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腾讯五分彩结构设计基本步骤

时间:2020-10-18 07:24

  结构设计基本步骤_建筑/土木_工程科技_专业资料。对于刚进设计院的毕业生,了解结构设计基本步骤是基本功。

  结构设计基本步骤、方法及相关概念 结构设计基本步骤、方法及相关概念 PKPMCAD 邹军 一、常用规范 建筑结构荷载规范 混凝土设计规范 建筑抗震设计规范 建筑地基设计规范 高层建筑混凝土结构技术规程 岩土工程勘察规范 二、基本资料及信息 1.建筑需求:建筑外观、平面布局及使用功能要求,建筑重要性。需要相 应阶段的建筑图纸、审批文件。 2. 使用荷载: 一般民用建筑可查看可在规范, 普通住宅、 办公室为2.0kN/m , 阳台2.5kN/m2;电梯机房等效8kN/m2;消防车等效20kN/m2。 工业厂房需要业主提供文件,指定使用荷载。 2 3.风信息:(荷载规范、高规) a.基本风压: 一般用50年一遇, 深圳为0.75kN/㎡,对应风速约120公里 /小时;高度大于60米的结构,承载力计算用100年一遇的 风压,深圳为0.90 kN/㎡) b.地面粗糙度:一般城市市区可选C c.体型系数: 一般建筑取1.3 d.基本周期: 简单估算(0.1x楼层数),用于计算风振 e.其他相关概念: Wk=βz s zW Wk= z?s?zW0 用于主要承重结构 Wk=βg s zW Wk= gz?s?zW0 用于围护结构 风压高度变化系数, 风振系数(基本自振周期大于0.25s,高度大于30m且高宽 比大于1.5的房屋,考虑顺风向风振系数;横向 风软件没有考虑) 阵风系数:计算围护结构风荷载 群体效应:群集的高层建筑,相互间距较近时,风力相互 干扰,体型系数应增大。 4.地震信息:(抗震规范、高规) a.设防烈度: 按设计基本地震加速度值划分,分为6度(0.05g)、7 度(0.10g)、7度(0.15g)、8度(0.20g)、8度(0.30g)、 9度(0.40g),具体取值由政府规定(可查抗规附表),。 深圳为7度(0.1g) b.设计地震分组:按震中的近、远划分,分为第1组、第2组、第3组。 深圳为第1组 c.场地土类别:按土层等效剪切波速和土层厚度划分,分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳ四类,大部分为Ⅱ类。由地质勘探部门提供。可以理 解为Ⅰ类场地土最结实,Ⅳ最差。 d.其他抗震相关概念: 抗震设防三水准:小震不坏、中震可修、大震不倒。 抗震设计二阶段: 第一阶段设计为承载力设计:用小震动参数、结构按弹 性计算,用分项系数组合进行构件截面承载力验算, 通过概念设计及抗震构造满足大震不倒。 第二阶段为弹塑性变形验算。大部分建筑可只进行第一 阶段设计。 抗震设防分类:按建筑重要性划分,分为甲、乙、丙、丁四类,具 体规定见《建筑抗震设防分类标准》。甲类最重要,丁 类为次要建筑,大部分为丙类。 设计基本地震加速度: 50年设计基准期超越概率10%的地震加速度 设计取值。 地震作用计算方法:底部剪力法、振型分解反应谱、弹性动力时程 分析、弹塑性动力时程分析。 结构阻尼比:混凝土结构0.05,钢结构0.02 重力荷载代表值:永久荷载标准值+可变荷载标准值×组合系数, 组合系数软件默认取0.5,对于库房应取0.8、可变荷载 按实际情况计算时组合系数应取1.0。 抗震等级:根据烈度、结构类型、房屋高度(室外地面到主要屋面 板)确认,确认烈度时还要考虑抗震设防分类及场地土 类别。 构件设计原则:强柱弱梁、强剪弱弯。 5.地质勘察报告: 由结构设计人员根据工程具体情况提出勘察要求, 甲方委托勘察单 位进行勘察,勘察单位提交勘察报告。 一般包括一下内容: 勘察目的、任务要求和依据的技术标准;拟建工程概况;勘察方法 和勘察工作布置;场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均 匀性;各项岩土性质指标,岩土的强度参数、变形参数、地基承载力的 建议值;地下水的埋藏情况、类型、水位及其变化;土和水对建筑材料 的腐蚀性;场地稳定性、不良地质评价;基础形式推荐;图表:勘察点 平面布置图、土层剖面图、探孔柱状图、岩层等高线等。 深圳地区岩土分布情况:填土、花岗岩残积土、强风化岩、中风化 岩、微风化岩。 一般花岗岩残积土可作为天然地基的持力层,承载力200kPa多。 