1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

一、 工程概况和设计基本资料

本工程位于江苏省宿迁市，为办公楼。实际工程的建筑层数为五层，建筑平面长宽约34.2m#215;12m，建筑高度约18.9m。结构形式为木框架-轻木剪力墙结构。建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年；建筑场地类别为Ⅱ类，地基基础设计等级为丙级；建筑抗震设防类别为重点设防类（即乙类），抗震设防烈度为8度(基本地震加速度为0.20g)。经勘察查明，根据地层的沉积特点和物理力学特性自上而下共可划分为3层，各土层描述如下：

①层：人工杂填土。地基承载力标准值fak=58KPa，Es=1.8MPa该层土场地普遍分布，约0.6m厚。

②层：粉质粘土，褐色、褐黄色。fak=197KPa，Es=5.8MPa，qsa=49KPa；该层土场地普遍分布，约1.25m厚。

③层：粉砂，坚硬。厚7～10m，fak=256KPa，Es=11.5MPa，qsa=87KPa。

地下水位位于地表下0.86m，无侵蚀性。

基础型式及持力层：本工程采用柱下独立基础；基础持力层位于第3层粉砂，地基承载力特征值 f_ak=256KPa。本工程地下水埋深为10米左右，地下水对钢筋混凝土结构不具侵蚀性。建筑场地类别Ⅱ类。

二、 木结构框架内填充剪力墙结构的特点

1.概念

　（1）水平荷载成为决定因素。一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结 构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载 的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
　　（2）轴向变形不容忽视。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩 值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影 响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
（3）侧移成为控制指标。与较低楼房不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
　　（4）结构延性是重要设计指标。高层结构在水平力作用下的变形大，为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置剪力墙来代替部分框架，便形成了框架－剪力墙体系。在承受水 平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受竖向荷载，剪力墙主要承受水平剪力。框架－剪力墙体系 的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框 架－剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。

1. 受力情况

由于剪力墙水平刚度大，剪力墙将承受大部分水平荷载，一般能承担80%-90%的荷载，是抗侧力的主体，整个结构的侧向刚度大大提高。框架则承担竖向荷载，提供了较大的使用空间，同时也承担少部分水平力。

框架本身在水平荷载作用下呈剪切变形，而剪力墙则呈弯曲变形。当两者通过楼板协同工作，共同抵抗水平荷载时，变形必须协调，如图1-1所示，侧向变形将呈弯剪形。其上下各层层间变形趋于均匀，并减小了顶点侧移。同时，框架各层层剪力趋于均匀，各层梁柱截面尺寸和配筋也趋于均匀。

纯框架结构变形 纯剪力墙结构变形

框剪结构变形 框剪结构相互作用情况

三、 木结构框架内填充剪力墙结构设计原则

1. 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. 剪力墙的布置一般按照”均匀、对称、分散、周边”的原则布置：

a) 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。

b) 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。

c) 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。壁式框架的抗震等级应按剪力墙的抗震等级考虑。

d) 剪力墙的布置宜分布均匀，单片墙的刚度宜接近，长度较长的剪力墙宜设置洞口和连梁形成双肢墙或多肢墙，单肢墙或多肢墙的墙肢长度不宜大于8 m。每段剪力墙底部承担水平力产生的剪力不宜超过结构底部总剪力的40%。

e) 纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内。房屋纵向长度较长时，不宜集中在两端布置纵向剪力墙，否则在平面中适当部位应设置施工后浇带以减少混凝土硬化过程中的收缩应力影响，同时应加强屋面保温以减少温度变化产生的影响。

f) 楼梯间、竖井等造成连续楼层开洞时，宜在洞边设置剪力墙，且尽量与靠近的抗侧力结构结合，不宜孤立地布置在单片抗侧力结构或柱网以外的中间部分。

g) 剪力墙间距不宜过大，应满足楼盖平面刚度的要求，否则应考虑楼盖平面变形的影响。

3. 结构中的剪力墙，宜设计成周边有梁柱(或暗梁柱)的带边框剪力墙。纵横向相邻剪力墙宜连接在一起形成L形、T形及口形等，以增大剪力墙的刚度和抗扭能力。

4. 在长矩形平面或平面有一项较长的建筑中，其剪力墙的布置宜符合下列要求：

a) 横向剪力墙沿长方向的间距宜满足规范的要求，当这些剪力墙之间的楼盖有较大开洞时，剪力墙的间距应予减小。

b) 纵向剪力墙不宜集中布置在两尽端。

5. 剪力墙宜贯通建筑物全高，沿高度墙的厚度宜逐渐减薄，避免刚度突变。当剪力墙不能全部贯通时，相邻楼层刚度的减弱不宜大于30%，在刚度突变的楼层板应按转换层楼板的要求加强构造措施。

