多层教学楼设计指导a2014-3

1、多层教学楼设计指导2014-3一、框架结构的计算单元及计算模型1.结构设计的一般规定(1) 结构体系 房屋高度未超过50米时，除现浇楼面外，还可采用装配整体式楼面。但房屋的顶层、结构转换层、平面复杂或开洞过大的楼层应采用现浇楼面结构。（2）结构竖向布置 竖向体型应力求规则、均匀(质量、刚度)，避免有过大的外挑和内收。一、框架结构的计算单元及计算模型1.结构设计的一般规定 (3) 结构平面布置 结构宜简单、规则、对称，减少偏心。 设计中宜调整平面形状和尺寸， 采用构造和施工措施，不设伸缩缝、防震缝和沉降缝。0.5(7.2+3)3.60单向板传力路径 （L2/L1 3)L2L1清华大学土木系板主梁

2、次梁1m1 计算简图 作用在双向板上的荷载是由两个方向传到四边的支承梁上的。通常采用如图 11-43a所示的近似方法(45线法）将板上的荷载就近传递到四周梁上。 双向板传力路径 （L2/L1 23)L2L1清华大学土木系该框架如何取计算简图？横向承重框架如何取计算简图？纵向承重框架如何取计算简图？多层建筑用简化方法计算内力与位移时，可将建筑用两个正交主轴划分为若干平面抗侧力结构。每一个方向上的水平荷载由该方向上的平面抗侧力结构承受，垂直于水平荷载作用方向的抗侧力结构不参加作用；(b)不考虑扭转影响; (c)考虑扭转影响框架结构设计中注意的问题复杂平面 扭转问题、应力集中2框架结构的计算单元多层

3、建筑用简化方法计算内力与位移时，可将建筑用两个正交主轴划分为若干平面抗侧力结构。每一个方向上的水平荷载由该方向上的平面抗侧力结构承受，垂直于水平荷载作用方向的抗侧力结构不参加作用；不考虑扭转影响时，由同一楼层水平位移相等的条件进行水平力分配。3计算模型对平面计算单元应抽象成计算模型。在计算模型中，杆件用轴线表示，杆件间的连接区用节点表示。对于整浇节点一般为刚节点。梁的计算跨度等于柱截面几何轴线之间的距离，等截面柱的轴线取截面形心位置。当上、下柱截面尺寸不同时，则取上柱形心线作为柱轴线。3计算模型梁的计算跨度等于柱截面几何轴线之间的距离，等截面柱的轴线取截面形心位置。当上、下柱截面尺寸不同时，则

4、取上柱形心线作为柱轴线。柱的计算高度: 对楼层，取层高； 对底层柱，预制楼面时，取其基础顶面至二层楼板底面之间的高度；现浇楼板则取其基础顶面与二层楼板顶面之间的高度。二、框架梁、柱截面的估算 布置原则使用要求、功能要求 由承载力与抗侧刚度要求决定综合柱网布置等，确定楼板方案主梁横向布置增加横向刚度清华大学土木系二、框架梁、柱截面的估算布置内容柱网布置经济柱网尺寸：（38）m 梁柱布置主要承重框架（横向、纵向与双向）梁柱截面确定楼盖/屋盖方案确定 梁板体系、板柱、井形、密肋、组合清华大学土木系矩形截面框架柱的边长： 在非抗震设计时不宜小于250mm， 抗震设计时不宜小于300mm；圆形框架柱的截

5、面直径不宜小于350mm。沿房屋的竖向，框架柱截面的变化次数则不宜超过三次。为避免短柱发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比不宜小于4 。例如：柱净高为2800mm，柱截面长边为600mm， 2800/600=4.6674。框架柱尺寸取值范围：例如：柱净高为2800mm，柱截面长边为800mm， 2800/800=3.54。清华大学土木系矩形截面，其宽度不宜小于200mm，一般取（1/21/3）梁高，且至少比柱宽小50mm；对于T形截面的梁， 腹板肋宽:（1/2.51/4）梁高。 当梁截面满足以上要求时，一般可以不做挠度验算。 为了统一模板尺寸以便于施工，梁的宽度b或高度h在200mm以上时取50

6、mm为模数。 梁尺寸取值范围：清华大学土木系框架梁宽不宜小于 及 (bc为柱宽)，且不应小于250mm。次梁高可采用 ， 应比框架梁高度至少小50mm，可以的话，最好小100mm; 次梁宽比主梁小50mm 。（一）梁的截面尺寸梁的截面尺寸由三个条件确定：最小构造尺寸、剪压比、配筋率及受压区高度。 1.框架梁最小尺寸为：250mm400mm 框架梁高 可按下列数据采用： ( 梁的计算跨度)，且不宜大于 1/4 净跨。清华大学土木系初步估算柱尺寸 非抗震：抗震：清华大学土木系板的经济跨度： 单向板 1.53米 双向板 4.06.0米 次梁经济跨度 4.06米 例：钢筋混凝土现浇框架结构，6层，梁混