三、结构选型 根据建筑高度、建筑需求、经济等确定。 1. 单层厂房以前均采用钢筋混凝土排架结构,现在大都采用轻型门式钢架 2. 多层采用钢筋混凝土框架架构、 砖混结构, 广东地区基本不用砖混结构, 住宅多采用异型柱框架结构 3.大跨度结构考虑预应力、网壳 4. 普通高层采用钢筋混凝土框剪结构、短肢剪力墙结构、剪力墙结构。 5. 超高层(100米以上)采用型钢混凝土、钢-混凝土的框剪结构,或框 筒、剪力墙结构、筒中筒结构。 四、结构布置 1.平面布置:确定柱、剪力墙的位置 a.平面布置宜规则、对称,并应具有良好的整体性 不规则类型定义 扭转不规则:楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端 弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍 凹凸不规则:结构平面凹进的一侧尺寸,大于相应投影方向总尺寸的30% 楼板局部不连续:楼板的尺寸和平面刚度急剧变化,例如,有效楼板宽度 小于该层楼板典型宽度的50%,或开洞面积大于该层楼面面 积的30%,或较大的楼层错层 b.平面长度太长或楼层高度相差太大,要进行分缝或设置后浇带。 2. 竖向布置:建筑的立面和竖向剖面宜规则,结构的侧向刚度宜均匀变 化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避 免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变 不规则类型定义 侧向刚度不规则:该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%,或小于其上相邻三 个楼层侧向刚度平均值的80%;除顶层外,局部收进的水平 向尺寸大于相邻下一层的25% 竖向抗侧力构件不连续:竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力由 水平转换构件(梁、桁架、厚板等)向下传递 楼层承载力突变:抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的)80% 五、构件截面估算 构件截面估算 1.柱截面估算 a.柱竖向轴力估算 N=nAq n---柱承受楼层数 A---柱子从属面积 q---竖向面荷载,可按下面估算 框架结构: 12-16(轻质砖)、14-18(粘土砖) 框剪结构: 15-18(轻质砖)、17-20(粘土砖) 筒体、剪力墙结构:18-22 一般集体宿舍、普通住宅取大值,办公取小值。厂房另行考虑 b.柱轴力调整(考虑水平荷载) Nc = αβN α---中柱α=1、边柱α=1.1、角柱α=1.2 β---地震水平力作用对柱轴力的放大系数 七度抗震:β=1.05、八度抗震:β=1.10 c.柱截面面积估算 Ac≥Nc/(a*fc) a----轴压比 一级0.7、二级0.8、三级0.9,短柱减0.05 fc---砼轴心抗压强度设计值 Nc---估算柱轴力设计值 d.柱截面宽高bxh 根据受弯确定,中柱可按各向轴跨比估算,通常h/b4 2.梁截面估算 a. 主梁(bxh):梁高h 取1/8至1/12的梁跨; b. 悬挑梁(bxh): 1/6的梁跨; c. 次梁(bxh): 1/12至1/18的梁跨; h/b=2~3. 3.板截面估算 a. 单向板:板厚 取1/30的板跨; a. 双向板:板厚 取1/30至1/40的板跨; c. 悬挑板: 1/10板跨; 六、竖向恒载计算 竖向恒载计算 恒载 1.楼面荷载(kN/m2) a.混凝土板厚(米)X 25KN/M3 (100mm,1x0.1x25=2.5KN/M2) b.板面(砂浆、瓷砖/木板/等)、板下吊顶。通常楼面可按1kN/m2考虑, 屋面可按2~3kN/m 考虑。 c.板上隔墙:按实际荷载折算,一般轻质隔板可按1kN/m 考虑,轻质砌 体2~3kN/m 考虑 2.梁(剪力墙)上隔墙荷载(kN/m) a.墙厚(米)X 容重 X 高度: 水泥空心砖10kN/m , 粉煤灰轻渣空心砌块7~8kN/m , 粘土砖18kN/m , 加气混凝土砌块5.5kN/m3。 b.墙面装饰厚度(双面)X 容重 X 高度 墙面装饰层厚单面通常为0.02m,混合砂浆容重17kN/m3。 c.门窗洞口 扣去洞口部分墙体荷载,加上门窗自重。 梁墙上荷载可取等效均布荷载。 