砼框架结构设计手算步骤

1、砼框架结构设计手算步骤一 确定结构方案与结构布置 1 结构选型 是否选用框架结构应先进行比较。根据何广乾的模糊评判法，砼结构818层首选框剪结构，住宅、旅馆则首选剪力墙。对于不需要电梯的多层采用框架较多。 2 平面布置 注意L,l,l,B的关系。 3 竖向布置 注意高宽比、最大高度（分A、B两大类，B类计算和构造有更严格的要求），力求规则，侧向刚度沿竖向均匀变化。 4 三缝的设置 按规范要求设置，尽量做到免缝或三缝合一。 5 基础选型 对于高层不宜选用独立基础。但根据国勤兄的经验，对于小高层当地基承载力标准值300kpa以上时可以考虑用独基。 6 楼屋盖选型 高层最好选用现浇楼盖 1） 梁板式

2、 最多的一种形式。有时门厅，会议厅可布置成井式楼盖，其平面长宽比不宜大于1.5，井式梁间距为2.53.3m，且周边梁的刚度强度应加强。采用扁梁高度宜为1/151/18跨度，宽度不超过柱宽50，最好不超过柱宽。 2） 密肋梁 方形柱网或接近方形，跨度大且梁高受限时常采用。肋梁间距11.5m，肋高为跨度的1/301/20，肋宽150200mm。 3） 无梁楼盖 地震区不宜单独使用，如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，板厚减薄降低层高，在高层中应用有一定技术经济优势。在地震区应注意防止钢筋端头锚固失效。 5） 其他 二 初步确定梁柱截面尺寸

3、及材料强度等级 1 柱截面初定 分抗震和非抗震两种情况。对于非抗震，按照轴心受压初定截面。对于抗震，Ac=N/(a*fc) N=B*F*Ge*n B=1.3（边柱），1.2（等跨中柱），1.25（不等跨中柱） Ge=1215kN/m2 a为轴压比 fc为砼抗压强度设计值 F为每层从属面积 n为层数。框架柱上下截面高度不同时，每次缩小100150为宜。为方便尺寸标注修改，边柱一般以墙中心线为轴线收缩，中柱两边收缩。柱截面与标号的变化宜错开。 2 梁截面初定 梁高为跨度的1/81/14，梁宽通常为1/21/3梁高。其余见前述。对于宽扁梁首先应注意满足挠度要求，否则存在梁板协调变形的复杂内力分析问题

4、。梁净跨与截面高度之比不宜小于4。框架梁宽不宜小于1/2柱宽，且不小于250mm。框架梁的截面中心线宜与柱中心线重合，当必须偏置时，同一平面内的梁柱中心线间的偏心距不宜大于柱截面在该方向的1/4。 3 砼强度等级 一级现浇不低于C30，其余不低于C20。 三 重力荷载计算 1 屋面及楼面永久荷载标准值 分别计算各层 2 屋面及楼面可变荷载标准值 3 梁柱墙门窗重力计算 4 重力荷载代表值=自重标准值+可变荷载组合值+上下各半层墙柱等重量 可变荷载组合值系数：雪、屋面积灰为0.5，屋面活荷载不计，按实际考虑的各楼面活荷载为1。将各层代表值集中于各层楼面处。 四 框架侧移刚度计算 计算梁柱线刚度，

5、计算各层D值，判断是否规则框架。分别计算框架纵横两个方向。 五 计算自振周期 T1=（0.6或0.7）X1.7Xsqrt(Ut) Ut_假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得的结构顶点位移。0.6或0.7为考虑填充墙的折减系数。对于带屋面局部突出的房屋，Ut应取主体结构顶点位移，而不是突出层位移。此时将突出层重力荷载折算到主体结构的顶层。 Ge=Gn+1(1+1.5h1/H)+G n+2(1+1.5(h1+h2)/H) 分别计算纵横框架。 六 风荷载作用下弹性位移验算 对于框架结构应将所得的分布风荷载按静力等效的原则化为楼面处的集中荷载，以便于内力计算。由水平集中风荷载计算内

