿墙螺栓承载力的验算(对板模要有支撑体系的验算);6)大模板自稳角的验算。
②模板及其支架设计应考虑的荷载有:1)模板及其支架自重;2)新浇筑混凝土自重;3)钢筋自重;4)施工人员及施工设备荷载;5)振捣混凝土时产生的荷载;6)新浇混凝土对模板侧面的压力;7)倾倒混凝土时产生的荷载。
(注:大型钢模板设计方案单独编写上报)(3)关键部位模板的技术要求除整体的配模要求外,模板设计的重点应放在阴阳角接口、楼层间过渡节点、底部节点、门窗洞口、电梯井筒等一些特殊部位的模板设计上,以保证洞口方正,尺寸准确、层间过渡自然。
框剪结构设计的影响因素框剪结构是一种常见的结构形式,它由框架和剪力墙组成,通过相互配合来承担和传递荷载。
框剪结构的设计涉及到多个因素的考虑,包括结构的功能需求、强度要求、稳定性要求、刚度要求以及经济性等。
下面将详细介绍这些影响因素。
1.功能需求:结构的功能需求是框剪结构设计的基础,包括使用功能、空间要求等。
不同的功能需求会影响结构的布局、尺寸以及材料选择等,从而对框剪结构的设计产生影响。
2.强度要求:框剪结构设计中的一个重要考虑因素是强度要求。
结构需要满足的荷载要求以及结构的强度计算是框剪结构设计的核心部分。
荷载要求通常涉及到重力荷载、风荷载、地震荷载等。
根据相关规范和设计原则进行强度计算,以确保结构的安全可靠。
3.稳定性要求:稳定性是框剪结构设计中的关键问题之一、在考虑结构整体稳定性的基础上,还需要针对局部构件的稳定性进行分析。
对于高层建筑等结构来说,还需要考虑稳定性在火灾等极端情况下的表现。
4.刚度要求:刚度是框剪结构设计中的一个重要指标,影响着结构的整体性能。
根据空间刚度的要求,选择合适的结构形式和材料,以满足对结构刚度的需求。
5.材料性能:材料的性能对框剪结构的设计和构造具有重要影响。
常用的结构材料包括钢筋混凝土、钢结构和木结构等。
不同材料具有不同的特点,如强度、刚度、耐久性等。
根据不同的材料性能来选择合适的结构形式和构造方式。
6.施工可行性:框剪结构的施工可行性也是设计中需要考虑的一个重要因素。
施工过程中的工艺要求、施工工艺流程、材料的可获得性以及施工时间等都需要考虑到,以确保结构的施工质量和进度。
7.经济性:框剪结构的经济性是设计过程中需要综合考虑的一个因素。
经济性包括结构的初建成本、运营成本以及维护成本等。
通过合理的设计和材料选择来降低结构的总体成本,提高经济效益。
总的来说,框剪结构设计的影响因素包括功能需求、强度要求、稳定性要求、刚度要求、材料性能、施工可行性以及经济性等。
在设计过程中,需要综合考虑这些因素,以制定合理的设计方案,确保结构的安全可靠、经济合理。
土木工程中的框剪结构设计框剪结构是土木工程中常用的一种结构形式,具有较高的刚度和稳定性,被广泛应用于建筑、桥梁和高架等工程中。
本文将探讨框剪结构的设计原理、应用范围以及一些设计上需要注意的问题。
一、框剪结构的设计原理框剪结构是由框架和剪力墙组成的结构形式。
框架是由柱、梁和节点连接而成的刚性框架,可以承受水平荷载的作用。
剪力墙则是通过墙体的剪切变形吸收和分散荷载的作用。
框架和剪力墙的结合形成了整体的框剪结构,使其具备了较高的承载能力和刚度。
框剪结构的设计原理主要是通过框架和剪力墙的合理布置以及节点的设计来实现。
框架的布置需要考虑荷载的传递路径和结构的整体稳定性,通常采用近似等刚度的布置方式。
剪力墙的位置和布置要根据结构的形状和受力情况进行合理选择,以保证整体结构的稳定性和抗震能力。
节点设计上,需要考虑节点的刚度和连接的可靠性,确保对框架和剪力墙的连接能够承受设计荷载,且具备一定的变形能力。
二、框剪结构的应用范围框剪结构因其良好的抗震性能和刚度而被广泛应用于土木工程中。
在建筑领域,适用于高层建筑、大跨度厂房和特殊形状建筑等。
在桥梁领域,适用于高速公路桥、特殊结构桥和大跨度桥等。
在高架领域,适用于城市快速交通路段、地铁、轻轨和铁路等。
框剪结构的应用范围广泛,不仅仅限于上述几个领域,还可以根据具体工程需求进行灵活的设计。
三、框剪结构设计的注意事项在框剪结构设计中,需要注意以下几个问题。
1. 考虑构造体的整体性能。
在框剪结构中,框架和剪力墙应该作为整体考虑,而不仅仅是独立的构件。
设计时需要综合考虑两者的相互作用,以实现结构的整体性能。
2. 考虑荷载的传递路径。
框剪结构中的荷载主要通过框架来传递,因此需要保证框架的刚度和连接的可靠性。
在节点处应采取合适的连接方式,避免节点的变形和破坏。
3. 考虑地震作用。
框剪结构在设计中的一个主要目标是抵御地震力的作用。
因此,需要根据具体的地震烈度和工程要求进行合理的抗震设计,以确保结构的安全性和可靠性。
摘要:本结构位于大连市,结构类型为框架—剪力墙,抗震设防烈度为7度,地震加速度为0.1g,场地类别为Ⅱ类,设计地震分组为第一组,设计基准期50年,基本风压0.652kN。
该建筑全部为办公用房,层高3.6m,楼层总高36.9m,m总建筑面积约为101352m,室内外高差0.450m。
满足防火要求设两个双跑楼梯。
框架—剪力墙结构是把框架和剪力墙两种结构组合在一起形成的结构,房屋的竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担,而水平作用主要由抗侧刚度较大的剪力墙承担。
这种结构既具有框架结构布置灵活、使用方便的特点,又具有较大的刚度和较强的抗震能力。
因此,在有抗震设防要求时,宜尽量采用框架—剪力墙结构。
