结构设计（框架结构）设计说明.docx

结构设计（框架结构）1. 结构方案设计确定抗震设防类别及相应的抗震设防标准。详见建筑工程抗震设防分类标准GB 50223-2008。确定结构的抗震等级。详见混凝土结构构造手册（以后简称构造手册）第一章。初步确定框架柱的截面尺寸。根据柱子所受的总压力依据轴压比的要求确定框架柱的截面尺寸。详见构造手册第五章。其中：荷载设计值可取15KN/m2初步确定框架梁的截面尺寸。详见构造手册第三、五章。初步确定板的截面尺寸。详见构造手册第二章。确定结构平面布置。根据建筑图的要求，合理布置框架柱（为满足经济性，不可太密），框架柱之间布置框架梁，框架梁上有需要时可布置次梁（板块短跨超过5m；上面有200mm以上厚墙时；楼板上开有大洞口时，需设置次梁进行结构补强，如电梯间及楼梯间处的大洞口四周均需要设置次梁）。确定荷载。楼面或者屋面的建筑做法自定，可选择相关图集11ZJ001等。楼屋面恒载=建筑做法重量+楼板自重，楼屋面荷载为面荷载。梁上的墙体重量需要计算线荷载，且为恒载。楼屋面活载根据房间功能取值，详见建筑结构荷载规范。具体算法可参见“荷载统计表格”。注意：楼梯间因为踏板厚度未知，恒载可取10KN/m2。结构方案确定后，用探索者绘制成图，具体表达方法详见“结构方案图”。2. PKPM电算（2010版）PKPM软件大家已经在上个学期学习过了，具体操作这里不再累述，下面仅说明特别需要注意的地方。电算部分包括数据输入、结构计算和结果输出三大部分。以下是各部分的设计要点及参数设置：2.1 数据输入（PM-CAD）恒载中结构混凝土板的自重可在“建筑模型与荷载输入”里的“恒活设置”中选取“自动计算现浇楼板自重”选项即可。电梯间处的楼板板块采取开洞口的方式设置。楼梯间处的楼板板块不采用开洞口的方法，而将此板块厚度设置为0，并为此板块选取面荷载：恒载10.0kN/m2，活载3.5kN/m2，这样设置是为了PKPM能够传导楼梯间梯板的荷载到框架梁及框架柱上。在建立PKPM模型时，对于无地下室的建筑物首层层高均增加500mm，如建筑图首层层高为3m，则在建PKPM模型时，首层输入3.5m，这么设置将嵌固点放在室内地坪下500mm处。2.2 结构计算（SATWE）（1）结构主体计算选用SATWE模块计算结构内力和配筋，具体参数设置如下：总信息：混凝土容重取27kN/m3，这么设置主要考虑了混凝土构件内钢筋及抹灰等重量因素。钢材容重取78 kN/m3。风荷载和地震作用均只需计算水平方向。风荷载信息：无特殊设置，按照任务书给出的风荷载条件输入即可。地震信息：设计地震分组、设防烈度及场地类别的参数按照任务书给出的条件输入即可，框架抗震等级应查阅建筑抗震设计规范确定，对于六度设防区，一般丙类建筑为4级框架，但对于特殊建筑，如学校、敬老院等为弱势群体建造的建筑应设置为乙类建筑，此类建筑为3级框架。不考虑偶然偏心，考虑双向地震作用，计算阵型个数取3，活荷载折减系数取0.5，周期折减系数取0.8，其他采用默认值。活荷载信息：柱墙设计时活荷载折减，传给基础的活荷载不折减，其他采用默认值。调整信息：梁端负弯矩调幅系数取0.85，中梁刚度放大系数取2，其他采用默认值。设计信息：只选取“混凝土柱的计算长度系数计算执行混凝土规范7.3.11-3条”，其他均不选，柱配筋计算按照“单偏压计算”配筋信息：梁、柱主筋采用三级钢，强度为360，箍筋采用一级钢，强度为270。梁、柱箍筋间距均选取100，其他采用默认值。荷载组合：均采用默认值。在“特殊构件补充定义”中，将次梁的两端（注意是一整根次梁的两端，一整根次梁可以有多跨），设置为“铰接”，将建筑物四角的框架柱设置为“角柱”。但若大跨度空间设置了井字梁，则次梁两端仍按“固结”设置，否则梁会出现严重超筋现象。（2）楼板配筋计算采用PM-CAD中的“画结构平面图”中进行楼板配筋计算，楼板计算参数设置如下：均采用弹性算法，边缘梁、剪力墙及错层楼板按简支计算，楼板钢筋均采用二级钢，使用矩形连续板跨中弯矩算法，其他采用默认值。