结构设计说明 (3)

结构设计（框架结构）1.结构方案设计①确定抗震设防类别及相应的抗震设防标准。

详见《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223-2008。

②确定结构的抗震等级。

详见《混凝土结构构造手册》（以后简称《构造手册》）第一章。

③初步确定框架柱的截面尺寸。

根据柱子所受的总压力依据轴压比的要求确定框架柱的截面尺寸。

详见《构造手册》第五章。

cc f N A A f N *≥⇒≤轴压比限值轴压比限值 其中：一根柱的受力面积荷载设计值楼层数**=)(n N荷载设计值可取15KN/m 2④初步确定框架梁的截面尺寸。

详见《构造手册》第三、五章。

⑤初步确定板的截面尺寸。

详见《构造手册》第二章。

⑥确定结构平面布置。

根据建筑图的要求，合理布置框架柱（为满足经济性，不可太密），框架柱之间布置框架梁，框架梁上有需要时可布置次梁（板块短跨超过5m ；上面有200mm 以上厚墙时；楼板上开有大洞口时，需设置次梁进行结构补强，如电梯间及楼梯间处的大洞口四周均需要设置次梁）。

⑦确定荷载。

楼面或者屋面的建筑做法自定，可选择相关图集11ZJ001等。

楼屋面恒载=建筑做法重量+楼板自重，楼屋面荷载为面荷载。

梁上的墙体重量需要计算线荷载，且为恒载。

楼屋面活载根据房间功能取值，详见《建筑结构荷载规范》。

具体算法可参见“荷载统计表格”。

注意：楼梯间因为踏板厚度未知，恒载可取10KN/m 2。

结构方案确定后，用探索者绘制成图，具体表达方法详见“结构方案图”。

2.PKPM 电算（2010版）PKPM 软件大家已经在上个学期学习过了，具体操作这里不再累述，下面仅说明特别需要注意的地方。

电算部分包括数据输入、结构计算和结果输出三大部分。

以下是各部分的设计要点及参数设置：2.1 数据输入（PM-CAD）①恒载中结构混凝土板的自重可在“建筑模型与荷载输入”里的“恒活设置”中选取“自动计算现浇楼板自重”选项即可。

②电梯间处的楼板板块采取开洞口的方式设置。

③楼梯间处的楼板板块不采用开洞口的方法，而将此板块厚度设置为0，并为此板块选取面荷载：恒载—10.0kN/m2，活载—3.5kN/m2，这样设置是为了PKPM能够传导楼梯间梯板的荷载到框架梁及框架柱上。

④在建立PKPM模型时，对于无地下室的建筑物首层层高均增加500mm，如建筑图首层层高为3m，则在建PKPM模型时，首层输入3.5m，这么设置将嵌固点放在室内地坪下500mm处。

2.2 结构计算（SATWE）（1）结构主体计算选用SATWE模块计算结构内力和配筋，具体参数设置如下：①总信息：混凝土容重取27kN/m3，这么设置主要考虑了混凝土构件内钢筋及抹灰等重量因素。

钢材容重取78 kN/m3。

风荷载和地震作用均只需计算水平方向。

②风荷载信息：无特殊设置，按照任务书给出的风荷载条件输入即可。

③地震信息：设计地震分组、设防烈度及场地类别的参数按照任务书给出的条件输入即可，框架抗震等级应查阅《建筑抗震设计规范》确定，对于六度设防区，一般丙类建筑为4级框架，但对于特殊建筑，如学校、敬老院等为弱势群体建造的建筑应设置为乙类建筑，此类建筑为3级框架。

不考虑偶然偏心，考虑双向地震作用，计算阵型个数取3，活荷载折减系数取0.5，周期折减系数取0.8，其他采用默认值。

④活荷载信息：柱墙设计时活荷载折减，传给基础的活荷载不折减，其他采用默认值。

⑤调整信息：梁端负弯矩调幅系数取0.85，中梁刚度放大系数取2，其他采用默认值。

⑥设计信息：只选取“混凝土柱的计算长度系数计算执行混凝土规范7.3.11-3条”，其他均不选，柱配筋计算按照“单偏压计算”⑦配筋信息：梁、柱主筋采用三级钢，强度为360，箍筋采用一级钢，强度为270。

