多层钢筋混凝土框架结构毕业设计指导书－结构设计部分

多层钢筋混凝土框架结构毕业设计指导书－结构设计部分（201102）PAGEPAGE23第二部分框架结构设计指导书2.1工程概况：本工程建设地点在保定，为五层工业厂房。建筑面积平方米。建筑物结构形式为钢筋混凝土框架结构，钢筋混凝土独立基础。地上五层，底层层高可与其他层层高相同，也可稍高，标准层层高自定。建筑总高米。框架结构承重方案：楼盖建议采用双向板肋梁楼盖，竖向荷载的传力途径为：楼板的均布活载和恒载经次梁间接或直接传至框架梁，再由框架梁传至框架柱，最后传至地基。根据以上楼盖的平面布置及竖向荷载的传力途径，本框架的承重方案为纵横向框架承重方案。材料：混凝土强度等级：C35～C50；钢筋种类：I，II，III级钢筋。陶粒空心砌块填充墙，外墙200厚，内墙200厚。工程水文地质条件：地基承载力标准值fk=180kPa，无软弱下卧层。冬季冰冻层厚度为0.6米；地下水位在12米以下。•建筑结构安全等级和设计使用年限：二级、50年。环境类别：一类。•建筑抗震设防分类：丙类（地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求）框架结构抗震等级：三级。现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级：风荷载0.4KN/m2，雪荷载0.35KN/m2。工程做法：参考华北建筑标准设计图集1屋面做法：2楼面做法：3墙体及内、外墙面做法，顶棚做法。门窗：外墙，塑钢门窗；内墙，木门窗。2.2结构平面布置2.2.1原则：•应满足工艺流程要求；－见建筑设计指导书•满足建筑要求（生活、采光照明、防火、节能等）；－见建筑设计指导书•满足、受力合理、计算简单、施工方便、经济、可靠的要求。《抗震规范》3.4.1建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。3.4.2建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则对称，并应具有良好的整体性；建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变，当存在表3.4.2-所列举的平面不规则类型或表3.4.2-2所列举的竖向不规则类型时，应符合本章第3.4.3条的有关规定3.4.3不规则的建筑结构应按下列要求进行水平地震作用计算和内力调整并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施:1平面不规则而竖向规则的建筑结构应采用空间结构计算模型，并应符合下列要求:1)扭转不规则时应计及扭转影响且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移，分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5倍。2)凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型；当平面不对称时，尚应计及扭转影响。2平面规则而竖向不规则的建筑结构，应采用空间结构计算模型。其薄弱层的地震剪力应乘以1.15的增大系数，应按本规范有关规定进行弹塑性变形分析并应符合下列要求:1)竖向抗侧力构件不连续时该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以1.25～1.5的增大系数。2)楼层承载力突变时薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑，但不能采用砖墙承重。应采用每层的梁承托每层的墙体重量。梯井四角加构造柱，层高较高时宜在门洞上方位置加圈梁。因楼电梯间位置较偏，梯井采用混凝土墙时刚度很大，其它地方不加剪力墙，对梯井和整体结构都十分不利。