本工程为框架—剪力墙办公楼,结构设计合理,较好的利用了周边的建筑和环境,具有良好的使用性。
前俩周进行了建筑平面图的设计,包括底层、标准层顶层的建筑平面图的布置及内部房间楼梯间的布置,建筑正、背、侧立面(标注立面做法)的绘制,墙身大样图(说明了屋面、楼面、地面、内外墙面、散水、门窗等构造做法,基础地梁和墙体之间的关系等)。
后面的十四周左右的时间进行了计算书的计算和结构施工图的绘制,包括俩张手绘的结构图施工图。
结构计算部分包括初估构件截面尺寸及刚度计算、荷载计算、内力计算、内力组合、构件截面设计(框架梁柱、节点、屋面板、楼面板、楼梯)、基础设计(考虑到本工程的特点决定采用十字形条形基础)。
结构施工图包括结构平面布置图、板的配筋图(包括标准层和顶层)、基础平面布置图基础剖面图及基础梁板配筋图、楼梯结构平面图及平台板平台梯段板平台梁的配筋图,手绘了一榀标准框架(○4轴)的配筋图(各框架梁柱的剖面图)和一榀剪力墙的配筋图(端柱、连梁剖面图)等。
关键词:框架—剪力墙结构、刚度计算、内力计算、截面设计、抗震设计。
摘要:设计题目为内蒙古呼和浩特市某住院部大楼,结构类型为框架—剪力墙,抗震设防烈度为8度,场地类别为Ⅱ类,设计地震分组为第一组,设计基准期50年,基本风压0.652kN。
二、主要施工方法1。
测量1。
1 施工测量的准备工作:(1).了解工程的总体布局、定位及标高情况。
(2)。
对图纸进行校核。
(3)。
确定放线精度。
(4)。
测量设备、仪器确保在有效期内。
1。
2 建筑定位放线:(1)。
建筑物平面控制网的测设:建筑物平面控制网的定位依据建筑为原有建筑物,其中新建教学楼南墙外皮距物理楼北墙外皮16.95m,新建教学楼西墙与物理楼西墙平齐。
1).平面控制网的精度要求:根据建筑的结构和使用特点,布网精度为二级,测角中误差为±12",边长相对误差为 1/15000。
2)。
距离丈量方法:距离丈量采用I级钢尺,进行往返测量。
并考虑尺长、温度、倾斜、拉力等各项改正数。
具体公式为:(考虑采用标准拉力,则拉力改正数不计)—-—鉴定时标准温度式中:L—-—丈量时钢尺读数 t—-—实际距离 a--—钢尺线膨胀系数 LL——-钢尺实际长度 t———测量时实际温度实—-钢尺名义长度 h——-两端高差L明3)。
角度测设:采用合格的经纬仪根据已知的起始方向,测设角度.用正倒镜法测出角后,量取距离。
(2).建筑物高程控制网测设:高程引入采用原场区内已知水准点进行测设,本工程布设6个临时水准点,组成建筑物的高程控制网,控制网的测量由专人负责,技术负责人复测。
(3)。
测设轴线控制桩:根据已布好的建筑物平面控制网,测设轴线控制桩,测设时以两端控制桩为准,测定该边的控制桩,并校核各桩间距,精度同平面控制网.1.3 基础开挖和基础施工放线:(1).基础开挖放线1).根据轴线控制点,按图纸尺寸撒出基槽开挖上下口控制线,基槽上口控制线允许偏差为+50mm、—20mm,基槽下口控制线允许误差为±10mm.2)。
基础开挖接近槽底30cm时,人工辅助挖土,测量组随时跟着人工作业进行抄平,及时在基底按3m×3m设标高控制点,并在槽壁上测设出标高控制桩.基底标高控制点的允许误差为±10mm。
框剪结构施工组织设计完整版施工组织设计是指在施工项目中,根据工程特点和施工要求,合理安排施工工序、人员配备、资源调配和施工方法,制定出一套完整的施工方案和组织管理体系,以保证施工过程的高效、安全和质量。
下面是一个完整版的框剪结构施工组织设计:一、施工项目概况:本项目为一座多层框架剪力墙结构的建筑,总建筑面积XXX平方米,地上X层,地下X层。
二、施工目标:1.安全:确保施工期间的安全,减少事故风险。
2.质量:保证施工过程和施工结果的质量,符合相关标准和规范。
3.进度:控制施工进度,按计划完成各项工程。
4.成本:优化资源配置,降低施工成本。
三、施工工序划分:1.地基处理:包括场地平整、土方开挖、基础浇筑等工序。
2.主体结构施工:包括框架搭建、剪力墙施工、柱子加固等工序。
3.室内装饰:包括墙面贴砖、地板铺装、油漆涂料施工等工序。
4.外部围护:包括外墙砌筑、屋面施工等工序。
5.安装调试:包括水电安装、设备安装、空调系统调试等工序。
6.竣工验收:包括工程验收、质量检查、安全评估等工序。
四、施工人员配备:1.项目经理:负责全面的施工管理和协调工作。
3.安全员:负责施工现场的安全监督和事故预防。
4.工程队长:负责具体工序的施工组织和协调工作。
5.施工人员:包括技工、熟练工等,根据具体工序进行配备。
五、施工资源调配:1.施工材料:根据施工进度,提前计划和采购所需的各种建筑材料。
2.施工设备:根据工序要求,配备相应的施工机械和设备。
3.施工场地:合理规划施工场地,确保施工过程的顺利进行。
六、施工方法和技术:1.地基处理:采用土方开挖加入砂石料填充的方法,保证地基的稳定性。
2.主体结构施工:采用钢筋混凝土浇筑工艺,保证框架和剪力墙的抗震性能。
3.室内装饰:采用干挂、瓷砖贴贴等施工方法,提高施工效率和装饰质量。
4.外部围护:采用预制墙板和玻璃幕墙施工技术,简化施工流程,保证施工质量。
5.安装调试:采用先安装后调试的方法,保证设备安装和系统调试的顺利进行。
第8章框架-剪力墙结构设计【学习目标】本章主要介绍框架-剪力墙结构和板柱-剪力墙结构。
框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构的结构布置、计算分析、截面设计及构造要求除应符合本章的规定外,尚应分别符合前面各章的有关规定。
