结构计算

一、课程的地位、作用和任务
《建筑结构CAD》是土木工程专业新增的一门选习课程，是一门理论与实践紧密结合的专业课，可为本专业一些专业课程的课程设计以及毕业设计提供电算分析方法的基础和计算机绘图的技能，也是高职专业能力培养的骨干课程之一。计算机在建筑结构中的应用已非常广泛，为了使学生毕业后能立即适应设计、科研工作环境，有较好的动手操作能力，适应社会的需要，特开设本课程，这就是本课程的主要任务。
二、教学内容和教学要求
1．介绍计算机在建筑结构中应用的发展过程，简单介绍在建筑结构应用中常用的几种软件，主要分为绘图软件和计算分析软件。
2．介绍第一部分——绘图软件部分（AUTOCAD绘图软件）。在这一部分主要让学生初步掌握AUTOCAD基本绘图方法和操作方法，熟悉一些常用基本命令，为学生以后自学掌握其他高级命令操作打下基础。
1.梁板截面选择
梁板截面的最小高度根据刚度要求（高跨比）确定，一般可不必验算其变形。根据楼面荷载的大小，可参考下列数据初估：
厚板 h=L/40~L/35（楼梯厚板厚h=L/30~L/25）
悬挑板厚 h=L/10~L/12
次梁 h=L/18~L/12
主梁 h=L/12~L/8
伸臂梁 h=L/6~L/5
当活载较大时宜采用较大的截面高度h。梁的截面宽度b均为其高度h的1/3~1/2。
例如，对一般多层住宅结构，可选用如下经验值（仅供参考）：
单向板 h=8cm ~ 9cm
双向板 h=9cm ~ 10cm ( L=3~3.6m )
框架梁 200×400, 200×500, 200×400
次梁 150×300, 150×350, 200×400
梯梁 150×300, 200×400
伸臂梁 200×350~400 ( L=1.2 ~ 1.5 m )
3.2.4.荷载计算
活荷载 风荷载、人群荷、雪荷载、地震荷载等活荷载（按当地的荷载规范考虑）
永久荷载（恒荷载） 板、梁（自重荷载）等
1)荷载取值
各种恒载标准值和活荷载标准值的取值详见《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001 06版）。
宜将各种构件的单位荷重先行计算出来，以便在构件内力计算时查用。下面结合多层住宅建筑举例说明。
2)屋面板荷载（以下是设计院常用数据）
南方建筑常用架空大阶砖或膨胀珍珠岩隔热层，其自重按实际构造通过计算确定。
不上人面屋：架空隔热层自重标准值为1.5kN/m2
钢筋混凝土结构屋面，其均布活荷载的标准值为0.7kN/m2
上人面屋：120高架空隔热层自重标准值为1.6kN/m2
180高架空隔热层自重标准值为1.95kN/m2
钢筋混凝土结构屋面，其均布活荷载的标准值为1.5kN/m2
坐砌大阶砖、膨胀珍珠岩隔热层：隔热层自重标准值为1.0kN/m2
3)楼面荷载（以下是设计院常用数据）
楼面荷载及常用材料自重详见《荷载规范》（GB

J 9—87或GB5009-2001）。
常用材料自重
钢筋混凝土 25kN/m3
素混凝土 24kN/m3
水泥砂浆 20kN/m3
混合砂浆 17kN/m3
贴面类地面（包括20mm厚水泥砂浆打底） 1.0kN/m2
花岗岩类地面（包括20mm厚水泥砂浆打底） 1.0kN/m2~1.2kN/m2

例1 计算楼板的外荷载（广厦计算软件使用数据。有截面厚度的板，其自重程序自动导荷。）
某住宅板（计算跨度 ），厚度按构造要求取 。
（1）普通板荷载
恒载标准值
抛光砖地面层（包括20mm厚水泥砂浆打底） 1.0
20mm混合砂浆顶棚抹灰

恒载标准值
活荷载标准值
（2）卫生间板荷载（某住宅）
恒载标准值
防滑砖地面层（包括20mm厚水泥砂浆打底）
1.0
20mm水泥砂浆顶棚抹灰

350mm回填物(焦碴混凝土)


