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。