结构设计讲义课件

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1、第一部分：建筑设计应提交的成果 1、建筑设计说明书：包括 1.1 建筑名称、建设地点、建设单位、建筑面积、建筑基底面积、建筑工程等级、设计使用年限、建筑层数和高度、耐火等级、屋面防水等级、地下室防水等级、抗震设防烈度等，以及能反映建筑规模的主要技术经济指标，如旅馆的客房间数和床位数。 1.2 设计标高 项目的相对标高与总图绝对标高的关系。 室内外高差。 1.3 用料说明和室内外装修做法 墙体、墙身防潮层、地下室防水、楼地面、屋面、外墙面、勒脚、散水、台阶、坡道的材料和做法，可用文字说明或部分文字说明，部分直接在图上引注或加注索引号； 1.4 对采用新技术、新材料的作法说明及对特殊建筑造型和必要

2、的建筑构造的说明。 1.5 门窗表 1.6 电梯(自动扶梯)选择及性能说明(功能、载重量、速度、停站数、提升高度等)。,2、底层平面图 3、楼层（标准层）平面图 4、顶层平面图 5、屋顶平面图（屋面排水图） 6、立面图（包括正立面图、背立面图、侧立面图） 7、剖面图（能见完整框架） 8、楼梯详图（平面图、剖面图） 9、节点详图（可不画）,第二部分：结构设计内容及步骤,1、熟悉任务及条件，明确建筑物的抗震等级； 2、根据建施图进行结构选型与结构布置； 3、确定计算简图（一榀横向框架的计算简图），初步确定梁、板、柱的截面尺寸； 4、荷载计算 5、计算各种荷载作用下的框架内力 6、内力组合及控制截面

3、的最不利内力的确定 7、框架梁、柱截面设计及其构造要求 8、基础的设计计算 9、楼梯、雨篷、板的设计与计算 10、绘制结构施工图。,（1）恒荷载计算 （2）活荷载计算 （3）横向风荷载计算 （4）横向水平地震作用计算,包括荷载的大小、分配与布置，活荷载的最不利布置（用满布方案）,1、结构选型与结构布置,1.1结构选型 框架结构 该建筑为56层，属于多层建筑，故采用框架结构。 1.1.1 按施工方法选型 预制装配式框架结构、装配整体式框架结构和现浇整体式框架结构。考虑到抗震要求，本设计选取整体性和抗震性都较好的现浇整体式框架结构。 1.1.2 按承重方案选型 横向框架承重方案、纵向框架承重方案、

4、纵横向框架混合承重方案，综合考虑抗震和使用要求确定。,1.2 其它结构方案选择 1.2.1 楼（屋）面结构 本设计方案为了提高结构的抗震性和整体性，采用现浇楼、屋面，同时天沟亦为现浇。 1.2.2 楼、电梯间 整浇楼盖中楼梯亦采用现浇。梯段水平投影跨度在3m 以内时一般采用板式楼梯，跨度超过3m时 ，选用梁式楼梯较为经济。电梯间用砖砌体砌筑，每层设圈梁。 1.2.3 基础 多层框架结构中，当基础的持力层不太深（ 4m 以内），地基承载力较高（ 200kN/m2 以上）时，常采用钢筋混凝土柱下独立基础。当荷载较大、地基承载力较低、采用独立基础不能满足要求时，宜采用条形或十字交叉的条形基础。,1.

5、3 结构平面布置,1.3.1 结构布置一般原则 满足使用要求、并尽可能与建筑的平、立、剖面划分一致。 结构上尽可能简单、规则、均匀、对称、构件类型少。 妥善处理温度、不均匀沉降以及地震等因素对建筑的影响。 满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效进行。 在柱网布置和层高设计时，应尽可能地减小开间、进深的类型，尽可能地统一柱网和层高。并要符合模数。,1.3.2结构布置方法 框架结构为高次超静定结构，既承受竖向荷载，又承受水平荷载。为利于结构受力，框架梁宜拉通、对直；框架柱宜纵横对齐、上下对中。如图所示。,第13章 框架结构,13.1结构组成和结构布置,砌体填充墙宜与梁轴线重合。考虑抗震