2.3 结果输出（SATWE）（1）结构主体的计算结果在SATWE模块中的“分析结果图形和文本显示”中查看，主要查看以下两个控制因素：“文本文件输出”中的“结构位移”：框架结构中，X、Y两个方向最大的层间位移角不得超过1/550。层间最大位移和层间平均位移比若超过1.2，则为“不规则结构”，规范强制性条文规定此值不得超过1.4，一旦超过1.4，结构方案必须调整。“超配筋信息”：不得有任何超配筋的情况。若以上两条均满足，则此结构方案可行，否则需要对构件尺寸进行调整再进行计算直至满足以上条件为止。（2）楼板配筋计算结果直接在PM-CAD中的“画结构平面图”中输出配筋的计算结果。（3）输出电算计算书若结构方案调整完毕，整理电算部分的计算书用来自检。在PKPM中用“pdfFactroy Pro”以A4图幅将计算结果打印成PDF文档形式作为电算部分的电子版计算书。具体电算计算书打印内容要求及顺序如下：荷载统计表格采用之前上传的“荷载统计的EXCEL表格”的形式，表头为“荷载统计”各层结构平面布置图即各层梁柱的截面尺寸及布置图，在“接PMCAD生成SATWE数据”中的“图形检查中”可见。各层荷载平面布置图即各层恒、活面荷载及梁上线荷载，在PMCAD中的“平面荷载显示校核”中可显示，注意：打印时在“荷载选择”中选取显示“楼面荷载”及“楼板自重”，不显示“楼面倒算荷载”，其他采用默认值。结构设计信息(WMASS.OUT)、周期 振型 地震力(WZQ.OUT)、结构位移(WDISP.OUT)三个文件全部信息在SATWE模块中的“分析结果图形和文本显示”的 “文本文件输出”中可见。各层梁、柱配筋图在SATWE模块中的“分析结果图形和文本显示”的“图形文件输出”中可见。各层楼板配筋计算图采用PM-CAD中的“画结构平面图”中直接输出。对以上电算电子计算书进行自检，确认无误，至此，电算部分工作结束。3. 结构施工图绘制根据上述“PKPM电算”中的“各层梁板柱配筋计算图”绘制结构施工图，结构施工图包括：柱配筋图、梁配筋图、板配筋图、基础图四大部分。所有结构施工图制图格式必须满足平法图集11G101-1的要求，结构施工图可采用探索者软件自行绘制，严禁采用PKPM直接出图。3.1 柱配筋图（1）确定柱编号先对所有层所有框架柱总体进行编号，原则如下：根据PKPM电算结果里每层的“柱的配筋计算结果”对柱编号进行归并，将每一层里，截面相同，配筋计算结果接近的归并为相同的框架柱编号。对于相同位置的柱子在不同楼层应编号相同，比如：1号轴线和B号轴线相交处的柱子，在一层编号为KZ1，在其他层编号也应为KZ1。一般情况下，上层的柱配筋计算量都会小于下层柱配筋计算量，但有些特殊情况下，也会出现上层的柱配筋计算量大于下层柱配筋计算量的情况，这时候需要将上层较大配筋下延一层。比如：一根柱子在15层配筋计算量为8，而到了6层配筋计算突然变大到30，这时，需要将6层的30的配筋量下延一层至第5层，则，14层实际配筋为8，而56层实际配筋为30。框架柱编号必须同时满足上述三个条件，总体来说，只有从底层顶层：截面变化相同，配筋计算量相近，且配筋计算量从底层到顶层变化也相同的才能编同一个号。（2） 配筋柱配筋必须同时满足计算和构造两个方面的要求，构造要求详见构造手册第五章，下面主要介绍计算的要求。柱编号完成后，对每个编号的柱子以这个编号里所有柱子最大的配筋计算量进行配筋。先介绍PKPM里计算结果的含义。以下图为例，图中：柱两个侧边上的数字代表两个方向上的纵向受力钢筋的面积，右上角的数字代表单根角部钢筋的面积。即，此柱x方向的两个柱边配筋最小计算量为7，（根据历次震害经验，框架柱在所有框架结构构件里损害最为严重，说明框架柱的设计偏弱，故应认为加大框架柱的配筋量，一般可增加20%），实际配筋量应不小于。右上角的2.0代表此柱角筋单根最小面积为2.0。