框架结构设计步骤

。混凝土框架结构设计的手工计算步骤1.确定结构方案和布置1.是否选择框架结构进行结构选择应先进行比较。根据何光干的模糊评价方法，框架-剪力墙结构是818层混凝土结构的首选，剪力墙结构是住宅和酒店的首选。不需要电梯的多层建筑采用更多的框架。2.在平面布置中注意L、L、L、B之间的关系。3.注意垂直布局的高宽比和最大高度(分为甲类和乙类，对乙类的计算和构造要求更严格)。争取横向刚度沿垂直方向的规则和均匀变化。4.三针的设置应根据规范要求进行设置，尽量避免一针三缝。5.基础选择高层建筑不宜选择独立的基础。然而，根据郭芹兄弟的经验，当小型和高层建筑的当地基础的标准承载力超过300kpa时，可以考虑单个基础。6.建筑屋顶类型选择现浇楼板是高层建筑的最佳选择。1)最梁板式。有时大厅和会议厅可布置成平面高宽比不大于1.5的井式楼板，井式梁间距为2.53.3m，并应加强周围梁的刚度和强度。扁梁的高度应为跨度的1/151/18，宽度不应超过50柱宽，最好不超过柱宽。2)密肋梁常采用方柱网或接近方柱网，跨度大，梁高有限。肋与梁的间距为1-1.5m，肋高为跨度的1/30-1/20，肋宽为150-200 mm3)无梁楼抗震区应单独使用。如果使用，应注意可靠的抗震措施，如增加剪力墙或支撑。4)无粘结预应力现浇楼板一般跨度大于6m，通过减小楼板厚度来降低楼板高度。应用于高层建筑具有一定的技术和经济优势。地震区应注意防止钢筋端部锚固失效。5)其他2.梁柱截面尺寸和材料强度等级的初步确定1.柱截面最初分为抗震和非抗震两种情况。对于非地震，截面最初根据轴向压缩确定。对于抗震，Ac=N/(a*fc) N=B*F*Ge*n B=1.3(侧柱)，1.2(等跨中柱)，1.25(不等跨中柱)Ge=1215kN/m2 a是轴压比fc是混凝土抗压强度设计值F是各层的附属面积N是层数。框架柱上下截面高度不同，建议每次降低100150。为了便于尺寸修改，侧柱通常以墙中心线为轴收缩，中心柱的两侧收缩。柱截面和标号的变化应错开。2.梁截面的初始高度为跨度的1/81/14，梁宽通常为梁高度的1/21/3。请看上面的其余部分。对于宽扁梁，首先要满足挠度要求，否则梁板协调变形的内力分析问题比较复杂。净梁跨度与截面高度之比不应小于4。框架梁宽度不应小于柱宽的1/2，且不小于250 mm。框架梁截面的中心线应与柱的中心线重合。当需要偏移时，同一平面内梁和柱的中心线之间的偏心率不应大于该方向柱截面的1/4。3.现浇一级混凝土强度不低于C30，其余不低于C20。三。重力载荷计算1.分别计算每个楼层的屋顶和地板永久荷载标准值2.屋顶和地板可变荷载标准值3.梁柱墙门窗的重力计算4.重力荷载代表值=自重标准值可变荷载组合值等于上下半层墙柱的重量变荷载组合值系数：雪和房屋面积灰为0.5，不计入屋面活载，实际考虑的每层活载为1。每个楼层的代表值集中在每个楼层。四.计算对于框架结构，应根据静力等效原则将获得的分布风荷载转化为楼层集中荷载，以便于内力计算。通过水平集中风荷载(D值法)计算内力和位移，检查层间位移和顶点位移是否满足要求。如果不满足，应返回修改梁柱截面尺寸的强度等级。纵向和横向框架的内力和位移应分别计算。七.频繁地震下弹性位移的计算40m以下水平地震作用采用底部剪力法等计算。当T11.4Tg时，考虑顶部的附加地震作用。计算每个粒子的水平地震作用。水平地震下的位移计算。检查是否满足弹性位移限值；如果不是，返回修改梁柱截面尺寸的强度等级。采用d值法分别计算纵向框架和横向框架的内力和位移。八.竖向荷载作用下框架内力计算活载不宜布置。活载与恒载之比不大于1时，可视为满载，跨中弯矩调整系数为1.11.2。弯矩分配法常用于计算纵向和横向框架的内力。计算的内力受到力矩调制。九。内力组合60m及以下9度几种组合1.1.2恒定1.4活2.1.2常数0.9*1.4(有效风)3.1.35恒定1.0活4.1.2恒定的1.3级地震水平力通常1.2恒1.4风没有控制效果X.