建筑结构平面：结构的平面布置宜简单、规则、对称、尽量减少偏心。不能满足要求时，宁可划分成规整的小单元也不采用一个大块的复杂平面。框架房屋的长度不宜超过60m，超过时可以考虑设置“后浇带”减少设缝。框架结构的梁柱宜贯通，不宜采用复式框架，也应避免采用梁上立柱、柱上顶板的结构方案。边柱应注意防止被通长设置的纵梁、过梁分割成短柱。楼梯转弯平台宜通过“”形构件支承在下一层框架梁上，应避免设置横贯整个跨度的支承梁，防止在楼梯间出现短柱。框架梁上不宜设置位于跨度中央的单根次梁。梁柱的截面尺寸宜划一，以便预制或采用通用模板。楼层的标志标高采用建筑标高。结构标高较建筑标高低一个面层厚度。当房屋的跨度较大时，宜采用预应力叠合梁，既可以在预制厂张拉制作，又不妨碍在现场与框架柱结成整体。多层框架的围护结构，当层数不多时，可以贴砌外墙；当层数较多时，宜采用轻质填充墙。框架与墙体宜有拉墙筋联结，一般采用2，进入墙体的长度不少于500；有抗震要求时不少于1000。框架结构应采用双向刚接体系。2.2.2柱网：建议：一般6.0m×6.0m、6.0m×7.5m、6m×9m，非预应力钢筋混凝土框架结构柱网尺寸最大不宜大于9m。平面布置图如图2-1～2-3所示图2-1首层结构平面布置图图2-2标准层结构平面布置图图2-3屋面结构平面布置图2.2.3楼板厚度和梁、柱截面楼板厚度：考虑暗埋电气管线，h=100～150mm。框架柱截面：•考虑刚度/延性和构造要求。•延性要求：对抗震等级为三级的框架柱要求柱的轴压比（μc=Nc/fcAc）不大于0.9。•Nc=γG·α·S·W·Ns•式中：γG――竖向荷载分项系数；•α――考虑地震作用产生的轴力放大系数；可取1.05～1.2•S――柱的楼面负载面积；•W――单位面积上竖向荷载，框架及框架－剪力墙结构取W＝12～14kN/m2；•Ns――柱截面以上楼层层数。•刚度和构造要求：《建筑抗震设计规范》《混凝土结构设计规范》•柱断面不宜小于450mm×450mm，混凝土不宜小于C25，否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45La的要求，不满足时应加横筋。柱净高与截面高度（圆柱直径）之比宜大于4。底层柱：考虑首层层高较大，为防止底层框架侧移刚度明显减弱，一层柱截面尺寸适当加大。也可以提高混凝土等级。框架梁：梁高的高跨比hb/l0一般1/10～1/14；次梁：1/12～1/16。注意：框架梁柱的截面尺寸应根据抗震位移计算结果和构件配筋计算最后确定。若抗震计算层间位移不满足要求（或层间位移很小），或框架梁柱出现超筋，应调整梁柱截面尺寸，重新计算。2.2.4变形缝的设计：包括伸缩缝、沉降缝、防震缝。对于抗震设防烈度为6度以上的房屋，伸缩缝、沉降缝均应符合防震缝的要求，即在抗震区，三种缝统称为防震缝。当需要设置防震缝时，防震缝的最小缝宽应符合下列规定：《规范》6.1.4规定：（1）框架房屋，当高度不超过15m，可采用70mm；当高度超过15m，6度、7度、8度、9度相应每增高5m、4m、3m、2m，宜加宽20mm；2.3荷载代表值的计算一、资料准备：查《荷载规范》：屋面永久荷载标准值（上人）30厚细石混凝土保护层22×0.03=0.66KN/m2SBS防水层KN/m220厚矿渣水泥找平层14.5×0.02=0.29KN/m2100厚聚苯板保温层KN/m2120厚钢筋混凝土板25×0.12=3.0KN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25KN/m2合计KN/m2②、1-5层楼面：木块地面（加防腐油膏铺砌厚76mm）0.7KN/m2（水磨石地面 0.65KN/m2）（或水泥 20×0.02＝0.4 