则实际配筋则为其中，红色字体的4根18的钢筋代表此柱的四个角部纵向钢筋，而红色字体的2根18的钢筋代表此柱此侧边中部纵向钢筋，则此柱x方向的两个侧边配筋均为：4根18的钢筋=角筋2根18+中间2根18，总面积为，单根角筋面积为2.5，满足计算要求。同理，此柱y方向两个侧边的实际配筋量也应不小于8.4，则此柱y方向的两个侧边配筋均为：4根18的钢筋=角筋2根18+中间2根18，总面积为，单根角筋面积为2.5，满足计算要求。柱右下角的数字代表箍筋的配筋面积，柱内的数字代表节点核心区的箍筋配筋面积。即，此柱在加密区箍筋间距（根据PKPM里的设置，前面规定此处设置为100mm的间距）范围内所配箍筋截面积不小于1.1，而在非加密区范围内（非加密区间距在前面PKPM设置里也设置为100mm）所配箍筋截面面积不小于0.0。则实际配筋为：图中红色字体即为箍筋的配筋，箍筋直径为6mm，加密区间距为100mm，非加密区为200mm（非加密区间距一般设置为加密区间距的2倍），此柱为4肢箍，一根6mm钢筋面积为0.28，则加密区箍筋配筋量为，满足计算要求，非加密区箍筋配筋量为，满足计算要求。另外：图中，红色字体“KZ1”部分表示此柱的编号。图中，红色字体“500x500”表示此柱的尺寸。柱详图可采用“探索者”中“布置柱子”中“柱复合箍”进行相关参数设置后导出该柱详图。上述内容是根据结构计算结果进行配筋，最后还要根据构造要求进行调整，具体构造要求详见构造手册第五章。其他制图规则详见平法图集11G101-1。3.1 梁配筋图梁编号按层来编，每一层均从头开始KL1（WKL1）、KL2（WKL2）。往后编号。梁配筋也需要同时计算和构造两个方面的要求，构造要求详见构造手册第三、五章，下面主要介绍计算的要求。同一层梁如果截面相同、配筋相近可归并为同一个编号，仅对其中一根梁进行详细标注，其他梁仅标注梁编号即可。（1）框架梁：先介绍PKPM梁结算结果的含义，以下图为例：梁上方的数字表示梁的上部纵筋，梁下方的数字表示梁的下部纵筋，梁上方以G打头的数字表示箍筋。先介绍上部钢筋（俗称“上铁”）的配置：即此梁第一跨（左边那跨）上部左端纵筋计算量为4，上部中间纵筋计算量为2，右端纵筋计算量为4，第二跨（右边那跨）上部左端纵筋计算量为16，上部中间纵筋计算量为0，右端纵筋计算量为16。配置连续梁的上部纵筋时，先将此梁上部配筋量最大的部位进行配筋，并将此处钢筋的一部分作为整根梁的上部通长筋，并校核此通长筋的配筋量是否满足所有跨上部中间纵筋计算量的要求，调整后再对其他跨的端部（左端和右端）根据上部通长筋的配筋量再进行配筋。比如此梁中，上部钢筋最大计算量为16（第二跨的左端和右端），此处配置5根20的钢筋（注意检查梁截面宽度是否能放下5根钢筋，钢筋间距必须满足构造要求，否则排两排），选取其中的两根角筋（左上角和右上角）2根20作为上部通长筋，实际配筋如下：上图中红色字体部位为上部通长筋。上图中红色字体5根20为第二跨左右端部上部配筋（其中角部钢筋2根20为整根梁上部的通长筋，中间3根20仅在此支座附近设置，延伸至约相邻两跨梁长三分之一处截断，即第二跨跨中部分上部钢筋仅有上部通长筋2根20，支座处为5根20，详细内容参见平法图集11G101-1）。再进行其他支座处上部钢筋的配置，如下图：上图中红色字体2根20为第一跨左端上部钢筋配筋，仅两根通长筋即可，无需再增加钢筋，此跨右端上部钢筋未标注表示与此支座右端5根20配筋相同（相同支座左右两端配筋应相同）。再介绍下部钢筋（俗称“下铁”）的配置：下部钢筋在实际配筋时，需要将PKPM计算值放大10%（由于PKPM在计算时将上铁进行了弯矩调幅，但下铁却没有做相应的调整，故此处人为调整）。下部钢筋皆为通长筋，每跨根据计算结果自行配筋，可将配筋相同的下部钢筋写到集中标注内，与此标注不同的梁跨再进行原位标注。第一跨中下方的2根16表示此梁的下部通长钢筋（钢筋放在中间表示此钢筋此跨通长，放在端部表示非通长筋），而第二跨中下方没有做标注，即与集中标注中的5根20的相同。