第一节 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,结构设计,技术条件,框架,结构布置,框架结构,计算简图,框架,横向刚度,计算,竖向荷载,计算,横向水平地震作用,计算及,位移,验算,水平地震,作用下横向框架,内力分析,竖向荷载,作用下横向框架,内力分析,框架,内力组合,基础,楼梯,设计,框架梁、柱,配筋,计算,满足,位移验算要求,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,（,高规6.3.1,）,梁截面高度可取,h,b,=(1/181/10),l,b,梁截面宽度可取,b,b,=(1/31/2),h,b,，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：,A,c,为柱截面面积；,N,为柱所承受的轴向压力设计值；,N,v,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/m,2,计算。,A,c,(1.11.2),N/,f,c,N,=1.25,N,v,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,