KN/m2）120厚钢筋混凝土板25×0.12=3.0KN/m2V型轻钢龙骨吊顶0.25KN/m2合计3.95KN/m2③、屋面及楼面可变荷载标准值：上人屋面均布活荷载标准值2.0KN/m2楼面活荷载标准值5.0KN/m2屋面雪荷载标准值SK=urS0=1.0×0.35=0.35KN/m2（式中ur为屋面积雪分布系数）④、梁柱密度25KN/m2⑤陶粒混凝土空心砌块5.0KN/m3⑥内墙高级抹灰KN/m2⑦外墙高级抹灰KN/m2⑧填充墙自重：KN/m＝（内墙高级抹灰+外墙高级抹灰）×（层高－梁高）+（陶粒混凝土空心砌块重力密度×墙厚×（层高－梁高））⑩窗户计算（钢框玻璃窗）尺寸：1800mm×2100mm，自重：0.4KN/m28m×2.1×0.4＝KN。常用轻隔墙(加气块或陶粒)自重(含双面抹灰)：150墙：1.66，200墙：1.98，250墙：2.30，300墙：2.62KN/M2。泰柏板：1.10KN/M2。2.4楼板设计：一、楼板类型及设计方法的选择：对于楼板，根据弹性理论，l02/l01≤2时，在荷载作用下，在两个正交方向受力且都不可忽略，在本方案中，l02/l01≤2，故属于双向板。设计时按弹性理论设计。板上开洞(厨、厕、电气及设备)洞口尺寸及其附加筋，附加筋不必一定锚入板支座，从洞边锚入La即可。板上开洞的附加筋，如果洞口处板仅有正弯距，可只在板下加筋；否则应在板上下均加附加筋。留筋后浇的板宜用虚线表示其范围，并注明用提高一级的膨胀混凝土浇筑。未浇筑前应采取有效支承措施。板上开洞(厨、厕、电气及设备)洞口尺寸及其附加筋，附加筋不必一定锚入板支座，从洞边锚入La即可。板上开洞的附加筋，如果洞口处板仅有正弯距，可只在板下加筋；否则应在板上下均加附加筋。留筋后浇的板宜用虚线表示其范围，并注明用提高一级的膨胀混凝土浇筑。未浇筑前应采取有效支承措施。设计参数：1.双向板肋梁楼盖结构布置图：2.设计荷载3.计算跨度4.楼板采用C35混凝土，板中钢筋采用I级钢筋，板厚选用120mm•三、弯矩计算：－见教科书•假定边缘板带跨中配筋率与中间板带相同，支座截面配筋率不随板带而变，取同一数值。•支座负弯矩按双向板四边固定、各区格均满布活荷载计算。•跨中最大弯矩考虑活荷载的不利布置（棋盘式）。简化为q/2作用下四边简直的跨中弯矩+（g+q/2）作用下区格满布作用下抗震弯矩之和。四边简支四边简支•附录是根据材料料的泊松比比为零编制制的。当vv不为零时时，可按下下式•对钢筋混凝土，可可取v＝0.2。四边固定•配筋计算：•有效高度：h001=h--20;h02=h01-d..（d-楼板受受力钢筋直直径）。2.5框架结结构静力和和抗震计算算。－采用用PKPMM-TATT结构设计计程序计算算。设计步骤：PMCAD建模模（一）PM交互互数据输入入轴网（一般为正正交轴网）输输入。包括括：选择开开间、进深深的跨数与与跨度；轴轴线命名。网格生成，形成成网点。构件定义。定义义所有梁、柱柱的截面，包包括：截面面形式、截截面宽度和和高度、材材料等。楼层定义。按结结构平面布布置标准层层（是指具有有相同几何何、物理参参数的连续续层，TAAT标准层层从顶层开开始算起。）布置柱、梁，注意：03.06版井字梁按主梁输入。打开本层信息，对设计信息进行修改确认。一般框架可分为三个标准层：顶层、标准层和底层（通常底层柱截面尺寸加大或混凝土等级提高）。荷载定义。按荷荷载标准层层输入各标标准层的恒恒荷载标准准值和活荷荷载标准值值。楼层组装。根据据结构平面面布置标准准层和荷载载标准层、层层高组装整整体结构。然然后，打开开设计参数数菜单，修修改设计参参数（如材材料、地震震、风荷载载和结构重重要性系数数、框架梁梁端负弯矩矩调幅系数数、混凝土土保护层厚厚度等）。保存文件，退出出程序。注注意存盘退退出，生成成后面菜单单所需的数数据。（二）次梁输入入。主要功能：对各各标准层局局部房间进进行处理，如如输入楼板板洞口、次次梁，修改改楼板厚度度等。（三）输入荷载载信息。主要功能：输入入梁间荷载载（维护墙墙和门窗自自重）、节节点荷载、次次梁荷载、柱柱间荷载等等。荷载输入入完毕，生生成各层荷荷载传到基基础的数据据。