8.1 框架-剪力墙结构特点8.1.1 框架-剪力墙结构体系框架-剪力墙结构也称框剪结构,这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,构成灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求,同时又具有侧向刚度较大的优点,是一种比较好的抗侧力体系,广泛应用于高层建筑。
抗震设计时,框架-剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系,结构的两个主轴方向都要布置框架和剪力墙。
框架-剪力墙结构可采用下列形式:(1)框架与剪力墙(单片墙、联肢墙或较小井筒)分开布置;(2)在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙(带边框剪力墙);(3)在单片抗侧力结构内连续分别布置框架和剪力墙;(4)上述两种或三种形式的混合。
框架-剪力墙结构具有如下的一些特点:(1)框剪结构,由延性较好的框架、抗侧力刚度较大并带有边框的剪力墙和有良好耗能性能的连梁所组成,具有多道抗震防线,从国内外经受地震后震害调查表明,确为一种抗震性能很好的结构体系。
(2)框剪结构在水平力作用下,水平位移是由楼层层间位移与层高之比Δu/ℎ控制,而不是顶点水平位移进行控制。
层间位移最大值发生在(0.4~0.8)H 范围内的楼层,H为建筑物总高度。
(3)框剪结构在水平力作用下,框架上下各楼层的剪力取用值比较接近,梁、柱的弯矩和剪力值变化较小,使得梁、柱构件规格较少,有利于施工。
8.1.2 框架-剪力墙受力特点框剪结构的受力特点,是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式,所以它的框架不同于纯框架结构中的框架,剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。
因为,在下部楼层,剪力墙的位移较小,它拉着框架按弯曲型曲线变形,剪力墙承受大部分水平力,上部楼层则相反,剪力墙位移越来越大,有外侧的趋势,而框架则有内收的趋势,框架拉剪力墙按剪切型曲线变形,框架除了负担外荷载产生的水平力外,还额外负担了把剪力墙拉回来的附加水平力,剪力墙不但不承受荷载产生的水平力,还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力,所以,上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小,框架中也出现相当大的剪力框架本身在水平荷载作用下呈剪切型变形,剪力墙则呈弯曲型变形。
第1章工程概况及结构选型1.1工程概况本工程为位于某高校家属区西侧的住宅楼,该住宅为地下一层,地上十一层,地下一层层高2.2米,地上每层层高为2.8米,总高度为33米,其中地下一层为设备用房,地上十一层均为两单元,一梯两户,每户建筑面积约为150平方米,三室两厅两卫,总建筑面积9500平方米。
结构安全等级为二级,设计使用年限为50年,抗震等级为二级,防火等级为二级。
常年地下水位低于-12米,水质对混凝土无侵蚀作用,土壤最大冻结深度0.50米。
该结构抗震设防烈度为7度,场地类别为Ⅱ类,特征周期0.35s。
场地内土层分布及承载力特征值如下表:表1.1 土层分布及承载力特征值1.2结构选型与布置1.2.1.结构选型(1)结构体系选型:采用钢筋混凝土现浇框架-剪力墙结构。
平面布置如图 1.1所示。
(2)屋面结构:采用现浇混凝土肋形屋盖,刚柔性屋面,屋面板厚120mm。
(3)楼面结构:全部采用现浇混凝土肋形楼盖,板厚120 mm。
(4)楼梯结构:采用现浇混凝土梁式楼梯。
(5)电梯间:采用剪力墙结构,墙厚250mm。
1.2.2.结构平面布置图1.1 结构布置图1.2.3.竖向布置本住宅一共有12层,地下一层层高为2.2米,地上每层层高为2.8米,屋面有电梯机房和上人楼梯突出4.2米。
竖向结构构件柱子的截面1-7层选用600⨯600;8-12层柱选用400⨯400,柱的强度没有变化。
1.2.4.楼盖体系结构布置布置方式:纵横向承重。
1.2.5.构件尺寸初估(1)梁的截面尺寸主梁:截面高度h=(1/10~1/15)L=360~540mm,取400mm截面宽度b=(1/2~1/3)L=133~200mm,取250mm次梁:截面高度h=(1/10~1/15)L=267~400mm,取350mm截面宽度b=(1/2~1/3)L=117~175mm,取250mm(2)柱的截面尺寸根据轴压比预估柱截面尺寸预估轴力:N=从属面积×15kN/㎡=3.5×5.0×15=240kN由公式N/Afc<0.9 得A0.9f c≥=18648 mm2N/故柱截面尺寸近似取500mm×500mm。
框架—剪力墙结构结构设计摘要:框架剪力墙结构(框剪结构),是在框架结构的基础上,增加了剪力墙,提高结构稳定性。
与框架结构相比,框剪结构强度更高,可以建造更高层数的建筑。
框剪的理论寿命长。
框剪结构吸取了框架结构和剪力墙的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。
框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。
因此,这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。
