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1、第一节第一节 结构结构方案方案设计、设计、框架横向刚度计算框架横向刚度计算结构设计结构设计技术条件技术条件框架框架结构布置结构布置框架结构框架结构计算简图计算简图框架框架横向刚度横向刚度计算计算 竖向荷载竖向荷载计算计算 横向水平地震作用横向水平地震作用计计算及算及位移位移验算验算 水平地震水平地震作用下横向作用下横向框架框架内力分析内力分析 竖向荷载竖向荷载作用下横向作用下横向框架框架内力分析内力分析 框架框架内力组合内力组合 基础基础 楼梯楼梯设计设计 框架梁、柱框架梁、柱配筋配筋计算计算 满满足足位位移移验验算算要要求求不不满满足足位位移移验验算算要要求求框框架架结结构构设设计计流流程程
2、绘绘制框架结构制框架结构施工图施工图不不满满足足竖竖向向设设计计要要求求满足竖向设计要求满足竖向设计要求一、结构设计技术条件结构设计结构设计技术条件技术条件工程概况工程概况 设计依据设计依据 荷载取值荷载取值 结构总体布置结构总体布置 主要承重构件、墙体的选择及截面尺寸主要承重构件、墙体的选择及截面尺寸基础基础 材料材料 结构计算原则和方法结构计算原则和方法 具体要求祥见具体要求祥见word文档文档二、框架结构布置框架结构布置框架结构布置平面设计平面设计 竖向设计竖向设计 变形缝设置变形缝设置柱网及层高柱网及层高 梁、柱截面尺寸梁、柱截面尺寸基础形式基础形式承重方案承重方案 二、框架结构布置平
3、面设计平面设计 建筑的结构平面布置，应有利于抵抗水平荷载和竖向荷载，建筑的结构平面布置，应有利于抵抗水平荷载和竖向荷载，受力明确，传力直接，力求均匀受力明确，传力直接，力求均匀 对对称，减少扭转的影响称，减少扭转的影响。（参考（参考抗抗规范规范3 3.4 4.1-31-3.4 4.5 5）结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀，结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面布置。不应采用严重不规则的平面布置。二、框架结构布置 ）抗震设计的钢筋混凝土结构，其平面布置宜简单、规则、对称，减少偏心；平面长度）抗震设计的钢筋混凝土结构，其平面布置宜简单、规则、对称，减少偏
4、心；平面长度 L 不宜过长，突出部分长度不宜过长，突出部分长度 l 不宜过大；不采用不宜过大；不采用角部重叠角部重叠或或细腰形细腰形平面图形。平面图形。二、框架结构布置）结构平面布置应减少）结构平面布置应减少扭转扭转的影响。平面不规则、质量中心与刚度中心偏心较大和抗扭的影响。平面不规则、质量中心与刚度中心偏心较大和抗扭刚度太弱的结构，其震害严重。刚度太弱的结构，其震害严重。注：对结构的扭转效应从以下两个方面加以限制：注：对结构的扭转效应从以下两个方面加以限制：（1）限制限制结构平面布置的结构平面布置的不规则性不规则性，避免，避免质心质心与与刚心刚心存在过大的偏心。存在过大的偏心。（2）结构的）
5、结构的抗扭刚度抗扭刚度不能太弱，不能太弱，楼梯间楼梯间不宜布置在结构角部。不宜布置在结构角部。（1）框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，）框架结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重。不应采用砌体墙承重。（参考高层规（参考高层规6.1.6）（2）楼梯间的结构布置。）楼梯间的结构布置。几点注意：几点注意：二、框架结构布置竖向设计竖向设计 从结构受力及对抗震性能要求而言，结构的从结构受力及对抗震性能要求而言，结构的承载力承载力和和刚度刚度宜自下而上逐渐减小，变化宜均匀、宜自下而上逐渐减小，变化宜均匀、
