十二层钢框架-钢板剪力墙结构住宅的抗震设计报告
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建筑抗震方案设计报告一、项目概述本次建筑抗震方案设计针对一座位于地震频发地区的多层建筑,旨在提高建筑的抗震能力,保障建筑物及其中的人员财产安全。
通过对建筑结构和材料的优化设计和加固措施,实现建筑在地震发生时的减震与抗震效果。
二、建筑概况建筑为一多层建筑,总高度为30米,地上共有8层,地下1层。
建筑主体结构为钢筋混凝土框架结构,每层面积为500平方米。
三、地震影响因素1.区域地震烈度等级:本建筑所在地区地震烈度为8度。
2.场地类别:建筑所处场地为II类场地,即石灰石地基。
3.地质条件:建筑地基为稳定的石灰石地基,具有较好的承载能力。
四、抗震设计要求1.符合当地地震设计规范的相关要求。
2.确保建筑物在地震发生时能够保持结构完整性,防止结构倒塌。
3.保障建筑物内外人员财产的安全。
五、抗震设计方案1.结构设计优化:对建筑的结构进行优化设计,采用钢筋混凝土框架结构,并增加承重墙、梁柱节点加强筋等措施,提高结构整体的稳定性和抗震能力。
2.增加抗震支撑:设立抗震支撑系统,包括钢筋混凝土剪力墙、钢结构支撑、X形支撑等,以提高建筑的整体刚度和稳定性。
3.减震措施:采用减震装置,如阻尼器、减震橡胶支座等,减小地震作用对建筑的影响,保护建筑结构和内部设施。
4.材料加固:选用高性能混凝土、高强度钢筋等材料,提高结构的承载能力和抗震性能。
5.防火措施:建筑内部设置消防设施和逃生通道,确保地震发生时人员能够迅速撤离。
六、设计实施方案1.委托专业抗震设计机构进行结构优化设计与分析,确定合理的结构布局和材料选用。
2.按照设计方案,实施建筑结构加固工程,包括增设抗震支撑系统、加固梁柱节点、加固墙体等工作。
3.完善建筑内部防火设施,保证人员安全撤离。
4.定期进行抗震设施的维护与检测,确保抗震措施的有效性。
七、经济效益1.建筑抗震设计的实施能够提高建筑的抗震性能,减少地震灾害给建筑造成的损失。
2.在人员生命与财产安全方面,抗震设计的实施将是一笔长期可持续的投资。
高层住宅抗震设计方案一、背景介绍随着城市化进程的推进,高层住宅建设日益增多,而地震是地球上常见的自然灾害之一,给高层住宅的结构安全性带来了巨大挑战。
因此,高层住宅的抗震设计方案显得尤为重要。
二、动力学分析在设计高层住宅的抗震方案之前,必须首先进行动力学分析。
动力学分析是通过考虑地震工程力学的原理和结构的固有频率来评估结构对地震反应的抵抗能力。
在此基础上,可以确定结构的弹性和塑性变形,以及地震荷载的传递路径。
三、结构设计高层住宅的抗震设计方案需要结合建筑的自身特点和地震特征进行综合考虑。
以下是一些常见的抗震设计策略:1. 基础设计:建筑的稳定性取决于其基础的承载能力。
因此,在高层住宅的抗震设计中,必须确保基础结构的稳定性和超静定性。
2. 结构形式:常见的高层住宅结构形式包括钢筋混凝土框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙混合结构。
根据地震区域的特征和设计要求,选择合适的结构形式,并进行合理的布置。
3. 钢筋混凝土墙设计:在高层住宅的抗震设计中,钢筋混凝土墙常用于提高结构的抗震性能。
要合理确定墙的布置位置和厚度,以提供足够的刚度和强度来吸收地震能量。
4. 柔性楼层设计:在高层住宅的抗震设计中,可以采用柔性楼层的设计策略,即在结构的一部分或全部楼层上设置较大的柔性,以减小地震荷载对结构的影响。
5. 斜撑设计:在高层住宅的抗震设计中,常采用斜向撑设计来提高结构的稳定性。
斜撑可以通过吸收和传播地震荷载,减轻结构的地震反应。
四、材料选择高层住宅的抗震设计方案需要考虑适合的材料选择。
常见的建筑材料包括钢筋混凝土、钢材和木材。
根据地震区域的特征和设计要求,选择合适的材料,并确保其具有足够的强度、韧性和耐久性。
