1、結構設計基本步驟、方法及相關概念PKPMCA邯軍一、常用規范建筑結構荷載規范 混凝土設計規范 建筑抗震設計規范 建筑地基設計規范 高層建筑混凝土結構技術規程 巖土工程勘察規范二、基本資料及信息1 建筑需求：建筑外觀、平面布局及使用功能要求，建筑重要性。需要相應階段的建筑圖紙、審批文件。2 使用荷載：一般民用建筑可查看可在規范，普通住宅、辦公室為2.0kN/m2,陽臺2.5kN/m2;電梯機房等效8kN/m2;消防車等效20kN/m2。工業廠房需要業主提供文件，指定使用荷載。3 風信息：（荷載規范、高規）a.基本風壓：一般用50年一遇，深圳為0.75kN/ m2,對應風速約120公里/ 小時；高

2、度大于60米的結構，承載力計算用100年一遇的風壓，深圳為0.90 kN/ m2）b. 地面粗糙度：一般城市市區可選Cc. 體型系數：一般建筑取1.3d.基本周期： 簡單估算（0.1x樓層數），用于計算風振e. 其他相關概念：Wk=Z s展W 用于主要承重結構Wk邛gz gs陷W 用于圍護結構風壓高度變化系數，風振系數（基本自振周期大于0.25s,高度大于30nfi高寬比大于 1.5的房屋，考慮順風向風振系數；橫向 風軟件沒有考慮）陣風系數：計算圍護結構風荷載群體效應：群集的高層建筑，相互間距較近時，風力相互干擾，體型系數應增大。4地震信息：（抗震規范、高規）a. 設防烈度：按設計基本地震加速

3、度值劃分，分為6度（0.05g）、7度 （ 0.10g） 、 7度 （ 0.15g） 、 8度 （ 0.20g） 、 8度 （ 0.30g） 、9度（0.40g）,具體取值由政府規定（可查抗規附表），。深圳為7度（0.1g）b. 設計地震分組：按震中的近、遠劃分，分為第1組、第2組、第3組。深圳為第1組c.場地土類別：按土層等效剪切波速和土層厚度劃分，分I、H、田、 IV四類，大部分為II類。由地質勘探部門提供。可以理 解為I類場地土最結實，IV最差。d. 其他抗震相關概念：抗震設防三水準：小震不壞、中震可修、大震不倒?？拐鹪O計二階段：第一階段設計為承載力設計：用小震動參數、結構按彈性計算，用

4、分項系數組合進行構件截面承載力驗算，通過概念設計及抗震構造滿足大震不倒。第二階段為彈塑性變形驗算。大部分建筑可只進行第一階段設計。抗震設防分類：按建筑重要性劃分，分為甲、乙、丙、丁四類，具體規定見建筑抗震設防分類標準。甲類最重要，丁類為次要建筑，大部分為丙類。設計基本地震加速度：50年設計基準期超越概率10的地震加速度設計取值。地震作用計算方法：底部剪力法、振型分解反應譜、 彈性動力時程分析、彈塑性動力時程分析。結構阻尼比：混凝土結構0.05, 鋼結構 0.02重力荷載代表值：永久荷載標準值+可變荷載標準值X組合系數，組合系數軟件默認取0.5，對于庫房應取0.8、可變荷載按實際情況計算時組合系

5、數應取1.0?？拐鸬燃墸焊鶕叶?、結構類型、房屋高度（室外地面到主要屋面板）確認，確認烈度時還要考慮抗震設防分類及場地土類別。構件設計原則：強柱弱梁、強剪弱彎。5地質勘察報告：由結構設計人員根據工程具體情況提出勘察要求，甲方委托勘察單位進行勘察，勘察單位提交勘察報告。般包括一下內容勘察目的、任務要求和依據的技術標準；擬建工程概況；勘察方法和勘察工作布置；場地地形、地貌、地層、地質構造、巖土性質及其均勻性；各項巖土性質指標，巖土的強度參數、變形參數、地基承載力的建議值； 地下水的埋藏情況、類型、水位及其變化；土和水對建筑材料的腐蝕性；場地穩定性、不良地質評價；基礎形式推薦；圖表：勘察點平面布置圖