6、连续不应突变。连续不应突变。1）建筑的）建筑的竖向体型竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。2）抗震设计的建筑结构，其）抗震设计的建筑结构，其楼层侧向刚度楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的侧向刚度的 70%；受剪承载力受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的不宜小于其上一层受剪承载力的80%。3）抗震设计时，结构）抗震设计时，结构竖向抗侧力构件竖向抗侧力构件宜上下宜上下连续贯通连续贯通。4）沿竖向分段）沿竖向分段改变改变构件截面尺寸构件截面尺寸和和混凝土等级混凝土等级应满足：应满足：每次改变，柱的截面尺寸每次改变，柱的截面
7、尺寸宜宜减小减小100150mm，混凝土等级，混凝土等级降低一级降低一级，且二者，且二者不宜不宜在在同一楼层同一楼层改变。改变。二、框架结构布置变形缝设置变形缝设置1）分类：）分类：沉降缝沉降缝、伸缩缝伸缩缝和和防震缝防震缝。2）缺点：高层建筑设缝后，给建筑、结构和设备的设计与施工带来一定困难，基）缺点：高层建筑设缝后，给建筑、结构和设备的设计与施工带来一定困难，基 础防水也不容易处理。础防水也不容易处理。目前的总趋势是避免设缝目前的总趋势是避免设缝，当必须设缝时，应将，当必须设缝时，应将 建筑建筑划分划分为几个为几个独立独立的的结构单元结构单元。沉降缝沉降缝伸缩缝伸缩缝防震缝防震缝避免地震时
8、结构间的相互碰撞（结构从顶到基础顶面分开）避免地震时结构间的相互碰撞（结构从顶到基础顶面分开）注：必要时可以注：必要时可以三缝合一三缝合一，目前的总趋势是，目前的总趋势是避免设缝避免设缝。避免主体与裙房过大的沉降差（结构避免主体与裙房过大的沉降差（结构完全完全分开）分开）减小结构温度应力（结构从顶到基础顶面分开）减小结构温度应力（结构从顶到基础顶面分开）二、框架结构布置注：（注：（1）施工后浇带的）施工后浇带的作用作用在于在于减小减小混凝土的收缩混凝土的收缩应力应力，提高提高建筑物对温度应力的建筑物对温度应力的耐受能力耐受能力。（2）施工中每隔）施工中每隔30m40m间距留后浇带，带宽间距留后
9、浇带，带宽800mm1000mm；（3）后浇带，应通过建筑物的整个横截面，将后浇带，应通过建筑物的整个横截面，将全部全部墙、梁和楼板墙、梁和楼板分开分开，可设在框架梁和楼，可设在框架梁和楼板的板的 1/3 跨处；跨处；（4）在后浇带处，）在后浇带处，板、墙板、墙钢筋钢筋应采用应采用搭接接头搭接接头（图（图 2.2.6），），梁梁主筋主筋可不断开可不断开，后浇带混凝，后浇带混凝土宜在土宜在两个月后两个月后浇灌；浇灌；（5）后浇带应从结构）后浇带应从结构受力较小受力较小的部位的部位曲折通过曲折通过，不宜在同一平面内通过。，不宜在同一平面内通过。后浇带后浇带的设置（避免设伸缩缝）的设置（避免设伸缩缝
