PKPM框架设计实例 TAT

1、多层框架设计实例,SATWE,设计实例,1,设计资料,某五层现浇框架教学楼，建筑平、立、剖面图见,图,现浇楼、屋盖，室内外高差,0.45m,基础顶面距室,外地面,0.5m,屋顶设,50KN,水箱（总重,100KN,抗震设防裂度为,8,度，类场地土，第一组,混凝土强度等级：梁、板、柱为,C30,主筋,HRB335,变形钢筋，箍筋,HPB235,钢筋,框架填充墙采用,300,250,110,水泥空心砖,2,屋面恒载,恒载,20,厚水泥砂浆保护层,0.40kN/m,2,25,厚水泥砂浆找平层及防水卷材,0.90,kN/m2,120,厚憎水膨胀珍珠岩保温板,0.50,kN/m2,1,6,水泥砂浆找坡,

2、1.80kN/m,2,120,厚现浇钢筋混凝土屋面板,3.00,kN/m2,考虑吊顶及抹灰,0.50kN/m,2,7.2kN/m,2,恒载：屋面恒荷载为,7.5kN/m,2,活载：根据荷载规范取为,0.5kN/m,2,3,楼面恒载,50mm,厚,C20,细石混凝土面层,24,0.05,1.2,KN,100,厚钢筋混凝土板,25,0.1,2.5,KN,涂料顶棚,0.5,KN,楼面荷载合计,g,k,4.2,KN,楼面活载,q,k,2.0,KN,20,厚底混合砂浆单面粉刷与水刷石外墙,0.02x17=0.68,0.8=1.48 KN,水泥空心砖,0.25x10.3=2.58KN,总计,3.26KN/

3、m,2,钢窗恒载,0.45,木门恒载,0.2,教室、办公室、厕所活载,2.0,走廊、楼梯活载,2.5,屋面（不上人）活载,0.5,屋面雪载,0.2,与活载不同时考虑,基本风压,0.55,3,2,0.04,17,0.68,17,KN,m,KN,m,一、结构选型,建筑物的结构设计,不仅要求具有足够的承载,力,而且必须使结构具有足够抵抗侧力的刚度,使结,构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规定,的范围内,基于上述基本原理,本工程综合分析了结,构的适用,安全,抗震,经济,施工方便等因素,选取了,合适结构方案,此结构为框架体系,由钢筋砼框架承,担竖向力和侧力,本钢筋砼框架刚度布置相对比较,均匀,在满足

4、建筑功能情况下,尽量减少平面扭转对,结构的影响,1,板厚,现浇楼盖中，板的砼用量约占整个楼盖的,50,60,板厚的取值对楼盖的经济性和自重的影响,较大，在满足板的刚度和构造要求的前提下，应,尽量采用较薄的板，双向板的最小板厚度为,80mm,板的厚度与跨度的最小比值：四边简支,板为,1/40,连续板为,1/50,本工程最大板跨为,3.25m,其余板跨均为,3m,考虑到本工程为教学,楼，板厚可以取下限。故所有板厚取,100mm,若为住宅楼，板内埋机电暗管，因此小于,3m,的,板跨板厚也取,100mm,以上。,2,梁设计,1,主次梁与柱网的合理布局,本工程做主次梁楼盖的柱网布置时优先选择的柱,网是矩

5、形,除建筑有功能要求的以外,以短跨为主,梁,长跨为次梁,而且短跨与长跨的比例应小于,0.75,比较经济,本工程一般比较常取,0.65-0.7,这样设计,出来的主次梁截面高度能协调一致,从而保证楼盖,的结构高度最小,本工程主次梁布局主要是依据墙下有梁的方案来,定的,截面按计算手册确定,3,柱设计,柱子设计关键是控制轴压比。本工程为三,级抗震，根据规范轴压比限值取,0.9,另外,一个关键问题就是短柱现象。短柱本工程,采取全长加密，取,8100,4,其它,底层计算层高应算至底层柱的嵌固点,即基础顶面,有些设,计人员忽视这一点,仅将底层层高作为计算层高输入,造成,底层计算刚度大于实际值,不安全,本工程

6、底层层高为,3.8m,考虑至基础顶面距离为,0.5m,这样底层计算高度取,4.3m,为了减少麻烦,加快计算速度常不执行“特殊梁框定义,菜单,殊不知,在此菜单中可进行角柱,框支柱这些程序无法,自行判断的构件定义。角柱,框支柱很重要,规范对其内力,均有放大系数,其构造也与其它柱有区别,应该对它们作出,定义,另外,执行本菜单还可以检查框架,连续梁,连梁等设置,是否正确,相关的地震参数,地震烈度,Naf,场地土类别,Kd,近远震标志,Ner,这几个参数应根据建筑物所处的位置确定,在,SATWE,程序的参数修正中可以设定,但最好在,PMCAD,程序的人机,交互中设定,周期折减系数,Tc,这一参数是考虑填

7、充墙的刚度对框架的,影响而设置的，应根据建筑物的填充墙材料，数量等来确,定。如果是砌块墙，其早期弹性阶段刚度较大，会吸收很,大的地震力，应通过设定,Tc=0.7-1.0,来放大地震力,而对于,轻质隔墙,其刚度很有限,可设立,Tc=0.9-1.0,该工程外墙采,用,300mm,水泥空心砖，内隔墙均为,200mm,厚的水泥空心,砖。考虑填充墙的影响，取,Tc=0.9,砼的重度,G,C,程序缺省值为,25KN/m,3,由于,TAT,与,SATWE,程序可以根据梁柱截面尺寸,计算构件自重,故一般框架结构工程中输入,的荷载不包括梁,柱,墙自重,亦不包括其粉刷,重,对柱,墙来讲,取,Gc=25KN/m,3