6、、土層剖面圖、探孔柱狀圖、巖層等高線等。深圳地區巖土分布情況：填土、花崗巖殘積土、強風化巖、中風化巖、微風化巖。一般花崗巖殘積土可作為天然地基的持力層，承載力200kPa。三、結構選型根據建筑高度、建筑需求、經濟等確定。1. 單層廠房以前均采用鋼筋混凝土排架結構，現在大都采用輕型門式鋼架2. 多層采用鋼筋混凝土框架架構、磚混結構，廣東地區基本不用磚混結構，住宅多采用異型柱框架結構3大跨度結構考慮預應力、網殼4. 普通高層采用鋼筋混凝土框剪結構、短肢剪力墻結構、剪力墻結構。5. 超高層（100米以上）采用型鋼混凝土、鋼混凝土的框剪結構，或框筒、剪力墻結構、筒中筒結構。四、結構布置1. 平面布置：

7、確定柱、剪力墻的位置a. 平面布置宜規則、對稱，并應具有良好的整體性不規則類型定義扭轉不規則: 樓層的最大彈性水平位移（或層間位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或層間位移）平均值的1.2倍凹凸不規則: 結構平面凹進的一側尺寸，大于相應投影方向總尺寸的30%樓板局部不連續: 樓板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%， 或開洞面積大于該層樓面面積的30%，或較大的樓層錯層b.平面長度太長或樓層高度相差太大，要進行分縫或設置后澆帶。2. 豎向布置：建筑的立面和豎向剖面宜規則，結構的側向剛度宜均勻變化，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小，避免抗側

8、力結構的側向剛度和承載力突變不規則類型定義側向剛度不規則: 該層的側向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80%；除頂層外，局部收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗側力構件不連續: 豎向抗側力構件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內力由水平轉換構件（梁 、 桁架、厚板等）向下傳遞樓層承載力突變: 抗側力結構的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的）80%五、構件截面估算1 柱截面估算a.柱豎向軸力估算N=nAqn- 柱承受樓層數A- 柱子從屬面積q- 豎向面荷載，可按下面估算框架結構：12-16 （輕質磚）、14-18（粘土磚）框剪結構：15-18 （輕質磚）、17-2

9、0（粘土磚）筒體、剪力墻結構：18-22一般集體宿舍、普通住宅取大值，辦公取小值。廠房另行考慮b.柱軸力調整（考慮水平荷載）Nc = % B Na -中柱 = 1、邊柱 x =1.1、角柱 =1.2B-地震水平力作用對柱軸力的放大系數七度抗震：（3=1.05、八度抗震：（3=1.10c.柱截面面積估算Ac n Nc/（a*fc）a 軸壓比一級 0.7、二級 0.8、三級 0.9 ，短柱減 0.05fc- 砼軸心抗壓強度設計值Nc- 估算柱軸力設計值d.柱截面寬高bxh根據受彎確定，中柱可按各向軸跨比估算，通常h/b<42梁截面估算a.主梁（bxh）:梁高h取1/8至1/12的梁跨；b.

10、懸挑梁（bxh）：1/6 的梁跨；c. 次梁（bxh）：1/12 至 1/18的梁跨；h/b=23.3板截面估算a. 單向板：板厚取 1/30 的板跨；a. 雙向板：板厚取 1/30 至 1/40 的板跨；c. 懸挑板：1/10 板跨；六、豎向恒載計算1 樓面荷載（kN/m2）a. 混凝土板厚（米）X 25KN/M3 （ 100mm,1x0.1x25=2.5KN/M2）b. 板面（砂漿、瓷磚/木板/等）、板下吊頂。通常樓面可按1kN/m2考慮，屋面可按23kN/m2考慮。c. 板上隔墻：按實際荷載折算，一般輕質隔板可按 1kN/m2考慮，輕質砌體23kN/m2考慮2梁（剪力墻）上隔墻荷載（kN