恒载标准值
活荷载标准值

4)梁自重
计梁自重有两种方法 ：扣板重，加梁粉刷；不扣板重，不加粉刷。
按第二种方法计算较简便，一般当梁的截面尺寸不大时，其计算精度已能满足工程计算要求。
5)砖墙自重
砖墙均布线荷载 = 砖墙及墙面自重 × 墙高
= 砖墙及墙面自重 ×（层高 — 梁高）
例2计算楼板梁的外荷载（广厦计算软件使用数据。有截面尺寸的梁，其自重程序自动导荷。）
某住宅墙（层高 ），外墙、分户墙厚度 ，户内隔墙厚度 。墙体材料采用普通（粘土）砖；外墙15厚1：3水泥砂浆打底，面贴外墙砖；内墙15厚1：1：6水泥石灰砂浆打底，乳胶腻子刮面，漆乳胶漆二遍。
（1）外墙荷载(KL1梁)
恒载标准值
180mm厚普通（粘土）砖
外墙面抹灰
内墙面抹灰
恒载标准值
（2）内墙荷载(L2梁)
恒载标准值
120mm厚普通（粘土）砖
内墙面抹灰
恒载标准值
墙上开有门窗洞时，为简化计算，可视门窗洞面积大小，乘以经验折减系数0.7 ~ 0.9。
阳台栏河，应不少于按120mm墙双面粉刷计算。有较大花槽时，需按实计算。栏河垂直活荷载标准值取0.5KN/m。
常用粘土砖和灰砂砖自重（包括批挡层重）
120厚 3.00
180厚 4.25
240厚 5.40

例3 计算梯板、梁传给框架梁、柱的外荷载（广厦计算软件使
用数据。有截面尺寸的梁，其自重程序自动导荷。）
（1） TB1梯段板荷载(折线板厚：h=110mm，某住宅)
恒载标准值
20mm水泥砂浆面层
钢筋混凝土梯段板

20

mm混合砂浆顶棚抹灰

TB1恒载标准值
TB1活荷载标准值
（2） TB2梯平台板荷载
(板厚为110mm，板面标高为H+1.5m)
恒载标准值
20mm水泥砂浆面层
钢筋混凝土板
20mm混合砂浆顶棚抹灰

TB2恒载标准值
TB2活荷载标准值
（3）TL1梁荷载（截面为200 mm×400mm，板面标高为H+1.5，计算跨度 ）
恒载标准值
由TB1梯段板传来
由TB2平台板传来
TL1次梁自重
TL1梁侧抹灰
所以 TL1梁上的恒载标准值为
活荷载标准值
由TB1梯段板传来
由TB2平台板传来
所以 TL1梁上的活荷载标准值为
（4）TL1梁传给框架上的集中荷载 （荷载由TB1板、TB2平台板、TL1次梁自重和梁侧抹灰、构造柱自重产生）
恒载标准值（TB1板、TB2平台板、TL1次梁自重和梁侧抹灰产生）

GZ构造柱自重
GZ的集中恒荷载——恒载标准值
=
GZ的集中荷载——活荷载标准值
=
（5）TL2梁传给框架柱上的集中荷载
TL2梁上的恒载标准值荷载
由TB2平台板、TL2次梁自重和梁侧抹灰产生

由不锈钢拦板产生

TL2梁上的活荷载标准值（荷载由TB2平台板产生）

TL2梁产生的集中荷载——恒载标准值
=
TL2梁产生的集中荷载——活荷载标准值
=
例4 梁上墙体产生的外荷载（广厦计算软件使用数据。有截面尺寸的梁，其自重程序自动导荷。）
标准层120厚粘土砖墙均布线荷载 = 3.00 × (3.0-0.45)=7.55
标准层180厚粘土砖墙均布线荷载 = 4.25 × (3.0-0.45)=11.26
6)其它
悬挑水沟自重按实计，并应考虑排水不良时满水的荷载。
悬挑板及悬挑水沟，尚应考虑施工或检修集中荷载0.8KN，每隔1m一个，作用在最不利位置进行验算。
上机用结构布置图
3.2.5. 板、梁、柱进行配筋计算
1． 高跨比的关系确定梁的高度及按跨度关系确定板的厚度；
2． 板、梁、柱进行弯矩、剪力计算；
3． 画出板、梁、柱的弯矩、剪力图；
4． 板、梁、柱进行配筋计算；
5． 基础承载能力计算；
3.2.6. 制图
1． 制梁、板、柱及节点大样的配筋图
2． 制基础图
3.2.6.结构说明
1. 结构层数及高度
2. 抗震强度
3. 混凝土标号
4. 钢筋等级