五、监测与维护高层住宅的抗震设计方案只是设计的一部分,安全性的保障还需要进行监测和维护。
定期对建筑进行检查,及时修复并替换老化和损坏的构件,确保结构的完整性和抗震性能。
六、结论高层住宅的抗震设计方案必须经过充分的动力学分析、合理的结构设计以及适当的材料选择。
第十三讲钢结构房屋抗震设计规定蔡益燕一、多层和高层钢结构房屋1.前言我国89年版抗震规范,除单层钢结构厂房外,没有其它钢结构内容。
我国过去钢材产量有限,钢结构在工程中应用很少。
随着钢材产量的增加,国家要求积极发展钢结构,新规范除保留单层钢结构房屋外,还增加了第八章“多层与高层钢结构房屋”,使钢结构抗震设计的内容大大充实,以适应钢结构发展的需要。
我国《钢结构设计规范》GBJ17不包含抗震内容。
因此,地震区的房屋钢结构设计,除应符合钢结构设计规范外,还应符合抗震规范的有关规定。
与行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(以下简称《高钢规程》)相比,新的抗震规范第八章对高层钢结构的设计与施工作出了不少新规定。
今后,凡是《高钢规程》中与抗震规范不一致之处,应按抗震规范的规定执行,且不应比其低。
但抗震规范中未列入而《高钢规程》中已列入的,在该规程修订前仍可执行。
本章在适用的高层钢结构体系中未列入钢框架-混凝土剪力墙(核心筒),是考虑到对这种体系的性能尚未进行系统研究。
1994年的美国北岭(Northridge)地震和1995年的日本阪神地震是两次震害特别严重的地震,尤其是钢结构焊接刚架连接的破坏十分严重。
美国该地区的钢框架房屋破坏达100多幢,日本破坏的也不少,震后两国都进行了大量研究,对破坏原因进行了分析,采取了相应措施,制订了新标准。
由于美、日是钢结构应用最多的国家,它们的新标准引起了各国钢结构设计、施工和研究人员的关注,在这次我国抗震规范修订中也有若干反映。
本介绍对于行业标准《高层民用建筑钢结构技术规程》中已有规定而这次变更不大的内容只作一般介绍,着重说明这次修订中的新内容。
多层工业建筑钢结构的抗震设计另有规定,列入本章附录,这里不拟作介绍。
2.材料对抗震钢结构钢材的基本要求, 是参考AISC钢结构房屋抗震规定提出的。
这些要求是:⑴强屈比大于1.2; ⑵有明显的屈服台阶;⑶伸长率大于20%(标距50mm); ⑷有良好可焊性。
基于框支剪力墙结构某高层住宅建筑抗震设计摘要:改革开放以来,我国经济获得了飞速发展,人民的生活水平也得到了很大的提高,城市化进程的速度也在逐步加快。
建筑结构设计是建筑工程设计的重要组成部分,而剪力墙结构设计是建筑结构设计中的关键环节,其设计的好坏在很大程度上决定着建筑结构的设计质量。
因此,我们需要对建筑工程中框支剪力墙结构设计问题进行更深入的探讨和分析。
本文结合多年工作经验以及工程案例,着重对框支剪力墙结构高层住宅建筑抗震设计及软件应用情况进行简要介绍。
以供参考。
关键词:高层建筑;框支剪力墙结构;结构布置;计算要点;1工程概况该楼建筑总面积1380m2,其中人防地下室1 层,层高4.6m,裙房2层,层高分别为5.1m,5.4m,3 层以上为住宅,层高为3.0m。
地面以上共19 层,总高61.8m。
地面以上1、2 层为商业用房,需要尽可能大的自由灵活空间,3 层以上为住宅。
因此,结构体系采用部分框支剪力墙结构,于第2 层顶(即第3 层楼面)设置梁式转换层,采用主次梁转换方案。
设计时采用基本参数:基本风压为0.45kN/m2,基本雪压为0.35kN/m2,地面粗糙度为B 类,抗震设防烈度为7 度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值为0.10g,拟建场地为Ⅱ类场地土。
2概念设计与结构布置本工程转换层以下为框架剪力墙结构,转换层以上为剪力墙结构,本工程底部加强部位剪力墙及框支柱抗震等级为二级,非底部加强部位剪力墙抗震等级为三级。