注意计计算梁柱基基础时，梁梁楼面活荷荷载应根据据荷载规范范进行折减减；计算楼楼板配筋时时，不应折折减。（四）画楼板结结构平面图图。（五）图形编辑辑、打印与与转换。将将*.T文件转换换为*.DWWG文件，然然后通过AUTOOCAD修改打印印。框架结构设计－－应用TAT程序（一）接PM生生成TAT数据。生生成框架结结构有限元元计算所需需要的数据据文件，包包括节点编编号坐标、构构件单元编编号、荷载载信息等。（二）数据检查查。注意：：参数修正正后必须重重新进行数数据检查。内力和变形计算算－注意事事项•振型数：不考虑虑扭转耦联联时，不大大于结构层层数，且不不宜小于3；考虑扭扭转耦联时时，最大不不大于结构构层数的33倍。•框架梁的刚度修修正系数：：中间框架架2.0；边边框架1..5。•框架变形过小，说说明构件尺尺寸偏大或或者混凝土土强度等级级过高。程序计算的基本本假定：•薄壁柱模型；•楼板平面内刚度度无限大，平平面外刚度度为零。•采用右手座标系系，X轴向外，ZZ轴向上。•楼层划分自下而而上，最底底层为第一一层（从柱柱脚倒楼板板顶面），向向上为2、3层等。•程序中名词解释释：标准层－是是指具有相相同几何、物物理参数的的连续层，TAT标准层从顶层开始算起。薄壁柱－由一肢或多肢剪力墙形成的竖向受力结构。连梁－两端与剪力墙相连的梁，也称为连系梁。工况－一种荷载作用或荷载组合作用统称为工况。梁的弯矩调整系系数：•梁端负弯矩调整整系数：考考虑塑性内内力重分布布和施工方方便，对竖竖向荷载作作用下的梁梁端负弯矩矩调整0..7～1.0，一般工程程中取0..85。•梁弯矩放大系数数：对于不考考虑活荷载载不利布置置的结构，工工程中一般般取1.22。（三）结构内力力机配筋计计算（四）分析图形形和文本显显示：（五）平法表示示画楼面梁梁结构施工工图、一榀榀框架施工工图。2.6、钢筋混混凝土柱下下独立基础础设计设计内容：地基基基础设计计等级的确确定、基础础选型、基基础底面标标高的确定定、基础底底面积确定定、基础高高度的确定定、底板配配筋计算。地基基础设计等等级：《地基规范》33.0.22条：所有有建筑物的的地基计算算均应满足足承载力计计算的有关关规定；表表3.0..2所列范围围内设计等等级为丙级级的建筑物物可不作变变形验算基础选型：现浇浇倒锥形基基础。基础底面标高的的确定：由由地质勘查查报告给出出建议。与与冰冻层厚厚度、地下下水位、主主持力层等等因素有关关。基础底面积确定定：根据静静力荷载组组合（PM）和抗震震荷载组合合(TATT)确定基础高度的确定定：由抗冲冲切要求确确定。底板配筋计算：：按受弯构构件计算。2.8、结构施施工图的绘绘制•结构施工图的内内容：包括括•1.结构总说明明•2.基础平面布布置图、基基础详图•3.标准层楼盖盖配筋图；；•4.屋盖楼板配配筋图•5.标准层框架架梁和次梁梁配筋图•6屋盖框架梁梁和次梁配配筋图•7.框架节点构构造图具体计算结果如如下：1．一、基本条件及及荷载取值值所依据的国家规规范1、《建筑结构荷荷载规范》GB500009；2、《混凝土结构构设计规范范》GB500010；3、《建筑抗震设设计规范》GB500011；4、《建筑地基基基础设计规规范》GB500007；屋面板计算基本本条件建筑结构的安全全等级：二二级；设计使用年限550年，γ0=1.0；一类环境；计算采用弹性分分析法。框架结构梁柱计计算基本条条件计使用年限500年；地上部分为一类类环境，；；建筑抗震设防烈烈度：7度；设计基本地震加加速度：0.1g；设计地震分组：：第一组;建筑场地类别：：II类；建筑抗震设防类类别：丙类类;建筑结构的阻尼尼比＝0.055;框架结构的抗震震等级：根根据《建筑筑抗震设计计规范》第3.3.3条及及表6.1..2的规定，抗抗震构造措措施、内力力计算及其其他为三级级。基础计算基本条条件1．底面持力层为为砂土，地地基承载力力特征值为为fak=1880Kpaa；2、地基主要受力力层范围内内无软弱粘粘性土层。荷载：1．