关键词:框架剪力墙结构布置1.框架剪力墙结构及其优点框架剪力墙结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处。
众所周知,框架结构的变形是剪切型,上部层间相对变形小,下部层间相对变形大。
剪力墙结构的变形为弯曲型,上部层间相对变形大,下部层间相对变形小。
对于框架剪力墙结构,由于两种结构协同工作变形协调,形成了弯剪变形,从而减小了结构的层间相对位移比和顶点位移比,使结构的侧向刚度得到了提高。
从受力特点看,由于框架剪力墙结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多,在水平荷载作用下,一般情况下,受力80%以上用剪力墙来承担。
因此,使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层剪力,沿高度分布比样均匀,各层梁柱的弯矩比较接近,有利于减小梁柱规格,便于施工。
2. 框架和剪力墙的布置应满足下列要求:1)框架―剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系,主体结构构件之间不宜采用铰接。
抗震设计时,两主轴方向均应布置剪力墙。
梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合,框架的梁与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1/4。
2)框架―剪力墙结构中剪力墙的布置一般按照“均匀、对称、分散、周边”的原则布置:①剪力墙宜均匀对称地布置在建筑物的周边附近、楼电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位;在伸缩缝、沉降缝、防震缝两侧不宜同时设置剪力墙。
②平面形状凹凸较大时,宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。
③剪力墙布置时,如因建筑使用需要,纵向或横向一个方向无法设置剪力墙时,该方向可采用壁式框架或支撑等抗侧力构件,但是,两方向在水平力作用下的位移值应接近。
5、框剪结构设计5.1 剪力墙总刚度5.1.1结构布置及计算简图:300w t =(底部加强部位) 200w t =(一般部位)5.1.2 刚度计算:5.1.2.1 W -1(第1~2层 ) 洞口面积与墙总面积之比为 1.8 3.310017163.9(8.10.7)⨯⨯%=%>%⨯+(1)整体系数α的计算:5213001425 4.310A mm =⨯=⨯3394111425300 3.2101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522650650 4.210A mm =⨯=⨯3410421650 1.5101212bh I mm ==⨯=⨯52330027758.310A mm =⨯=⨯33114313002775 5.3101212bh I mm ==⨯⨯=⨯52430027758.310A mm =⨯=⨯33114413002775 5.3101212bh I mm ==⨯⨯=⨯525750750 5.610A mm =⨯=⨯3410451750 2.6101212bh I mm ==⨯=⨯ 图1-20 W-1计算简图()101040.32 1.5532 2.610110.4210iI mm =++⨯+⨯=⨯∑555555554.210508.3101762.58.3106337.55.610810037154.310 5.61028.310 4.310y mm ⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=≈⨯+⨯⨯+⨯+⨯ 9521052113.210 4.3103517 1.510 5.6103467 5.3102I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯5211528.3101755 2.610 5.6104583+⨯⨯+⨯+⨯⨯1344.21510mm =⨯13131344.215100.1110 4.10510n i I I I mm =-=⨯-⨯=⨯∑洞口上连梁的折算惯性矩bj I 计算如下:0.51.82.052bi L m =+= 623005000.1510bj A mm =⨯=⨯ 03941300500 3.11012bj I mm =⨯⨯=⨯ 009949622 3.110 2.63103030 1.2 3.110110.15102050bj bj bj bj bi I I mm I A l μ⨯===⨯⨯⨯⨯++⨯⨯ 5515555.610508.3101762.58184.810 5.6108.310y mm ⨯⨯+⨯⨯==⨯+⨯+⨯952105211521 3.210 4.310818 1.510 5.610768 5.3108.310945I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯1241.90610m m =⨯ 52558.310176310535.3108.310y mm ⨯⨯==⨯+⨯101152522 2.610 5.3108.310710 5.6101053I =⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯1241.59610mm =⨯810081810536229a mm =--=5.1.2. 