底框计算过程

用SATWE软件新增功能设计底框结构匹

1=1过去,PKPM对底层框架上部砖房结构的设计过程是：用PMCAD主菜单8作整体结构分析并得出底框的地震力；用PMCAD主菜单4对底层框架部分逐个提取每棉框架；用PK的平面杆系有限元分析功能逐个计算每棉框架，并用PK其它菜单画底框施工图。以上的方法对底框部分的计算及绘图效率都较低，SATWE软件新增了底框结构空间分析功能，并提供了两种分析方法：方法一，接PMCAD主菜单8的规范算法，艮旷'建筑抗震设计规范GB50011-2001”规定的简化方法。它将计算分为两步，第一，仍用PMCAD主菜单8的基底剪力法作整体结构分析并得出底框层的地震力，其次，将上部砖房与底部框架分离开，并使底部框架接收上部砖房传来的恒荷载、活荷载及地震力〔包括倾覆力矩〕，最后，仅对底框部分用SATWE进行空间分析。方法二，有限元整体算法。将上部砖房和底框作为一个整体，考虑砖混底框结构的特点，采用空间组合结构有限元方法进行分析，这种方法也适用于其它各种砌体结构。用以上两种方法计算后，对底框部分的画图可以用SATWE接力PK画图方式，即全楼归并后的成批挑选梁柱画图。对梁的画图程序自动加上底框构造。比以前的底框画图方式要灵活的多了。下面就SATWE软件的应用作如下归纳：一、操作流程在PKPM系列CAD软件中，PMCAD是结构部分的基础模块，通过PMCAD的建模功能（主菜单1、2、3）形成结构的几何数据和荷载数据文件，其它软件模块均要读取上述两组文件。PMCAD主菜单8的砖混底框抗震验算对于底框结构，完成结构建模以后，首先要执行PMCAD主菜单8,进行砖混底框结构的抗震验算，其主要是完成以下两项工作：l按基底剪力法计算结构的地震作用（地震剪力和倾覆力矩），并对上部砖房进行抗震验算。l竖向导荷计算，把上部砖房的恒、活荷载和自重按支承几何关系传递到底框部分，作为底框部分空间分析的外荷载。在PMCAD的这步操作中，有关参数的含义和作用可参见PMCAD说明书，其中''考虑墙梁作用的上部荷载折减系数〃是一个重要系数，在底框部分空间分析中还要用到。PMCAD有关底框结构的操作界面如图一：底层框架结构空间分SATWE的析SATWE软件的操作步骤，有关参数的含义和作用可参见SATWE说明书，其中有三个控制参数应特别注意，如图二示：第一个是、'总信息〃中的、'结构材料信息〃，在进行底框结构空间分析时应将其设定为、'砌体结构〃；第二个是、'砌体结构信息〃中的、'底部框架层数〃，若为零则程序隐含认为该结构不是底框结构；第三个参数是、'砌体结构信息〃中的、'底框结构空间分析方法〃，这是一个控制开关，可选择、'接PMCAD主菜单8的规范算法〃或''有限元整体算法〃，若选择''接PMCAD主菜单8的规范算法〃，则程序仅对底框部分进行空间分析，在生成SATWE数据文件时，程序只形成底框部分(一层或两层)的几何信息和荷载信息，自动虑掉上部砖房部分信息；在结构分析时，自动读取PMCAD主菜单8为SATWE形成的底框部分的地震剪力，上部砖房传递给底框部分的地震剪力、倾覆弯矩、竖向荷载，以及考虑墙梁作用的上部荷载折减系数信息。若选择、'有限元整体算法〃，则将上部砖房和底框作为一个整体，采用空间组合结构有限元方法进行分析。这时，程序也要读取PMCAD主菜单8为SATWE形成的有关地震剪力调整信息和考虑墙梁作用的上部荷载折减系数信息。绘制底框部分梁柱施工图底框梁的画图：用SATEW的三个菜单：梁归并、选择梁的数据、绘制梁的施工图。在执行选择梁的数据〃菜单时，对底框梁，一定要挑选底框梁所在的层号，并选择程序里的选项4(如图五)，选择砖混底层框架梁。