6、设防时，填充墙应与柱子有可靠的拉结。,在框架结构布置中，框架梁、柱轴线宜重合，如梁须偏心放置时，梁、柱中心线之间的偏心距e不宜大于柱截面在该方向边长的1/4。,bc,ehc/4,图9,13.1结构组成和结构布置,对称不等跨式,对称内廊式,对称等跨式,1.3.3 结构平面布置图 （ 1 ）结构平面布置图的基本要求 结构平面布置图上需将房屋中每一结构构件的类型、编号、平面和空间的位置明确地加以表示。在进行结构构件设计计算之前，先要绘出结构布置简图。 结构布置图主要包括基础平面图、各层结构平面布置图以及屋面结构平面布置图。 结构布置在建筑的平、立、剖面和结构形式确定以后进行。对于建筑剖面不复杂的结构

7、，只需进行结构平面布置；对于建筑剖面复杂的结构，除应进行结构平面布置外，还需进行结构的竖向布置。 （ 2 ）结构平面布置图的内容 a. 基础平面图 绘出承重墙、柱网布置、纵横轴线关系、基础和基础梁及其编号、柱号等，构件名称用代号表示。如柱编号为Z1、Z2， 基础编号为J1、J2；基础梁编号JL1、JL2 ,（ 2 ）结构平面布置图的内容 b.楼面结构平面布置图 绘出与建筑施工图一致的轴网线及梁、柱、承重砌体墙、阳台、雨蓬等结构构件的位置，并注明编号；现浇板沿斜截面注明板号、板厚，注明板面标高；楼梯间绘斜线并注明所在详图号。板的配筋可布置在平面图上，亦可另绘放大比例的配筋图。 c. 屋面结构平面

8、布置图 绘出与建筑施工图一致的轴网线及屋面梁、屋面板、天沟等结构构件的位置，并注明编号；表示出屋面板预留孔洞位置大小等；电梯间机房屋面结构平面布置图应另行绘出。,2、确定框架结构的计算简图,2.1 平面计算单元的选取,框架（KJ-）计算简图,A,B,C,D,l,l,l,框架柱的计算高度可取各层层高，但底层柱计算高度取基础顶面至二层楼面之间的距离。 一般取底层层高+(1.01.1)m 框架梁的跨度取柱子的轴线之间的距离，当上下层柱截面尺寸变化时，则取上层柱形心线作为柱轴线。,2.2 框架梁、柱的截面形状与尺寸 2.2.1 框架横梁截面形状与尺寸 框架梁的截面形状一般采用矩形截面。,框架梁截面高度

9、,框架梁截面宽度,梁净跨与截面高度之比不宜小于4,梁的截面宽度不宜小于200mm,l0 梁的计算跨度； hb 梁的截面高度； bb 梁的截面宽度。,梁截面宽度、高度要符合模数要求。,2.2.2 框架柱截面尺寸估算,框架柱的截面形状一般为方形或矩形,H1 底层柱高； hc 柱截面高度； bc 柱截面宽度。,柱截面尺寸要符合模数要求。,（1）按高宽比确定,bcbb+100mm,第13章 框架结构,Ac N /fc = (1.21.4)Nv / fc,（2）按轴压构件估算,式中 Ac为柱截面面积； Ac=bchc N为柱所承受的轴向压力设计值； Nv根据柱支承的楼面面积计算由竖向荷载产生的轴向力 设

10、计值； 计算时，可近似将楼面板沿柱轴线之间的中线划分，恒载与活载的分项系数均取1.25。或者直接近似取（1214）kN/m2计算。 fc混凝土轴心抗压强度设计值。,层数为6层,C30砼,底层中柱的轴力估算：N=1.3Nv=1.3124.80.5(7.2+6.0)6=2965kN Ac=N/fc=2965103/14.3=207360mm2 截面尺寸可初步定为：bh=450mm450mm或400mm500mm,（3）按构造要求确定,考虑抗震设防时，矩形截面框架柱的边长不宜小于300mm，圆形截面直径不宜小于350mm。为避免柱产生剪切破坏，框架柱剪跨比宜大于2.0。柱截面的高宽比不宜大于3.0。