2 W -1(第2~5层 ) (1)整体系数α的计算:5212001425 2.8510A mm =⨯=⨯33941114252000.95101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522650650 4.210A mm =⨯=⨯3410421650 1.5101212bh I mm ==⨯=⨯图1-21 W-1计算简图5232002775 5.610A mm =⨯=⨯33114312002775 3.56101212bh I mm ==⨯⨯=⨯ 5242002775 5.610A mm =⨯=⨯33114412002775 3.56101212bh I mm ==⨯⨯=⨯ 525750750 5.610A mm =⨯=⨯3410451750 2.6101212bh I mm ==⨯=⨯()101040.095 1.535.62 2.61075.410iI mm =++⨯+⨯=⨯∑55555554.21050 5.6101762.5 5.6106337.55.610810038152.8510 4.2102 5.6103y mm⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=≈⨯+⨯⨯+⨯⨯9521052110.9510 2.85103815 1.510 4.2103765 3.56102I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯ 52105255.6102053 2.610 5.6102523 5.6104285+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯ 1342.7110m m =⨯13131342.71100.07510 2.63510n i I I I mm =-=⨯-⨯=⨯∑洞口上连梁的折算惯性矩bj I 计算如下:0.51.82.052bi L m =+= 623005000.1510bj A mm =⨯=⨯03941300500 3.11012bj I mm =⨯⨯=⨯ 009949622 3.110 2.63103030 1.2 3.110110.15102050bj bj bj bj bi I I mm I A l μ⨯===⨯⨯⨯⨯++⨯⨯ 5515554.210505.6101762.57972.8510 4.210 5.610y mm ⨯⨯+⨯⨯==⨯+⨯+⨯ 9521052115210.9510 2.8510797 1.510 4.210747 3.5610 5.610966I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯ 1241.3210mm =⨯5255.61017638822 5.610y mm ⨯⨯==⨯⨯105211522 2.610 5.610882 3.5610 5.610881I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯1241.25310mm =⨯81007978826421a mm =--=5.1.2.3 W -1(第6~9层 ) (1)整体系数α的计算:5212001525 3.0510A mm =⨯=⨯33941115252001101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522550550 3.0310A mm =⨯=⨯34104215500.756101212bh I mm ==⨯=⨯5232002875 5.7510A mm =⨯=⨯33114312002875 3.96101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5242002850 5.710A mm =⨯=⨯ 图1-22 W-1计算简图33114412002850 3.86101212bh I mm ==⨯⨯=⨯525600600 3.610A mm =⨯=⨯ 3410451600 1.08101212bh I mm ==⨯=⨯ ()101040.10.7639.638.6 1.081086.9410iI mm =++++⨯=⨯∑55555.75101713 5.7106375 3.6108100356621.1310y mm ⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=≈⨯10525252586.9410 3.05103566 5.75101853 5.7102809 3.6104534I =⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯1342.24710mm =⨯1342.1610n i I I I mm =-=⨯∑洞口上连梁的折算惯性矩bj I 计算如下:0.51.82.052bi L m =+= 623005000.1510bj A mm =⨯=⨯ 03941300500 3.11012bj I mm =⨯⨯=⨯ 