6、力及位移（D值法），检查是否满足层间位移及顶点位移要求。如不满足，应返回修改梁柱截面尺寸强度等级。应分别计算纵横向框架内力位移。 七 多遇地震作用下弹性位移验算 40m以下采用底部剪力法等计算水平地震作用，T11.4Tg时考虑顶部附加地震作用。计算各质点水平地震作用。水平地震作用下位移验算。检查是否满足弹性位移限制，如不满足应返回修改梁柱截面尺寸强度等级。D值法分别计算纵横向框架内力位移。 八 竖向荷载作用下框架内力计算 活荷载不利布置。当活荷载与恒载之比不大于1时可按满布考虑，跨中弯矩乘1.11.2系数予以调整。常用弯矩分配法计算纵横向框架内力。对计算出的内力进行弯矩调幅。 九 内力组合 6

7、0m及9度以下几种组合方式 1 1.2恒+1.4活 2 1.2恒+0.9*1.4（活+风） 3 1.35恒+1.0活 4 1.2恒+1.3地震水平力 通常 1.2恒+1.4风 不起控制作用 十 竖向荷载作用下楼屋盖设计 十一. 梁柱截面配筋 节点构造 框架柱首先验算轴压比，剪跨比，如不满足要求应调整截面和等级。柱端弯矩设计值的调整（梁柱节点，柱脚弯矩节点调整），以符合强柱弱梁；柱端剪力值调整以符合强剪弱弯；角柱地震作用效应调整以抗扭转引起角柱内力增大。梁抗弯截面设计取抗震和非抗震弯矩大值进行配筋。注意跨中弯矩不小于1/2（按简直梁计算的跨中弯矩）。梁的斜截面设计注意验算截面尺寸是否符合要求。

8、十二. 基础设计 十三. 罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算 7度区竖向不规则，3，4类场地考虑。79度楼层屈服强度系数小于0.5时的框架结构应进行薄弱层的抗震变形验算。其余见规程。12层以下有简化计算方法。如不满足变位角限值，应重新调整梁柱截面配筋。所谓竖向不规则即为下层刚度小于上层相邻的70%，承载力小于上层80%新的建筑结结构设计计规范在在结构可可靠度、设设计计算算、配筋筋构造方方面均有有重大更更新和补补充，特特别是对对抗震及及结构的的整体性性，规则则性作出出了更高高的要求求，使结结构设计计不可能能一次完完成。如如何正确确运用设设计软件件进行结结构设计计计算，以以满足新新规范的的要求，是

9、是每个设设计人员员都非常常关心的的问题。以SATWE软件为例，进行结构设计计算步骤的讨论，对一个典型工程而言，使用结构软件进行结构计算分四步较为科学。 1完完成整体体参数的的正确设设定计算算开始以以前，设设计人员员首先要要根据新新规范的的具体规规定和软软件手册册对参数数意义的的描述，以以及工程程的实际际情况，对对软件初初始参数数和特殊殊构件进进行正确确设置。但但有几个个参数是是关系到到整体计计算结果果的，必必须首先先确定其其合理取取值，才才能保证证后续计计算结果果的正确确性。这这些参数数包括振振型组合合数、最最大地震震力作用用方向和和结构基基本周期期等，在在计算前前很难估估计，需需要经过过试算

10、才才能得到到。（1）振振型组合合数是软软件在做做抗震计计算时考考虑振型型的数量量。该值值取值太太小不能能正确反反映模型型应当考考虑的振振型数量量，使计计算结果果失真；取值太太大，不不仅浪费费时间，还还可能使使计算结结果发生生畸变。高高层建筑筑混凝土土结构技技术规程程5.1.113-2条规定定，抗震震计算时时，宜考考虑平扭扭藕联计计算结构构的扭转转效应，振振型数不不宜小于于15，对多多塔结构构的振型型数不应应小于塔塔楼的9倍，且且计算振振型数应应使振型型参与质质量不小小于总质质量的90。一一般而言言，振型型数的多多少于结结构层数数及结构构自由度度有关，当当结构层层数较多多或结构构层刚度度突变较较