7、凝土为C30、柱为C40，属于二级框架。框架梁截面尺寸边跨 高(1/101/18)L=720400mm，取550mm， 梁宽250mm。中跨 高 取400mm，梁宽250。清华大学土木系 例：钢筋混凝土现浇框架结构，梁混凝土为C30、柱为C40，属于二级框架。框架梁截面尺寸边跨 梁高(1/101/18)L=720400mm，取550mm，梁宽250mm。中跨 梁高 取400mm，梁宽250。清华大学土木系0.5(7.2+3)3.60按中柱的负荷面积估算底层柱的轴力：恒载: 120.5(7.23)3.661322kN活载: 20.5(7.23)3.66220kN恒载标准值估算为12kN/m2，活

8、载标准值2.0kN/m2。6层清华大学土木系框架柱截面尺寸 全部柱采用相同的截面，按中柱进行估算。整个建筑的恒载标准值估算为12kN/m2，活载标准值2.0kN/m2。按中柱的负荷面积估算底层柱的轴力：恒载: 120.5(7.23)3.661322kN活载: 20.5(7.23)3.66220kN柱截面估算为 500400mm估算柱轴力设计值：1.213221.42201894kN。对于二级框架，柱截面按下式估算：清华大学土木系2. 对框架梁初选截面尺寸进行验算：（剪压比的要求）计算作用在梁上的荷载标准值g=（板上外加设计荷载板自重）框架梁的受荷宽度梁自重标准值(kN/m)；在截面尺寸估算时，

9、按简支梁计算弯矩和剪力 ，清华大学土木系清华大学土木系清华大学土木系清华大学土木系屋盖及楼盖面荷载计算 清华大学土木系各层梁上荷载的标准值汇总结果 偏于安全计算，楼面及屋面荷载均按单向分配到横向框架进行计算 清华大学土木系清华大学土木系清华大学土木系取轴线为计算单元，结构计算简图如图2所示，根据地质资料，确定基础顶面离室外地面为500mm，由此求得底层层高为4.7m。清华大学土木系各梁柱构件的线刚度经计算后列于图2中，其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2I0（I0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩）。梁柱均采用C40混凝土。清华大学土木系梁、柱的线刚度计算结果 清华大学土木系框

10、架结构层数较少时，竖向荷载起控制作用，框架结构比较经济。当房屋向更高的层数发展时，采用框架结构将会产生矛盾：（）强度方面：由于层数和高度的增加，竖向荷载和水平荷载产生的内力都要相应增大，特别是水平荷载产生的内力增加更快。当高度达到一定的数值，框架中将产生相当大的内力。结论清华大学土木系（）刚度方面：随着房屋高度的增加，在水平荷载作用下，框架结构本身柔性较大，水平位移成为重要的控制因素。要满足强度和刚度的要求，就必须增大构件的截面尺寸，太大不经济，甚至不合理。合理层数是615层，最经济是10层左右。高宽比：结论清华大学土木系一、结构计算注意要点（一）楼盖（楼层、楼面）结构平面布置示意图 （1）这

11、种示意图是楼盖（楼层、楼面）结构平面布置图的 简化版。 （2）楼盖结构平面布置主要是梁板布置，先布置后画示意 图。 （3）该示意图重点是标注楼面梁、板号（梁、板代号及编 号）,图中梁板号应与梁板计算和结构施工图的梁、板 号相一致。（4）应标注与建筑平面图相一致的轴线、轴线编号及轴线 尺寸。（5）应标注梁、圈梁（包括所兼过梁）、板下砌体墙（无 圈梁时）柱、钢筋混凝 （6）标注板面标高。板面标高降低的板（如卫生间、开水间、外走廊、阳台的板）应加注其板面标高，或在图名下注明B或B（标高降低的板）标高降低mm。（7）标注图名：层结构平面布置示意图或层楼面结构平面布置示意图（7）标注图名：层结构平面布置

