畢業(yè)設(shè)計(jì)知識補(bǔ)充--結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)組

1、土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)知識補(bǔ)充 -結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)組 主要設(shè)計(jì)規(guī)范主要設(shè)計(jì)規(guī)范p 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB50009-2012)p 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50003-2011)p 砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2011)p 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2010)p 高層建筑砼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3-2010)p 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50007-2011)參考的教材等與規(guī)范不一致時(shí)，以新版規(guī)范為準(zhǔn)！結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期工作p了解建筑布置和功能要求n建筑物設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期、建筑物重要性n建筑層數(shù)、總高、各層層高、柱網(wǎng)尺寸n各房間主要功能、考慮常用家具的布置n圍護(hù)墻材料p了解建筑構(gòu)造做法（樓、屋面及墻面）p

2、收集結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本條件p了解其他相關(guān)專業(yè)對結(jié)構(gòu)的要求建筑構(gòu)造做法樓面、屋面p樓面做法n一般樓面做法(鋪地磚)用于普通房間辦公、住宅等n高級樓面做法(鋪石材)用于高級裝修走廊、門廳、電梯廳、樓梯間等n防水樓面做法(有防水層)衛(wèi)生間、浴室等n簡易樓面做法(水泥砂漿面層)儲(chǔ)藏室、電梯機(jī)房、出屋面樓梯間等p屋面做法n上人屋面n非上人屋面建筑構(gòu)造做法墻面p外墻n刷涂料外墻n貼石材外墻n鋁塑板(鋁板)外墻n玻璃幕外墻p內(nèi)墻n刷涂料內(nèi)墻n貼瓷磚內(nèi)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本條件p地質(zhì)資料n地基持力層范圍內(nèi)主要土層情況n地基持力層及其承載力特征值p氣象資料n基本風(fēng)壓n最大冰凍深度p抗震資料n抗震設(shè)防分類n場地類別、場地特

3、征周期Tgn抗震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)地震分組其他相關(guān)專業(yè)對結(jié)構(gòu)的要求p給排水專業(yè)n上下水管線進(jìn)出戶的標(biāo)高n高位水箱的設(shè)置p暖通專業(yè)n暖管線進(jìn)出戶的標(biāo)高n集中空調(diào)與吊頂及梁高的關(guān)系n防排煙及加壓送風(fēng)井的設(shè)置p電氣專業(yè)n電纜溝及電纜橋架p管道集中豎井框架結(jié)構(gòu)分析流程結(jié)構(gòu)布置原則p結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)體系n雙向抗側(cè)力體系雙向抗側(cè)力體系 框架結(jié)構(gòu)只能承受自身平面內(nèi)的水平力，因此框架應(yīng)沿建筑的兩個(gè)主軸雙向設(shè)置，形成雙向梁柱抗側(cè)力體系。n剛接體系剛接體系 除個(gè)別部位外，框架的梁柱應(yīng)采用剛接，以增大結(jié)構(gòu)剛度和整體性；抗震設(shè)計(jì)時(shí)不宜采用單跨框架。n純框架體系純框架體系 抗震設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用部分由砌體承重的混合形式。

4、框架結(jié)構(gòu)中的樓、電梯間及局部突出屋頂?shù)碾娞輽C(jī)房、樓梯間、水箱間等，應(yīng)采用框架承重結(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用砌體墻承重。 結(jié)構(gòu)布置原則p結(jié)構(gòu)受力結(jié)構(gòu)受力n結(jié)構(gòu)傳力路徑簡單、合理結(jié)構(gòu)傳力路徑簡單、合理 有利于抵抗水平和豎向荷載，受力明確，傳力直接，減少扭轉(zhuǎn)n抗震時(shí)結(jié)構(gòu)受力明確抗震時(shí)結(jié)構(gòu)受力明確p結(jié)構(gòu)規(guī)則結(jié)構(gòu)規(guī)則n平面：簡單、規(guī)則、對稱、均勻；避免過大內(nèi)收和外伸（凹角處應(yīng)力集中）；質(zhì)心于剛心宜接近，避免平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)，平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)，n立面：沿高度之剛度、強(qiáng)度、質(zhì)量分布均勻、連續(xù)；避免立面不規(guī)則結(jié)構(gòu)。立面不規(guī)則結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)布置p柱網(wǎng)尺寸n框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)布置應(yīng)力求做到簡單、規(guī)則、整齊，柱網(wǎng)尺小應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)原則，盡量符