计算顺序（手算）
第一部分设计的内容为除框架梁、柱、基础以外的各种构件，计算的一般顺序是：
结构布置——荷载计算——屋面板配筋（包括悬挑板或水沟、梯屋面板等）——屋面次梁——楼面板——楼面次梁——楼梯——其它（如水池结构等）。
计算时应按梁板编号顺序进行。

3.3.计

算图表
计算内力及配筋时应尽量利用现有图表直接查表，以加快设计进度，符合实际工作需要。这一点是与课程设计的要求有所不同的。
常用的工具书有《建筑结构静力计算手册》（以下简称《静力手册》）、《简明建筑结构设计手册》（以下简称《简明手册》）、《钢筋混凝土结构计算图表》以下简称《计算图表》）等。如：
双向板内力——《静力手册》P289~293
单跨梁内力——《静力手册》P135~183
连续梁内力——《静力手册》P248~260或《简明手册》P95
不等跨梁内力——《静力手册》P266~269，或用弯矩分配法（P228）。
单、双向板配筋——《计算图表》
矩形梁配筋As——《计算图表》
T形梁配筋As——《计算图表》
梁钢筋选用——《计算图表》
梁抗剪箍筋——《计算图表》
吊筋或附加箍筋——《计算图表》
查表选择配筋时应注意以下几个问题：
从表格中间查出的数字均可视为已满足最大、最小配筋率条件，不需验算。换言之，凡表中没有标出的配筋，均不能采用。
板筋间距种类不宜过多，可采用@200、@180、@150、@120、@100等五种。（或遵指导教师要求）
单向板分布筋一般用Ф6@200或Ф6@250或Ф6@300，而不用Ф4钢筋。因盘钢的最小直径是Ф6，Ф4钢筋要经过冷拔加工，一般仅用于预制构件。
板的负筋宜选直径较大的组合，施工中不易弄弯。
梁的纵筋配置不宜过密，当有几种组合供选择时，宜取数量少直径大的组合，如用2Ф20而不用4Ф14。必要时可采用Ⅱ级钢筋。
在同一截面内梁的底筋或面筋，钢筋直径不宜相差两级规格。如Ф16可与Ф18、Ф20并用，但Ф16不宜与Ф22并用。且同一截面内不宜采用两种不同钢筋钢号。
梁的箍筋间距一般不宜大于@200，h≤300时不宜大于@150，沿梁全长布置。
3.4.板计算简图
双向板板边究竟是简支还是固支，要看与它相邻的板对它的约束程度而定。实际上，理想的简支座和理想的固定支座是很少的。实用上可参照下述原则处理。
双向板与边梁交接处支座，由于边梁抗扭刚度很小，可以看作自由转动的铰支座，按简支计。
双向板与单向板交接处支座，介于简支与固支之间，理论上应用弯矩分配法计算支座弯矩。但由于一般单向板跨度较小，固端弯矩也很小，调幅后支座弯矩不大，接近于简支的情况。实用上可将此支座作简支边计，然后按经验配置不少于Φ8@200的构造负筋。即使实际弯矩超过一点，其裂缝宽度也能控制在允许范围内。当单向板跨度较大时，也可按固支计算支座弯矩，按简支计算双向板跨中弯矩。
双向板与双向板交接处支座，若两双向板跨度相等、荷载相等，则支座不会转动，属固

