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+(1/15 1/12)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()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,