5、合模數(shù)；n框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)尺寸及層高應(yīng)根據(jù)建筑功能要求、施工條件及材料設(shè)備等各方面因素來確定。n房屋長度較大時(shí)，需考慮設(shè)置伸縮縫，以避免溫度開裂。因?yàn)樯炜s縫將房屋上部結(jié)構(gòu)斷開，分成獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，所以在縫的兩側(cè)應(yīng)各自設(shè)置框架。柱網(wǎng)尺寸的適宜范圍p內(nèi)廊式柱網(wǎng)內(nèi)廊式柱網(wǎng) 常為對稱三跨(A+B+A)：nA邊跨跨度(房間進(jìn)深)：常為6m、6.6 m、6.9mnB中間跨為走廊，跨度常為2.4m、2.7m、3.0mn開間方向，柱距為68.4m。n常用于旅館、辦公樓、宿舍、教室、醫(yī)院等。p等跨式柱網(wǎng)等跨式柱網(wǎng)n進(jìn)深常為6m、7.5m、9 m、12m，從經(jīng)濟(jì)考慮不宜超過9m。n開間方向的柱距常為69m。n適用于

6、廠房、倉庫等?？蚣芰航孛娉叽鏿梁寬不宜小于200mm，且不宜小于柱寬的1/2（節(jié)點(diǎn)要求，聯(lián)結(jié)緊密）； p梁截面的高寬比小于4（抗剪要求，避免形成薄腹梁降低其抗剪性能）；p梁凈跨與截面高度之比宜大于4（避免形成深梁，以抗剪為主，脆性破壞）p考慮強(qiáng)度與剛度的需要，取值如下： 框架梁高h(yuǎn)1/81/14 l， l為梁跨；通常取1/10 l； 框架梁寬b=1/21/3h；一般不小于一般不小于300mm。柱截面尺寸p構(gòu)造要求n柱的截面高度不宜小于300mm小于300mm時(shí)，其承載力折減20%。n在縱橫兩個(gè)方向上不宜相差過大。矩形柱邊長比不宜超過1.5，一般采用方形柱。n柱凈高與截面高度之比不宜小于4小于4

7、，變形能力要求較高，因?yàn)槎讨鶆偠却笠准魤?，需設(shè)全長加密箍筋。n層高與柱截面高度之比不宜大于15經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，大于15時(shí)不易滿足水平側(cè)移要求。柱截面尺寸p柱的截面尺寸估算（按軸壓比）nc：允許軸壓比，三級0.9,二級0.8,一級0.7。n豎向荷載與地震作用組合的最大軸力設(shè)計(jì)值N。nrG：分項(xiàng)系數(shù)，取為1.2；nw：單位面積重量，取為1214kN/m2；nS：柱承載樓面面積；n：柱設(shè)計(jì)截面以上樓層數(shù)；n1：一、二級抗震設(shè)計(jì)角柱為1.3,其余為1.0n2：由于水平力使軸力增大的系數(shù)，7度1.05，8度1.1，9度1.2。ccccGhbfNnSwN21次梁截面尺寸p次梁的作用n承托圍護(hù)墻、隔墻n減小板的跨

8、度n洞口邊緣的封梁p次梁截面尺寸n梁高梁高h(yuǎn)（ l為梁跨） 簡支梁：h1/121/15 l ；連續(xù)梁：h1/121/20 l 井字梁：h1/151/20 l ；懸挑梁：h1/51/7 l n梁寬梁寬b 梁寬b=1/21/3h；一般不小于一般不小于200mm?，F(xiàn)澆板的厚度p對板厚的要求n滿足承載力和剛度要求n滿足防火要求n滿足預(yù)埋暗管的要求p板厚h的取值（l為板跨）n板厚與板跨的最小比值簡支單向板：h=1/30 l；簡支雙向板：h=1/40 l；連續(xù)單向板：h=1/40 l；連續(xù)雙向板：h=1/50 l；懸臂板： h=1/12 l；n最小板厚一般為一般為80mm，預(yù)埋暗管時(shí)不小于預(yù)埋暗管時(shí)不小于

9、100mm計(jì)算模型p程序方法n空間協(xié)同分析方法n桿件有限元方法n三維桿件薄壁桿件空間分析方法n有限元或有限條方法應(yīng)用廣泛，特別是平面不規(guī)則、體型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。p簡化方法（近似計(jì)算）n平面結(jié)構(gòu)協(xié)同分析廣泛用于由平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成、布置較為規(guī)則的結(jié)構(gòu)。平面剛架模型近似假定能基本反映實(shí)際情況計(jì)算結(jié)果有一定精度，方便、適用荷載計(jì)算p豎向荷載n恒載Gkn可變荷載(活載) Qk按負(fù)荷面積折減活載最不利布置p水平荷載n風(fēng)荷載Wkn地震作用(偶然作用) EkWkGkQkQkEk豎向荷載p恒載導(dǎo)算按照建筑專業(yè)給定的做法計(jì)算n一般樓面做法(鋪地磚)n高級樓面做法(鋪石材)n防水樓面做法(有防水層) n簡易樓面做法(

