砼框架结构设计手算步骤

砼框架结构设计计手算步骤骤一．确定结构构方案与结结构布置1．结构选型是否选用用框架结构构应先进行行比较。根根据何广乾乾的模糊评评判法，砼砼结构8~18层首选框框剪结构，住住宅、旅馆馆则首选剪剪力墙。对对于不需要要电梯的多多层采用框框架较多。2．平面布置注意L,l,,l’,B的关系。3．竖向布置注意高宽宽比、最大大高度（分分A、B两大类，B类计算和和构造有更更严格的要要求），力力求规则，侧侧向刚度沿沿竖向均匀匀变化。4．三缝的设设置按规范要要求设置，尽尽量做到免免缝或三缝缝合一。5．基础选型对于高层层不宜选用用独立基础础。但根据据国勤兄的的经验，对对于小高层层当地基承承载力标准准值300kkpa以上时可可以考虑用用独基。6．楼屋盖选选型高层最好好选用现浇浇楼盖1）梁板式最多的一一种形式。有有时门厅，会会议厅可布布置成井式式楼盖，其其平面长宽宽比不宜大大于1.5，井式梁梁间距为2.5~~3.3mm，且周边边梁的刚度度强度应加加强。采用用扁梁高度度宜为1/155~1/118跨度，宽宽度不超过过柱宽50，最好不不超过柱宽宽。2）密肋梁方形柱网网或接近方方形，跨度度大且梁高高受限时常常采用。肋肋梁间距1~1..5m，肋高为为跨度的1/300~1/220，肋宽150~~200mmm。3）无梁楼盖地震区不不宜单独使使用，如使使用应注意意可靠的抗抗震措施，如如增加剪力力墙或支撑撑。4）无粘结预预应力现浇浇楼板一般跨度度大于6m，板厚减减薄降低层层高，在高高层中应用用有一定技技术经济优优势。在地地震区应注注意防止钢钢筋端头锚锚固失效。5）其他二．初步确定定梁柱截面面尺寸及材材料强度等等级1．柱截面初初定分抗震和和非抗震两两种情况。对对于非抗震震，按照轴轴心受压初初定截面。对对于抗震，Ac=NN/(a**fc)N=B**F*Gee*nBB=1.33（边柱），1.2（等跨中中柱），1.25（不等跨跨中柱）Ge==12~115kN//m2aa为轴压比fc为砼抗压压强度设计计值F为每层从从属面积n为层数。框框架柱上下下截面高度度不同时，每每次缩小100~~150为宜。为为方便尺寸寸标注修改改，边柱一一般以墙中中心线为轴轴线收缩，中中柱两边收收缩。柱截截面与标号号的变化宜宜错开。2．梁截面初初定梁高为跨跨度的1/8~~1/144，梁宽通通常为1/2~~1/3梁高。其其余见前述述。对于宽宽扁梁首先先应注意满满足挠度要要求，否则则存在梁板板协调变形形的复杂内内力分析问问题。梁净净跨与截面面高度之比比不宜小于于4。框架梁梁宽不宜小小于1/2柱宽，且且不小于250mmm。框架梁梁的截面中中心线宜与与柱中心线线重合，当当必须偏置置时，同一一平面内的的梁柱中心心线间的偏偏心距不宜宜大于柱截截面在该方方向的1/4。3．砼强度等等级一级现浇浇不低于C30，其余不不低于C20。三．重力荷载载计算1．屋面及楼楼面永久荷荷载标准值值分别计算算各层2．屋面及楼楼面可变荷荷载标准值值3．梁柱墙门门窗重力计计算4．重力荷载载代表值=自重标准准值+可变荷载载组合值+上下各半半层墙柱等等重量可变荷载载组合值系系数：雪、屋屋面积灰为为0.5，屋面活活荷载不计计，按实际际考虑的各各楼面活荷荷载为1。将各层层代表值集集中于各层层楼面处。四．框架侧移移刚度计算算计算梁柱柱线刚度，计计算各层D值，判断断是否规则则框架。分分别计算框框架纵横两两个方向。五．计算自振振周期T1=（0.6或0.7）X1.77Xsqrrt(Utt)Utt___假想把集集中在各层层楼面处的的重力荷载载代表值作作为水平荷荷载而算得得的结构顶顶点位移。0.6或0.7为考虑填填充墙的折折减系数。对对于带屋面面局部突出出的房屋，Ut应取主体体结构顶点点位移，而而不是突出出层位移。