设计时从以下几个方面做为概念设计的出发点。
2.1 平面布置平面布置应力求简单、规则、均衡对称,尽量使荷载与结构刚度中心重合,以避免或减少扭转产生的不利影响。
本工程在楼梯间及电梯间较薄弱处,均布置有落地剪力墙并形成了落地筒体,在建筑物两侧也设置了落地剪力墙,并在横向布置有间距10.4m的落地剪力墙。
2.2 竖向布置竖向布置主要是要控制转换层上、下刚度的突变,应尽量强化转换层下部的结构侧向刚度,弱化转换层上部的结构侧向刚度,使转换层上下部的结构侧向刚度及变形特征尽量接近。
高层住宅框架 -剪力墙结构抗震设计方案研究摘要:作为我国三大产业之一,建筑产业进入新发展阶段,对高层建筑抗震性能提出更高的要求,框剪结构可将两者优点予以融合,普遍用于建筑行业。
本文主要分析框剪结构受力特征,分析其实际抗震设计要点,最终通过实际案例分析,明晰框剪结构抗震设计可靠性及合理性。
关键词:高层住宅;框剪结构;抗震设计框剪结构汇总框架结构与剪力墙结构优势,共同承受水平及竖向载荷,具备较强的抗震能力。
框剪结构侧移作为抗震设计着重考量的问题,地震作用下结构侧移远超过风载荷下侧移,从而凸显框剪结构设计重点为抗震设计。
框剪结构凭借自身良好的抗震性能,普遍用于高层建筑中,因剪力墙刚度较大,其数量及位置布设不同直接影响结构刚度,剪力墙刚度大小直接决定最终结构可靠性及整体造价,所以合理控制剪力墙数量及处理其布置,是作为抗震设计时重要问题。
一、高层住宅框架-剪力墙结构受力特征1、框剪结构受力特征框剪结构作为现下高层建筑设计广泛选用的结构类型,其基本应用原理为处于框架结构中布设一定数量的剪力墙,构成灵活的应用空间,以此满足建筑功能使用的基本要求,充足的剪力墙可促使建筑具备较大的刚度。
框架-剪力墙结构,是框架和剪力墙两种不同抗侧力结构构成的新受力结构形式,其特征为下方楼层剪力墙出现位移较小,主要拉着框架依照曲线进行变形,剪力墙主要承担水平载荷,上部楼层则反之,剪力墙发生位移逐步增大,出现外倾趋势,框架出现内收趋势,框架不仅承担负载产生水平力,而且额外承担将剪力墙拉回正常轨道的水平力,此种状况下剪力墙并非承担水平力,且对框架附加水平力,所以上部楼层即便外载荷形成的楼层剪力较小,框架中会产生较大的剪力,框架剪力墙结构中剪力墙可进行单一布设。
框架剪力墙高层建筑结构作为二者有效结合,通过充分发挥二者优势有效协调水平方向变形,以此实现对侧向刚度增强的成效,最终提高结构抗震性能[1]。
2、框架-剪力墙结构设计的参数剪力墙在框剪结构中受力通常由刚度λ表示,选用框架与剪力墙两者刚度比值,不考量梁体自身轴向与约束变形条件下,可通过以下公式表示:λ=式中:Cf 为框架的等效刚度;EIw为折算后剪力墙等效刚度;H为建筑结构总高程。
第一章 绪 论1.1 工程背景本项目为12层钢框架-钢板剪力墙结构体系,占地面积约为854.43 m 2,总建筑面积约为11107.59 m 2;各层层高均为3.6m,平面尺寸为11.4m ×74.95m 。
采用独立基础,室内地坪为±0.000m ,室外内高差0.6m 。
框架梁、柱为钢结构、楼面、屋面板均为现浇组合楼板。
1.1.1设计资料气象资料基本风荷载0ω=0.4kN/ m 2;基本雪荷载为0.25 kN/ m 2。
地震设防烈度8度 抗震等级为三级 设计地震分组为第一组场地为Ⅱ类 g T (s )=0.4s 16.0max =α(表3.4,3.5《工程结构抗震设计》)1.1.2材料梁柱采用Q345钢材。
楼板采用处C20混凝土和YX-70-200-600型钢。
基础采用C20混凝土,纵筋采用HRB350,箍筋采用HPB235。
1.2 工程特点本工程为十二层,主体高度为43.5m ,属高层建筑。
高层建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、钢结构、钢-钢筋混凝土组合结构等类型。