10、水泥砂漿面層)n上人屋面n非上人屋面n墻體荷載（抹灰、石材、涂料）（抹灰、石材、涂料）n永久設(shè)備荷載p活載：按照荷載規(guī)范的規(guī)定取值一般樓面做法(鋪地磚)p 以下各種樓（屋）面做法及墻體做法均為華北地區(qū)某工程實(shí)際做法，其它地區(qū)參照當(dāng)?shù)貙?shí)際做法。高級樓面做法(鋪石材)防水樓面做法(有防水層)簡易樓面做法(水泥砂漿面層)上人屋面非上人屋面墻體荷載p墻體荷載一般先導(dǎo)算為平米容重，再根據(jù)各層層高導(dǎo)算為作用在梁上的線荷載。p以加氣砼砌塊墻雙面摸灰為例：（外墻300mm厚，內(nèi)墻200mm厚，摸灰20mm）n考慮到組砌時(shí)在洞口處混砌部分粘土磚，按照8:2混砌比例計(jì)算砌體容重：砌體容重： 80.8 +190.2

11、=10.2kN/m3外墻： 0.310.2 +0.0220=3.46kN/m2內(nèi)墻： 0.210.2 +0.0220=2.44kN/m2n若某層墻體凈高為3m，則作用在梁上的線荷載導(dǎo)算為：外墻： 3.46kN/m23=10.38 kN/m 內(nèi)墻： 2.44kN/m23=7.32 kN/m2p組砌時(shí)，混砌比例可根據(jù)墻體實(shí)際情況調(diào)整。豎向荷載集成p分析水平地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力n僅計(jì)算荷載總值即重力荷載代表值p分析豎向荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力n根據(jù)荷載傳遞路徑求出作用在某榀框架上的力（集中力或分布荷載）風(fēng)荷載基本風(fēng)壓，按全國基本風(fēng)壓分布圖采用，0.30kN/m20zszkzzz1脈動(dòng)增大系數(shù)),(210Zo

12、neTypeTf脈動(dòng)影響系數(shù)),/,(ZoneTypeBHHf振型系數(shù)HHTypeHHfiiz/),(風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)振系數(shù)作用在框架上的風(fēng)荷載p Bi：框架柱受風(fēng)面寬度(m)；p hj：框架本層層高(m)；p hj+1：框架上層層高(m)；2/1jjikWjhhBPPWjhjhj+1水平地震作用水平地震作用p抗震設(shè)防目標(biāo)及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的途經(jīng)抗震設(shè)防目標(biāo)及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的途經(jīng)p水平地震作用的計(jì)算范圍和原則水平地震作用的計(jì)算范圍和原則p水平地震作用的計(jì)算方法水平地震作用的計(jì)算方法p水平地震作用的計(jì)算模型水平地震作用的計(jì)算模型p水平地震作用的主要參數(shù)水平地震作用的主要參數(shù)p底部剪力法計(jì)算水平

13、地震作用底部剪力法計(jì)算水平地震作用三水準(zhǔn)要求三水準(zhǔn)要求兩階段設(shè)計(jì)兩階段設(shè)計(jì)p第一階段為彈性分析，包括截面設(shè)計(jì)和變形計(jì)算；p大部分建筑的第二階段設(shè)計(jì)主要由概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施來保證。水平地震作用的計(jì)算原則水平地震作用的計(jì)算原則p計(jì)算范圍n多層建筑，6度區(qū)，除甲類建筑外，可不計(jì)算水平地震作用。n高層建筑，6度區(qū)及以上均需計(jì)算水平地震作用。p計(jì)算原則n一般正交布置抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，可沿縱橫主軸方向分別計(jì)算n斜交布置抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，宜按平行于抗側(cè)力構(gòu)件方向計(jì)算n質(zhì)量和剛度明顯不均勻、不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮水平地震作用的扭轉(zhuǎn)影響水平地震作用的計(jì)算方法計(jì)算模型計(jì)算模型p集中質(zhì)量模型p首層層高n應(yīng)計(jì)算至基礎(chǔ)頂

14、面n基礎(chǔ)頂面位置應(yīng)位于冰凍線深度及管道埋深以下。jG水平地震作用的主要參數(shù)p地震動(dòng)特性方面及建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010-2001）附錄A 地質(zhì)勘探報(bào)告n場地類別n場地特征周期p結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性方面n建筑質(zhì)量（重力荷載）n結(jié)構(gòu)自振周期T1n結(jié)構(gòu)阻尼比（材料）場地類別的劃分 0 3 5 15 50 80 場地覆蓋層厚度（m）場地土類型500250140等等效效剪剪切切波波速速速速m/s場地特征周期Tg重力荷載代表值重力荷載代表值Gjp重力荷載代表值Gjn永久荷載（建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)配件自重）標(biāo)準(zhǔn)值+可變荷載（雪、灰、樓面活荷載）組合值niikjjQikjjQGG1j層永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合值系數(shù)，一般取0.