此此时将突出出层重力荷荷载折算到到主体结构构的顶层。Ge==Gn+11(1+11.5h11/H)++Gn++2(1++1.5((h1+hh2)/HH)分别计算算纵横框架架。六．风荷载作作用下弹性性位移验算算对于框架架结构应将将所得的分分布风荷载载按静力等等效的原则则化为楼面面处的集中中荷载，以以便于内力力计算。由由水平集中中风荷载计计算内力及及位移（D值法），检检查是否满满足层间位位移及顶点点位移要求求。如不满满足，应返返回修改梁梁柱截面尺尺寸强度等等级。应分分别计算纵纵横向框架架内力位移移。七．多遇地震震作用下弹弹性位移验验算40m以下采用用底部剪力力法等计算算水平地震震作用，T1>11.4Tgg时考虑顶顶部附加地地震作用。计计算各质点点水平地震震作用。水水平地震作作用下位移移验算。检检查是否满满足弹性位位移限制，如如不满足应应返回修改改梁柱截面面尺寸强度度等级。D值法分别别计算纵横横向框架内内力位移。八．竖向荷载载作用下框框架内力计计算活荷载不不利布置。当当活荷载与与恒载之比比不大于1时可按满满布考虑，跨跨中弯矩乘乘1.1~~1.2系数予以以调整。常常用弯矩分分配法计算算纵横向框框架内力。对对计算出的的内力进行行弯矩调幅幅。九．内力组合60m及9度以下几几种组合方方式1．1.2恒+1.4活2．1.2恒+0.99*1.44（活+风）3．1.335恒+1.0活4．1.2恒+1.3地震水平平力通常1.2恒+1.4风不起控制制作用十．竖向荷载载作用下楼楼屋盖设计计十一.梁柱截面面配筋节点构造框架柱首首先验算轴轴压比，剪剪跨比，如如不满足要要求应调整整截面和等等级。柱端端弯矩设计计值的调整整（梁柱节节点，柱脚脚弯矩节点点调整），以以符合强柱柱弱梁；柱柱端剪力值值调整以符符合强剪弱弱弯；角柱柱地震作用用效应调整整以抗扭转转引起角柱柱内力增大大。梁抗弯弯截面设计计取抗震和和非抗震弯弯矩大值进进行配筋。注注意跨中弯弯矩不小于于1/2（按简直直梁计算的的跨中弯矩矩）。梁的的斜截面设设计注意验验算截面尺尺寸是否符符合要求。十二.基础设计十三.罕遇地震震作用下薄薄弱层弹塑塑性变形验验算7度区竖向向不规则，3，4类场地考考虑。7~9度楼层屈屈服强度系系数小于0.5时的框架架结构应进进行薄弱层层的抗震变变形验算。其其余见规程程。12层以下有有简化计算算方法。如如不满足变变位角限值值，应重新新调整梁柱柱截面配筋筋。所谓竖竖向不规则则即为下层层刚度小于于上层相邻邻的70%，承载力力小于上层层80%新的建筑结构设设设计规范范在结结构可靠靠度、设设计计算算、配配筋构造造方面面均有重重大更更新和补补充，特特别是对对抗震震及结构构的整整体性，规规则则性作出出了更更高的要要求，使使结构设设计不不可能一一次完完成。如如何正正确运用用设计计软件进进行结结构设计计计算算，以满满足新新规范的的要求求，是每每个设设计人员员都非非常关心心的问问题。以SATWWE软件为例例，进进行结构构设计计计算步步骤的的讨论，对对一一个典型型工程程而言，使使用用结构软软件进进行结构构计算算分四步步较为为科学。1．完成整整体参参数的正正确设定定计算算开始以以前，设设计人员员首先先要根据据新规规范的具具体规规定和软软件手手册对参参数意意义的描描述，以以及工程程的实实际情况况，对对软件初初始参参数和特特殊构构件进行行正确确设置。但但有有几个参参数是是关系到到整体体计算结结果的的，必须须首先先确定其其合理理取值，才才能能保证后后续计计算结果果的正正确性。这这些些参数包包括振振型组合合数、最最大地震震力作作用方向向和结结构基本本周期期等，在在计算算前很难难估计计，需要要经过过试算才才能得得到。