3.墙柱梁表面装饰荷载 通常将混凝土容重取大一点(28 kN/m3)来考虑,不再另外计算。 3 3 3 2 2 2 七、结构计算(上部结构) 结构计算(上部结构) 根据使用的软件不同, 具体方法步骤不同, 先掌握我们PKPM的PMCAD、 SATWE 及JCCAD. (一)建模 详见《PKPM 建模常见问题及处理建议》、PMCAD 使用手册 (二)计算参数 详见SATWE使用手册 (三)软件运算 (四)计算书 1.结构平面布置简图(SATWE“接PM生成数据”图形检查) 2.荷载平面布置简图(PMCAD平面荷载显示校核) 3.基本参数等wmass.out 4.位移wdisp.out 5.地震wzq.out 6.各层配筋简图 7.各层梁裂缝、挠度平面简图(梁平法施工图) 8.各层板配筋面积简图(PMCAD画结构平面图) 七、结果分析(SATWE计算结果) 结果分析(SATWE计算结果) 计算结果 (一)原始输入数据检查(wmass.out) 1.检查各参数是否正确。 2.检查质量(荷载) a.检查各楼层单位面积质量(1×恒+折减系数X活),与“PMCAD荷 载校核”对比,避免荷载丢失。 b.检查“PMCAD荷载校核” 各楼层单位面积荷载 (1.2×恒+1.4×活) , 与经验值对比,判断荷载是否合理。 (二)结构整体分析 1.水平位移控制(wdisp.out) a.层间位移角(不考虑偶然偏心)限制: 框架结构 框架-剪力墙、框架-核心筒、板柱-剪力墙 筒中筒、剪力墙 框支层 多、高层钢结构 1/550 1/800 1/1000 1/1000 1/300 b.位移比(考虑偶然偏心)限制: 最大位移(层间位移)与平均位移(平均层间位移)之比: A级高度建筑(普通多高层属于此类):不宜大于1.5 (抗震规范) 不宜大于1.2,不应大于1.5(高规) B级高度建筑、复杂高层结构、混合结构:不宜大于1.2, 不应大于1.4(高规) 2.抗震控制(wzq.out) a.质量参与系数:不少于90%(高规5.1.13.2)。如果少于90%,增 加计算振型数。 b.周期:规范没有周期大小的控制,根据经验估算,判断是否合理, 如果周期太大,则说明结构刚度太柔。 c.周期比:扭转为主第一周期与平动为主第一周期之比 A级高度建筑不应大于0.9, B级高度建筑、复杂高层结构、混合结构:不应大于0.85 平动扭转判定:根据平动、扭转系数大小判定,如果平动系数越大, 则平动所占的能量越多,一般来说,当该系数大于0.5时可 认为以该振动为主。 第一周期的判定:不要想当然认为排在第一的就是第一周期,应注 意剔除局部振动产生的周期。具体可看该振型对底部剪力 的贡献,第一振型的贡献应是最大的。 d.剪重比:该层地震作用总剪力/该层及其上部重力荷载代表值之和 规范规定了最小值(详见抗规表5.2.5,高规表3.3.13) 7度基本周期小于3.5s的结构 为0.016。 软件对小于最小值的会自动调整放大。 3.结构竖向规则(wmass.out) (1). 楼层侧向刚度比 a.普通楼层(刚度用“地震剪力/层间位移”计算) 抗规3.4.2-3.4.3、 高规5.1.14规定: 该层的侧向刚度小于相邻上 一层的70%,或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%,该 层地震剪力应乘以1.15的放大系数。 软件会根据计算结果,自动乘以放大系数。 b.首层转换结构(刚度用“剪切刚度”计算) 高规附录E.0.1规定: 上下层刚度比宜接近1, 抗震设计不应大于2, 非抗震设计不大于3。 c.转换层数大于1层结构(刚度用“剪弯刚度”计算) 高规附录E.0.2规定:上下部等效刚度比宜接近1,抗震设计不应 大于1.3,非抗震设计不大于2。 (2)楼层层间受剪承载力 抗规3.4.3.2-2规定:不应小于相邻上一层的65%。 4.结构抗倾覆验算(wmass.out) 抗倾覆弯矩/倾覆弯矩 1 5.结构重力二阶效应(wmass.out) 高规5.4.1.1、5.4.1.2规定:刚重比 剪力墙、框剪、筒体EJd/(H2∑Gi) ≥ 2.7 框架结构Di*hi/∑Gj≥20,(j=i,n) 不满足要求时,要考虑重力二阶效应。 6.结构整体稳定(wmass.out) 高规5.4.4规定:刚重比应满足一下规定 剪力墙、框剪、筒体EJd/(H ∑Gi) ≥ 1.4 框架结构Di*hi/∑Gj≥10,(j=i,n) 2 (i=1,n) (i=1,n)