根据不同结构类型的特点,正确选用材料,就成为经济合理地建造高层建筑的一个重要方面。
经过结构论证以及设计任务书等实际情况,以及本建筑自身的特点,决定采用结构。
在高层建筑中,抵抗水平力成为确定和设计结构体系的关键问题。
高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。
高层建筑随着层数和高度的增加水平作用对高层建筑机构安全的控制作用更加显著,包括地震作用和风荷载,高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低,与其所采用的机构体系又密切的相关。
不同的结构体系,适用于不同的层数、高度和功能。
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,同样又有足够的剪力墙,有相当大的刚度,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。
本建筑采用的现浇结构。
由于本次设计是住宅楼设计,要求有灵活的空间布置和较高的抗震等级,故采用钢框架-钢板剪力墙结构体系。
1.3 本章小结本章主要论述了本次设计的工程概况、相关的设计资料、高层建筑的一些特点以及综合本次设计所确定的结构体系类型。
第二章 结构设计2.1 框架结构设计计算2.1.1工程概况本项目为12层钢框架-钢板剪力墙结构体系,占地面积约为854.43 m 2,总建筑面积约为 11107.59 m 2;各层层高均为3.6m,平面尺寸为11.4m ×74.95m 。
采用桩基础,室内地坪为±0.000m ,室外内高差0.6m 。
框架梁柱钢结构,屋面及楼面100mm 厚的组合楼板。
2.1.2设计资料气象条件:基本风荷载W 。
=0.4kN/ m 2;基本雪荷载为0.25 KN/ m 2。
工程地质条件:场地位Ⅱ类一组g T (s )=0.4s 16.0max =α(表3.4,3.5《工程结构抗震设计》) 屋面及楼面做法:屋面做法:三毡四油铺小石子,20mm 厚1:2水泥砂浆找平,40mm 厚(2%找坡)水泥石灰焦渣砂浆,150mm 高度组合楼板。
楼面做法:20mm 厚水泥砂浆抹面,100mm 厚的组合楼板结构层。
2.1.3梁柱截面、梁跨度及柱高度的确定按照建筑设计确定的轴线尺寸和结构布置的原则进行结构布置,在电梯井、楼梯间以及B 轴布置剪力墙,标准层结构布置平面图如图2-1所示。
图2-1标准层结构布置平面图构件截面尺寸梁柱截面尺寸及其截面几何特性如图2-2、2-3和表2-1所示。
图2-2 柱截面示意图图2-3 梁截面示意图各构件的截面尺寸初估如下:表2-1 截面特性表项目 柱 截面尺寸/mm截面面积 A/mm 2 Ix/×108mm 4 自重g/(N/m) H B U D T F 地下一层 500 500 20 20 20 20 19600 7.85 1538.6 (1--6层) 500 500 20 20 20 20 19600 7.85 1538.6 (7--12层)40040020202020156003.961224.6梁的计算跨度框架梁的计算跨度以柱形心为准,由于建筑轴线与柱轴线重合,故计算跨度如下:项目 梁 截面尺寸/mm截面面积A/mm 2Ix/×108mm 4自重g /(N/m) H b thw tw 地下一层 400 400 21 358 13 21950 6.69 1720 (1--6层) 400 400 21 358 13 21950 6.69 1720 (7--12层)340250142849101502.17797图2-4 梁的计算跨度柱高度底层柱 h=3.6+1.1=4.7m(1.1m为预估计地下室室内地面至柱脚底板底面的高度)其他层 h=3.6m图2-5 横向框架计算简图2.2 计算简图2.2.1 荷载计算计算屋盖楼盖重力荷载代表值Gi屋面均布恒载三毡四油铺小石子 0.4 kN/ m2 