【精品实用】混凝土结构设计指导书

混凝土结构 设计指导书 指导教师： 黄丽华 2007 年 8 月 25 日 - 1 - 混凝土结构 设计 指导书 框架结构是多层建筑的一种主要结构形式，重点 是 非抗震框架结构设计的一般原理。 设计 时应了解框架结构的组成和结构布置，掌握计算简图的确定方法，熟练 进行 分层法、反弯点法和 D 值法计算框架结构的内力和位移，领会和掌握内力组合以及框架梁、柱和节点 的设计与主要构造要求。 一、设计资料 混凝土结构设计规范 0010 2002 简称“砼设计规范” ； 2. 建筑结构荷载规范 0009 2001 简称“荷载规范”； 二 、结构布置及梁柱截面初估 1、结构布置 见任务书 2、各梁柱截面尺寸初估： 框架结构的梁、柱截面尺寸在内力计算、位移计算之前要初步确定，然后再根据承载力计算及变形验算最后确定。 承重框架梁的截面尺寸肋形楼盖的“主梁”来 估计。通常取梁高 1/8 1/12)梁计算跨度 )，同时 ；梁宽 00不小于柱宽的 1/2；同时 hb/4。非承重框架的梁可按 “ 次梁 ” 要求选择截面尺寸，一般取梁高为 (1/12 1/20)计算跨度。当满足上述要求时一般可不进行挠度验算。 柱截面尺寸可近似根据柱承受的竖向荷载来估算。在初步设计时，可按照每个柱支承的楼板面积 (不考虑连续性 )及填充墙长度，由楼板单位面积上的荷载 (包括恒载及全部活载 )及填充墙材料重量计算出它的最大竖向荷载设计值 虑到 在水平荷载作用下由于弯矩的影响，可按下式估算柱的截面积 (V/式中 框架柱截面可做成矩形或方形，一般柱截面的长边应与主承重框架方向一致。柱截面长边 00边 50柱净高与 。 三 、 荷载计算 (一 )竖向荷载 竖向荷载包括恒载 (结构自重及建筑装修材料重量等 )及活载 (楼面及屋顶使用荷载、雪荷载等 )。 - 2 - 在设计楼面梁、墙、柱及基础时，要根据承荷面积 (对 于梁 )及承荷层数 (对于墙、柱及基础 )的多少，对楼面活荷载乘以相应的折减系数。这是因为考虑到构件的受荷面积越大 (或承荷层数越多 )，楼面活荷载在全部承荷面上均满载的机率越少。如以住宅、旅馆、办公楼、医院病房及托儿所等房屋为例，当楼面梁的承荷面积 (梁两侧各延伸 1/2梁间距范围内的实际面积 )超过 25面活载折减系数为 柱基础的活载按楼层数的折减系数见下表： 计算截面以上的层数 1 2 3 4 5 6 8 9 20 20 计算截面以上活荷载总和的折减系数 注：当楼面梁的承荷面积大于 25用括号内数值。 其他类房屋的折减系数见建筑结构荷载规范。 (二 )风荷载 风荷载的标准值 本风压 风压高度变化系数 Z、风载体型系数 对于高层建筑，要适当提高基本风压的取值。对一般高层建筑，可按荷载规范给出的基本风压值乘以系数 采用；对于特别重要的和有特殊要求的高层建筑，可将基本风压值乘以 四 、内力计算 （ 一 ） 竖向荷载作用下的分层法 框架分层后，各层柱高、梁的跨度以及梁上竖向荷载均与原结构相同，在计算简图中假定柱的远端固定。 线刚度 梁、柱的线刚度分别为 l 和 h，此处 的截面惯性矩； l、 h 各为梁的跨度及柱高。 计算梁截面惯性矩 考虑楼板作为梁的翼缘宽度对 计时可近似按下列公式确定有现浇楼板的梁截面惯性矩。 - 3 - 两侧有楼板 侧有楼板 式中 按矩形截面计算的惯性矩。 