009949622 3.110 2.63103030 1.2 3.110110.15102050bj bj bj bj bi I I mm I A l μ⨯===⨯⨯⨯⨯++⨯⨯ 5155.7510171383311.8310y mm ⨯⨯==⨯952105211521110 3.05108337.5610 3.0310833 3.9610 5.7510880I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯ 1241.3410mm =⨯ 5255.710172510579.310y mm ⨯⨯==⨯105211522 1.0810 3.6101057 3.8610 5.710668I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯1241.0510mm =⨯810010578336210a mm =--=1~9层混凝土强度等级均为35C ()423.1510/C E N MM =⨯, ,12,,,,,,b b n I l a h I I I I 应沿高度取加权平均值:942.6310b I mm =⨯62292642136210462859a mm ⨯+⨯+⨯==3570039579h mm ==111111114119.06210213.410413.210314.6109I mm ⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯==⨯111111114215.9610210.510412.5310314.6109I mm ⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯==⨯1313131313131.215102 2.71103 2.247104 1.0324.115102 2.63103 2.16104n I I ⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯==⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯α=35.7= 4.2= 1 4.210α<=<按联肢墙计算剪力墙刚度:墙肢剪切变形影响系数()γ:2γ=22.5i iI H A μ=∑∑12: 1.355 1.3552 1.3183 1.322435: 1.318 1.3289610: 1.322F F F μμμμ=⎫⨯+⨯+⨯⎪=⇒==⎬⎪=⎭()121241212 1.46 1.23910 2.69910iII I I I mm =+=+=+⨯=⨯∑平平35.7H m =616662116112: 1.8210(1.822 1.2653 1.1834)1035: 1.26510 1.352109610: 1.18310F A F A A mm F A ⎫=⨯⎪⨯+⨯+⨯⨯=⨯⇒==⨯⎬∑⎪=⨯⎭626662226212: 1.3910(1.392 1.1230.934)1035: 1.1210 1.1109610:0.9310F A F A A mm F A ⎫=⨯⎪⨯+⨯+⨯⨯=⨯⇒==⨯⎬∑⎪=⨯⎭6662121.35210 1.1102.45210iA A Amm =+=⨯+⨯=⨯∑()1222262.5 2.5 1.328 2.699100.00286735700 2.45210i iI HAμγ⨯⨯⨯===⨯⨯∑∑292723322 2.6310628520412102050bj jj bjI a D mm l ⨯⨯⨯===⨯ 不考虑墙肢轴向变形,剪力墙的整体工作系数:22712111216635700 2.4121017.2273967 3.69910mjj m jj HDh I α=+=⨯⨯⨯===⨯⨯∑∑轴向变形影响系数:21217.2270.97717.64ατα=== 6.4 6.466.6860.01533.351222e e e e ch ααα--+++====6.4 6.466.6860.01533.336222e e e e sh ααα-----====232601222113a sh sh ch ch ch ααϕααααααα⎛⎫=⨯⨯+--⎪⋅⋅⋅⎝⎭2336012233.351233.351113 4.233.3364.2 4.233.336 4.233.336⨯⎛⎫=⨯⨯+-- ⎪⨯⨯⨯⎝⎭ 0.1665= 可得:m 的等效刚度:()211 3.64c jc eq a E I E I τϕγ=+-+∑=()41223.1510 2.6991010.9770.16651 3.640.002867⨯⨯⨯+⨯-+⨯1724.33510N mm =⨯⋅5.1.2.4 W-2(1~2层)521300875 2.610A mm =⨯=⨯3394118753002101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522650650 4.210A mm =⨯=⨯3410421650 1.5101212bh I mm ==⨯=⨯5233002125 6.410A mm =⨯=⨯33114313002125 2.4101212bh I mm ==⨯⨯=⨯ 图1-23 W-2计算简图5556506505021253001437.57102.610 4.210 6.410y mm ⨯⨯+⨯⨯==⨯+⨯+⨯952105211522.010 2.6510710 1.510 4.210660 2.410 6.410728w I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯ 1149.110mm =⨯12001501350f b mm =+= 25003252825w h m m =+= 300t mm =1350 4.5300f b t== 28259.4300w h t == 查表得: 1.573μ=4.1.2.5 W-2(3~5层)521200875 1.7510A mm =⨯=⨯339411875200 5.83101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522650650 4.210A mm =⨯=⨯3410421650 1.5101212bh I mm ==⨯=⨯5232002125 4.2510A mm =⨯=⨯33114312002125 1.6101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5554.21050 4.25101437.562010.210y mm ⨯⨯+⨯⨯==⨯ 图1-24 W-2计算简图952105211520.58310 1.7510620 1.510 4.210620 1.610 4.2510818w I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯ 1146.88610mm =⨯12001001300f b mm =+=25003252825w h mm =+=200t mm =1300 6.5200f b t == 282514200w h t ==查表得: 1.592μ= 5.1.2.6 W-2(6~9层)521200925 1.8510A mm =⨯=⨯339411925200 6.17101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522550550 3.010A mm =⨯=⨯34104215500.76101212bh I mm ==⨯=⨯5232002225 4.510A mm =⨯=⨯33114312002225 1.84101212bh I mm ==⨯⨯=⨯554.5101388668(1.85 3.0 4.5)10y mm ⨯⨯==++⨯ 图1-25 W-2计算简图95295211520.61710 1.85106687.610310668 1.8410 4.510720w I =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯ 1146.4210m m =⨯12001001300f b mm =+= 25002752775w h m m =+= 200t mm =1300 6.5200f b t== 2775 3.9200w h t == 查表得: 1.578μ= 1~9混凝土强度等级均为35C ()423.1510/C E N MM =⨯, ,,,C w w E A I μ应沿高度取加权平均值:423.1510/C E N MM =⨯()55213.2210.239.35410 1.05109w A mm ⨯+⨯+⨯⨯==⨯()111149.12 6.8863 6.424107.17109w I mm ⨯+⨯+⨯⨯==⨯1.5732 1.5923 1.57841.5829μ⨯+⨯+⨯==即:411162112623.15107.1710 2.2410.99 1.5827.171011 1.051035700C w C eq w w E I E I N mm I A H μ⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯++⨯⨯5.1.2.7 W-3(1~2层)52130024007.210A mm =⨯=⨯3394112400300 5.4101212bh I mm ==⨯⨯=⨯52230023507.0510A mm =⨯=⨯3311421300 3.24101212bh I mm ==⨯⨯2350=⨯5510132565614.2510y mm 7.05⨯⨯==⨯ 图1-26 W-3计算简图 95211521145.4107.210656 3.24107.05106699.55410w I mm =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯=⨯ 12001501350f b mm =+= 25001502650w h m m =+=300t mm = 1350 4.5300f b t== 26508.8300w h t == 查表得:2.75μ=4.1.2.8W-3(3~9层)5212002400 4.810A mm =⨯=⨯3394112400200 1.6101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5222002400 4.810A mm =⨯=⨯3311421200 2.3101212bh I mm ==⨯⨯2400=⨯551013006509.610y mm 4.8⨯⨯==⨯ 图1-27 W-3计算简图 95211521141.610 