PKPM框架設(shè)計(jì)實(shí)例-TATSATWEppt課件

1、多層框架設(shè)計(jì)實(shí)例 SATWE設(shè)計(jì)實(shí)例1.設(shè)計(jì)資料：n某五層現(xiàn)澆框架教學(xué)樓，建筑平、立、剖面圖見圖;n現(xiàn)澆樓、屋蓋，室內(nèi)外高差0.45m，基礎(chǔ)頂面距室外地面0.5m，屋頂設(shè)50KN水箱總重100KN）;n抗震設(shè)防裂度為8度，類場(chǎng)地土，第一組。n混凝土強(qiáng)度等級(jí)：梁、板、柱為C30，主筋HRB335變形鋼筋，箍筋HPB235鋼筋。n框架填充墻采用300250110水泥空心磚。2、屋面恒載n恒載：n20厚水泥砂漿保護(hù)層 0.40 kN/m2n25厚水泥砂漿找平層及防水卷材 0.90 kN/m2n120厚憎水膨脹珍珠巖保溫板 0.50 kN/m2n1：6水泥砂漿找坡 1.80 kN/m2n120厚現(xiàn)澆鋼

2、筋混凝土屋面板 3.00 kN/m2n考慮吊頂及抹灰 0.50 kN/m2n = 7.2 kN/m2n恒載：屋面恒荷載為7.5kN/m2n活載：根據(jù)荷載規(guī)范取為0.5kN/m23、樓面恒載：n50mm厚C20細(xì)石混凝土面層 n 240.05=1.2KN/n100厚鋼筋混凝土板 250.1=2.5 KN/n涂料頂棚 0.5 KN/n樓面荷載合計(jì)： gk =4.2 KN/n樓面活載 qk =2.0 KN/n20厚底混合砂漿單面粉刷與水刷石外墻 0.02x17=0.680.8=1.48 KN/n水泥空心磚 0.25x10.3=2.58KN/n 總計(jì) 3.26KN/m2n鋼窗恒載：0.45n木門恒載：

3、0.2n教室、辦公室、廁所活載：2.0n走廊、樓梯活載：2.5n屋面不上人活載：0.5n屋面雪載：0.2(與活載不同時(shí)考慮)n基本風(fēng)壓：0.55 320.04 170.6817KN mKN m 一、結(jié)構(gòu)選型一、結(jié)構(gòu)選型n建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),不僅要求具有足夠的承載力,而且必須使結(jié)構(gòu)具有足夠抵抗側(cè)力的剛度,使結(jié)構(gòu)在水平力作用下所產(chǎn)生的側(cè)向位移限制在規(guī)定的范圍內(nèi).基于上述基本原理,本工程綜合分析了結(jié)構(gòu)的適用,平安,抗震,經(jīng)濟(jì),施工方便等因素,選取了合適結(jié)構(gòu)方案.此結(jié)構(gòu)為框架體系,由鋼筋砼框架承擔(dān)豎向力和側(cè)力.本鋼筋砼框架剛度布置相對(duì)比較均勻,在滿足建筑功能情況下,盡量減少平面扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響.1、 板

4、厚現(xiàn)澆樓蓋中，板的砼用量約占整個(gè)樓蓋的50%-60%，板厚的取值對(duì)樓蓋的經(jīng)濟(jì)性和自重的影響較大，在滿足板的剛度和構(gòu)造要求的前提下，應(yīng)盡量采用較薄的板，雙向板的最小板厚度為80mm，板的厚度與跨度的最小比值：四邊簡(jiǎn)支板為1/40，連續(xù)板為1/50。本工程最大板跨為3.25m，其余板跨均為3m，考慮到本工程為教學(xué)樓，板厚可以取下限。故所有板厚取100mm。（若為住宅樓，板內(nèi)埋機(jī)電暗管，因此小于3m的板跨板厚也取100mm以上。）2、梁設(shè)計(jì)、梁設(shè)計(jì)1.主次梁與柱網(wǎng)的合理布局本工程做主次梁樓蓋的柱網(wǎng)布置時(shí)優(yōu)先選擇的柱網(wǎng)是矩形(除建筑有功能要求的以外)以短跨為主梁,長(zhǎng)跨為次梁,而且短跨與長(zhǎng)跨的比例應(yīng)小于

