结构设计说明：底部剪力法的高度均匀结构

一、结构方案及布置

该建筑为办公楼，建筑平面布置灵活，有较大空间，可考虑采用框架结构或框—剪结构。由于楼层为12 层，主体高度39.9m，7 度抗震，考虑到框架抵抗水平荷载能力较低，抗侧刚度差，侧向变形大，且电梯井道一般宜做成钢筋混凝土筒体，选择框—剪结构。

该工程采用全现浇结构体系，1～5 层混凝土强度等级为C40，以上各层均为C30。结构平面布置图见5-3-1。

图5-3-1　结构平面布置图

二、构件初估

1.柱截面尺寸的确定

利用式（3-4-1），由于框—剪结构办公楼荷载较小，按14kN/m2 考虑；负荷面积按F=7.2×（2.1+5.7）/2=28.08m2 考虑，φ可取1.1。设防烈度7 度、小于60m 高的框—剪结构抗震等级为三级，因此μ取0.9。

1 层中柱（n 取12；C40 混凝土，fc=19.5MPa）：

6 层中柱（n 取7；C30 混凝土，fc=15MPa）：

A=0.252m2，a=0.50m

初步选定中柱截面600mm×600mm，同理可选边柱截面500mm×500mm。

2.梁尺寸确定

框架梁宽取与墙等宽250mm，高取为跨长。该工程框架为纵横向承重，根据梁跨度可初步确定横向框架梁：边跨250mm×600mm，中跨③、⑤、⑩轴为250mm×400mm，其余为250mm×450mm；横向次梁250mm×500mm；纵向框架梁250mm×700mm。

3.楼板厚度

楼板为现浇双向板，根据经验板厚均为110mm。

电梯机房近似位于建筑物中心且墙体为承重墙体，考虑作成钢筋混凝土筒体。根据框—剪结构底层剪力墙截面面积与楼面面积之比（7 度Ⅱ类场地）Aw/Af=2%～3%的要求，纵横向布置剪力墙面积各为

Aw=（1%～1.5%）Af=（1%～1.5%）×50.4×13.5=（4.69～7.03）m2

除电梯井道筒体外，横向另设两道5.7m 跨剪力墙，纵向设三道7.2m 剪力墙，墙厚均与隔墙相等为250mm。横向Aw=4.68m2，纵向Aw=5.4m2，根据“分散、均匀、对称、周边”的原则，布置成L 形剪力墙，且使质量中心和刚度中心尽可能重合。

三、基本假定与计算简图

1.基本假定

（1）平面结构假定：该工程平面为正交布置，可认为每一方向的水平力只由该方向的抗侧力结构承担，垂直于该方向的抗侧力结构不受力。

（2）楼板在自身平面内刚性假定：在水平荷载作用下，框架和剪力墙之间不产生相对位移。

（3）由于结构体型规整、剪力墙布置对称均匀，结构在水平荷载作用下不计扭转的影响。

在以上基本假定的前提下，将空间框—剪结构分解成纵向和横向两种平面体系：将所有剪力墙综合在一起形成总剪力墙；将所有框架综合在一起形成总框架。楼板的作用是保证各片平面结构具有相同的水平侧移。(www.xing528.com)

2.计算简图

在横向水平力作用下，剪力墙之间由连梁连接，连梁对墙产生约束弯矩，因此将结构简化为刚结计算体系，计算简图详见本章第五节。

四、荷载计算

高层建筑水平力是起控制作用的荷载，包括地震作用与风力。本建筑高度小于60m，且风荷载不大，故可不算风荷载。地震作用计算方法按《建筑结构抗震设计规范》进行，对高度不超过40m 以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法。

竖向荷载主要是结构自重（恒载）和使用荷载（活载）。结构自重可由构件截面尺寸直接计算，建筑材料单位体积重量按荷载规范取值。使用荷载（活荷载）按荷载规范取值，楼面活荷载折减系数按荷载规范取用。

五、侧移计算及控制

当一般装修标准时，框—剪结构在地震作用下层间位移与层高之比、顶点位移与总高之比分别为1∶650、1∶700。计算见本章第五节。

六、内力计算及组合

1.竖向荷载下的内力计算

竖向荷载下内力计算首先根据楼盖的结构平面布置，将竖向荷载传递给每榀框架及每片剪力墙。框架结构在竖向荷载下的内力用分层法；剪力墙为一竖向悬臂构件，承受各层楼盖、连梁、纵向连系梁传来的荷载及各层剪力墙自重荷载；连梁考虑塑性内力重分布而进行调幅，按两端固定梁计算。

2.水平荷载下的内力计算

水平力首先在总框架与总剪力墙之间分配，然后将总框架分得的份额按各榀框架的剪切刚度进行再分配；将总剪力墙分得的份额按各片剪力墙的等效刚度进行再分配。最后计算单榀框架和单片剪力墙的内力。

3.内力组合

（1）荷载组合。由于不考虑风荷载影响，荷载组合简化如下：

1）1.2×恒+1.4×活。

2）1.2×重力荷载代表值+1.3×水平地震作用。

（2）控制截面及不利内力。框架梁柱应进行组合的层一般为顶上二层，底层，混凝土强度、截面尺寸有改变层及体系反弯点所在层；剪力墙应选择底层，有变化层等进行组合。

框架梁控制截面及不利内力为：支座截面，—Mmax，Vmax；跨中截面，Mmax。

框架柱、剪力墙控制截面为每层上、下截面，每截面应组合：|Mmax|及相应N、V，Nmax及相应M、V，Nmin及相应M、V。计算见本章第五节。

七、构件及节点设计

构件设计包括框架梁柱、连梁、剪力墙的配筋计算（详见本章第五节），节点设计详见施工图及第三章。

八、基础设计

对高层建筑宜根据上部结构、工程地质、施工等因素优先选用整体性较好的箱形和筏形基础，根据城市规划，要求本建筑按人防工程考虑设置地下室，故采用箱形基础。上部剪力墙全部到底。

根据地质资料并结合地下室高度，取箱基埋置深度为4.8m。根据GJG6—99《高层建筑箱形与筏形基础技术规范》，箱形基础埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；箱基高度不宜小于基础长度的1/20，并不宜小于3m，经验算均满足要求。

限于篇幅，箱基具体计算等内容可参考《高等学校建筑工程专业毕业设计指导》（沈蒲生、苏三庆主编，中国建筑工业出版社，2000）。