（1）振型型型组合数数是软软件在做做抗震震计算时时考虑虑振型的的数量量。该值值取值值太小不不能正正确反映映模型型应当考考虑的的振型数数量，使使计算结结果失失真；取取值太太大，不不仅浪浪费时间间，还还可能使使计算算结果发发生畸畸变。《高高层层建筑混混凝土土结构技技术规规程》5.1..113-2条规定，抗抗抗震计算算时，宜宜考虑平平扭藕藕联计算算结构构的扭转转效应应，振型型数不不宜小于15，对多塔塔结结构的振振型数数不应小小于塔塔楼的9倍，且计计算算振型数数应使使振型参参与质质量不小小于总总质量的90％。一般般而而言，振振型数数的多少少于结结构层数数及结结构自由由度有有关，当当结构构层数较较多或或结构层层刚度度突变较较大时时，振型型数应应当取得得多些些，如有有弹性性节点、多多塔塔楼、转转换层层等结构构形式式。振型型组合合数是否否取值值合理，可可以以看软件件计算算书中的x，y向的有效效质质量系数数是否否大于0.9.具体操作作是是，首先先根据据工程实实际情情况及设设计经经验预设设一个个振型数数计算算后考察察有效效质量系系数是是否大于0.9，若小于0.9，可逐步步加加大振型型个数数，直到x，y两个方向向的的有效质质量系系数都大大于0.9为止。必必须须指出的的是，结结构的振振型组组合数并并不是是越大越越好，其其最大值值不能能超过结结构得得总自由由度数数。例如如对采采用刚性性板假假定得单单塔结结构，考考虑扭扭转藕联联作用用时，其其振型型不得超超过结结构层数数的3倍。如果果选选取的振振型组组合数已已经增增加到结结构层层数的3倍，其有有效效质量系系数仍仍不能满满足要要求，也也不能能再增加加振型型数，而而应认认真分析析原因因，考虑虑结构构方案是是否合合理。（2）最大大大地震力力作用用方向是是指地地震沿着着不同同方向作作用，结结构地震震反映映的大小小也各各不相同同，那那么必然然存在在某各角角度使使得结构构地震震反应值值最大大的最不不利地地震作用用方向向。设计计软件件可以自自动计计算出最最大地地震力作作用方方向并在在计算算书中输输出，设设计人员员如发发祥该角角度绝绝对值大大于15度，应将将该该数值回回填到到软件的“水平力与与整整体坐标标夹角角”选项里并并重重新计算算，以以体现最最不利利地震作作用方方向的影影响。（3）结构构构基本周周期是是计算风风荷载载的重要要指标标。设计计人员员如果不不能事事先知道道其准准确值，可可以以保留软软件的的缺省值值，待待计算后后从计计算书中中读取取其值，填填入入软件的“结构基本本周周期”选项，重重新新计算即即可。上述的计算算算目的是是将这这些对全全局有有控制作作用的的整体参参数先先行计算算出来来，正确确设置置，否则则其后后的计算算结果果与实际际差别别很大。2.确定整整体结构构的合合理性整整体结结构的科科学性性和合理理性是是新规范范特别别强调内内容。新新规范用用于控控制结构构整体体性的主主要指指标主要要有：：周期比比、位位移比、刚刚度度比、层层间受受剪承载载力之之比、刚刚重比比、剪重重比等等。（1）周期期期比是控控制结结构扭转转效应应的重要要指标标。它的的目的的是使抗抗侧力力的构件件的平平面布置置更有有效更合合理，使使结构不不至出出现过大大的扭扭转。也也就是是说，周周期比比不是要要求就就构足够够结实实，而是是要求求结构承承载布布局合理理。《高高规》第4.3..5条对结构构扭扭转为主主的第第一自振振周期期Tt与平动为为主主的第一一自振振周期T1之比的要要求求给出了了规定定。如果果周期期比不满满足规规范的要要求，说说明该结结构的的扭转效效应明明显，设设计人人员需要要增加加结构周周边构构件的刚刚度，降降低结构构中间间构件的的刚度度，以增增大结结构的整整体抗抗扭刚度度。