结构计算讲解

楼面恒载标准值
容重 (KN/m3)
20 20 25 17
重量 KN(m2)
0.4 0.2 3.0 0.34 4.0
28
上人屋面
屋面做法
厚度
（mm)
地砖
10
1:4水泥砂浆结合层
25
高分子防水卷材
4
1:3水泥砂浆找平层
20
聚苯保温板
100
1:3水泥砂浆找平层
20
1:6水泥焦渣找坡
80
钢筋混凝土楼板
120
小于4，变形能力要求较高，因为短柱刚度大 易剪坏，需设全长加密箍筋。
层高与柱截面高度之比不宜大于15
经验数值，大于15时不易满足水平侧移要求。20
柱截面尺寸
柱的截面尺寸估算（按轴压比）
N G w S n 1 2
c N fcbchc
μc：允许轴压比，三级0.9,二级0.8,一级0.7。 竖向荷载与地震作用组合的最大轴力设计值N。 rG：分项系数，取为1.2； w：单位面积重量，取为12~14kN/m2； S：柱承载楼面面积；n：柱设计截面以上楼层数； 1：一、二级抗震设计角柱为1.3,其余为1.0 2：由于水平力使轴力增大的系数，7度1.05，8度1.1，9
3、对于异形板、楼板开大洞、承托隔墙大跨板， 应按实际形状及实际荷载布置情况进行有限元补充 计算，可采用理正5.62中单块异形板进行计算。计 算时注意应准确输入局部荷载。
9
楼盖结构布置补充原则：
使用要求：
大型设备应有梁支撑
大孔洞边应有梁 重隔断墙应有梁
侧向刚度要求：主梁宜沿建筑物横向布置。
经济要求： 单向板经济跨度：1.5~3m；
上人屋面
非上人屋面
墙体荷载（抹灰、石材、涂料）
永久设备荷载
24
一般楼面做法(铺地砖)
楼面做法
厚度
容重
重量
（mm) (KN/m3) KN(m2)
铺地砖面层
10
20
0.2
1:4水泥砂浆结合层 20
20
0.4
1:3水泥砂浆找平层 20
20
0.4
钢筋混凝土楼板
120
25
3.0
板底20厚粉刷抹平
20
板底20厚粉刷抹平
20
屋面恒载标准值
容重 (KN/m3)
20 20 12 20 4 20 15 25 17
重量 KN(m2)
0.2 0.5 0.05 0.4 0.4 0.4 1.2 3.0 0.34 6.50 29
非上人屋面
屋面做法
厚度
（mm)
SBS改性沥青防水卷材
4
1:3水泥砂浆找平层
20
聚苯保温板
以加气砼砌块墙双面摸灰为例：
（外墙300mm厚，内墙200mm厚，摸灰 20mm）
考虑到组砌时在洞口处混砌部分粘土砖，按照8:2混砌比 例计算砌体容重：
砌体容重： 8×0.8 +19×0.2=10.2kN/m3 外墙： 0.3×10.2 +0.02×20=3.46kN/m2 内墙： 0.2×10.2 +0.02×20=2.44kN/m2
11
单向板好学不好算 双向板难学却好算
主梁 次梁
柱子
12
双向板楼盖设计 按弹性理论设计 1、单块板：
根据不同的边支撑情况，查表即可。
2、多跨连续板：
Ⅰ、恒载满布，
活载存在不利布置： ①要使abcd区格
a
d
板跨中出现最大正弯
矩，活载布置为：棋
b
c
盘格式。 13
②要使某板边出现最大负弯矩，如ab边：
38
39
40
框架梁截面惯性矩增大系数 两边有楼板 一边有楼板
现浇楼面
Ib=2.0I0
装配整体式楼面 Ib=1.5I0
Ib=1.5I0 Ib=1.2I0
为了简化计算,本例框架梁截面惯性矩增大系
数 均采用1.2。
41
半边结构
42
43
44
（４）弯矩分配与传递
首先将各节点的分配系 数填在相应方框内，将 梁的固端弯矩填写在框 架横梁相应的位置上。
对着书本讲例题！ 15
1.4 框架结构分析流程
结构布置 计算模型 荷载计算
内力及位移计算
变形验算 截面设计 构造要求
16
结构布置原则
结构体系
双向抗侧力体系 框架结构只能承受自身 平面内的水平力，因此框架应沿建筑的两 个主轴双向设置，形成双向梁柱抗侧力体 系。
刚接体系 除个别部位外，框架的梁柱应 采用刚接，以增大结构刚度和整体性；抗 震设计时不宜采用单跨框架。
端弯矩； （3）计算框架各节点处的不平衡弯矩，并将每一
