双向板等效荷载.docx

双向板等效荷载.docx

《双向板等效荷载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双向板等效荷载.docx（59页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

双向板等效荷载

毕业设计指导书

          一. 毕业设计目的和要求

          毕业设计是对学生综合运用所学理论和专业技术知识来模拟实际工程进行的一次具有实战性质的训练，也是对学生四年来学习的总结和一次总考核，学生通过毕业设计，进一步掌握和巩固所学基础理论和专业知识，并运用这些知识，能全面综合地解决建筑工程设计中遇到的各方面问题，以达到掌握结构工程师实际工作的内容和了解建筑师设计工作的基本步骤和方法，从而具有能独立完成一般房屋建筑的结构设计全过程的能力和初步掌握建筑设计的能力，受到建筑师和结构工程师的基本训练。

具体要求如下：

         1.运用所学到的基础和专业知识，全面综合地解决建筑工程设计中遇到的各方面的问题，以达到初步了解与掌握一个建筑工程师和结构工程师实际工作的内容和设计工作的基本步骤和方法。

         2.熟悉常用规范，定额标准，各种表格和标准设计图集。

        3.提高绘制施工图的技能、正确清晰地表达建筑、结构的设计意图和构造处理。

        二.设计依据

        1.政府相关部门的有关批文、规划红线图、初步设计的审批意见及业主的意见要求等。

      2.国家及地方现行的有关规范、标准、规程等以及相关文件规定等。

       3.水、电等相关工种提供的资料。

       4.毕业设计任务书

       三. 结构设计的设计步骤

       1.熟悉任务及条件，明确建筑物的抗震等级；

       2.根据建施图进行结构选型与结构布置；

       3.导出荷载（计算结构下的作用）如楼屋面活荷载、风荷载、地震荷载等；以及荷载的分配与布置、活荷载的最不利布置（用满布方案）

       4.计算各荷载下的作用效应（主要是内力）

       5.内力组合及截面的最不利内力的确定（控制截面）

       6.构件截面设计及其构造要求

       7.绘制结构施工图。

       四.结构选型与结构布置

       1.结构布置的一般原则

（1）满足使用要求、并尽可能与建筑的平、立、剖面划分一致。

（2）结构上尽可能简单、规则、均匀、对称、构件类型少。

       （3）妥善处理温度、不均匀沉降以及地震等因素对建筑的影响。

       （4）满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效进行。

       2.结构布置方法

       框架梁、柱轴线宜重合，不能重合时，轴线间的偏心距不宜大于柱截面在该方向边长的1／4。

砌体填充墙宜与梁轴线重合。

考虑抗震设防时，填充墙应与柱子有可靠的拉结。

       3.结构布置图

（1）结构布置图的基本要求

       结构布置图上需将房屋中每一结构构件的类型、编号、平面和空间的位置明确地加以表示。

在进行结构构件设计计算之前，先要绘出结构布置简图。

结构布置图主要包括基础平面图、各层结构平面布置图以及屋面结构平面布置图。

       结构布置

       结构布置在建筑的平、立、剖面和结构形式确定以后进行。

对于建筑剖面不复杂的结构，只需进行结构平面布置；对于建筑剖面复杂的结构，除应进行结构平面布置外，还需进行结构的竖向布置。

（2）结构布置图的内容

       a.基础平面图

       绘出承重墙、柱网布置、纵横轴线关系、基础和基础梁及其编号、柱号等，构件名称用代号表示。

       b.楼面结构平面布置图

       绘出与建筑图一致的轴网线及梁、柱、承重砌体墙、框架、阳台、雨蓬等结构构件的位置，并注明编号；现浇板沿斜截面注明板号、板厚，配筋可布置在平面图上，亦可另绘放大比例的配筋图，注明板面标高；楼梯间绘斜线并注明所在详图号。