设计软件通通通常不直直接给给出结构构的周周期比，需需要要设计人人员根根据计算算书中中周期值值自行行判定第第一扭扭转（平平动）周周期。以以下介介绍实用用周期期比计算算方法法：1）扭转周周期期与平动动周期期的判断断：从从计算书书中找找出所有有扭转转系数大大于0.5的平动周周期期，按周周期值值从大到到小排排列。同同理，将将所有平平动系系数大于0.5的平动周周期期值从大大到小小排列；2）第一周周期期的判断断：从从列队中中选出出数值最最大的的扭转（平平动动）周期期，查查看软件件的“结构整体体空空间振动动简图图”，看该周周期期值所对对应的的振型的的空间间振动是是否为为整体振振动，如如果其仅仅仅引引起局部部振动动，则不不能作作为第一一扭转转（平动动）周周期，要要从队队列中取取出下下一个周周期进进行考察察，以以此类推推，直直到选出出不仅仅周期值值较大大而且其其对应应的振型型为结结构整体体振动动的值即即为第第一扭转转（平平动）周周期；；3）周期比比计计算：将将第一一扭转周周期值值除以第第一平平动周期期即可可。（2）位移移移比（层层间位位移比）是是控控制结构构平面面不规则则性的的重要指指标。其其限值在在《建建筑抗震震设计计规范》和和《高高规》中中均有有明确的的规定定，不再再赘述述。需要要指出出的是，新新规规范中规规定的的位移比比限值值是按刚刚性板板假定作作出的的，如果果在结结构模型型中设设定了弹弹性板板，则必必须在在软件参参数设设置时选选择“对所有楼楼层层强制采采用刚刚性楼板板假定定”，以便计计算算出正确确的位位移比。在在位位移比满满足要要求后，再再去去掉“对所有楼楼层层强制采采用刚刚性楼板板假定定的选择择，以以弹性楼楼板设设定进行行后续续配筋计计算。此外，位移移移比的大大小是是判断结结构是是否规则则的重重要依据据，对对选择偶偶然偏偏心，单单向地地震，双双向地地震下的的位移移比，设设计人人员应正正确选选用。（3）刚度比是是控控制结构竖竖竖向不规规则的的重要指指标。根根据《抗抗震规规范》和和《高高规》的的要求求，软件件提供供了三种种刚度度比的计计算方方式，分分别是是剪切刚刚度，剪剪弯刚度度和地地震力与与相应应的层间间位移移比。正正确认认识这三三种刚刚度比的的计算算方法和和适用用范围是是刚度度比计算算的关关键：1）剪切刚刚度度主要用用于底底部大空空间为为一层的的转换换结构及及对地地下室嵌嵌固条条件的判判定；；2）剪弯刚刚度度主要用用于底底部大空空间为为多层的的转换换结构；3）地震力力与与层间位位移比比是执行行《抗抗震规范范》第第3.4..2条和《高高规规》4.3..5条的相关关规规定，通通常绝绝大多数数工程程都可以以用此此法计算算刚度度比，这这也是是软件的的缺省省方式。（4）层间间间受剪承承载力力之比也也是控控制结构构竖向向不规则则的重重要指标标。其其限值可可参考考《抗震震规范范》和《高高规规》的有有关规规定。（5）刚重重重比是结结构刚刚度与重重力荷荷载之比比。它它是控制制结构构整体稳稳定性性的重要要因素素，也是是影响响重力二二阶效效的主要要参数数。该值值如果果不满足足要求求，则可可能引引起结构构失稳稳倒塌，应应当当引起设设计人人员的足足够重重视。（6）剪重重重比是抗抗震设设计中非非常重重要的参参数。规规范之所所以规规定剪重重比，主主要是因因为长长期作用用下，地地震影响响系数数下降较较快，由由此计算算出来来的水平平地震震作用下下的结结构效应应可能能太小。而而对对于长周周期结结构，地地震动动态作用用下的的地面加加速度度和位移移可能能对结构构具有有更大的的破坏坏作用，但但采采用振型型分解解法时无无法对对此作出出准确确的计算算。