节点处的不平衡弯矩同时进行分配并向远端传递，传 递系数为1/2； （4）进行两次分配后结束（仅传递一次，但分配两 次）。
37
弯矩二次分配法例题： 某教学楼为四层钢
筋混凝土框架结构。梁 的截面尺寸为250mmx 600mm，混凝土采用C20； 柱的截面尺寸为 450mmx450mm，混凝土 采用C30，现浇梁、柱， 结构剖面图及计算简图 见右图，试用弯矩二次 分配法绘该框架的弯矩 图。
28 20 20 25 17
重量 KN(m2)
0.56 0.6 0.4 3.0 0.34 4.90
26
防水楼面做法(有防水层)
楼面做法
厚度
（mm)
防滑地砖面层
10
1:4水泥砂浆结合层 30
பைடு நூலகம்
C20细石砼找坡
60
聚胺脂防水涂层
2
1:3水泥砂浆找平层 20
钢筋混凝土楼板
120
板底20厚粉刷抹平
20
楼面恒载标准值
纯框架体系 抗震设计的框架结构，不应 采用部分由砌体承重的混合形式。框架结 构中的楼、电梯间及局部突出屋顶的电梯 机房、楼梯间、水箱间等，应采用框架承17
柱网尺寸的适宜范围
内廊式柱网 常为对称三跨(A+B+A)：
A—边跨跨度(房间进深)：常为6m、6.6 m、 6.9m
B—中间跨为走廊，跨度常为2.4m、2.7m、 3.0m
度1.2。
21
计算模型
程序方法
空间协同分析方法 杆件有限元方法 三维杆件—薄壁杆件空间分析方法 有限元或有限条方法 应用广泛，特别是平面不规则、体型复杂的结构。
简化方法（近似计算）
平面结构协同分析
广泛用于由平面抗侧力结构组成、布置较为规则的结构。
平面刚架模型 近似假定能基本反映实际情况 计算结果有一定精度，方便、适用
了解建筑构造做法（楼、屋面及墙面） 收集结构设计的基本条件 了解其他相关专业对结构的要求
5
建筑构造做法——楼面、屋面
楼面做法
一般楼面做法(铺地砖)——用于普通房间
办公、住宅等
高级楼面做法(铺石材)——用于高级装修
走廊、门厅、电梯厅、楼梯间等
防水楼面做法(有防水层)
卫生间、浴室等
100
1:3水泥砂浆找平层
20
1:6水泥焦渣找坡
80
钢筋混凝土楼板
120
板底20厚粉刷抹平
20
屋面恒载标准值
容重 (KN/m3)
12 20 4 20 15 25 17
重量 KN(m2)
0.05 0.4 0.4 0.4 1.2 3.0 0.34 5.80
30
墙体荷载
墙体荷载一般先导算为平米容重，再根据各层层高 导算为作用在梁上的线荷载。
容重 (KN/m3)
20 20 25 12 20 25 17
重量 KN(m2)
0.2 0.6 1.5 0.02 0.4 3.0 0.34 6.06 27
简易楼面做法(水泥砂浆面层)
楼面做法
厚度
（mm)
1:1.5水泥砂浆面层 20
1:2.5水泥砂浆底层 10
钢筋混凝土楼板
120
板底20厚粉刷抹平 20
双向板经济跨度：4~6m；
次梁的经济跨度：4~6m；
主梁的经济跨度：5~8m；
10
《规范》规定： Ⅰ、长短边之比≤2时，应按双向板设计； Ⅱ 、长短边之比＜3时，宜按双向板设计； Ⅲ 、长短边之比≥ 3时，可按单向板设计。
板厚度的确定方法：合理跨高比及规范规定的各类型板的 最小厚度； 我的原则是宜厚不宜薄，取l/30;
风荷载体型系数 风振系数
35
作用在框架上的风荷载
Bi：框架柱受风面宽度(m)； hj：框架本层层高(m)； hj+1：框架上层层高(m)；
PWj
hj+ 1h
j
36
框架结构在竖向荷载作用下的近似计算
弯矩二次分配法
对六层以下无侧移的框架，此法较为方便。具体步骤： （1）首先计算框架各杆件的线刚度及分配系数； （2）计算框架各层梁端在竖向荷载作用下的固定
22
荷载计算
竖向荷载
恒载Gk 可变荷载(活载) Qk
按负荷面积折减 Wk Ek 活载最不利布置
水平荷载
风荷载Wk 地震作用(偶然作用)
Ek
Gk
Qk Qk
23
竖向荷载
恒载导算
按照建筑专业给定的做法计算
一般楼面做法(铺地砖)
高级楼面做法(铺石材)
防水楼面做法(有防水层)