       c.屋面结构平面布置图

       绘出与建筑图一致的轴网线及屋面梁、屋面板、天沟等结构构件的位置，并注明编号；表示出屋面板预留孔洞位置大小等；电梯间机房屋面结构平面布置图应另行绘出。

       4.框架结构

（1）按施工方法选型：

       装配式框架结构、装配整体式框架结构和现浇框架结构。

考虑到抗震要求，本设计选取整体性和抗震性都较好的现浇框架结构。

（2）按承重方案选型

       横墙承重方案、纵墙承重方案、纵横墙混合承重方案和内框架承重方案，综合考虑抗震和使用要求，

       5.其它结构方案

（1）楼（屋）面结构

       一般情况下可选用预制板作承重结构，对防水要求较高、开洞较多或抗震性、整体性要求较高的情况应采用现浇楼（屋）面。

本设计采用现浇楼、屋面，同时天沟亦为现浇。

（2）楼、电梯间

       整浇楼盖中楼梯亦采用现浇。

梯段水平投影跨度在3m以内时一般采用板式楼梯，跨度超过3m，选用梁式楼梯较为经济。

电梯间用砖砌体砌筑，每层设圈梁。

       （3）基础

       多层框架结构中，当基础的持力层不太深（4m以内），地基承载力较高（200kN／m2以上）时，常采用钢筋混凝上柱下独立基础。

当荷载较大、地基承载力较低、采用独立基础不能满足要求时，宜采用条形或十字交叉的条形基础；地质情况较差时，应考虑采用桩基础。

       五. 楼（屋）面板设计

       对大面积的现浇钢筋砼楼（屋）面板，宜布置成单向板形式以简化计算。

对小块现浇板（如厕所等），应根据情况按双向板或单向板计算。

       板一般按考虑塑性内力重分布设计，设计前应确定板中钢筋的级别、砼的强度等级，板厚、主次梁截面尺寸等。

       六.框架设计

       1.确定计算简图

       取结构中一榀有代表性的框架作为计算对象。

框架计算简图通常假定柱嵌固于基础顶面、梁与柱刚接。

框架各构件在简图中均用单线条表示，各单线条代表各构件形心轴所在位置线。

（1）梁的跨度：

取该跨左、右两边柱截面形心轴线之间的距离。

（2）柱高（简化取法）：

底层柱高从基础顶面算至二层楼面；中间层柱高从下一层楼面标高算至上一层楼面标高：

顶层柱高从项层楼面标高算至屋面标高。

当各跨跨度相差不大于10％时，可近似按等跨框架计算。

       2.确定截面尺寸及材料

（1）框架梁

       按下列公式初步确定梁尺寸：

h=（1/8~1/12）l0。

b=（1/2~1/3）h。

l0为梁的跨度。

在初步选择好梁截面尺寸后，还可按全部荷载的0.6～0.8作用在框架梁上，按简支梁核算其抗弯、抗剪承载力。

（2）框架柱

       初定截面尺寸：

b=1/15H：

h=（1~1.5）b。

H为底层柱高。

考虑地震作用时，柱截面还应满足一定的轴压比要求。

       （3）框架梁、柱的线刚度计算

       计算梁柱截面的惯性矩；梁柱的线刚度的选用见《建筑抗震设计规范》。

       3.荷载及地震作用计算

（1）荷载计算

       现浇框架结构的荷载按以下路径传递：

板—次梁—主梁—柱—基础

       a.恒荷载

       恒荷载包括结构自重、结构表面装修及抹灰重、土压力、预加应力等。

自重标准值可按设计尺寸和材料自重标准值计算。

       b.楼面和屋面活荷载

       屋面均布活荷载不应与雪荷载同时考虑。

       c.风荷载

       d.雪荷载

       e.楼面荷载分配原则

       楼面均布荷载的分配与楼盖的构造有关。

当采用现浇楼盖时，楼面上的恒荷载和活荷载根据每个区格板的情况而定，单向板沿较长边传递，双向板沿两个方向传递。

       当板上荷载沿双向传递时，可按双向板楼盖中的荷载分析原则，从每个区格板的四个角点作45度角将板划成四块，每个分块上的恒载和活载向与之相邻的支承结构上传递。

此时，由板传递给框架梁上的荷载为三角形或梯形。

为简化框架内力计算起见，可将梁上的三角形和梯形荷载换算成等效的均布荷载计算

（2）地震作用计算

       高度不超过40m，且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构可采用底部剪力法计算地震作用。

高度超过40m或质量和刚度沿高度分布不均匀时，宜采用振型分解反应谱法。