6.剪力墙数量的确定

剪力墙多了则不经济，少了则影响结构安全，因此剪力墙数量的确定是框剪结构设计的重要环节。通过一些实际工程的设计，一般的都要有合适的剪力墙的数量。在一些计算信息如：结构在地震作用下的周期、层间位移角等等，都相对的较容易满足。在这其中我们应当注意对框架柱和剪力墙各自承担的倾覆弯矩之间比例的控制，剪力墙承担的倾覆弯矩大于50％的框架倾覆弯矩结构才可以把次种结构形式定性

为在计算模型中选为框架剪力墙结构。总结一些成功的设计实例：一般底层结构剪力墙截面面积Aw和柱截面面积Ac之和对楼层面积Af之比以及剪力墙截面面积Aw与楼面面积Af之比均控制在表1范围内：

表1 底层结构剪力墙截面面积与楼面面积之比

条 件	Aw Ac／Af	Aw／Af
7。II类场地	4％#177;1％	2％～3％

高层建筑采用框一剪结构时，宜取表中的上限值。表中数量为剪力墙纵横两个方向总量，两个方向的剪力墙数量宜接近。

四、 木结构框架内填充剪力墙结构计算分析方法

1、计算简图与连接方式

计算简图，主要是确定如何合并总剪力墙、总框架，以及确定总剪力墙与总框架之间的链接和相互作用方式。

刚接体系和铰接体系的根本区别在于连梁对剪力墙墙肢有无约束作用。

2、在进行结构内力及位移计算前，先作如下基本假定：

（1）楼板在平面内刚度无限大，平面外刚度为零。

（2）结构在水平力作用下不计扭转，即外力合力作用线通过结构抗侧移刚度中心。如不重合，可先计算平移运动，再按纯扭转计算，然后叠加。

（3）框架和剪力墙沿高度方向无变化，即它们的刚度特征值为常数。

3、解题思路

框架-剪力墙结构在竖向荷载（恒载、活载）作用下计算主要与楼盖结构平面布置有关，不考虑每榀框架、每片剪力墙之间的相互影响；而框架-剪力墙结构水平荷载作用下的计算计算较为复杂，要考虑协同工作。

假定房屋在风力或地震作用下不产生扭转，根据刚性楼板的假定，在同一楼层标高处的所框架和剪力墙的水平位移相等。为了简化计算，忽略剪力墙和框架轴向变形，将计算区段内所有横向（或纵向）的框架、剪力墙和连梁按期刚度相叠加的方法合并成总框架、总剪力墙和连梁。根据总剪力墙和总框架的刚度求得各自得水平荷载后，再根据个片剪力墙的等效抗弯刚度进行内利分配和根据框架柱的水平刚度D进行柱水平剪力分配。

五、 木结构框架内填充剪力墙结构截面设计

结构截面设计，包括剪力墙墙肢、框架梁柱、连梁截面设计。其中剪力墙墙肢、框架梁柱的配筋计算分别与剪力墙结构、框架结构相同。连梁可按钢筋混凝土受弯构件进行正截面、斜截面承载力计算。连梁通常采用对称配筋，且不设弯起钢筋，由箍筋和混凝土承担全部剪力，可按框架梁的受弯、受剪公式计算。还应注意连梁也应进行强剪弱弯的内力调整。

六、 地基基础设计

对于高层建筑，设计时宜根据上部结构、工程地质、施工等因素选用能满足地基稳定性和变形要求的基础结构方案。本工程采用桩基础，从而减少基础自重减少基础沉降，调整地基反力，提高地基承载力和基础的稳定性。

七、 节能设计

1、建筑物的合理选址

所谓合理选址就是要充分考虑建筑物所在地气候、土质、地形以及环境条件等多种因素来确定。在进行设计过程中，要保证建筑物在其全寿命周期内保持适宜的微气候环境，在保护坏整体生态环境平衡的同时为建筑节能创造良好条件。

2、建筑物的体形设计

合理的建筑体型设计有利于建筑物适应恶劣的微气候环境，进而实现节能效果。所谓体形设计包括对建筑整体体量、建筑体型及建筑形体组合、建筑日照及朝向等的确定。在进行设计过程中，建筑的朝向、具体方位和建筑的总平面设计往往要考虑社会历史文化、地形、城市规划、道路、环境等多方面的因素。在实际工作中，难以满足各因素的要求，而只能权衡各个因素之间的得失，找到最佳平衡点，使建筑物达到更好的节能效果。