11、大时，振振型数应应当取得得多些，如如有弹性性节点、多多塔楼、转转换层等等结构形形式。振振型组合合数是否否取值合合理，可可以看软软件计算算书中的的x，y向的有有效质量量系数是是否大于于0.99.具体操操作是，首首先根据据工程实实际情况况及设计计经验预预设一个个振型数数计算后后考察有有效质量量系数是是否大于于0.9，若小小于0.9，可逐逐步加大大振型个个数，直直到x，y两个方方向的有有效质量量系数都都大于0.9为止。必必须指出出的是，结结构的振振型组合合数并不不是越大大越好，其其最大值值不能超超过结构构得总自自由度数数。例如如对采用用刚性板板假定得得单塔结结构，考考虑扭转转藕联作作用时，其其振型不

12、不得超过过结构层层数的3倍。如如果选取取的振型型组合数数已经增增加到结结构层数数的3倍，其其有效质质量系数数仍不能能满足要要求，也也不能再再增加振振型数，而而应认真真分析原原因，考考虑结构构方案是是否合理理。（2）最最大地震震力作用用方向是是指地震震沿着不不同方向向作用，结结构地震震反映的的大小也也各不相相同，那那么必然然存在某某各角度度使得结结构地震震反应值值最大的的最不利利地震作作用方向向。设计计软件可可以自动动计算出出最大地地震力作作用方向向并在计计算书中中输出，设设计人员员如发祥祥该角度度绝对值值大于15度，应应将该数数值回填填到软件件的“水平力力与整体体坐标夹夹角”选项里里并重新新计

13、算，以以体现最最不利地地震作用用方向的的影响。（3）结结构基本本周期是是计算风风荷载的的重要指指标。设设计人员员如果不不能事先先知道其其准确值值，可以以保留软软件的缺缺省值，待待计算后后从计算算书中读读取其值值，填入入软件的的“结构基基本周期期”选项，重重新计算算即可。上述的的计算目目的是将将这些对对全局有有控制作作用的整整体参数数先行计计算出来来，正确确设置，否否则其后后的计算算结果与与实际差差别很大大。2.确确定整体体结构的的合理性性整体结结构的科科学性和和合理性性是新规规范特别别强调内内容。新新规范用用于控制制结构整整体性的的主要指指标主要要有：周周期比、位位移比、刚刚度比、层层间受剪剪

14、承载力力之比、刚刚重比、剪剪重比等等。（1）周周期比是是控制结结构扭转转效应的的重要指指标。它它的目的的是使抗抗侧力的的构件的的平面布布置更有有效更合合理，使使结构不不至出现现过大的的扭转。也也就是说说，周期期比不是是要求就就构足够够结实，而而是要求求结构承承载布局局合理。高高规第第4.33.5条条对结构构扭转为为主的第第一自振振周期Tt与平动动为主的的第一自自振周期期T1之比的的要求给给出了规规定。如如果周期期比不满满足规范范的要求求，说明明该结构构的扭转转效应明明显，设设计人员员需要增增加结构构周边构构件的刚刚度，降降低结构构中间构构件的刚刚度，以以增大结结构的整整体抗扭扭刚度。设计软软件

15、通常常不直接接给出结结构的周周期比，需需要设计计人员根根据计算算书中周周期值自自行判定定第一扭扭转（平平动）周周期。以以下介绍绍实用周周期比计计算方法法：1）扭转转周期与与平动周周期的判判断：从从计算书书中找出出所有扭扭转系数数大于0.5的平动动周期，按按周期值值从大到到小排列列。同理理，将所所有平动动系数大大于0.5的平动动周期值值从大到到小排列列；2）第一一周期的的判断：从列队队中选出出数值最最大的扭扭转（平平动）周周期，查查看软件件的“结构整整体空间间振动简简图”，看该该周期值值所对应应的振型型的空间间振动是是否为整整体振动动，如果果其仅仅仅引起局局部振动动，则不不能作为为第一扭扭转（平