12、示意图或层楼面结构平面布置示意图（二）楼板的内力及配筋计算（1）完整段：指的是以变形缝为界的区段。（2）设计时可考虑每层所有纵横墙上均设置与楼板一起现浇的钢筋混凝土圈梁。（3）楼盖周边支座支承情况可按简支考虑。（4）多跨连续单向板可按调幅法或弹性弹性理论计算内力，双向板按弹性理论计算内力，弯矩设计值可不考虑折减。（5）板厚确定应保证刚度足够，并适当考虑板厚与配筋率关系。（二）楼板的内力及配筋计算（5）板厚确定应保证刚度足够，并适当考虑板厚与配筋率关系。（6）板配筋计算可列表进行。（7）板配筋应符合构造要求。 实配钢筋应满足minh/h0，间距 200mm（板厚h150mm时）； 支座负筋及支座

13、构造负筋（如边支座、单向板长向支座等）8200（最小配筋）。（三）主、次梁的内力及配筋计算（1）次梁可按调幅法或弹性理论计算内力，主梁按弹性理论计算内力。（2）同一楼面梁板的混凝土强度等级应相同。（3）确定梁边跨计算跨度时，须考虑边跨端支座支承情况：梁端支承于墙上或垫块上。（4）同一支座负筋或同一跨中下部纵筋，直径相差不超过两级（三）主、次梁的内力及配筋计算（4）同一支座负筋或同一跨中下部纵筋，直径相差不超过两级（四）楼梯计算（1）楼梯计算包括标准层梯段、平台板、平台梁的内力及配筋计算。（2）楼梯构件混凝土强度等级一般与相应楼面梁板相同。（五）砌体结构墙体计算（1）应进行纵、横墙高厚比验算。

14、若各层墙体材料（砌块、砂浆强度等级）、墙厚均相同，仅验算底层墙体高厚比即可。 底层墙高H取二层楼板面 至基础顶面的高度。（五）砌体结构墙体计算（2）应进行纵、横墙承载力计算（验算）。纵墙取一个有代表性开间的外纵墙进行承载力计算（验算）。横墙取一道有代表性的内横墙进行承载力计算（验算）。若各层墙体材料（砌块、砂浆强度等）、墙厚均相同，仅计算底层内横墙承载力即可。（3）应进行梁端砌体局部受压承载力计算（验算）。取外纵墙中支承梁的窗间墙进行梁端局部受压承载力计算（验算）。（六）砌体结构墙下基础设计计算（1）相应已进行承载力计算（验算）的纵、横墙，进行墙下刚性条形基础设计计算。（2）不采用粘土砖基础。

15、（3）基础进入持力层一般0.150.3m，基础顶面宜低于室外设计地面0.1m。（4）计算条形基础底面宽度时，应采用修正后的地基承载力特征值fa，且上部墙体传至基础顶面的竖向竖向力应采用荷载效应标准组合值Fk。（5）刚性基础的高度应符合基础台阶宽高比允许值的要求。四、结构施工图绘制要点 结构施工图内容 1. 结构设计（总）说明 2.结构平面布置图（结构布置平面图）（1）基础平面图（基础平面布置图）（2）楼盖（楼层、楼面）结构平面布置图（3）屋盖（屋面、屋顶）结构平面布置图 3.构件详图（1）梁、板、柱、剪力墙及基础详图（2）楼梯结构详图（3）屋架结构详图（4）其他详图：如天沟（檐沟）、雨篷、过梁

16、、圈梁、构造柱、栏板、节点等详图钢筋混凝土构件详图（配筋图） 模板图构件模板图构件的立面图剖面图（断面图），反映构件的模板尺寸，即构件的外形和尺寸，如梁的长度和截面尺寸、板的长度尺寸和厚度；也反映构件支座处的支承方式、支承长度。构件模板图是模板制作、安装的施工依据。模板图只用于较复杂的构件。 钢筋混凝土构件详图（配筋图） 配筋图 构件配筋图构件的配筋立面图配筋剖面图，主要表示构件内部的钢筋布置、钢筋形状、钢筋级别、直径、根数或间距，是钢筋制作、绑扎安装的施工依据。配筋图是构件详图的主要图样。 预埋件图预埋件图反映预埋件位置、材料和具体尺寸等，主要用于预制构件。 钢筋明细表（钢筋表）钢筋明细表包括构件代号编号、钢筋编号、钢筋规格（级别、直径）、简图（形状、尺寸）长度、根数、重量等。现在设计，构件详图往往不列出钢筋明细表。一般情况模板图重合画于配筋图中，则构件配筋图包括了模板图，也就是说，构件配筋图即为结构详图。构件代号及编号 在结构施工图中，为了减少文字说明，便于注写构件规格、类型，各种构件名称一般用代号表示。 常用构件代号系用该构件名称的汉语拼音第一个字母大写表示。 代号后可用阿拉伯