再介绍箍筋的配置：梁的箍筋计算结果含义，与柱相同，此梁第一跨在加密区箍筋间距（根据PKPM里的设置，前面规定此处设置为100mm的间距）范围内所配箍筋截面积不小于0.4，而在非加密区范围内（非加密区间距在前面PKPM设置里也设置为100mm）所配箍筋截面面积也不小于0.4，实际配筋为：上图中红色字体是原位标注，表示此梁第一跨全长配相同箍筋：直径6mm，间距100mm，两肢箍，即，满足计算要求。此梁第二跨在加密区箍筋间距（根据PKPM里的设置，前面规定此处设置为100mm的间距）范围内所配箍筋截面积不小于0.7，而在非加密区范围内（非加密区间距在前面PKPM设置里也设置为100mm）所配箍筋截面面积也不小于0.6，实际配筋为：上图中，红色字体为箍筋的集中标注，表示整根梁未做原位标注的所有跨配相同箍筋，而第二跨梁箍筋没有标注原位标注，故第二跨梁箍筋配筋为：直径8mm，加密区间距100mm，非加密区间距150mm，两肢箍，即在加密区，在非加密区，满足计算要求。最后介绍其他标注：上图中红色字体表示此梁的编号和截面尺寸。KL1（2）表示此梁在此楼层编号为1号框架梁，有2跨。300x600表示此梁截面宽300mm，高600mm。图中红色字体表示此梁的构造腰部纵向钢筋为2根12，（一般而言，仅当梁的腹板高度（梁高-板厚）大于450mm时才需要设置构造腰部钢筋，设置此筋后梁在高度方向的纵筋间距应小于200mm）。上述内容是根据结构计算结果进行配筋，最后还要根据构造要求进行调整，具体构造要求详见构造手册第三、五章。其他未尽制图规则详见平法图集11G101-1。（2）次梁：PKPM计算结果含义同主梁，下面主要介绍配筋方法。以下图计算结果为例。仅介绍上部钢筋（俗称“上铁”）的配置：次梁中无需设置上部通长筋，但梁上部需要配置架立筋（方便绑箍筋，形成梁的钢筋骨架），架立筋根数和箍筋肢数有关（若一根次梁为2肢箍，则仅需要两根架立筋，架立筋没有受力要求，一般选取12mm直径的钢筋），架立筋一般放置在次梁上部没有受力要求的跨中部位，与支座处的受力钢筋在受力钢筋截断处连接。上图中红色字体表示此梁架立筋为2根12（加括号表示架立筋，不加括号表示上部通长筋）。上图中红色字体表示第一跨梁上部钢筋通长，配置2根14的钢筋，即，满足计算要求。上图中红色字体表示中间支座处配筋3根16，即，满足配筋要求。上图中红色字体表示第二跨梁右端支座处配筋2根12，即，满足计算要求。此梁上部钢筋布置如下：第一跨从最左端延伸至2/3跨长处上部钢筋为2根14，第一跨右端1/3延伸至第二跨左端1/3处上部钢筋为3根16，第二跨1/3处延伸至第二跨最右端为架立筋2根12。其他配筋规则同框架梁。另：次梁箍筋没有加密和非加密区的要求，一般同跨内取相同间距。3.3 板配筋图（1） 确定板编号板编号按层来编，每一层均从头开始LB1（WB1）、LB2（WB2）。往后编号。板厚相同且板x和y方向的底部钢筋相同的板块均可为相同板编号。（2） 配筋板配筋必须同时满足计算和构造两个方面的要求，构造要求详见构造手册第二章，下面主要介绍计算的要求。板编号完成后，对每个编号的板以这个编号里所有板中最大的配筋计算量进行配筋。先介绍PKPM里计算结果的含义。以下图为例，图中：板跨中的x方向的数字表示此板x方向板底部每延米的配筋量，y方向的数字表示此板y方向板底部每延米的配筋量，板四周（支座）处的数字表示此板在此支座处板上部每延米配筋量。即，两块板块处于上方的板块中，板底每延米配筋计算量为：x方向为272mm2，y方向为295mm2；此板块左边支座处每延米配筋计算量为0，右边支座每延米配筋计算配筋量为357mm2（支座左右两边取大值），上边支座处每延米配筋计算量为473mm2（支座上下两边取大值），下边支座处每延米配筋计算量为473mm2（支座上下两边取大值）。