梁、柱箍筋间距均选取100，其他采用默认值。

⑧荷载组合：均采用默认值。

⑨在“特殊构件补充定义”中，将次梁的两端（注意是一整根次梁的两端，一整根次梁可以有多跨），设置为“铰接”，将建筑物四角的框架柱设置为“角柱”。

但若大跨度空间设置了井字梁，则次梁两端仍按“固结”设置，否则梁会出现严重超筋现象。

（2）楼板配筋计算采用PM-CAD中的“画结构平面图”中进行楼板配筋计算，楼板计算参数设置如下：均采用弹性算法，边缘梁、剪力墙及错层楼板按简支计算，楼板钢筋均采用二级钢，使用矩形连续板跨中弯矩算法，其他采用默认值。

2.3 结果输出（SATWE）（1）结构主体的计算结果在SATWE模块中的“分析结果图形和文本显示”中查看，主要查看以下两个控制因素：①“文本文件输出”中的“结构位移”：框架结构中，X、Y两个方向最大的层间位移角不得超过1/550。

层间最大位移和层间平均位移比若超过1.2，则为“不规则结构”，规范强制性条文规定此值不得超过1.4，一旦超过1.4，结构方案必须调整。

②“超配筋信息”：不得有任何超配筋的情况。

若以上两条均满足，则此结构方案可行，否则需要对构件尺寸进行调整再进行计算直至满足以上条件为止。

（2）楼板配筋计算结果直接在PM-CAD中的“画结构平面图”中输出配筋的计算结果。

（3）输出电算计算书若结构方案调整完毕，整理电算部分的计算书用来自检。

在PKPM中用“pdfFactroy Pro”以A4图幅将计算结果打印成PDF文档形式作为电算部分的电子版计算书。

具体电算计算书打印内容要求及顺序如下：①荷载统计表格——采用之前上传的“荷载统计的EXCEL表格”的形式，表头为“荷载统计”②各层结构平面布置图——即各层梁柱的截面尺寸及布置图，在“接PMCAD生成SATWE数据”中的“图形检查中”可见。

③各层荷载平面布置图——即各层恒、活面荷载及梁上线荷载，在PMCAD 中的“平面荷载显示校核”中可显示，注意：打印时在“荷载选择”中选取显示“楼面荷载”及“楼板自重”，不显示“楼面倒算荷载”，其他采用默认值。

④结构设计信息(WMASS.OUT)、周期振型地震力(WZQ.OUT)、结构位移(WDISP.OUT)三个文件全部信息——在SATWE模块中的“分析结果图形和文本显示”的“文本文件输出”中可见。

⑤各层梁、柱配筋图——在SATWE模块中的“分析结果图形和文本显示”的“图形文件输出”中可见。

⑥各层楼板配筋计算图——采用PM-CAD中的“画结构平面图”中直接输出。

对以上电算电子计算书进行自检，确认无误，至此，电算部分工作结束。

3.结构施工图绘制根据上述“PKPM电算”中的“各层梁板柱配筋计算图”绘制结构施工图，结构施工图包括：柱配筋图、梁配筋图、板配筋图、基础图四大部分。

所有结构施工图制图格式必须满足平法图集11G101-1的要求，结构施工图可采用探索者软件自行绘制，严禁采用PKPM直接出图。

3.1 柱配筋图（1）确定柱编号先对所有层所有框架柱总体进行编号，原则如下：①根据PKPM电算结果里每层的“柱的配筋计算结果”对柱编号进行归并，将每一层里，截面相同，配筋计算结果接近的归并为相同的框架柱编号。

②对于相同位置的柱子在不同楼层应编号相同，比如：1号轴线和B号轴线相交处的柱子，在一层编号为KZ1，在其他层编号也应为KZ1。

③一般情况下，上层的柱配筋计算量都会小于下层柱配筋计算量，但有些特殊情况下，也会出现上层的柱配筋计算量大于下层柱配筋计算量的情况，这时候需要将上层较大配筋下延一层。