16、平动）周周期，要要从队列列中取出出下一个个周期进进行考察察，以此此类推，直直到选出出不仅周周期值较较大而且且其对应应的振型型为结构构整体振振动的值值即为第第一扭转转（平动动）周期期；3）周期期比计算算：将第第一扭转转周期值值除以第第一平动动周期即即可。（2）位位移比（层层间位移移比）是是控制结结构平面面不规则则性的重重要指标标。其限限值在建建筑抗震震设计规规范和和高规规中均均有明确确的规定定，不再再赘述。需需要指出出的是，新新规范中中规定的的位移比比限值是是按刚性性板假定定作出的的，如果果在结构构模型中中设定了了弹性板板，则必必须在软软件参数数设置时时选择“对所有有楼层强强制采用用刚性楼楼板假

17、定定”，以便便计算出出正确的的位移比比。在位位移比满满足要求求后，再再去掉“对所有有楼层强强制采用用刚性楼楼板假定定的选择择，以弹弹性楼板板设定进进行后续续配筋计计算。此外，位位移比的的大小是是判断结结构是否否规则的的重要依依据，对对选择偶偶然偏心心，单向向地震，双双向地震震下的位位移比，设设计人员员应正确确选用。（3）刚度度比是控控制结构构竖向不不规则的的重要指指标。根根据抗抗震规范范和高高规的的要求，软软件提供供了三种种刚度比比的计算算方式，分分别是剪剪切刚度度，剪弯弯刚度和和地震力力与相应应的层间间位移比比。正确确认识这这三种刚刚度比的的计算方方法和适适用范围围是刚度度比计算算的关键键：

18、1）剪切切刚度主主要用于于底部大大空间为为一层的的转换结结构及对对地下室室嵌固条条件的判判定；2）剪弯弯刚度主主要用于于底部大大空间为为多层的的转换结结构；3）地震震力与层层间位移移比是执执行抗抗震规范范第33.4.2条和和高规规4.33.5条的相相关规定定，通常常绝大多多数工程程都可以以用此法法计算刚刚度比，这这也是软软件的缺缺省方式式。（4）层层间受剪剪承载力力之比也也是控制制结构竖竖向不规规则的重重要指标标。其限限值可参参考抗抗震规范范和高高规的的有关规规定。（5）刚刚重比是是结构刚刚度与重重力荷载载之比。它它是控制制结构整整体稳定定性的重重要因素素，也是是影响重重力二阶阶效的主主要参数

19、数。该值值如果不不满足要要求，则则可能引引起结构构失稳倒倒塌，应应当引起起设计人人员的足足够重视视。（6）剪剪重比是是抗震设设计中非非常重要要的参数数。规范范之所以以规定剪剪重比，主主要是因因为长期期作用下下，地震震影响系系数下降降较快，由由此计算算出来的的水平地地震作用用下的结结构效应应可能太太小。而而对于长长周期结结构，地地震动态态作用下下的地面面加速度度和位移移可能对对结构具具有更大大的破坏坏作用，但但采用振振型分解解法时无无法对此此作出准准确的计计算。因因此，出出于安全全考虑，规规范规定定了各楼楼层水平平地震力力的最小小值，该该值如果果不满足足要求，则则说明结结构有可可能出现现比较明明