3、优化外部环境设计

对建筑物外部环境的设计要充分研究其微气候特征，在满足其功能需求的前提下，对外部环境进行合理设计来进而很好的改善微气候环境，营造有利于建筑节能的环境。通常情况下，可以在建筑周围合理布置植被，在遮挡风沙、净化空气的同时达到良好的节能效果。此外，还可以在建筑附近设置水面，用水来平衡环境温度，进而达到节能降耗的目的

4、门窗节能设计

建筑物的门窗是耗热的主要渠道, 传热系数约为墙体的3～4倍,是节能的重点部位。因而，在建筑设计过程中，要合理确定窗墙比，应尽量少做落地窗、飘窗等。对于外墙门窗的设计，应强调东西南北开窗有别，满足自然通风要求。对于冬季主导风向的立面要尽可能减少开窗的面积。设置外窗部位,要提高外窗的密封性能，选用较好的窗型，一般来说，平开窗具有良好的气密性。

此外，在门窗配件的选择上,要注意尽可能采用塑料型材、铝合金断热型材等提高窗框的隔热性能，并且要减少窗框的外露面积,选用中空玻璃、镀膜玻璃等保温隔热性能好的玻璃。 此外，外门窗的开启是夏季通风节能的必要条件。对建筑物的夏季迎风面一般要作为主要的开窗部位,引进自然风增加夏季的渗透通风，与此同时, 应减少冬季寒风的渗透,提高室内的保温效果。对于向阳面，通常应采用凹式开窗设计,在外部加设遮阳板或者是采用热反射窗帘,在保证美观的同时又具有良好的遮阳效果。

5. 屋面节能设计

建筑物的屋面接受太阳直射时间较长，受辐射得热最多，做好屋面的保温隔热对于实现建筑物的节能效果至关重要。

首先，选择适宜的保温隔热材料，一般应选用膨胀型泡沫聚苯板等导热系数小、密度大、憎水的材料。目前，倒置式屋面在屋面节能设计中应用较为广泛，这种方法施工简单，主要是将憎水性保温材料设于防水层上，它能够有效防止防水层老化影响保温隔热效果。

另外，采用成生态型屋面也可达到良好的节能效果。在建筑物的屋顶种植花彩叶草、麦冬草等植物，可以在美化环境的同时，有效地阻挡热源，减少温室气体的排放，达到良好的保温隔热效果。而且，在吸水饱和之后，土壤会形成一层憎水膜，能够达到很好的屋面防水效果。此外，土壤具有良好的热惰性，不会随气温的变化而产生大幅波动，具有良好的保温隔热功能。

除此之外，蓄水型屋面也具有良好的节能效果。这种屋面主要是通过水分的蒸发带走热量，进而降低屋面温度，减弱屋面的传热量。相关测试结果显示，蓄水、种植屋面土壤表面温度与一般屋面表面温度比较，温度可低27℃。此外，采用平坡屋顶结合的构造形式，或者是在屋面保温隔热层上做架空层，利用空气的流通散热也是较好的节能办法。

6、外墙节能设计

墙体是建筑物室内外热交换的主要介质，提高建筑物外墙的保温隔热性能能够有效的提升建筑物的节能效果。据统计资料显示，在建筑节能的50%中约有25%是通过建筑围护结构外墙的保温隔热性能来实现的。因此，在建筑物设计中，墙体的节能设计至关重要。要在保证外墙最基本的承重以及安全围护等功能的基础上,尽可能选用保温隔热性能好的墙体材料，对传热较多的墙体部位加设保温隔热层，降低能耗。

八、 建筑设计

1、要先对建筑外观、建筑面积、建筑高度、层高和室内净高进行设计;

2、然后对局部进行设计，如楼地面、顶棚、屋面、楼面、坡面及楼梯位置，消防要求等进行设计。各部分都要按照规范要求进行设计。

3、 最后要明确框架结构的抗震级数，采用规则结构以利于房屋抗震，按照”三统一”的原则，确定柱网尺寸，确定材料及截面尺寸，以及基础的选定

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）

本设计主要研究多层框架加剪力墙的建筑设计，水平荷载作用下的框架结构设计及基础设计，并了解结构电算过程、运用软件进行结构设计。

本课题研究方法：