比如：一根柱子在1~5层配筋计算量为8，而到了6层配筋计算突然变大到30，这时，需要将6层的30的配筋量下延一层至第5层，则，1~4层实际配筋为8，而5~6层实际配筋为30。

框架柱编号必须同时满足上述三个条件，总体来说，只有从底层~顶层：截面变化相同，配筋计算量相近，且配筋计算量从底层到顶层变化也相同的才能编同一个号。

（2）配筋柱配筋必须同时满足计算和构造两个方面的要求，构造要求详见《构造手册》第五章，下面主要介绍计算的要求。

柱编号完成后，对每个编号的柱子以这个编号里所有柱子最大的配筋计算量进行配筋。

先介绍PKPM 里计算结果的含义。

以下图为例，图中：柱两个侧边上的数字代表两个方向上的纵向受力钢筋的面积，右上角的数字代表单根角部钢筋的面积。

即，此柱x 方向的两个柱边配筋最小计算量为72cm ，（根据历次震害经验，框架柱在所有框架结构构件里损害最为严重，说明框架柱的设计偏弱，故应认为加大框架柱的配筋量，一般可增加20%），实际配筋量应不小于2cm 4.872.1=⨯。

右上角的2.02cm 代表此柱角筋单根最小面积为2.02cm 。

则实际配筋则为其中，红色字体的4根18的钢筋代表此柱的四个角部纵向钢筋，而红色字体的2根18的钢筋代表此柱此侧边中部纵向钢筋，则此柱x 方向的两个侧边配筋均为：4根18的钢筋=角筋2根18+中间2根18，总面积为224810cm .cm >，单根角筋面积为2.52cm ，满足计算要求。

同理，此柱y 方向两个侧边的实际配筋量也应不小于8.42cm ，则此柱y 方向的两个侧边配筋均为：4根18的钢筋=角筋2根18+中间2根18，总面积为224810cm .cm >，单根角筋面积为2.52cm ，满足计算要求。

柱右下角的数字代表箍筋的配筋面积，柱内的数字代表节点核心区的箍筋配筋面积。

即，此柱在加密区箍筋间距（根据PKPM里的设置，前面规定此处设置为100mm 的间距）范围内所配箍筋截面积不小于1.12cm，而在非加密区范围内（非加密区间距在前面PKPM设置里也设置为100mm）所配箍筋截面面积不小于0.02cm。

则实际配筋为：图中红色字体即为箍筋的配筋，箍筋直径为6mm，加密区间距为100mm，非加密区为200mm（非加密区间距一般设置为加密区间距的2倍），此柱为4肢cm，则加密区箍筋配筋量为箍，一根6mm钢筋面积为0.282221.1.>.=⨯，满足计算要求，非加密区箍筋配筋量为，cm131284cm220.0cm 57.010020013.1cm >=⨯，满足计算要求。

另外：图中，红色字体“KZ1”部分表示此柱的编号。

图中，红色字体“500x500”表示此柱的尺寸。

柱详图可采用“探索者”中“布置柱子”中“柱复合箍”进行相关参数设置后导出该柱详图。

上述内容是根据结构计算结果进行配筋，最后还要根据构造要求进行调整，具体构造要求详见《构造手册》第五章。

其他制图规则详见平法图集11G101-1。

3.1 梁配筋图梁编号按层来编，每一层均从头开始KL1（WKL1）、KL2（WKL2）。

往后编号。

梁配筋也需要同时计算和构造两个方面的要求，构造要求详见《构造手册》第三、五章，下面主要介绍计算的要求。

同一层梁如果截面相同、配筋相近可归并为同一个编号，仅对其中一根梁进行详细标注，其他梁仅标注梁编号即可。

（1）框架梁：先介绍PKPM梁结算结果的含义，以下图为例：梁上方的数字表示梁的上部纵筋，梁下方的数字表示梁的下部纵筋，梁上方以G打头的数字表示箍筋。