简易楼面做法(水泥砂浆面层)
简易楼面做法(水泥砂浆面层)
储藏室、电梯机房、出屋面楼梯间等
屋面做法
上人屋面
6
建筑构造做法——墙面
外墙
刷涂料外墙 贴石材外墙 铝塑板(铝板)外墙 玻璃幕外墙
内墙
刷涂料内墙 贴瓷砖内墙
7
结构设计的基本条件
地质资料
地基持力层范围内主要土层情况
地基持力层及其承载力特征值
气象资料
6、梁、柱控制截面内力调整；
7、梁、柱控制截面截面设计；
8、基础设计
3
主要设计规范
建筑结构荷载规范 砌体结构设计规范 砼结构设计规范 建筑抗震设计规范 高层建筑砼结构技术规程 建筑地基基础设计规范
4
结构设计的前期工作
了解建筑布置和功能要求
建筑物设计基准期、建筑物重要性 建筑层数、总高、各层层高、柱网尺寸 各房间主要功能 围护墙材料
若某层墙体净高为3m，则作用在梁上的线荷载导算为：
外墙： 3.46kN/m2×3=10.38 kN/m 31
内墙： 2.44kN/m2×3=7.32 kN/m2
框架结构上的竖向荷载
框架结构上的活荷载不利布置
32
框架结构上的竖向荷载
B
B
A
C
C
C
33
框架结构上的竖向荷载
34
风荷载
基本风压，按全国基本风压分布图采用，≥0.30kN/m2 风压高度变化系数
基本风压
最大冰冻深度
抗震资料
抗震设防分类
场地类别、场地特征周期Tg
抗震设防烈度、设计地震分组
8
1.3 楼屋盖系统计算
1、建议多采用采用双向板设计，少采用单向板；
2、推荐采用弹性分析法进行设计，只有在对实 配钢筋进行结构安全复核时，才允许采用塑性内力 重分布方法进行复核设计。但直接承受动荷载作用 的楼板、无防水层的屋面板、要求不出现裂缝的楼 板只能采用弹性分析法进行设计、复核。
可见，活荷载布置 比较复杂，一般按整个 楼盖满布活荷载考虑。
Ⅱ、内力计算：
a
d
处理成单区格板， 按查表计算。
b
c
1、跨中最大正弯矩 满布g + q/2 和±q/2。
14
⑴满布g + q/2时，每块区格板看成四边固定边； ⑵±q/2时，每块区格板看成四边简支边。
gq/2
q 2
2、支座最大负弯矩 近似按活荷载满布考虑。
梁净跨与截面高度之比宜大于4
（避免形成深梁，以抗剪为主，脆性破坏）
考虑强度与刚度的需要，取值如下： 19
柱截面尺寸
构造要求
柱的截面高度不宜小于300mm
小于300mm时，其承载力折减20%。
在纵横两个方向上不宜相差过大。
矩形柱边长比不宜超过1.5，一般采用方形柱。
柱净高与截面高度之比不宜小于4
17
0.34
楼面恒载标准值
4.34
以下各种楼（屋）面做法及墙体做法均为华北地区某工程
实际做法，其它地区参照当地实际做法。
25
高级楼面做法(铺石材)
楼面做法
厚度
（mm)
石材面层
20
1:4水泥砂浆结合层 30
1:3水泥砂浆找平层 20
钢筋混凝土楼板
120
板底20厚粉刷抹平
20
楼面恒载标准值
容重 (KN/m3)
毕业设计指导
1.1 前期工作总结 1.2 后期工作安排 1.3 楼屋盖系统结构计算 1.4 框架主体结构计算 1.5 部分易错点提醒
1
1.1 前期工作总结
建筑设计严重滞缓，直接影响后续进度！！！ 设计成果表达欠规范，后续阶段还要坚持改图！ 目前本组同学还未真正投入到毕业设计中来，对 老师的要求敷衍了事！这必将影响到最终能否如期 答辩及成绩！
2
1.2 后期工作安排
目前毕业设计已进入第6周，全组同学应该进
入结构计算及计算书的编制学习阶段中。力争在第
10周前完成全部的结构计算及计算书的编制。这里
包括：
1、结构方案的确定；
2、楼屋盖系统的计算（板、楼梯、一榀多跨连
续梁；
3、框架结构竖向荷载内力分析；
4、框架结构水平荷载内力分析；
5、梁、柱控制截面内力组合；
开间方向，柱距为6~8.4m。 常用于旅馆、办公楼、宿舍、教室、医院
等。
等跨式柱网
进深常为6m、7.5m、9 m、12m，从经济 18
框架梁截面尺寸
梁宽不宜小于200mm，且不宜小于柱宽 的1/2
（节点要求，联结紧密）；
梁截面的高宽比小于4
（抗剪要求，避免形成薄腹梁降低其抗剪性 能）；