10、）二、框架结构布置二、框架结构布置柱网及层高柱网及层高 2）层高层高除底层外，除底层外，柱的计算高度柱的计算高度即为各层层高。即为各层层高。结构结构底层底层层高层高=建筑底层层高（去板厚）建筑底层层高（去板厚）+室内外高差室内外高差 +(1/15 +(1/15 1/12)H 1/12)H 基础梁高基础梁高1）柱网分为小柱网和大柱网；柱网分为小柱网和大柱网；小柱网小柱网是是一个开间一个开间为一个柱距，为一个柱距，大柱网大柱网是是两个开间两个开间为一个柱距；为一个柱距；常用的常用的柱距柱距：3.3m、3.6m、4.0m、6.0m、6.6m、7.5m等；等；常用的常用的跨度跨度（进深）：（进深）：4
11、.8m、5.4m、6.0m、6.6m、7.5m等。等。注：注：柱距柱距一般控制在一般控制在7m左右左右，柱网相差柱网相差不宜过大，以避免某跨线刚度过大。不宜过大，以避免某跨线刚度过大。注：层高一般取注：层高一般取3m、3.3m、3.6m、4.2m、4.5m等。等。二、框架结构布置承重方案承重方案 1 1）横向框架承重横向框架承重 主梁沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置主梁沿房屋横向布置，板和连系梁沿房屋纵向布置（实际结构中应用最多）。（实际结构中应用最多）。2 2）纵向框架承重纵向框架承重 主梁沿房屋纵向布置，板和连系梁沿房屋横向布置。主梁沿房屋纵向布置，板和连系梁沿房屋横向布置。3 3
12、）纵、横向框架承重纵、横向框架承重 房屋的纵、横向都布置承重框架房屋的纵、横向都布置承重框架 ，楼盖常采用现浇楼盖常采用现浇双向板双向板或或井字梁井字梁楼楼盖。盖。框架结构的承重方案框架结构的承重方案二、框架结构布置梁、柱截面尺寸梁、柱截面尺寸1）梁梁截面尺寸确定截面尺寸确定（）（）梁截面高度可取梁截面高度可取 hb=(1/181/10)lb 梁截面宽度可取梁截面宽度可取 bb=(1/31/2)hb，且，且不宜小于不宜小于200mm。2）柱柱截面尺寸截面尺寸柱截面尺寸一般根据经验估算或柱的轴压比限制来确定。柱截面尺寸一般根据经验估算或柱的轴压比限制来确定。（1）框架柱的截面宽度不宜小于框架柱的
13、截面宽度不宜小于350mm，高度均不宜小于，高度均不宜小于400mm；（2）为避免柱产生剪切破坏，柱为避免柱产生剪切破坏，柱净高净高与与截面长边截面长边之之比比宜大于宜大于4；（3）边柱内缩，中柱两边缩，每次缩减边柱内缩，中柱两边缩，每次缩减100150为宜；为宜；（4）梁、柱的截面中心线梁、柱的截面中心线宜重合宜重合，若偏心，若偏心，偏心距偏心距不宜大于柱截面在该方不宜大于柱截面在该方 向的向的1/4。（抗震规范（抗震规范6.1.5）注：柱子的偏心对齐问题。注：柱子的偏心对齐问题。二、框架结构布置利用利用轴压比限制轴压比限制确定确定柱截面尺寸柱截面尺寸:柱截面尺寸可直接凭经验确定，也可先根据
14、其所受轴力按轴心受压构件估算，柱截面尺寸可直接凭经验确定，也可先根据其所受轴力按轴心受压构件估算，再乘以适当的放大系数以考虑弯矩的影响。即再乘以适当的放大系数以考虑弯矩的影响。即式中式中：Ac为柱截面面积；为柱截面面积；N为柱所承受的轴向压力设计值；为柱所承受的轴向压力设计值；Nv为根据柱支承的楼面面积计算由重力荷载产生的轴向力值；为根据柱支承的楼面面积计算由重力荷载产生的轴向力值；1.25为重力荷载的荷载分项系数平均值；为重力荷载的荷载分项系数平均值；重力荷载标准值可根据实际荷载取值，也可近似按（重力荷载标准值可根据实际荷载取值，也可近似按（1214）kN/m2计算。计算。Ac (1.11.