这样，在画施工图时，程序会自动按底框梁的构造要求画图。底框柱的画图：底框柱的画图操作方法同普通柱。二、应用注意事项对于底框结构，SATEW软件提供了两种分析方法：、'接PMCAD主菜单8的规范算法〃和、'有限元整体算法〃，在工程应用中，对于一般的底架结构，应选用、'接PMCAD主菜单8的规范算法〃，但对于一些特殊的底框结构，如多塔、或有抗震缝等，应人为地采用相应措施，或采用、'有限元整体算法〃。、'有限元整体算法〃不仅适用于底框结构，也适用于各种复杂的砌体结构，如内浇外砌、内框架结构、混凝土砌块等。作为一种辅助手段，其分析结果仅供我们设计设计人员参考。(底框-)砖混结构设计总结一、分析建筑条件，准备初步工作：底框部分：根据建筑条件图布置框架柱轴网，由抗震概念设计，尽量不要出现单根柱而不能形成一棉框架的情况，柱距一般为6米；柱截面初步设计；单层商铺部分的框架柱截面设为350X350，底框部分的框架柱设为400X400；根据柱轴网确定剪力墙的分布(长度和距离)；剪力墙一般分布在楼梯间处，与电信专业协调，预留电表箱位置；剪力墙往往矮而长，变形能力差，多为剪切破坏，宜开竖缝保证高宽比大于1.5；根据底层店面部分的墙厚确定框架梁、柱偏心；根据框架柱的设置和柱距，确定框架梁的高度和宽度(一般上面有出承重墙的框架梁宽度不小于350，其它墙梁宽度不小于300，高度不小于净跨的1/5)；(框架结构梁截面尺寸控制办法：计算时用TAT，看计算结果配筋图内的配筋率图；要求全截面配筋率1.5-1.7之间)其框架和抗震墙的抗震等级，6、7度可分别按三、二级采用；砖混部分：根据纵横墙的布置及可能会有的屋面构架，确定构造柱的位置和种类，(最外围的构造柱直接升到女儿墙，门窗洞口处的构造柱尺寸最好与门洞处的短墙吻合）（2） 根据户型布置设置梁，包括其宽度和高度（其位置应把楼板分成规则的矩形，在阳台较大窗洞处或门窗连续设置处应设置过梁，且其高度加上门窗的高度应等于楼层高度）；（3） 根据户型布置确定板厚，一般取短向跨度的1/35，但是最好不要小于100，客厅不小于120，否则影响使用；阳台、厨卫一般为90，屋面板厚120，楼梯梯板厚度为板跨的1/28,且平台梁高度与其下的窗高之和要等于建筑标高；（4） 根据墙体外立面的腰线做法，确定外围圈梁的高度和做法；（5） 根据总体要求，设置不同的结构标准层与荷载标准层；（6） 阳台处的挑梁高度为挑出长度的1/3-1/6；二、输入计算模型，进行程序计算：底框部分：（1） SAT-8计算底框时不能考虑风荷载。若在''底框结构空间分析方法〃中选取''有限元整体算法〃可计算风荷载，但结果偏小建议不使用；（2） 上部承受墙荷载的墙梁宽度不于300；（3） 过渡层如果开洞大于800，需要设边梁；（4） 抗震墙厚度不小于净高的1/20，且宜开设洞口形成若干墙段，其高宽比不宜小于2；（5） 注意：梁和柱的偏心，应根据建筑要求与砌体外墙平齐，且上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐；（6） 注意：剪力墙材料为混凝土及其强度等级；（7） 材料等级：整个工程钢筋等级应统一为II级或III级，楼板、梁为C30混凝土，柱为C25混凝土，剪力墙为C30混凝土；（8） 在SATWE中进入底框模型后选取荷载时，选取上部砖混荷载的标准组合来计算配筋，这样可以不用单独建立砖混的计算模型（9） 在模型中，应输入底层的砖墙，并计算出二层砖混结构与底框结构的抗侧刚度之比，为保证房屋的整体抗震性能较好，最好在1.3-1.8之间（1.5左右），以此确定剪力墙的是否开洞和增减长度；（10） 通过JCCAD得出综合模型中的柱底内力设计值简图，用柱底内力除以单桩竖向承载力特征值，确定框架柱下应该设置的桩数，并由此确定承台类型（单桩、两桩等）；（11） 对于小墙垛的强度和梁端支承处砌体的局压的计算应予以重视；（12） 一般不考虑墙梁荷载折减，否则应在设计说明中提出对施工及使用的要求；（13） SAT-8计算底框时不能进行柱双偏压验算。