屋面永久荷载标标准值（1）板厚度1200mm范围内q=25x00.12（板自重重）+2.335（屋面防防水等）=5.335KN//M22．楼面均布永久久荷载标准准值（1）板厚度1200mm范围内q=255x0.112（板自重重）+0.995（楼面面面层荷载等等）=3.995KN//M23.屋面活荷载标准准值(不上人屋屋面)g=00.5kNN/m2楼面均布活荷载载雪荷载标准值基本雪压S00＝0.355kN/mm2;屋面积雪雪分布系数数μr=1.00Sk=μrSS0=1x00.35==0.355kN/mm2风荷载标准值ωk=βzμsμzω0基本风压＝0..40kNN/m2,地面粗糙糙度类别为为C类。μs＝0.8（迎风面面），－0.5(背风面)，βz＝1。μz：自地面至不同同高度处取取值。建筑物内部隔墙墙永久荷载载标准值（按按照墙面面面积计算）qwi=0.633kN/mm2设计梁，柱，基基础时活荷荷载折减系系数墙柱基础计算层层面以上层层数12－34－56－8各楼层活荷载总总和折减系系数1.000.850.750.65次梁在PMCAAD输入的的方法详述述次梁在PMCAAD主菜单单1和主菜单单2的不同输输入方法的的比较分析析次梁可在PMCCAD主菜菜单1中和其它它主梁一起起输入，程程序上称为为“按主梁输输入的次梁梁”，也可在在PMCAAD主菜2的“次梁布置”菜单中输输入，此时时不论在矩矩形或非矩矩形房间内内均可输入入次梁，但但只能以房房间为单元元输入，输输入方式不不如在PMMCAD主主菜单1中方便。次梁在主主菜单1输入时，梁梁的相交处处会形成大大量无柱联联接节点，节节点又把一一跨梁分成成一段段的的小梁，因因此整个平平面的梁根根数和节点点数会增加加很多。因因为划分房房间单元是是按梁进行行的，因此此整个平面面的房间碎碎小，数量量众多。次次梁在主菜菜单2输入时，次次梁端点不不形成节点点，不切分分主梁，次次梁的单元元是房间两两支承点之之间的梁段段，次梁与与次梁之间间也不形成成节点，这这时可避免免形成过多多的无柱节节点，整个个平面的主主梁根数和和节点数大大大减少，房房间数量也也大大减少少。因此，当当工程规模模较大而节节点，杆件件或房间数数量可能超超出程序允允许范围时时，把次梁梁放在主菜菜2输入可有有效地、大大幅度减少少节点、杆杆件和房间间的数量。在主菜单1中输入次梁（简称当主梁输）和在主菜单2中输入的次梁（简称当次梁输）在程序处理上有很多不同点，计算和绘图结果也会不同。1、导荷方式作用于楼板上的恒活荷是以房间为单元传导的，次梁当主梁输时，楼板荷载直接传导到同边的梁上。当次梁输时，该房间楼板荷载被次梁分隔成若干板块，楼板荷载先传导到次梁上，该房间上次梁如有互相交叉，再对次梁作交叉梁系分析（交叉梁系仅限于本房间范围），程序假定次梁简支于房间周边，最后得出每次梁的支座反力，房间周边梁将得到由次梁围成板块传来的线荷载和次梁集中力。两种导荷方式的结构总荷载应相同，但平面局部会有差异。2、结构计算模式在PM主菜单1中输的次梁将由SATWE、TAT进行空间整体计算，次梁和主梁一起完成各层平面的交叉梁系计算分析，其它要特征是次梁交在主梁的支座是弹性支座，有竖向位移。有时，主梁和次梁之间是互为支座的关系。在PM主菜单2输入的次梁按连续梁的二维计算模式计算。计算时，次梁铰接于主梁支座，其端跨一定铰支，中间跨连续。其各支座均无竖向位移。3、梁的交点的连接按主梁输的次梁与主梁为刚接连接，之间不仅传递竖向力，还传递弯矩和扭矩。特别是端跨处的次梁和主梁间这种固端连接的影响更大。当然用户可对这种程序隐含的连接方式人工干预指定为铰接端。PM主菜2输的次梁和主梁的连接方式是铰接于主梁支座，其节点只传递竖向力，不传递弯矩和扭矩。对于其端跨计算支座弯距一定为0。4、梁支座负弯矩调幅在SATWE、TAT计算时对PM主菜单1中输的次梁均隐含设定为“不调幅梁”，此时用户指定的梁支座弯矩调整系数仅对主梁起作用，对不调幅梁不起作用。如需对该梁调幅，则用户需在“特殊梁柱