       4.内力计算

       框架结构的内力计算可分为竖向荷载下的内力计算和水平荷载下的内力计算。

竖向荷载包括恒荷载、楼面和屋面活荷载、雪荷载、施工荷载等。

水平荷载有风荷载和地震作用。

（1）荷载分组

       a.所有恒荷载同时作用作为一组。

       b.楼（屋）面活荷载应按截面的最不利情况分组。

活荷载最不利布置有以下四种方法：

       ①逐跨布置法

       将楼面和屋面活荷载逐层单独地作用在各跨上，分别算出其内力，然后再针对各控制截面去组合其可能出现的最大内力。

此法繁琐，不适合手算。

       ②最不利荷载布置法

       为求某一指定截面的最不利内力，根据影响线方法，直接确定产生此最不利内力的活荷载布置。

例如为求某层某跨跨中最大弯矩值，则须在该跨布置活荷载，并以此跨为基准，在其余跨和层以棋盘形间隔布置活荷载。

       此法用手算进行也很困难。

       ③分层布置法或分跨布置法

       为简化计算，可近似将活荷载在一层满布，有多少层便布置多少次少跨便布置多少次，分别计算内力，再进行最不利组合。

或在一跨内沿各层布置，有多少跨便布置多少次，分别计算内力，在进行组合。

按这种方法只需作m或n次内力计算即可，但此时的内力组合并非最不利。

为弥补由此而引起的不利影响，可不考虑活荷载的折减。

       ④满布荷载法本设计采用此法

       当活荷载与恒荷载的比值不大于1时，可不考虑活荷载的最不利布置，而把活荷载满布在框架上。

这样求得的内力在支座处与按最不利荷载布置法求得的内力极为相似，可直接进行内力组合：

但求得的梁跨中弯矩却比最不利荷载位置法的计算结果要小，因此对跨中弯矩应乘以1．1～1．2的增大系数。

       c.风荷载

       考虑风从左边吹（左风）和风从右边吹（右风）两种情况。

       d.雪荷载

       雪荷载和屋面均布活荷载不能同时考虑，取二者中较大值参与计算。

       e.地震作用

       考虑地震作用的内力时，应包括：

横向水平地震作用（从左向右及从右向左）纵向水平地震左右（从左向右及从右向左），与地震作用相组合的重力荷载代表值（《建筑抗震设计规范》GB50011-2001p27）作用。

（2）结构对称性利用

       结构对称时，不仅可简化正对称或反对称荷载的内力计算一向荷载下的内力推出另一向荷载下的内力。

       （3）内力计算方法

       纵向水平地震作用而且对于风荷载和水平地震作用，可由竖向荷载作用下，若框架无侧移或侧移很小可忽略不计时，可采用弯矩分配法、弯矩二次分配法、分层法或迭代法计算。

单跨框架：

节点有侧移时也可采用无剪力分配法计算。

多跨框架节点有侧移时宜用迭代法计算。

       水平荷载作用下，若梁柱线刚度比大于3时可按反弯点法计算，否则应按D值法计算。

       （4）其它内力计算

       框架梁的梁端剪力和跨中弯矩；框架柱的轴向力和反弯点处的剪力，可利用平衡条件求得。

       （5）结构力学求解器用于计算结构的内力

       5.内力组合

       框架在各组荷载作用下的内力求得后，根据最不利又是可能的原则、考虑组合系数，即可求得框架梁、柱各控制截面的最不利内力。

（1）控制截面

       a.框架梁：

左端支座截面、跨中截面和右端支座截面

       b.框架柱：

柱顶截面和柱底截面

（2）控制截面最不利内力类型

       a.框架梁

       ①Mmax及相应V：

②Mmin及相应V；③Vmax及相应M（只对支座截面）。

       b.框架柱

       ①最大正弯矩Mmax及相应的N和V：

②最小负弯矩Mmin，及相应的N和V；

       ⑧最大轴向力Nmax及相应的M和V；④最小轴向力Nmin及相应的M和V。

       框架柱通常采用对称配筋，故前两组可合并为弯矩绝对值最大的内力组|M|max及相应的N和V。

       （3）荷载效应组合

       当由可变荷载效应起控制作用时：

       a.不考虑地震作用

       对一般框架结构的承载力计算，考虑下列荷载组合：

       ①恒荷载标准值×1.2+屋面（或楼面）活荷载标准值×1.4；

       ②恒荷载标准值×1.2+风荷载标准值×1.4;