8、,则偏小,应根,据工程情况,考虑粉刷,取,Gc=26-28KN/m,3,为,宜，本工程取,Gc=26KN/m,3,二、结语,由本工程的结构设计，我们可以看到，地震,作用比较复杂，而计算时只是简单地变任意方向,为两个主轴方向，变弹塑性分析为弹性分析。故,得出的结论不一定与实际情况完全相符。所以我,们在认真计算的基础上还应重视概念设计，采取,有效的构造措施等等。另外，我们还应从结构的,整体着眼，针对一些薄弱环节如应力集中部位,连接节点，主要抗侧力构件等进行加强处理。综,上所述个人总结了以下几点,1,从板的设计思想可以看出不论是对板厚的选取,还是板的配筋设计都不仅仅考虑其结构要有足够,的承载力，还要

9、考虑其总体的经济效益。根据经,验，板厚一般取,1/35,的板跨，这既能满足厚度与,跨度的最小比值：四边简支为,1/40,连续板为,1/50,又能满足施工中各种工种管线交叉时所需,的最小板厚的要求。板的配筋主要要注意板面标,高不一样处负筋要断开。另外，对某些温度变化,大的板块或大板块在板面无负筋处加,0.1,的温度,钢筋,2,像本工程这种住宅楼选用主次梁楼盖能实现居家对各种,不同功能房间的不同布局的要求。从上文的分析中很明显,就可以看出,a,柱网设计成矩形比设计成正方形更合理。另一方面,选择短跨为主梁长跨为次梁可以创造一个较小的楼盖高度,这对于提高房屋净高，尤其现在的商品住宅建筑非常重要,b,本

10、工程在框架梁的弹性受力分析和承载力计算时考,虑现浇板共同工作，根据,PKCAD,手册的规定的取值范围,梁端弯矩的调幅系数取,0.85,跨中弯矩的调幅系数取,1.2,梁扭矩折减取,0.4,中梁刚度增大取,1.5,边梁刚度放大,1.2,c,根据变形协调条件主次梁应考虑作为一个整体共同,受力，而不能彼此分开单独考虑。当主梁两侧次梁跨度相,差太大要考虑次梁对主梁产生的扭矩作用，这时不能把此,端的次梁设置成铰接,3,柱子设计控制轴压比是关键,本工程,3,级抗震轴压比限制为,0.9,工程中为了保,证柱子的延性使柱子发生大偏心受压破坏一般控,制轴压比在,0.7-0.8,之间。但从前面的计算分析中,有许多对轴

11、压比有利的影响因素。只要控制好这,些因素，可以适当的提高一些轴压比的限值。根,据同济大学,肖建庄的混凝土框架轴压比限值分,析中可以看出，一般可以提高,0.05,这就可以,适当减小底层柱截面,4,电算只能是一种工具，设计时不能完全,依赖电算结果。而应根据具体情况结合工,程经验对电算结果进行分析调整,总之，结构设计中经常会遇到一些规,范或规程未论及的问题，这就需要设计人,员积累经验，利用正确的概念进行设计,附加知识点：关于轴压比,规范通过限制轴压比,主要是希望柱发生延性好的大偏心,受压破坏,从而保证框架柱有足够的变形能力在高轴压比,情况下,V,滞回环骨架曲线的下降段比较陡,滞回环的丰,满程度差,在

12、循环次数不多的情况下,框架柱丧失的承载力,较大,耗能的能力较差,在低轴压比情况下,V,滞回环骨架,曲线下降段比较平缓,框架柱承受变形能力较大,而承载力,降低不明显,对轴压比加以限制,即要求在满足一定层间变,形时,层间位角为,1/500,在反复荷载作用下滞回曲线在第,三个循环抗力下降量不超过前一个循环抗力下降量,保证,在大变形下,仍有稳定的承载能力,从而保证框架柱“大震,不倒,关于轴压比限值影响因素的考虑,1,框架柱截面形状的影响,框架柱的断面形状将直接影响着柱截面界限破坏,时钢筋和砼内应变,应力的分布和砼受压边缘的极,限应变,从而影响到不同的截面形式的框架柱,反映,出的强度变形特性是不一样的,

13、在相同条件下,圆形,柱的轴压比限值可提高,10,左右,但本工程为公共,建筑，考虑房间布局的因素，只选用矩形截面的,柱而不考虑选择圆柱,2,框架柱剪跨比,入,H/2h,0,的影响,建立在截面界限破坏基础上的轴压比公式中,未考虑,剪应力的影响,没有体现出剪跨比的影响,事实上,剪跨比能,够大体反映截面上弯曲正应力与剪切应力的比例关系,因,而是框架柱破坏形式的主导因素,通常认为框架柱的剪跨,比越大,延性越好,在一般配筋条件下,当入,2,时,框架柱在横,向水平剪力作用下,一般都会发生延性好的弯曲破坏,当入,2,时,框架柱就变成了短柱,在横向水平剪力作用下,一般发,生延性差的剪切破坏,这种情况在本工程中出现在与楼梯,休息平台相连的框架柱和墙有大开窗处的框架柱。对与短,柱本工程采取全长加密，取,8100,3,箍筋的形式与含量,在利用界限破坏条件推导