两块板块处于下方的板块中，板底每延米配筋计算量为：x方向为245mm2，y方向为275mm2；此板块左边支座处每延米配筋计算量为352mm2（支座左右两边取大值），右边支座每延米配筋计算配筋量为266mm2（支座左右两边取大值），上边支座处每延米配筋计算量为473mm2（支座上下两边取大值），下边支座处每延米配筋计算量为0mm2。实际配筋如下图所示：两块板块板厚相同，板底计算配筋量相当，故均编为LB1，底板两个方向均配置直径为8mm的钢筋，间距150mm，即，满足计算要求。两块板块处于上方的板块中，左边支座处配置直径为8mm的钢筋，间距为200mm，即，右边支座处配置直径为10mm的钢筋，间距为200mm，即，上边支座处配置直径为10mm，间距为150mm，即，下边支座处配筋同上边支座，以上支座处配筋皆满足计算要求。两块板块处于下方的板块中，左边支座处配置直径为10mm，间距为200mm，即，右边支座处配置与左边支座相同，即，上边支座处配置直径为10mm，间距为150mm，即，下边支座处配置直径为8mm的钢筋，间距为200mm，即。支座钢筋的伸出长度应为此板块的短跨的1/4，且同一支座处钢筋在左右两边伸出长度相等，取两边较大的短跨的1/4。如两块板块处于上方的板块中，伸出长度为950mm，即，取50的模数，950mm。3.4 基础施工图基础部分需要手算后再画施工图，手算数据见PKPM里“SATWE”中“分析结果图形和文本显示”中“底层柱、墙最大组合内力简图”，进入后荷载选择“D+L”（表示恒+活的标准组合），由此得到各柱的柱底内力，根据此内力运用基础工程中浅基础的设计方法进行柱下独立基础的设计。PKPM内柱底内力的表达含义：从上到下分别表示Vx，Vy，N，Mx，My。上图中该柱柱底内力为（1）确定基础编号根据PKPM电算结果对基础编号进行归并，柱底内力计算结果接近且柱截面尺寸相同的归并为相同的基础编号，即J-1，J-2等。编号完成后再进行柱下基础设计。（2） 绘制基础结构施工图柱下独立基础结构施工图包括基础平面布置图和基础详图两部分。基础平面布置图主要表达基础的定位（即基础与定位轴线之间的尺寸关系）和基础的平面尺寸，并说明对地基土的要求（包括持力层的土层、地基承载力特征值等）。在基础平面布置图中，所有基础均应按相同比例且按照实际的定位及尺寸绘制出来（其中柱也必须绘制，且内部填充黑色，以示区别），且必须标注其基础编号，相同编号的基础仅选择其中一个进行定位尺寸的标注。基础详图主要表达基础的详细尺寸、基础高度、基底标高、基础配筋等。基础详图的绘制可在“探索者”中“基础设计”中“锥形柱基”中设置相关参数并导出相应的基础详图。有多少基础编号就需要绘制多少个基础详图。3.5 制图其他注意事项（1） 绘图比例平面图：（如柱平面图、梁平面图、板平面图、基础平面布置图等）均采用1:100（特殊情况可采用其他比例）。详图：（如柱详图、基础详图以及表示配筋情况的其他剖面图）均采用1:20或者1:25。友情提示：若图形比例没按要求设置，可采用“探索者”中“实体工具”中“变比例”命令进行调整。（2） 字高图样名称：（所有图形下部均需要注明图名）10mm（即10号字）图形外部说明文字：（如层高表、一张图的总体说明文字等）5mm（即5号字）图形内部说明文字：（如构件编号、配筋、尺寸标注等）3mm（即3号字）友情提示：若字高没按上述要求设置，可采用“探索者”中“文字工具”中“统一字高”命令进行调整。（3） 图纸格式可采用A0A2的图幅，统一标题栏，无需会签栏。图框可采用“探索者”中“其他工具”中“绘制图框”中选择相应设置并绘制。标题栏统一格式，这里仅提供A1图签和A2图签，详见群内共享文件。（4） 线宽线宽的设置要求参见相关制图规范，可不在图中直接设置线宽，而在出图时根据线条颜色进行打印设置。（5） 图纸目录及排列顺序图纸目录格式及图纸排列顺序详见群内共享文件“结构总说明”。（6）出图所有图纸均采用“pdf打印机”打印成PDF电子档，再用此电子档去打印社打印。A1A2图幅均打印成A3图纸，A0图幅打印成A2图纸，具体打印设置如下：在CAD中点击“打印”，其中设置按下图设置（A