5、0.75比較經(jīng)濟(jì),本工程一般比較常取0.65-0.7,這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的主次梁截面高度能協(xié)調(diào)一致,從而保證樓蓋的結(jié)構(gòu)高度最小. 本工程主次梁布局主要是依據(jù)墻下有梁的方案來(lái)定的.截面按計(jì)算手冊(cè)確定。3、柱設(shè)計(jì)、柱設(shè)計(jì) n柱子設(shè)計(jì)關(guān)鍵是控制軸壓比。本工程為三級(jí)抗震，根據(jù)規(guī)范軸壓比限值取0.9。另外一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是短柱現(xiàn)象。短柱本工程采取全長(zhǎng)加密，取8100。 4、其它n底層計(jì)算層高應(yīng)算至底層柱的嵌固點(diǎn),即基礎(chǔ)頂面,有些設(shè)計(jì)人員忽視這一點(diǎn),僅將底層層高作為計(jì)算層高輸入,造成底層計(jì)算剛度大于實(shí)際值,不安全.本工程底層層高為3.8m?？紤]至基礎(chǔ)頂面距離為0.5m，這樣底層計(jì)算高度取4.3m。 n為了減少麻煩

6、,加快計(jì)算速度常不執(zhí)行“特殊梁框定義菜單,殊不知,在此菜單中可進(jìn)行角柱,框支柱這些程序無(wú)法自行判斷的構(gòu)件定義。角柱,框支柱很重要,規(guī)范對(duì)其內(nèi)力均有放大系數(shù),其構(gòu)造也與其它柱有區(qū)別,應(yīng)該對(duì)它們作出定義.另外,執(zhí)行本菜單還可以檢查框架,連續(xù)梁,連梁等設(shè)置是否正確. n相關(guān)的地震參數(shù):地震烈度Naf,場(chǎng)地土類別Kd,近遠(yuǎn)震標(biāo)志Ner.這幾個(gè)參數(shù)應(yīng)根據(jù)建筑物所處的位置確定,在SATWE程序的參數(shù)修正中可以設(shè)定,但最好在PMCAD程序的人機(jī)交互中設(shè)定. n周期折減系數(shù)Tc，這一參數(shù)是考慮填充墻的剛度對(duì)框架的影響而設(shè)置的，應(yīng)根據(jù)建筑物的填充墻材料，數(shù)量等來(lái)確定。如果是砌塊墻，其早期彈性階段剛度較大，會(huì)吸收

7、很大的地震力，應(yīng)通過(guò)設(shè)定Tc=0.7-1.0來(lái)放大地震力,而對(duì)于輕質(zhì)隔墻,其剛度很有限,可設(shè)立Tc=0.9-1.0.該工程外墻采用300mm水泥空心磚，內(nèi)隔墻均為200mm厚的水泥空心磚?？紤]填充墻的影響，取Tc=0.9。 n砼的重度GC,程序缺省值為25KN/m3,由于TAT與SATWE程序可以根據(jù)梁柱截面尺寸計(jì)算構(gòu)件自重,故一般框架結(jié)構(gòu)工程中輸入的荷載不包括梁,柱,墻自重,亦不包括其粉刷重,對(duì)柱,墻來(lái)講,取Gc=25KN/m3則偏小,應(yīng)根據(jù)工程情況,考慮粉刷,取Gc=26-28KN/m3為宜，本工程取Gc=26KN/m3。 二、結(jié)語(yǔ)二、結(jié)語(yǔ)n由本工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我們可以看到，地震作用比較復(fù)

8、雜，而計(jì)算時(shí)只是簡(jiǎn)單地變?nèi)我夥较驗(yàn)閮蓚€(gè)主軸方向，變彈塑性分析為彈性分析。故得出的結(jié)論不一定與實(shí)際情況完全相符。所以我們?cè)谡J(rèn)真計(jì)算的基礎(chǔ)上還應(yīng)重視概念設(shè)計(jì)，采取有效的構(gòu)造措施等等。另外，我們還應(yīng)從結(jié)構(gòu)的整體著眼，針對(duì)一些薄弱環(huán)節(jié)如應(yīng)力集中部位，連接節(jié)點(diǎn)，主要抗側(cè)力構(gòu)件等進(jìn)行加強(qiáng)處理。綜上所述個(gè)人總結(jié)了以下幾點(diǎn):n(1)從板的設(shè)計(jì)思想可以看出不論是對(duì)板厚的選取還是板的配筋設(shè)計(jì)都不僅僅考慮其結(jié)構(gòu)要有足夠的承載力，還要考慮其總體的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，板厚一般取1/35的板跨，這既能滿足厚度與跨度的最小比值：四邊簡(jiǎn)支為1/40，連續(xù)板為1/50，又能滿足施工中各種工種管線交叉時(shí)所需的最小板厚的要求。板的