       ③恒荷载标准值×1.2+0.9×（活荷载标准值+风荷载标准值）×1.4

       或者：

③恒荷载标准值X1.2+（0.7×活荷载标准值+0.6×风荷载标准值）×1.4

       当楼面活荷载标准值不小于4.0kN／m2时，其分项系数取1.3。

       b.考虑地震作用

       60及60m以下的建筑物，只需考虑重力荷载与水平地震作用的组合：

       重力荷载代表值×1.2（或1．0*）+水平地震作用标准值×1.3

       *当重力荷载效应对结构承载力有利时，其分项系数取1.0。

       当由永久荷载效应起控制作用时：

       注意：

当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载容许只考虑与结构自重方向一致的竖向荷载。

       a.不考虑地震作用

       对一般框架结构的承载力计算，考虑下列荷载组合：

       ①恒荷载标准值×1.35+屋面（或楼面）活荷载标准值×1；

       ②恒荷载标准值×1.35+风荷载标准值×1;

       ③恒荷载标准值×1.35+（0.7×活荷载标准值+0.6×风荷载标准值）×1.4

       当楼面活荷载标准值不小于4.0kN／m2时，其分项系数取1.3。

       （4）内力组合

       为便于荷载效应的组合，对梁、柱内力的符号作统一规定：

梁中内力符号：

弯矩以使梁下部受拉者为正，反之为负；剪力以绕杆端顺时针转者为正，反之为负。

柱中内力符号：

弯矩以使柱左边受拉者为正，反之为负；轴力以受压为正，受拉为负。

       6.配筋计算及构造要求

（1）注意事项

       当考虑地震组合时，要求SE≤RE/γRE。

       当楼板与框架整体浇灌时，梁的跨中应按T形截面计算，支座处按矩形截面计算。

       梁端破坏时，破坏截面位于柱的边缘处。

因此，梁端的控制截面在柱边，应以柱边弯矩和剪力值作为配筋计算的内力值。

（2）构造要求

       框架梁柱的配筋及构造应严格按照规范及图集要求设置。

       7.框架施工图

       钢筋混凝土现浇框架的施工图包括模板图和配筋图。

对于外形简单、预埋件少、配筋不太复杂的框架，其模板图和配筋图可合并绘出。

（1）框架模板图

       模板图是制作和安装模板的依据。

图中应标注足够的数据，如从基顶算起的框架梁、柱的几何尺寸，截面尺寸，轴线，标高，拉墙筋，预埋件的位置编号等。

（2）框架配筋图

       配筋图应表示出框架梁、柱按承载力计算配置的钢筋，控制截面的配筋，支座负弯矩钢筋的切断点，节点处钢筋的接头和锚固等。

图中所示内容应符合规范和图集的要求。

       七.柱下独立基础设计

       根据框架的层数、荷载以及地基情况的不同，框架结构的基础可以采用柱下独立基础、条形基础、十字形基础、片筏基础、箱形基础、桩基础等。

当框架层数不多、地基承载力较大时常采用现浇柱下独立基础。

       1.柱下独立基础设计的主要内容

（1）根据地基承载力和荷载的大小确定基础底面尺寸：

（2）根据混凝土抗冲切利抗剪承载力确定基础高度和变阶高度：

       （3）根据基础的受弯承载力计算底板所需钢筋面积；

       （4）检查基础的材料、外形尺寸及配筋是否符合构造要求，并绘制施工图。

       2.独立基础设计中需注意的问题

（1）现浇柱下独立基础有两种基本形式：

阶梯型基础和锥形基础。

前者施工简便但混凝土用量较多，常用于中、小型基础：

后者施工难度较大，但可减少混凝土用量，常用于基础高度较大的情况。

（2）基础除承受底层框架柱传来的荷载外，还应考虑由基础梁（或上部墙体）传来的轴向力及相应的偏心弯矩。

       （3）基础底板两个方向上都需配置受力钢筋。

       3.基础施工图

       钢筋混凝土现浇柱下基础的施工图应包括模板图和配筋图。

       模板图表示基础的平面和立面（或剖面）的外形尺寸，轴线，基顶标高，基础垫层等内容。

配筋图表示基底的配筋（两个方向的钢筋直径和间距），对于现浇柱下独立基础，还应绘出连接柱与基础的插筋和相应的箍筋。

图中插筋、箍筋和基底钢筋均应编号。

由于基础一般预埋件较少，配筋也较简单，故模板图和配筋图常合并绘出，基础施工图中还应给出如下说明：