因因此，出出于安安全考虑虑，规规范规定定了各各楼层水水平地地震力的的最小小值，该该值如如果不满满足要要求，则则说明明结构有有可能能出现比比较明明显的薄薄弱部部位，必必须进进行调整整。除以上计算算算分析以以外，设设计软件件还会会按照规规范的的要求对对整体体结构地地震作作用进行行调整整，如最最小地地震剪力力调整整、特殊殊结构构地震作作用下下内力调调整、0.2QQ0调整、强强柱柱弱梁与与强剪剪弱弯调调整等等等，因因程序序可以完完成这这些调整整，就就不再详详述了了。3对单构构件作优优化设设计前几几步主主要是对对结构构整体合合理性性的计算算和调调整，这这一步步则主要要进行行结构单单个构构件内力力和配配筋计算算，包包括梁，柱柱，剪剪力墙轴轴压比比计算，构构件件截面优优化设设计等。（1）软件件件对混凝凝土梁梁计算显显示超超筋信息息有以以下情况况：1）当梁的的弯弯矩设计计值M大于梁的的极极限承载载弯矩矩Mu时，提示示超超筋；2）规范对对混混凝土受受压区区高度限限制：：四级及非抗抗抗震：ξ≤ξb二、三级：：：ξ≤0.35（

计算时取AS’＝0.3AAS

）一级：

ξ≤0.25（

计算时取AS’＝0.5AAS

）当ξ不满足足足以上要要求时时，程序序提示示超筋；3）《抗震震规规范》要要求梁梁端纵向向受拉拉钢筋的的最大大配筋率2.5%，当大于于此此值时，提提示示超筋；4）混凝土土梁梁斜截面面计算算要满足足最小小截面的的要求求，如不不满足足则提示示超筋筋。（2）剪力力力墙超筋筋分三三种情况况：1）剪力墙墙暗暗柱超筋筋：软软件给出出的暗暗柱最大大配筋筋率是按按照4%控制的，而而而各规范范均要要求剪力力墙主主筋的配配筋面面积以边边缘构构件方式式给出出，没有有最大大配筋率率。所所以程序序给出出的剪力力墙超超筋是警警告信信息，设设计人人员可以以酌情情考虑；2）剪力墙墙水水平筋超超筋则则说明该该结构构抗剪不不够，应应予以调调整；；3）剪力墙墙连连梁超筋筋大多多数情况况下是是在水平平地震震力作用用下抗抗剪不够够。规规范中规规定允允许对剪剪力墙墙连梁刚刚度进进行折减减，折折减后的的剪力力墙连梁梁在地地震作用用下基基本上都都会出出现塑性性变形形，即连连梁开开裂。设设计人人员在进进行剪剪力墙连连梁设设计时，还还应应考虑其其配筋筋是否满满足正正常状态态下极极限承载载力的的要求。（3）柱轴压比比计计算：柱轴压比比的的计算在在《高高规》和和《抗抗震规范范》中中的规定定并不不完全一一样，《抗抗抗震规范范》第第6.3..7条规定，计计计算轴压压比的的柱轴力力设计计值既包包括地地震组合合，也也包括非非地震震组合，而而《高高规》第6.4..2条规定，计计计算轴压压比的的柱轴力力设计计值仅考考虑地地震作用用组合合下的柱柱轴力力。软件件在计计算柱轴轴压比比时，当当工程程考虑地地震作作用，程程序仅仅取地震震作用用组合下下的的的柱轴力力设计计值计算算；当当该工程程不考考虑地震震作用用时，程程序才才取非地地震作作用组合合下的的柱轴力力设计计值计算算。因因此设计计人员员会发现现，对对于同一一个工工程，计计算地地震力和和不计计算地震震力其其柱轴压压比结结果会不不一样样。（4）剪力力力墙轴压压比计计算：为为了控控制在地地震力力作用下下结构构的延性性，新新的《高高规》和和《抗震震规范范》对剪剪力墙墙均提出出了轴轴压比的的计算算要求。需需要要指出的的是，软软件在计计算断断指剪力力墙轴轴压比时时，是是按单向向计算算的，这这与《高高规》中中规定定的短肢肢剪力力墙轴压压比按按双向计计算有有所不同同，设设计人员员可以以酌情考考虑。（5）构件件件截面优优化设设计：计计算结结构不超超筋，并并不表示示构件件初始设设置的的截面和和形状状合理，设设计计人员还还应进进行构件件优化化设计，使使构构件在保保证受受力