11、/m）d. 墻厚（米）X 容重 X 高度：粘土石專18kN/m3,水泥空心石專10kN/m3,粉煤灰輕渣空心砌塊78kN/m3,加氣混凝土砌塊5.5kN/m3。e. 墻面裝飾厚度（雙面）X 容重X 高度墻面裝飾層厚單面通常為0.02m,混合砂漿容重17kN/m3。f. 門窗洞口扣去洞口部分墻體荷載，加上門窗自重。梁墻上荷載可取等效均布荷載。3墻柱梁表面裝飾荷載通常將混凝土容重取大一點（28 kN/m3）來考慮，不再另外計算。七、結構計算（上部結構）根據使用的軟件不同，具體方法步驟不同，先掌握我們PKPM PMCADSATWE 及 JCCAD（一）建模詳見PKPMt模常見問題及處理建議、PMCA

12、使用手冊（二）計算參數詳見SATWE用手冊（三）軟件運算（四）計算書1 .結構平面布置簡圖（SATWE接PMfe成數據”圖形檢查）2 .荷載平面布置簡圖（PMCAD面荷載顯示校核）3基本參數等wmass.out4位移wdisp.out5地震wzq.out6各層配筋簡圖7各層梁裂縫、撓度平面簡圖（梁平法施工圖）8.各層板配筋面積簡圖（PMCAD結構平面圖）七、結果分析（SATWE算結果）（一）原始輸入數據檢查（wmass.out）1. 檢查各參數是否正確。2檢查質量（荷載）a.檢查各樓層單位面積質量（1X恒+折減系數X舌），與“ PMCAD 載校核”對比，避免荷載丟失。b.檢查“PMCAD載校核

13、”各樓層單位面積荷載（1.2 X恒+ 1.4 X活）， 與經驗值對比，判斷荷載是否合理。（二）結構整體分析1. 水平位移控制（wdisp.out ）a. 層間位移角（不考慮偶然偏心）限制：框架結構1/550框架剪力墻、框架核心筒、板柱剪力墻1/800筒中筒、剪力墻1/1000框支層1/1000多、高層鋼結構1/300b. 位移比（考慮偶然偏心）限制：最大位移（層間位移）與平均位移（平均層間位移）之比：A級高度建筑（普通多高層屬于此類）：不宜大于1.5 （抗震規范）不宜大于1.2，不應大于1.5（ 高規 ）B級高度建筑、復雜高層結構、混合結構：不宜大于1.2,不應大于1.4（高規）2. 抗震控制

14、（wzq.out ）a. 質量參與系數：不少于90（高規5.1.13.2 ）。如果少于90，增加計算振型數。b. 周期：規范沒有周期大小的控制，根據經驗估算，判斷是否合理，如果周期太大，則說明結構剛度太柔。c. 周期比：扭轉為主第一周期與平動為主第一周期之比A級高度建筑不應大于0.9,B級高度建筑、復雜高層結構、混合結構：不應大于 0.85平動扭轉判定：根據平動、扭轉系數大小判定，如果平動系數越大，則平動所占的能量越多，一般來說，當該系數大于0.5時可認為以該振動為主。第一周期的判定：不要想當然認為排在第一的就是第一周期，應注意剔除局部振動產生的周期。具體可看該振型對底部剪力 的貢獻，第一振型

15、的貢獻應是最大的。d. 剪重比：該層地震作用總剪力/ 該層及其上部重力荷載代表值之和規范規定了最小值詳見抗規表5.2.5 ，高規表 3.3.13 ）7度基本周期小于3.5s的結構 為0.016。軟件對小于最小值的會自動調整放大。3. 結構豎向規則wmass.out）（ 1） . 樓層側向剛度比a. 普通樓層剛度用“地震剪力 /層間位移”計算）抗規 3.4.2-3.4.3 、 高規 5.1.14 規定： 該層的側向剛度小于相鄰上一層的70%，或小于其上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80%，該層地震剪力應乘以1.15的放大系數。軟件會根據計算結果，自動乘以放大系數。b. 首層轉換結構剛度用“剪切剛度”計算）高規附錄 E.0.1 規定： 上下層剛度比宜接近1， 抗震設計不應大于2，非抗震設計不大于3。c. 轉換層數大于1層結構剛度用“剪彎剛度”計算）高規附錄 E.0.2 規定：上下部等效剛度比宜接近1，抗震設計不應大于1.3，非抗震設計不大于2。（ 2）樓層層間受剪承載力抗規 3.4.3.2-2 規定：不應小于相鄰上一層的65。4. 結構抗傾覆驗算wmass.out）抗傾覆彎矩/