钢筋的级别，基础及垫层的混凝土强度等级，钢筋的保护层厚度，地基承载力设计值等。

       八. 楼梯设计

       楼梯的常见形式有板式楼梯和梁式楼梯，它们主要由梯段和平台两部分组成，其平面布置和踏步尺寸等由建筑设计确定。

       1.板式楼梯的计算内容

       梯段板的计算和平台梁的计算

       2.梁式楼梯的计算内容

       踏步板的计算、斜梁的计算和平台板与平台梁的计算

       3.钢筋混凝土现浇楼梯的构造

       不论采用板式楼梯还是梁式楼梯，其材料、配筋、尺寸等均应符合规范的构造要求。

       4.楼梯结构施工图

       楼梯结构施工图的内容包括楼梯各层结构平面布置图和剖面布置图，各种楼梯构件的模板及配筋图。

       在楼梯结构各层平面布置和剖面图中要求标注各种楼梯构件的编号和定位尺寸。

在剖面图中往往同时绘出板式楼梯的梯段板或梁式楼梯的斜梁的模板图和配筋图。

双向板  （GB50010－2002）

子程序界面

技术条件

编制依据

《建筑结构荷载规范》（GB50009－2002）；

《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）；

《人民防空地下室设计规范》（GB50038－2005）；

《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069－2002）；

《建筑结构静力计算手册》（第二版）。

按弹性薄板小挠度理论计算矩形板。

计算系数直接套用《建筑结构静力计算手册》的均布荷载作用下的计算系数表、三角形荷载作用下的计算系数表。

   偏于安全，泊桑比（泊松比υ）默认值取μ＝0.2。

用户可自行选择泊松比υ＝0.2或泊松比υ＝1/6。

   当静力手册中某些表仅列出μ＝0的弯矩系数与挠度系数，其挠度及支座中点弯矩仍按这些表求得，求其跨中弯矩时，按下列公式求得：

　　Mx（μ）＝Mx＋μ*My

　　My（μ）＝My＋μ*Mx

　　当某些表有列出μ＝1/6、μ＝0.3的弯矩系数与挠度系数时，弯矩系数与挠度系数均按内插值计算。

《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）对四边支承的混凝土板计算原则：

当长边与短边长度大于2.0，但小于3.0时，宜按双向板计算。

挠度验算

使用按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影响的刚度B代替静力计算手册中的Bc。

刚度B按《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）第8.2节相关规定求得；

挠度验算时采用的钢筋面积As，当“配筋方案”选择“不显示实配钢筋”时，As根据由弯矩求出的钢筋面积计算，否则，按实配钢筋面积计算。

裂缝宽度验算

根据《混凝土结构设计规范》第8.1节或《给水排水工程构筑物结构设计规范》附录A等有关规范进行裂缝宽度验算，弯矩值取相应于荷载效应的标准组合或准永久组合。

裂缝宽度验算时采用的配筋面积As为实配钢筋面积。

纵筋外边缘至底边的距离c＝as－d/2，d为实配钢筋的直径。

最大裂缝宽度ωmax为受拉钢筋截面重心水平处的构件侧表面裂缝宽度，ωmax≤ωlim。

最大裂缝宽度限值ωlim可查《混凝土结构设计规范》表3.3.4或《给水排水工程构筑物结构设计规范》表5.3.4。

跨度、板厚

跨度Lx、跨度Ly

Lx、Ly———分别为X、Y方向上的计算跨度（mm）。

一般情况下，可取板净跨＋200。

板厚h

h———楼板结构层厚度（mm）。

允许输入短跨方向计算跨度的分数值，如“1/30”、“1/40”等。

荷载

荷载类型

“荷载类型”可选择：

“均布荷载”；

“三角形荷载”；

“梯形荷载”。

“三角形荷载”、“梯形荷载”沿Y轴方向分布，其荷载大小与Y轴坐标成反比，沿X轴方向荷载大小不变。

当“荷载类型”选择“梯形荷载”时，程序将梯形荷载转换为一个均布荷载和一个三角形荷载（如图一所示），分别计算后进行叠加。

用户应注意，由于均布荷载与三角形荷载的跨中弯矩、挠度系数最大值一般不在同一位置，叠加后的计算结果往往偏大。

图一

隔墙宽Bx、隔墙宽By

Bx、By———分别为沿X、Y方向上隔墙的宽度（mm）。

允许输入相应方向计算跨度Lx、Ly的倍数，如0.5Lx、0.7Ly、Lx等。

隔墙重Pk

Pk———每延米隔墙