15、5可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值p總重力荷載代表值GE=Gj結(jié)構(gòu)自振周期T1p能量法1G2GjGnGjniiiniiiGGT11212ikki1kkkDVnkmmkGV結(jié)構(gòu)自振周期T1的調(diào)整p實(shí)際結(jié)構(gòu)往往是比較復(fù)雜的，計(jì)算簡圖都經(jīng)過簡化，計(jì)算所得的周期要比實(shí)際周期長。p無論采用哪種計(jì)算模型，上述誤差都是存在的。因此，周期計(jì)算值必須進(jìn)行折減。p周期折減系數(shù)取決于結(jié)構(gòu)形式和砌體填充墻的多少。當(dāng)非承重墻體為填充磚墻時(shí)，框架結(jié)構(gòu)可取0.60.7；采用其它非承重墻體時(shí)，可取0.70.8，一般取0.8。設(shè)計(jì)反應(yīng)譜設(shè)計(jì)反應(yīng)譜水平地震影響系數(shù)曲線水平地震影響系數(shù)p水平地震影響系數(shù)n地震影響系數(shù)應(yīng)根據(jù)烈度、場地類別、設(shè)計(jì)地震分

16、組和結(jié)構(gòu)自振周期以及阻尼比確定。水平地震影響系數(shù)最大值max9 . 011TTg正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合p荷載效應(yīng)組合標(biāo)準(zhǔn)組合n表達(dá)式與承載力極限狀態(tài)相同n荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0p荷載效應(yīng)類型n構(gòu)件裂縫寬度n梁撓度n結(jié)構(gòu)水平側(cè)移結(jié)構(gòu)水平側(cè)移p目的n防止主要結(jié)構(gòu)開裂、損壞n防止填充、裝修開裂、損壞n防止過大側(cè)移，以引發(fā)人的不適n防止產(chǎn)生過大的附加內(nèi)力抗震變形驗(yàn)算p多遇地震作用下彈性變形驗(yàn)算彈性層間位移彈性層間位移角限值層高 huee抗震變形驗(yàn)算p薄弱層彈塑性變形驗(yàn)算p薄弱層部位的確定底層底層p薄弱層彈塑性變形計(jì)算簡化方法簡化方法彈塑性層間位移彈塑性層間位移角限值層高

17、 huppeppuu彈性層間位移彈塑性層間位移增大系數(shù)承載力極限狀態(tài)荷載效應(yīng)組合構(gòu)件截面承載力驗(yàn)算p條件n構(gòu)件控制截面各截面中，內(nèi)力最大的截面構(gòu)件特性n控制截面的最不利內(nèi)力組合荷載組合特性p截面承載力驗(yàn)算表達(dá)式n無地震作用組合 0SRn有地震作用組合 SER/REpS（SE）基本組合基本組合n非抗震結(jié)構(gòu)僅需進(jìn)行無地震作用組合（S）n抗震結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行有、無地震作用組合（S、SE）pRn抗震結(jié)構(gòu)抗彎承載能力R = 非抗震結(jié)構(gòu)抗彎承載能力Rn抗震結(jié)構(gòu)抗剪承載能力R 非抗震結(jié)構(gòu)抗剪承載能力R構(gòu)件控制截面及其最不利內(nèi)力構(gòu)件控制截面及其最不利內(nèi)力p梁n支座：Mmax，-Mmax |Vmax|n跨中：M中p

18、柱n端部截面nN，Mx，My，Vx，Vy-MmaxMmax-MmaxMmaxM中|Vmax|N,Mx,My,Vx,VyN,Mx,My,Vx,Vy梁控制截面最不利內(nèi)力組合梁控制截面最不利內(nèi)力組合(永久荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利)4 . 12 . 1 (maxQkGkMMM)4 .17 .035.1 (maxQkGkMMM(永久荷載起控制作用時(shí))(可變荷載起控制作用時(shí))3 . 12 . 1 (maxEhGEMMM(地震組合)0 . 13 . 1 (maxGEEkMMM支座彎矩跨中彎矩)4 . 12 . 1 (QkGkMMM中)3 . 12 . 1 (EhGEMMM中)4 .17 .035.1 (QkGkMMM中(永久荷載起控制作用時(shí))(可變荷載起控制作用時(shí))(地震組合)梁端剪力)3 .12 .1 (maxEhGEVVV)4 .17 .035.1 (maxQkGkVVV)4 .12 .1 (maxQkGkVVV(永久荷載起控制作用時(shí))(可變荷載起控制作用時(shí))(地震組合)柱控制截面最不利內(nèi)力組合柱控制截面最不利內(nèi)力組合y方向地震GEyyMM2 .1)3 . 12 . 1 (EhyGENNN)2 . 13 . 1