20mm厚1:2水泥砂浆找平 0.02 ×20=0.4 kN/ m2 40mm厚(2%找坡)水泥石灰焦渣砂浆 0.04×14=0.56 kN/ m2 100mm厚组合楼板 0.1×25=2.5 kN/ m2压型钢板 0.19kN/m2装饰层 0.3共计 4.35 kN/ m2女儿墙的重量(浆砌体普通砖):(11.4+74.95)×2×0.24×0.6×18=447.64KN屋面恒载标准值为:(74.95+0.24)×(11.4+0.24)×4.35+447.64=4254.8kN楼面均布恒载:按楼面做法逐项计算20厚水泥砂浆找平 0.020×20=0.04 kN/ m2压型钢板混凝土组合楼板 2.53kN/m2压型钢板 0.19 kN/ m2共计 2.8 kN/ m2楼面恒载标准值为:(74.95+0.24)×(11.4+0.24)×2.8=2450.6 kN屋面均布活载计算重力荷载代表值时,仅考虑屋面雪荷载:0.25×(74.95+0.24)×(11.4+0.24)=218.8kN楼面均布活荷载m。
住宅楼的楼面均布活荷载为2.0kN/2楼面均布活荷载标准值为:2×(74.95+0.24)×(11.4+0.24)=1750.42 kN梁、柱自重见表2-1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。
78.5×3.6×0.2=56.52 kN/m墙体自重外墙墙厚240mm,采用瓷砖贴面;内墙墙厚240mm,采用水泥砂浆抹面,内外墙均采用粉煤灰空心砌块砌筑。
单位面积外墙体重量为:7.0×0.24=1.68 kN/ m2单位面积外墙贴面重量为:0.5 kN/ m2单位面积内墙体重量为:7.0×0.24=1.68kN/ m 2单位面积内墙贴面重量为(双面抹面):0.36×2=0.72 kN/ m 2荷载总汇顶层重力荷载代表值包括屋面恒载+50%屋面雪载+纵横梁自重+半层柱自重+半层墙体自重。
顶层恒载1Q :4254.8kN 顶层活载2Q :218.8kN 顶层梁自重3Q :289.7kN顶层柱自重4Q :1224.6×42×3.6N=185.13kN 顶层墙自重5Q :6182.16+344+712.5=7238.66kN12G =1Q +1/22Q +3Q +1/24Q +1/25Q =8365.8kN其他层重力荷载代表值包括楼面恒载+50%楼面活载+纵横梁自重+楼面上下各半层的柱及纵横墙体自重。
11G =2450.6+0.5×1467.94+289.7+185.13+7238.66=10898.06KN 11G =78910G G G G ====10898.06kN23456G G G G G =====2450.6+0.5×1467.94+625.185+232.636+7238.66=11281.051kN1G =2450.6+0.5×1467.94+625.185+268.178+7238.66=11316.593kN1-G =2450.6+0.5×1467.94+584.937+0.5×303.72+0.5×4626.656=6234.695kN门窗荷载计算M-1采用钢框门,单位面积钢框门重量为0.4kN/ m 2 M-2采用木门,单位面积木门重量为0.2 kN/ m 2C-1、C-2、C-3采用铝合金玻璃窗,单位面积重量为0.45kN/m 2表2-2 门窗重量计算层号 门窗号 单位面积(m 2) 数量 重量(kN) 地上1-12M-1 1.2×2.1 6 6.048 86.562M-20.9×2.1249.072层C-1 3×2.1 18 51.03 C-2 1.8×2.1 9 15.309 C-30.9×2.165.103地上1-12层底层墙体实际重量:1G =11403.155kN23456G G G G G =====11367.613kN11G =78910G G G G ====10984.622kN 12G =8452.362kN建筑物总重力荷载代表值=∑-121i G 137851.387KN图2-6 各层简化集中力2.2.2 总框架、总剪力墙、总连系梁的刚度图2-7 框架剪力墙布置图1.