15、2)N/fc N=1.25Nv二、框架结构布置基础形式基础形式十字交叉基础：十字交叉基础：上部荷载较大、采用条形上部荷载较大、采用条形基础不能满足地基承载力要求时，可采用基础不能满足地基承载力要求时，可采用十字交叉基础。将基础纵、横两个方向联十字交叉基础。将基础纵、横两个方向联系起来，其整体性比较好系起来，其整体性比较好 。柱下条形基础：柱下条形基础：上部荷载较大、地基承载上部荷载较大、地基承载力较低、柱间距离较近时，可采用柱下条力较低、柱间距离较近时，可采用柱下条形基础。形基础。筏板基础：筏板基础：上部荷载大、地基软弱或防渗上部荷载大、地基软弱或防渗需要时，可采用筏板基础，其整体性比好需要时
16、，可采用筏板基础，其整体性比好 。三、框架结构计算简图 为了简化计算，通常将实际的空间结构简化为若干个横向或纵向平面框为了简化计算，通常将实际的空间结构简化为若干个横向或纵向平面框架进行分析，架进行分析，每榀平面框架为一计算单元。每榀平面框架为一计算单元。1 1）竖向荷载作用下：竖向荷载作用下：应根据结构的不同特点进行分析，并对竖向荷载按楼盖的实际支承情况进应根据结构的不同特点进行分析，并对竖向荷载按楼盖的实际支承情况进行传递，这时行传递，这时竖向荷载通常由纵、横向框架共用承担。竖向荷载通常由纵、横向框架共用承担。2 2）水平荷载作用下：水平荷载作用下：整个框架可视为若干个整个框架可视为若干个
17、平面框架平面框架，共同抵抗与平面框架平行的水平荷载，共同抵抗与平面框架平行的水平荷载，与该方向正交的结构不参与受力。与该方向正交的结构不参与受力。三、框架结构计算简图3 3）当上、下层柱截面尺寸不同且形心轴不重合时，顶层柱的形心线作为整个柱子的轴线，当上、下层柱截面尺寸不同且形心轴不重合时，顶层柱的形心线作为整个柱子的轴线，注意由上层柱传来的轴力在变截面处所产生的力矩。注意由上层柱传来的轴力在变截面处所产生的力矩。1 1）计算简图用梁、柱轴线表示，取各自的形心线；对于现浇的情况，梁截面的形心线可计算简图用梁、柱轴线表示，取各自的形心线；对于现浇的情况，梁截面的形心线可 近似取至板底。近似取至板
18、底。2 2）对于底层柱的下端，一般取至基础顶面；当设有整体刚度很大的地下室，可取至地下对于底层柱的下端，一般取至基础顶面；当设有整体刚度很大的地下室，可取至地下 室结构的顶板处。室结构的顶板处。注：注：四、框架横向刚度计算1 1、梁线刚度、梁线刚度注意：注意：对于楼梯间框架梁不单独考虑。对于楼梯间框架梁不单独考虑。1 1）梁梁的的线刚线刚度度取决于：梁混凝土强度等级、梁截面尺寸、梁计算跨度。取决于：梁混凝土强度等级、梁截面尺寸、梁计算跨度。四、框架横向刚度计算四、框架横向刚度计算2 2、柱线刚度、柱线刚度2 2）柱柱的的线刚线刚度度取决于：柱混凝土强度等级、柱截面尺寸、层高。取决于：柱混凝土强
19、度等级、柱截面尺寸、层高。四、框架横向刚度计算四、框架横向刚度计算3 3、框架柱层间侧移刚度值、框架柱层间侧移刚度值柱侧向刚度修正系数柱侧向刚度修正系数柱的线刚度柱的线刚度柱的计算高度柱的计算高度3 3）柱的侧移刚度）柱的侧移刚度D D值值 4 4）框架柱层间侧移刚度）框架柱层间侧移刚度四、框架横向刚度计算四、框架横向刚度计算3 3、框架柱层间侧移刚度值、框架柱层间侧移刚度值说明：说明：1 1）有）有n n层不同的层间刚度，就列层不同的层间刚度，就列n n个表；个表；2 2）若层间侧移刚度不满足结构竖向设计要求，则需要调整，重新计算，直至满足。）若层间侧移刚度不满足结构竖向设计要求，则需要调整，重新计算，直至满足。举例计算结构顶层举例计算结构顶层