但是当纵横向尺寸接近及角柱可根据经验调整柱配筋，或用高层版TAT进行双偏压验算；（14）当平面布置较规则时（无柱列错位情况）SAT-8计算结果与采用PK计算无显著差别。2.砖混部分：（1）门窗洞口的输入必须尽量准确，门上方设置过梁，上方有梁的门窗洞口，其墙可不用输入，墙上不应设转角窗；（2） 构造柱先不输入，待进行初次计算后得出哪些地方需要加构造柱（打出计算书），再加入所需构造柱，直到满足抗震计算要求；（3） 该部分的梁用SATWE中的''有限元整体算法〃计算；门洞过梁的配筋应以列表的形式表示；（4）建筑材料：一层为MU10烧结粘土砖，M7.5混合砂浆（室外地坪以下为M7.5水泥砂浆），二层以上为MU10烧结粘土砖，M5.0混合砂浆（底框结构时，二层改为M7.5混合砂浆），一层以上板柱与梁、圈梁和屋顶构架可以用C20混凝土；轻质隔墙一般采用3KN/m2的加气混凝土砌块；（5） 修改部分楼板的板厚和部分构件的材料，以符合要求；（6） 计算基础时，板的活荷载可以折减，计算梁、板时，不折减；坡屋面的面荷载要用水平投影的值；（7） 阁楼层的高度=起坡处的高度+成坡部分高度的一半；（8） 准确把握总体信息，分清自然层与结构、荷载标准层的对应关系，进行总体装配；（9） 阳台如果有分户隔墙，最好不要按照承重的砖混结构考虑，应考虑层层设置挑梁，上面输入墙荷载。三、根据电算结果，绘制施工图：1.基础部分：（如果纯砖混建筑采用桩基础，那么计算时仍应按照底框模型来计算，但程序中的中梁刚度放大系数不应取2,应该取1，总体信息中的底框层数注意修改为2）（一） 承台：（1） 根据柱底内力设计值简图确定柱与墙下所需桩数，一般有单桩（配筋按照构造要求）、两桩、三桩、四桩、五桩等，需要通过计算配筋；（2） 柱下所需桩数及桩之间的间距（一般为4d），确定承台尺寸：承台厚度不小于300；且应比基础梁高度大200为宜；承台宽度不应小于500，边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长，且桩的外边缘至承台边的距离不小于150；（3） 承台配筋，对于矩形承台应按双向均匀通长配置，直径不宜小于010，间距不宜大于200，三桩承台，钢筋应按三向板带均匀布置，且最里面的三根钢筋围成的三角形应在柱截面范围内；单柱单桩的承台按构造配筋，根据重庆市规范，应设置012@100的封闭箍；（4） 承台主筋除满足计算要求外，还应符合最小配筋率要求，主筋直径不宜小于012，箍筋不宜小于08；（5） 承台受弯计算中，在得出X、Y方向柱边的弯矩后，除以0.9*fy*Ho,可得出配筋面积；（6） 当承台混凝土强度等级低于柱或桩的混凝土强度等级时，尚应验算柱下或桩上承台的局部受压承载力；（二） 基础梁：（1） 由承台和剪力墙的分布情况布置基础联系梁，单桩承台宜在互相垂直的方向上设置，两桩承台宜在其短向设置；（2） 宽度不应小于250，且应根据上部的承重情况加宽（当承受剪力墙时，应每边多出剪力墙50，当承受设缝时，宽度应宽出每片墙外边各50），高度可取承台中心距的1/10~1/15；（3） 基础梁设计，荷载取基础基本组合，配筋计算可以用JCCAD中的计算结果，也可以以桩为支点按照连续梁模型用设计值进行计算（可简化为简支），上下纵筋直径不小于2012，并应按受拉要求锚入梁内；（4） 