竖向荷载作用下的楼下屋顶设计十一岁。梁柱截面钢筋连接结构先验算框架柱轴压比、剪跨比，如不符合要求应调整截面和等级。调整柱端弯矩设计值(调整梁柱节点和柱脚弯矩节点)，使之与强柱弱梁一致；调整柱末端的剪切力，使其符合强剪切和弱弯曲。调整角柱的地震效应，以抵抗扭转引起的角柱内力的增加。梁的弯曲截面设计有大的抗震和非抗震弯矩值进行加固。请注意，中跨弯矩不小于1/2(由简支梁计算的中跨弯矩)。梁的斜截面设计应注意检查截面尺寸是否符合要求。十二。基本设计十三。罕遇地震下软弱层弹塑性变形的计算7度区域的垂直不规则性被认为是3或4种类型的场地。当79度楼层的屈服强度系数小于0.5时，应对框架结构进行薄弱楼层的地震变形验算。其余请参见相关规定。12楼以下有简化计算方法。如果不满足位移角限值，应重新调整梁柱截面钢筋。所谓垂直不规则性是指下层的刚度小于相邻上层的70%，承载力小于上层的80%。新的建筑结构设计规范在结构可靠性、设计计算和配筋结构等方面有了很大的更新和补充，特别是对抗震和结构整体性和规律性的要求更高，不可能一次完成结构设计。如何正确使用设计软件进行结构设计计算，以满足新规范的要求，是每个设计人员非常关心的问题。以SATWE软件为例，讨论了结构设计计算步骤。对于一个典型的工程，用结构软件分四步进行结构计算更科学。1.在完成整体参数正确设置的计算之前，设计者必须首先根据新规范的具体规定和软件手册中参数含义的描述，以及项目的实际情况，正确设置软件的初始参数和特殊组件。然而，有几个参数与整体计算结果相关，必须首先确定它们的合理值，以确保后续计算结果的正确性。这些参数包括(1)振型组合数是软件在地震计算中考虑的振型数。该值太小，无法正确反映模型中应考虑的振动模式数量，这会扭曲计算结果。如果数值太大，不仅浪费时间，而且会扭曲计算结果。第高层建筑混凝土结构技术规程 5.1.13-2条规定，地震计算中应考虑平行-扭转耦合结构的扭转效应。振动模式的数量不应少于15个。对于多塔结构，振型数不应小于塔的9倍，计算出的振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。一般来说，振动模式的数量与结构层数和结构的自由度有关。当结构层数较多或结构层刚度变化较大时，振动模态的数量应该较多，如弹性节点、多塔建筑、转换层等结构形式。振动模态的组合数是否合理，取决于软件计算书中的X和Y方向的有效质量系数是否大于0.9。具体操作是先根据实际工程情况和设计经验预设一个振动模态数，然后检查有效质量系数是否大于0.9。如果小于0.9，振动模式的数量可以逐渐增加，直到在X和Y方向上的有效质量系数大于0.9。必须指出的是，结构的振型组合数不能尽可能大，其最大值不能超过结构的总自由度。例如，对于刚性板假设的单塔结构，考虑扭转耦合效应时，振型不应超过结构层数的3倍。如果选择的振型组合数增加到结构层数的3倍，其有效质量系数仍不能满足要求，振型数不能再增加，但应仔细分析原因，考虑结构方案是否合理。(2)最大地震力方向是指地震作用于不同方向的方向，结构地震反射的大小也不同，因此一定存在结构地震响应值在一定角度下最大的最不利地震作用方向。设计软件可以自动计算最大地震力的作用方向，并输出到计算书中。如果角度的绝对值大于15度，设计者应将该值回填到软件的“水平力与总坐标之间的角度”选项中，并重新计算，以反映最不利地震作用方向的影响。(3)结构的基本周期是计算风荷载的重要指标。如果设计者不能事先知道确切的数值，他可以保留软件的默认值，计算后从计算书上读取数值，填写软件的“结构基本周期”选项，然后重新计算。上述计算的目的是首先计算控制全局的总体参数，并正确设置它们。否则，随后的计算结果与实际结果相差甚远。2.为了确定整体结构的合理性，新规范特别强调整体结构的科学性和合理性。新规范中控制结构整体性的主要指标主要包括：周期比、位移比、刚度比、层间抗剪承载力比、劲重比、剪重比等。(1)周期比是控制结构扭转效应的重要指标。