4.810650 2.310 4.810650 6.410w I mm =⨯+⨯⨯+⨯+⨯⨯=⨯12001001300f b mm =+= 25001002600w h m m =+=300t mm = 1300 6.5200f b t== 26001.3200w h t == 查表得: 1.626μ= 1~9混凝土强度等级均为35C ()423.1510/C E N MM =⨯, ,,,C w w E A I μ应沿高度取加权平均值:423.1510/C E N MM =⨯()55213.2529.671010.63109w A mm ⨯+⨯⨯==⨯()111149.5542 6.47107.1109w I mm ⨯+⨯⨯==⨯2.752 1.62671.8769μ⨯+⨯==即:411162112623.15107.110 2.21710.99 1.8767.11011 1.061035700C w C eq w w E I E I N mm I A H μ⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯++⨯⨯5.1.2.9 W-4(1~2层)5213001050 3.1510A mm =⨯=⨯3394111050300 2.36101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5223001050 3.1510A mm =⨯=⨯3394211050300 2.36101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5233001050 3.1510A mm =⨯=⨯3394311050300 2.36101212bh I mm ==⨯⨯=⨯524300610018.310A mm =⨯=⨯ 图1-28 W-4计算简图33124413006100 5.675101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5555510300010580010290029113.1531018.310y mm 3.15⨯⨯+3.15⨯⨯+18.3⨯⨯==⨯⨯+⨯ 12525252525.710 3.15102911 3.151089 3.1510288918.31011w I =⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯ 12410.98210mm =⨯12001501350f b mm =+= 6100w h mm =300t mm =1350 4.5300f b t == 610020.3300w h t == 查表得: 1.421μ=5.1.2.10 W-4(3~9层)5212001100 2.210A mm =⨯=⨯33841111002007.33101212bh I mm ==⨯⨯=⨯522 2.210A mm =⨯3384211102007.33101212bh I mm ==⨯⨯=⨯ 523 2.210A mm =⨯ 图1-29 W-4计算简图3384311102007.33101212bh I mm ==⨯⨯=⨯ 52420060001210A mm =⨯=⨯33124412006000 3.6101212bh I mm ==⨯⨯=⨯5555510300010580010290029122.23101210y mm 2.2⨯⨯+2.2⨯⨯+12⨯⨯==⨯⨯+⨯12525252523.610 2.2102912 2.21088 2.2102888151012w I =⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯1247.30310mm =⨯12001001300f b mm =+= 6000w h mm = 200t mm =1300 6.5200f b t== 600030200w h t == 查表得: 1.346μ= 1~9混凝土强度等级均为35C ()423.1510/C E N MM =⨯, ,,,C w w E A I μ应沿高度取加权平均值:423.1510/C E N MM =⨯()552218.671020.63109w A mm 27.75⨯+⨯⨯==⨯()1211427.3037108.121109w I mm 10.982⨯+⨯⨯==⨯1.4212 1.34671.3639μ⨯+⨯==即:412172122523.15108.12110 2.46510.99 1.3638.121101120.631035700C w C eq w w E I E I N mm I A H μ⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯++⨯⨯ 所有剪力墙总刚度为:171722(4.3350.22420.2217 2.465)1014.93910.c eqE IN mm =⨯+⨯++⨯=⨯∑5.2.框架剪切刚度计算:总框架的剪切刚度按fi ij C Dh h D ==∑计算,柱的侧移刚度ij D 按212cci D h α=计算. 5.2.1 .梁线刚度b i 和柱线刚度c i各层各跨梁线刚度b i 计算结果见下表(表1-6),表中0I 表示按矩形截面所计算的惯性矩;2c E I l,1.5c E I l 分别表示中框架梁和边框架梁的线刚度。