桩顶进入基础梁内长度为50，桩的主筋锚入到基础梁长度不小于30d；（5） 梁顶面宜与承台位于同一标高；梁顶面一般比一层室内地面低50cm；（6） 要注意突出部分（如楼梯入口处的门楼、立面上的构架等）下面也要设置基础梁，有的需要打桩；（7） 基础拉梁高度取跨长的1/20，然后取柱子竖向力的1/10作为地梁的轴力，以计算地梁的纵筋；底框部分：（一） 梁：（1） 对生成的框架梁（墙托梁）配筋结果，需要根据这部分内容在规范中的要求进行调整；（需对照规范逐条校对）；（2） 依据配筋验算图自行配筋。不管是否按墙梁计算，必须满足托墙梁的构造要求。对非托墙梁可放松腰筋配置。因墙梁为拉杆受力，面筋拉通不宜小于2018；梁上、下筋放大系数1.05（3） 住宅部分的框架梁按照墙梁处理，编号均为KZL-X，箍筋间距均为100；（4） 宽度大于350的梁，均采用4肢箍，且上下纵筋至少4根贯通；（5） 由于卫生间降板400，且板厚120，故其周围的梁截面应取到550；（6） 对于高度h大于500的框架梁，应设置不少于2014的腰筋，间距不应大于200，且根据框架梁计算结果确定并标出是构造需要（G）（构造要求腰筋总面积不应小于腹板截面面积bhw的0.2%）还是抗扭计算需要（N）；如计算需配受扭筋则扭筋间距＜200：梁高400-450不少于2根（双边）；梁高500-650不少于4根（双边）；梁高700-850不少于6根（双边）；梁高900-1050不少于8根（双边）；（6） 框架梁跨中截面纵向受力钢筋总配筋率不应小于0.6%；（7） 框架梁每跨底部的纵向受力钢筋应通长配置；（8） 单独表示的梁要有标高，一般是建筑标高-0.030=结构标高；（9） 主次梁交接处、梁有集中力处应附加箍筋和吊筋，优先采用附加箍筋；（10） 加大过渡层及屋面圈梁配筋；（11） 截面往往由箍筋配置情况控制。查看配筋验算简图时，注意箍筋面积不超过2.2（D12@100）；若纵筋面积较大，实际配筋率可能超过2%时，宜增大梁截面重新计算，将箍筋直径控制在12以内；（12） 应加强支座处的配筋，特别是框架梁为墙梁支座时；（13） 如梁太密集，可以分画为横向梁和纵向梁两张图，（二） 柱：（1） 最好按照计算书中的数值自行配筋，以免自动生成时出现一些错误；（2） 框架柱和剪力墙要根据轴压比的大小进行多次调试，如果轴压比小于0.5,就应减小截面，或者沿纵横两个方向截面高度不同，以求使截面优化，应尽量接近规范要求的0.9，且截面尺寸尽量接近；（3） 框架柱箍筋不小于08,且应在支座处加密；（4） 框架柱受力钢筋不小于3根HRB400的18；（5）楼梯间处的柱子要注意偏位，以满足净空要求；（三）墙：（1） 对于剪力墙，要求其抗侧向刚度与上部二层的抗侧向刚度之比符合规范要求；（2） 抗震墙周边设置梁（暗梁）和边框柱（暗柱），梁宽度不宜小于墙厚的1.5倍，截面高度不小于墙厚的2.5倍，边框柱的截面高度不宜小于墙厚的2倍；（3） 抗震墙的竖向和横向分布钢筋配筋率不应小于0.25%，并采用双排布置，拉筋间距不应大于600，直径不小于①8；（8） 抗震墙的边缘构件包括暗柱（沿全高加密箍筋）、暗梁，设置在墙的边框位置和开洞周围，具体配筋见规范；（9） 尽量加强过渡层的构造措施，如能接受，可采取措施加大过渡层纵墙来抵抗平面外弯矩的能力；（四）板：（1） 应采用双层双向通长配筋，且每方向配筋率不应低于0.25%；（2）长宽比满足：6、7度时不宜超过4,8度时不宜超过3,9度时不宜超过2.5,否则须验算楼板平面内的抗弯承载力及其变形对整个结构的影响；（3） 不宜开设大洞口，楼梯、电梯间的周围应设置抗震墙围成的筒体，且必须严格按照抗震墙的设计及施工要求进行设计及施工；（4） 其外侧边缘应设置边缘拉梁予以加强，拉梁可利用纵向框架梁或底部外纵墙，拉梁负筋至少应有50%且不低于0.25%配筋率的钢筋贯通梁全长。