其目的是使抗侧力构件的平面布置更加有效和合理，使结构不会产生过大的扭转。换句话说，周期比并不要求结构足够坚固，而是要求结构具有合理的承载布局。高规的第4.3.5条规定了以结构扭转为主的第一自然振动周期Tt与以平移运动为主的第一自然振动周期T1之比的要求。如果周期比不符合规范要求，则表明s设计软件通常不直接给出结构的周期比，要求设计者根据计算书中的周期值确定第一个扭转(平移)周期。以下是循环比的实用计算方法：1)扭转循环和平移循环的判断：从计算书中找出所有扭转系数大于0.5的平移循环，并按循环值由大到小排列。类似地，平移系数大于0.5的所有平移周期值从大到小排列。2)第一周期的判断：从队列中选择最大值的扭转(平移)周期，查看软件的“结构整体空间振动图”,查看周期值对应的振动模式的空间振动是否为整体振动。如果仅引起局部振动，则不能作为第一个扭转(平移)周期，下一个周期应从队列中取出进行调查，依此类推，直到不仅周期值较大，而且相应的振动模式为结构整体振动的值被选为第一个扭转(平移)周期；3)周期比计算：将第一个扭转周期值除以第一个平移周期。(2)位移比(层间位移比)是控制结构面不平顺的重要指标。限值在建筑抗震设计规范和高规中有明确规定，在此不再重复。应当指出，新规范中规定的位移比限值是基于刚性板假设的。如果结构模型中设置了弹性板，在设置软件参数时，必须选择“所有楼层都必须采用刚性板假设”，以便计算正确的位移比。当位移比满足要求后，取消“所有楼层强制刚性楼板假设”选项，后续配筋计算采用弹性楼板设置。另外，位移比的大小是判断结构是否规则的重要依据。设计人员应正确选择意外偏心、单向地震和双向地震下的位移比。(3)刚度比是控制结构竖向不平顺的重要指标。根据抗震规范和高规的要求，软件提供了三种刚度比的计算方法，即剪切刚度、剪切弯曲刚度和地震力对应的层间位移比。正确理解三个刚度比的计算方法和适用范围是刚度比计算的关键：1)抗剪刚度主要用于底部作为一层的大空间转换结构和地下室嵌固条件的确定；2)抗剪抗弯刚度主要用于底部多层大空间的转换结构；3)地震力与层间位移的比值应符合第3.4.2条和第抗震规范.4.3.5条的相关规定。通常，刚度比在大多数工程中可以用这种方法计算，这也是软件的默认方法。(4)层间抗剪承载力比也是控制结构竖向不平顺的重要指标。限值可参考高规和抗震规范的相关规定。(5)刚度重量比是结构刚度与重力载荷的比值。它是控制结构整体稳定性的重要因素，也是影响重力二阶效应的主要参数。如果该值不满足要求，可能会导致结构失稳和倒塌，设计人员应给予足够的重视。(6)剪重比是抗震设计中一个非常重要的参数。规范中规定剪重比的主要原因是长期作用下的地震影响系数迅速减小，而水平地震作用下计算的结构效应可能太小。然而，对于长周期结构，地震动力作用下的地面加速度和位移可能对结构造成较大的损伤，但采用振型分解法时无法进行准确的计算。因此，出于安全考虑，规范规定了每层水平地震力的最小值。如果该值不满足要求，则表明结构中可能存在明显的薄弱环节，必须进行调整。除了上述计算和分析之外，设计软件还将调整(1)混凝土梁的软件计算显示了以下关于超筋的信息：1)当梁的弯矩设计值M大于梁的极限承载弯矩时，表示超筋；2)规范限制了混凝土受压区的高度：四级和非地震：b二级和三级：0.35(计算时取“AS”=0.3)一级：0.25(计算时取“AS”=0.5)当不满足上述要求时，程序提示进行超筋；3) 高规要求梁端纵向受拉钢筋的最大配筋率为2.5%，当大于该值时，表示配筋过多；4)混凝土梁斜截面的计算应满足最小截面的要求。如果不满足，它将提示加强。(2)剪力墙超配筋分为三种情况：1)剪力墙暗柱超配筋：软件给出的暗柱最大配筋率控制在4%，各规范要求剪力墙主筋的配筋面积以边缘构件的形式给出，不含最大配筋率。因此，程序给出的剪力墙超级钢筋是一个警告信息，设计人员可以酌情考虑。2)如果剪力墙的水平配筋超过配筋，说明结构的抗剪强度不够，需要调整。3)