结构方案设计、框架横向刚度计算.ppt

第一节结构方案设计、框架横向刚度计算,不满足位移验算要求,框架结构设计流程,绘制框架结构施工图,不满足竖向设计要求,满足竖向设计要求,一、结构设计技术条件,结构设计技术条件,工程概况,设计依据,荷载取值,结构总体布置,主要承重构件、墙体的选择及截面尺寸,基础,材料,结构计算原则和方法,具体要求祥见word文档,二、框架结构布置,框架结构布置,平面设计,竖向设计,变形缝设置,柱网及层高,梁、柱截面尺寸,基础形式,承重方案,二、框架结构布置,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，受力明确，传力直接，力求均匀对称，减少扭转的影响。（参考抗规范3.4.1-3.4.5）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。,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L不宜过长，突出部分长度l不宜过大；不采用角部重叠或细腰形平面图形。,二、框架结构布置,）结构平面布置应减少扭转的影响。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：（1）限制结构平面布置的不规则性，避免质心与刚心存在过大的偏心。（2）结构的抗扭刚度不能太弱，楼梯间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，不应采用砌体墙承重。（参考高层规6.1.6）（2）楼梯间的结构布置。,几点注意：,二、框架结构布置,竖向设计,从结构受力及对抗震性能要求而言，结构的承载力和刚度宜自下而上逐渐减小，变化宜均匀、连续不应突变。1）建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。,2）抗震设计的建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%；受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%。3）抗震设计时，结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。4）沿竖向分段改变构件截面尺寸和混凝土等级应满足：每次改变，柱的截面尺寸宜减小100150mm，混凝土等级降低一级，且二者不宜在同一楼层改变。,二、框架结构布置,变形缝设置,1）分类：沉降缝、伸缩缝和防震缝。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，基础防水也不容易处理。目前的总趋势是避免设缝，当必须设缝时，应将建筑划分为几个独立的结构单元。,沉降缝伸缩缝防震缝,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：必要时可以三缝合一，目前的总趋势是避免设缝。,避免主体与裙房过大的沉降差（结构完全分开）,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：（1）施工后浇带的作用在于减小混凝土的收缩应力，提高建筑物对温度应力的耐受能力。（2）施工中每隔30m40m间距留后浇带，带宽800mm1000mm；（3）后浇带，应通过建筑物的整个横截面，将全部墙、梁和楼板分开，可设在框架梁和楼板的1/3跨处；（4）在后浇带处，板、墙钢筋应采用搭接接头（图2.2.6），梁主筋可不断开，后浇带混凝土宜在两个月后浇灌；（5）后浇带应从结构受力较小的部位曲折通过，不宜在同一平面内通过。,后浇带的设置（避免设伸缩缝）,二、框架结构布置,二、框架结构布置,柱网及层高,2）层高,除底层外，柱的计算高度即为各层层高。,结构底层层高=建筑底层层高（去板厚）+室内外高差+(1/151/12)H基础梁高,1）柱网分为小柱网和大柱网；小柱网是一个开间为一个柱距，大柱网是两个开间为一个柱距；常用的柱距：3.3m、3.6m、4.0m、6.0m、6.6m、7.5m等；常用的跨度（进深）：4.8m、5.4m、6.0m、6.6m、7.5m等。,注：柱距一般控制在7m左右，柱网相差不宜过大，以避免某跨线刚度过大。,注：层高一般取3m、3.3m、3.6m、4.2m、4.5m等。,二、框架结构布置,承重方案,1）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（实际结构中应用最多）。2）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。3）纵、横向框架承重房屋的纵、横向都布置承重框架，楼盖常采用现浇双向板或井字梁楼盖。,框架结构的承重方案,二、框架结构布置,梁、柱截面尺寸,1）梁截面尺寸确定（高规6.3.1）梁截面高度可取hb=(1/181/10)lb梁截面宽度可取bb=(1/31/2)hb，且不宜小于200mm。,2）柱截面尺寸,柱截面尺寸一般根据经验估算或柱的轴压比限制来确定。（1）框架柱的截面宽度不宜小于350mm，高度均不宜小于400mm；（2）为避免柱产生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4；（3）边柱内缩，中柱两边缩，每次缩减100150为宜；（4）梁、柱的截面中心线宜重合，若偏心，偏心距不宜大于柱截面在该方向的1/4。（抗震规范6.1.5）,注：柱子的偏心对齐问题。,二、框架结构布置,利用轴压比限制确定柱截面尺寸: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。即式中：Ac为柱截面面积；N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；1.25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（1214）kN/m2计算。,Ac(1.11.2)N/fc,N=1.25Nv,二、框架结构布置,基础形式,十字交叉基础：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。,柱下条形基础：上部荷载较大、地基承载力较低、柱间距离较近时，可采用柱下条形基础。,筏板基础：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。,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架进行分析，每榀平面框架为一计算单元。,1）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行传递，这时竖向荷载通常由纵、横向框架共用承担。2）水平荷载作用下：整个框架可视为若干个平面框架，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。,三、框架结构计算简图,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，注意由上层柱传来的轴力在变截面处所产生的力矩。,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，梁截面的形心线可近似取至板底。,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，可取至地下室结构的顶板处。,注：,四、框架横向刚度计算,1、梁线刚度,注意：对于楼梯间框架梁不单独考虑。,1）梁的线刚度,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,2、柱线刚度,2）柱的线刚度,取决于：柱混凝土强度等级、柱截面尺寸、层高。,四、框架横向刚度计算,3、框架柱层间侧移刚度值,柱侧向刚度修正系数,柱的线刚度,柱的计算高度,3）柱的侧移刚度D值,4）框架柱层间侧移刚度,四、框架横向刚度计算,3、框架柱层间侧移刚度值,说明：1）有n层不同的层间刚度，就列n个表；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。,举例计算结构顶层,