砖混部分：（1） 关于构造柱：1） 编号要清楚，凡有涉及该编号构造柱的图纸中必须要画其配筋大样，且标明起始标高；2） 构造柱纵筋不小于4014,箍筋间距不大于200；八度超过五层采用4014,即纵筋加大一级；还应根据《建筑抗震设计规范》P76的要求，对角柱、边柱从严要求；3）应符合《建筑抗震设计规范》的要求，较大洞口（内纵墙、横墙＞=2m，外纵墙＞=2.4m）两侧应设构造柱；特别要注意：（《建筑抗震设计规范》第7.3.2.5条）房屋高度和层数接近限值时，纵、横墙内构造柱尚应符合下列要求：横墙内的构造柱间距不宜大于层高的二倍；下部1/3楼层的构造柱间距适当减小；当外纵墙开间大于3.9m时，应另设加强措施。内纵墙的构造柱间距不宜大于4.2m。（规范的7.3.2.5的''接近〃是指达到《抗规》第7.1.2条表中限制的层数或差一层。）（2） 根据各层板配筋简图人工配筋或调整自动生成的钢筋（面积、规格、间距等），板厚与标高不同的板，板底钢筋和上部负筋必须断开；（3）当有I、II级钢筋混用时，应注意：板的钢筋面积按照I级钢筋计算；（4） 板上下的钢筋间距宜相等，或互为倍数，直径级差均取一级，楼板的最小配筋率（pmin=As/h）应按照规范取用；（5） 负筋不宜过细，一面被踩塌，较大直径的钢筋不宜过疏，否则易开裂；（6） 阳台部分需要清楚表示截面大样，其下面的拖梁和边梁需要根据计算结果配筋，其大样要注意与总体图协调（如墙体和构造柱的有无等）；（7） 屋顶构架的梁、板配筋均可按构造配置，支撑构架的柱子从屋顶起，注意其与下部构造柱的衔接问题；（8） 屋面属于温度、收缩应力较大的区域，配筋间距宜取150~200，在板的未配筋表面布置温度钢筋，其上、下表面沿纵、横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%，常采用拉通一半配筋面积、不足另加的配筋方法；（9）跨度小于2米的板钢筋只需说明双层双向可用双层双向①8@200，坡屋顶由于梁数量较多，故均为小面积板，可用双层双向①8@150；（10） 一些细部尺寸在''楼板模板配筋图〃中已经表示的，在''梁平面整体配筋图〃中可不再表示；（11） 板中的各种负筋，由于板的计算跨度唯一，故负筋伸入板内的长度应相等，且应准确标出负筋端部到墙边或梁边的距离；（12） 现浇挑板阳角加辐射状附加筋；（13） 配筋计算时，可考虑塑性内力重分布，将板上筋乘以0.8~0.9的系数，板下筋乘以1.1~1.2的系数。但是，按弹性计算的双向板钢筋是板某几处的最大值，不必再人为放大，支承在外墙上的负筋不宜过大（一般板厚＞150时，采用10@200，否则用8@200；非矩形板宜减少支座配筋，增大跨中配筋；轻质隔墙下只有在垂直单向板长边且不可能移位的位置，下面才加粗钢筋以形成暗梁；（14） 楼板计算时，砖混结构房间外墙（包括楼梯间墙）不应按固接计算，楼板边支座应按铰接计算；（15）雨蓬和阳台的竖板现浇时，最小厚度应为80，否则难以施工；竖筋应放在板中部，当做双排筋时，高度若小于900，则最小板厚为100，否则为120；（16） 挑板钢筋应留有余地，并应采用大直径钢筋，防止踩弯，应将挑板支座的负筋伸过全跨；（17） 应注明施工质量控制等级；（18） 多层砌体结构在抗震设防地区，楼板面有高差时，其高差不应超过一个梁高（当