数 实际框架结构中，只有底层柱的远端为固定端，其他各层柱均为弹性固定，分层计算时假定为固定端，故应将其他各层柱的线刚度乘以 正系数 (底层柱不修正 )。计算节点处各杆件的弯矩分配系数时，应取修正后的柱线刚度计算。同时，由于除底层柱以外，上层各柱远端均非固定端，其远端传递系数取 1/3。底层柱和各层梁的传递系数仍取 1/2。 用弯矩分配法计算各分层框架的弯矩，将上下两层分别算得的同一根柱的弯矩叠加。这样得出的结点弯矩是不平衡的，但误差不会很大。必要时还可将结点不平衡弯矩再进行一次分配。 （ 二 ） 水平荷载作用下的反弯点法 参照教材 （ 三 ） 水平荷载作用下的 D 值法（改进反弯点法） 参照教材 （ 四 ） 内力组合 (一 )竖向荷载下的活载不利位置及塑性调幅 确定框架梁跨中及支座截面最大弯矩和支座截面最大剪力活载不利位置的原则与第九章所述相同。 在多层及高层建筑中，通常楼层使用活荷载为 2kN/对较小。为了简化设计， - 4 - 一般可不考虑活载不利位置的影响，与恒载相同，按各跨满布情况计算。 但是对于使用荷载很大的多层厂房、公共建筑或书库等，则应考虑活载的不利位置进行竖向荷载下的内力计算。 为了减少框架梁支座截面负弯矩配筋过分拥挤，以保证混凝土浇筑质量。尤其是在抗震结构设计中为了使梁端出现塑性铰以形成延性框架。允许在框架梁中进行塑性调幅，降低竖向荷载作用下的支座弯矩，并相应调整跨中截面的弯矩。现浇框架支座弯矩的调幅系数=配整体式框架取 = 应地增大跨中弯矩。根据平衡关系调幅后的梁端弯矩 跨中弯矩 应满足下列条件： (+ 式中 按简支梁计算的跨中弯距。 为了保证必要的跨中弯矩取值，同时要求： 竖向荷载下的弯矩应先进行塑性调幅，再与水平荷载作用下的弯矩进行组合。 (二 )控制截面的最不利内力组合 内力分析中算得的梁支座弯矩是柱轴线处的弯矩值，与第九章中主梁设计相同，用来进行配筋计算的是梁端控制截面的弯矩 (如上图所示 )。因此需将柱轴线处的弯矩换算为柱边截面处的弯矩值。框架梁一般情况下需进行跨中截面 座截面需对 V| - 5 - 柱控制截面在柱上端及下端，确切地说是梁底面及梁顶面的柱截面，如上图所示。因此，同样需要将内力分析中得出的梁轴线处的弯矩值换算为控制截面的弯矩值，再进行组合。框架柱的内力组合项目，与第十一章排架柱类似。对采用对称 配筋的柱，一般可进行以下四个项目的不利内力组合： 1 |M|； 2 ； 3 ； 4 |V|。 从以上四项内力组合中选出对柱的配筋起控制作用的最不利情况。 (三 )荷载效应组合式 对于非抗震设防区的一般多层框架，由于假定竖向荷载下框架无侧移 (只有风荷载作用产生侧移 )，因此，荷载效应组合就是内力组合，其设计值 S= 式中 G、 分别为永久荷载和第 变荷载分项系数； 分别为永久荷载和第 可变荷载组合系数，当有两个或两个以上的可变荷载产生的内力参与组合，且其中包括风荷载的内力时， =他情况取 = 恒载分项系数取 面活荷载、风荷载的分项系数取 楼面活载标准值不小于4kN/ 则框架结构的内力组合式可写成： 1恒载 +活载 S=恒载 +风载 S=恒载 +载 +风载 ) S= 4对于 8 层的高层框架结构：恒载 +载 +风载 S= 式中 五 、 一榀框架的配筋图 请回顾一下内容 请回顾一下内容 请回顾一下内容 请回顾一下内容 - 6 - 请回顾一下内容 请回顾一下内容 请回顾一下内容 请回顾一下内容 请回顾一下内容 请回顾一下内容