20、显的薄薄弱部位位，必须须进行调调整。除以上上计算分分析以外外，设计计软件还还会按照照规范的的要求对对整体结结构地震震作用进进行调整整，如最最小地震震剪力调调整、特特殊结构构地震作作用下内内力调整整、0.22Q0调整、强强柱弱梁梁与强剪剪弱弯调调整等等等，因程程序可以以完成这这些调整整，就不不再详述述了。3 对对单构件件作优化化设计前前几步主主要是对对结构整整体合理理性的计计算和调调整，这这一步则则主要进进行结构构单个构构件内力力和配筋筋计算，包包括梁，柱柱，剪力力墙轴压压比计算算，构件件截面优优化设计计等。（1）软软件对混混凝土梁梁计算显显示超筋筋信息有有以下情情况：1）当梁梁的弯矩矩设计值值

21、M大于梁梁的极限限承载弯弯矩Mu时，提提示超筋筋；2）规范范对混凝凝土受压压区高度度限制：四级及及非抗震震：b二、三三级：0.335（ 计算时时取AS 0.33 ASS ）一级： 0.225（ 计算时时取AS 0.55 ASS ）当不不满足以以上要求求时，程程序提示示超筋；3）抗抗震规范范要求求梁端纵纵向受拉拉钢筋的的最大配配筋率2.55%，当大大于此值值时，提提示超筋筋；4）混凝凝土梁斜斜截面计计算要满满足最小小截面的的要求，如如不满足足则提示示超筋。（2）剪剪力墙超超筋分三三种情况况：1）剪力力墙暗柱柱超筋：软件给给出的暗暗柱最大大配筋率率是按照照4%控制的的，而各各规范均均要求剪剪力墙主

22、主筋的配配筋面积积以边缘缘构件方方式给出出，没有有最大配配筋率。所所以程序序给出的的剪力墙墙超筋是是警告信信息，设设计人员员可以酌酌情考虑虑；2）剪力力墙水平平筋超筋筋则说明明该结构构抗剪不不够，应应予以调调整；3）剪力力墙连梁梁超筋大大多数情情况下是是在水平平地震力力作用下下抗剪不不够。规规范中规规定允许许对剪力力墙连梁梁刚度进进行折减减，折减减后的剪剪力墙连连梁在地地震作用用下基本本上都会会出现塑塑性变形形，即连连梁开裂裂。设计计人员在在进行剪剪力墙连连梁设计计时，还还应考虑虑其配筋筋是否满满足正常常状态下下极限承承载力的的要求。（3）柱轴轴压比计计算： 柱轴压压比的计计算在高高规和和抗震

23、震规范中中的规定定并不完完全一样样，抗抗震规范范第66.3.7条规规定，计计算轴压压比的柱柱轴力设设计值既既包括地地震组合合，也包包括非地地震组合合，而高高规第第6.44.2条规定定，计算算轴压比比的柱轴轴力设计计值仅考考虑地震震作用组组合下的的柱轴力力。软件件在计算算柱轴压压比时，当当工程考考虑地震震作用，程程序仅取取地震作作用组合合下的的的柱轴力力设计值值计算；当该工工程不考考虑地震震作用时时，程序序才取非非地震作作用组合合下的柱柱轴力设设计值计计算。因因此设计计人员会会发现，对对于同一一个工程程，计算算地震力力和不计计算地震震力其柱柱轴压比比结果会会不一样样。（4）剪剪力墙轴轴压比计计算：为为了控制制在地震震力作用用下结构构的延性性，新的的高规规和抗抗震规范范对剪剪力墙均均提出了了轴压比比的计算算要求。需需要指出出的是，软软件在计计算断指指剪力墙墙轴压比比时，是是按单向向计算的的，这与与高规规中规规定的短短肢剪力力墙轴压压比按双双向计算算有所不不同，设设计人员员可以酌酌情考虑虑。（5）构构件截面面优化设设计：计计算结构构不超筋筋，并不不表示构构件初始始设置的的截面和和形状合合理，设设计人员员还应进进行构件件优化设设计，使使构件在在保证受受力要求求的德条条件下截截面的大大小和形形状合理理，并节节省材料料。但需需要注意意的是，