总框架总框架的抗推刚度H h C C j nj fj f/1∑-==式中 fj C ——总框架第j 层的抗推刚度:fj C =∑-=mi fi C 1;j h ——第j 层层高; n ——框架总层数; m ——j 层框架柱总数; H ——结构总高度;fi C ——框架j 层第i 根柱的抗推刚度,fi C =h D i ,212h k D ci α=。
梁线刚度钢框架结构中,考虑现浇钢筋混凝土楼板与钢梁的共同作用,在计算线刚度时,对边框架梁取k b =1.2E 0l I b。
-1—6层梁线刚度:b I =6.69×108 mm 4 ,k b =1.2E 0l I b =1.2×206×103×6.69×108/5700=2.9×104(KN-m ) 7—12层梁线刚度:b I =2.17×108mm 4,k b =1.2El I b =1.2×206×103×2.17×108/5700=0.94×104(KN-m ) 地下1层柱线刚度:c I =7.85×108 mm 4 ,K c =E hI c=1.2×206×103×7.85×108/4700=4.1×104(KN-m ) 1—6层柱线刚度:c I =7.85×108 mm 4 ,K c =E hI c=1.2×206×103×7.85×108/3600=5.4×104(KN-m ) 7—12层柱线刚度:c I =3.96×108 mm 4 ,K c =EhI c=1.2×206×103×3.96×108/3600=2.7×104(KN-m )表2-3 横向框架柱的抗侧刚度D 值计算项目 柱类型层()2()bcbcK K K K K K ∑=∑=一般层底层 205()2KK αα=+=(一般层)+K .底层+K212(/)cD K kN m hα= 根数地下一层边柱1.49.2=0.707 0.446 9933.54 22中柱 1.49.29.2+=1.3180.54812205.34 11D ∑352796.621-6层边柱24.529.2⨯⨯=0.5370.212 10600 22中柱 24.549.2⨯⨯=1.0740.34917450 11D ∑4251507层边柱7.2294.09.2⨯+=0.7110.2626550 22中柱7.222)94.09.2(⨯⨯+=1.4220.416 10400 11D ∑2585008-12层边柱27.2294.0⨯⨯=0.3480.148 3700 22中柱 27.2494.0⨯⨯=0.6960.2586450 11D ∑152350横向楼层总抗推刚度fj C :地下一层:∑-1f C =352796.62×4.7=1658144.144kN/m-m1-6层:∑-61f C =425150×3.6=1530540kN/m-m 7层:∑7f C =258500×3.6=960600kN/m-m 8-12层:∑-128f C =152350×3.6=548460kN/m-m 总框架抗推刚度f C :f C =i fi h C H ∑-1211=9.471×(1658144.144×4.7+1530540×6×3.6+960600×3.6+548460×5×3.6)=1131177.066kN/m-m2.总剪力墙(1)总剪力墙的等效抗弯刚度计算横向剪力墙中W2、W4、W6无洞口,为整体剪力墙,由下面公式求得它们的等效抗弯刚度:)91/(2HA I EI EI w ww eqμ+= E ——钢板的弹性模量eq I ——考虑剪切变形后的等效惯性矩 w I ——无洞口剪力墙的惯性矩μ——剪应力分布不均匀系数,矩形截面取1.2w A ——无洞口剪力墙的截面面积H ——剪力墙的总高度 计算结果见表2-6。