9、配筋主要要注意板面標(biāo)高不一樣處負(fù)筋要斷開。另外，對(duì)某些溫度變化大的板塊或大板塊在板面無(wú)負(fù)筋處加0.1%的溫度鋼筋。 n(2)像本工程這種住宅樓選用主次梁樓蓋能實(shí)現(xiàn)居家對(duì)各種不同功能房間的不同布局的要求。從上文的分析中很明顯就可以看出：n(a)柱網(wǎng)設(shè)計(jì)成矩形比設(shè)計(jì)成正方形更合理。另一方面選擇短跨為主梁長(zhǎng)跨為次梁可以創(chuàng)造一個(gè)較小的樓蓋高度。這對(duì)于提高房屋凈高，尤其現(xiàn)在的商品住宅建筑非常重要。n(b)本工程在框架梁的彈性受力分析和承載力計(jì)算時(shí)考慮現(xiàn)澆板共同工作，根據(jù)PKCAD手冊(cè)的規(guī)定的取值范圍梁端彎矩的調(diào)幅系數(shù)取0.85，跨中彎矩的調(diào)幅系數(shù)取1.2，梁扭矩折減取0.4，中梁剛度增大取1.5，邊梁剛

10、度放大1.2。n(c)根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件主次梁應(yīng)考慮作為一個(gè)整體共同受力，而不能彼此分開單獨(dú)考慮。當(dāng)主梁兩側(cè)次梁跨度相差太大要考慮次梁對(duì)主梁產(chǎn)生的扭矩作用，這時(shí)不能把此端的次梁設(shè)置成鉸接。n3)柱子設(shè)計(jì)控制軸壓比是關(guān)鍵。n本工程3級(jí)抗震軸壓比限制為0.9。工程中為了保證柱子的延性使柱子發(fā)生大偏心受壓破壞一般控制軸壓比在0.7-0.8之間。但從前面的計(jì)算分析中有許多對(duì)軸壓比有利的影響因素。只要控制好這些因素，可以適當(dāng)?shù)奶岣咭恍┹S壓比的限值。根據(jù)同濟(jì)大學(xué) 肖建莊的中可以看出，一般可以提高0.05，這就可以適當(dāng)減小底層柱截面。 n(4)電算只能是一種工具，設(shè)計(jì)時(shí)不能完全依賴電算結(jié)果。而應(yīng)根據(jù)具體情況結(jié)

11、合工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)電算結(jié)果進(jìn)行分析調(diào)整。n總之，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)遇到一些規(guī)范或規(guī)程未論及的問(wèn)題，這就需要設(shè)計(jì)人員積累經(jīng)驗(yàn)，利用正確的概念進(jìn)行設(shè)計(jì)。附加知識(shí)點(diǎn)：關(guān)于軸壓比n規(guī)范通過(guò)限制軸壓比,主要是希望柱發(fā)生延性好的大偏心受壓破壞,從而保證框架柱有足夠的變形能力在高軸壓比情況下V-滯回環(huán)骨架曲線的下降段比較陡,滯回環(huán)的豐滿程度差,在循環(huán)次數(shù)不多的情況下,框架柱喪失的承載力較大,耗能的能力較差,在低軸壓比情況下V-滯回環(huán)骨架曲線下降段比較平緩,框架柱承受變形能力較大,而承載力降低不明顯,對(duì)軸壓比加以限制,即要求在滿足一定層間變形時(shí)(層間位角為1/500),在反復(fù)荷載作用下滯回曲線在第三個(gè)循環(huán)抗力下降量不

12、超過(guò)前一個(gè)循環(huán)抗力下降量,保證在大變形下,仍有穩(wěn)定的承載能力,從而保證框架柱“大震不倒”. 關(guān)于軸壓比限值影響因素的考慮(1)框架柱截面形狀的影響框架柱的斷面形狀將直接影響著柱截面界限破壞時(shí)鋼筋和砼內(nèi)應(yīng)變,應(yīng)力的分布和砼受壓邊緣的極限應(yīng)變,從而影響到不同的截面形式的框架柱,反映出的強(qiáng)度變形特性是不一樣的,在相同條件下,圓形柱的軸壓比限值可提高10%左右.但本工程為公共建筑，考慮房間布局的因素，只選用矩形截面的柱而不考慮選擇圓柱。n(2)框架柱剪跨比(入=H/2h0)的影響n建立在截面界限破壞基礎(chǔ)上的軸壓比公式中,未考慮剪應(yīng)力的影響,沒(méi)有體現(xiàn)出剪跨比的影響,事實(shí)上,剪跨比能夠大體反映截面上彎曲正應(yīng)力與剪切應(yīng)力的比例關(guān)系,因而是框架柱破壞形式的主導(dǎo)因素.通常認(rèn)為框架柱的剪跨比越大,延性越好.在一般配筋條件下,當(dāng)入2時(shí),框架柱在橫向水平剪力作用下,一般都會(huì)發(fā)生延性好的彎曲破壞;當(dāng)入2時(shí),框架柱就變成了短柱,在橫向水平剪力作用下,一般發(fā)生延性差的剪切破壞.這種情況在本工程中出現(xiàn)在與樓梯休息平臺(tái)相連的框架柱和墻有大開窗處的框架柱。對(duì)與短柱本工程采取全長(zhǎng)加密，取8100。n(3)箍筋的形式與含量n 在利用界限破壞條件推導(dǎo)框架柱的軸