11、,（4）抗震设计时，为防止柱发生脆性破坏，上述方法确定的截面尺寸上应满足轴压比的要求：,抗震等级为一级时,抗震等级为二级时,抗震等级为三级时,2.3 框架梁、柱的线刚度计算,2.3.1框架梁截面的惯性距I按矩形截面计算出惯性矩I0，再根据楼板的形式进行修正求得I。（1）现浇整体式框架，中框架梁截面的惯性矩 I =2I0， 边框架梁的截面的惯性矩 I =1.5I0。（2）预制装配式框架 I =I0。 （3）装配整体式框架 中框架梁截面的 I=1.5I0 ， 边框架梁截面的 I =1.2I0 。,2.3.2 梁的线刚度ib,梁截面惯性矩,梁的线刚度计算表,2.3.3 框架柱截面的惯性矩,2.3.4

12、 框架柱的线刚度,2.5 框架柱抗侧移刚度D值,柱抗侧移刚度修正系数，按表13-6取值。,第13章 框架结构,13.3 水平荷载作用下框架结构内力和侧移的近似计算,框架抗侧移刚度D值计算表,31,63,3、荷载计算,为便于后面的内力组合，荷载计算宜按标准值计算,3.1 恒荷载标准值计算 按照你的建筑设计方案中，楼地面、墙体的构造做法，根据相应的构造层次计算。 3.1.1 屋面框架梁线荷载标准值,SBS改性沥青防水卷材 0.4 kN/m2 20厚1：3水泥砂浆找平层 0.0220=0.4 kN/m2 100140厚膨胀珍珠岩（坡度2%） kN/m2 100厚的现浇钢筋砼楼板： 0.125=2.5

13、 kN/m2 20厚天棚混合砂浆抹灰 0.02017=0.34 kN/m2 屋面恒载标准值 4.48 kN/m2 边跨框架梁自重： 0.250.625=3.75 kN/m 梁侧粉刷 2(0.60.1)0.0217=0.34 kN/m 中跨梁自重： 0.250.625=3.75 kN/m 梁侧粉刷重 2（0.60.1）0.0217=0.34kN/m 作用在顶层边框架梁上的线荷载为 边跨：3.75+0.34=4.09kN/m 4.484.5=20.16 kN/m,4500,4500,4500,4500,6600,6600,6600,恒荷载作用下的计算简图,屋（楼）面荷载向四周支承梁的分配与楼盖的构

14、造有关。当采用现浇楼盖时，楼面上的恒荷载和活荷载根据每个区格板的情况而定，单向板沿较长边传递，双向板沿两个方向传递。,3.1.2楼面框架梁线荷载标准值 25mm厚的水泥砂浆面层：0.02520=0.5 kN/m2 100mm厚的现浇钢筋砼楼板：0.125=2.5 kN/m2 20厚天棚水泥砂浆抹灰 0.02020=0.4 kN/m2 _ 楼面恒载 3.4 kN/m2 边跨框架梁自重： 0.250.625=3.75 kN/m 梁侧粉刷 2(0.60.1)0.0217=0.34 kN/m 边跨填充墙自重： 0.24(3.6-0.5)19=13.68 kN/m 墙面粉刷： （3.6-0.6）0.02

15、217=2.04 kN/m 中跨框架梁及两侧粉刷自重 2.7 kN/m 作用在中间层楼面框架梁上的线荷载为 梁自重、粉刷层重、其上填充墙重：3.75+0.34+13.68+2.04=19.81kN/m 楼面传来荷载 3.44.5=15.3 kN/m,作用形式如图,3.1.3 屋面框架节点集中荷载标准值： 边柱联系梁自重： 0.250.5253.9=12.19 kN kN 梁侧粉刷： 0.02(0.5-0.1)23.917=1.06 kN 1m高女儿墙自重： 10.243.919=17.78 kN 粉刷 10.023.9217=2.65 kN 联系梁传来屋面自重： 17.04 kN _ 框架顶层边节点集中荷载 50.72 kN 中柱联系梁自重 0.250.453.925=10.97 kN 梁侧粉刷 0.02(0.45-0.1)3.9217=0.93 kN 联系梁传来屋面荷载 kN,顶层中节点的集中荷载