支情况。若跨度不相等，则用弯矩分配法。实用上先按固定边查表计算，再取两相邻板负弯矩平均值配筋。（即假定分配系数相等）。调整支座负弯矩后，跨度较大的双向板其跨中弯矩要相应增加。
对于一般住宅建筑和计算活荷载不大于恒载的民用建筑，由于活荷载在总荷载所占比例不大，实用上不需作活荷载不利布置，取满布活荷载计算。同时不考虑板的起拱作用及活荷载折减系数等，可大大简化计算。但对于仓库、书库及工业建筑等计算活荷载大于恒载的梁、板不能作此简化。应按活荷载不利布置，计算跨中正弯矩值、跨中负弯矩值及支座负弯矩值。
3.5.梁计算简图
梁的计算跨度可一律取支承中心线间的距离。对于五跨以内的连续梁，跨数按实际考虑；对于五跨以上的连续梁，可近似按五跨计算。当跨度相差不超过10，且各跨截面尺寸及荷载相同时，可近似按等跨连续梁查内力系数表计算。
作用在梁上的荷载包括梁自重、板传来荷载、墙体或栏河重等，计算时不要漏项。对于支承双向板的梁，板传递的荷载为三角形或梯形，其荷载的最大值为：
式中 、 --------均布的楼面恒荷载和活荷载。
--------板的较小跨度。
若为简支梁，可直接查《静力手册》P155~156得跨中弯矩。
若为连续梁或框架梁，可根据固端弯矩相等的条件，将三角形或梯形荷载换算成等效均布荷载（《静力手册》P265）。
3.6.楼梯计算简图
楼梯分为梁式和板式两种，板式楼梯下表面平整，施工方便，外观轻巧，当梯段水平投影在3以内时，宜优先采用板式楼梯。
梯段板可做成斜板式或折板式，均可简化成水平简支板计算。同时，作用在斜板上的恒荷载部分亦应换算成水平投影面上的均布荷载。然后计算其最大弯矩M。
梯段板厚度一般取 （1/25 ~ 1/30 ）L，常用厚度为 120~160mm。
对扶手荷载一般有两种配筋方法。一种是假定扶手荷载均布作用在梯段板上，相应增加梯板的受力筋。另一种是在扶手下的梯板内另加2Ф12以专门承受扶手荷载（相当于高度较小的梁），则梯段板计算中可不在考虑扶手重。但在计算平台梁时，扶手荷载则以集中力形式作用于梁上。
板、梁及楼梯计算见多层住宅设计实例。
3.7.板、梁、柱进行配筋计算
3.8.竖向荷载作用下框架内力分析
3.8.1.柱截面选择
框架梁柱截面一般用估算法或根据经验进行初选，最后根据内力分析及配筋结果可做局部调整，避免配筋过密，如段面变动不大则内力分析不需重算。
从抗震设计角度出发，柱截面选择的原则是：
a. 同层框架面不宜相差太大。这样水平地震构造作用分配均匀，避免中柱

配筋过多。
b. 柱沿高度改变截面，一般每二至三层改变一次。按抗震构造要求，柱截面宽度不宜少于300mm。
框架柱 柱的截面面积通常根据经验或作用于柱上轴力设计值N并考虑弯矩影响后估算。
非抗震时建议取
式中
—— 柱的截面面积；

—— 混凝土轴心抗压强度设计值；

—— 柱轴向力设计值。可按该柱受荷面积大小估算，多层框架民用建筑竖向荷
载标准值可取 ，再由 定出柱截面的高度 和宽度 。柱截面可做成矩形或方形，一般要求 ， ， 。抗震设计时，柱的截面面积应考虑轴压比（ ）限值的影响，具体计算按GB 50011－2001《建筑结构抗震设计规范》要求考虑。
一般柱截面宽度取50mm的倍数，柱截面高度取100mm的倍数。根据经验，框架柱截面不能太小，一般取 ， ，且柱净高与截面长边之比宜大于4。柱子所用的混凝土不宜低于C20，高层框架结构低层受力很大，为减小柱截面尺寸，提高柱子承载能力，往往对低层逐渐提高混凝土强度等级。
框架梁截面选择除考虑受力需要外，还需要照顾建筑立面的统一、美观（如门窗洞高度宜一致），截面高度不宜变化过多。按抗震构造要求，框架梁截面宽度不宜少于200mm，且不宜柱宽的1/2。
例5 某三层框架平面如图所示，要求：初步确定梁、柱截面尺寸及材料。
解：确定梁、柱截面尺寸及材料：梁柱混凝土选C20， 。
梁截面尺寸：根据经验及构造要求，横向框架梁（ ）截面取 （边跨与中跨等跨），纵向连系梁截面取 。
柱截面尺寸：柱截面尺寸根据柱轴力的设计值估算。取竖向荷载标准值 ，恒荷载、活荷载综合分项系数为1.25，则底层中柱柱底轴力设计值 为

（1）非抗震设计采用方形截面，则 ，取 ，满足构造要求。
（2）7度抗震设防设计采用矩形截面，轴压比查规范为 ，由 得： ，取 ，则 ，取 ，满足构造要求。
例6 计算屋顶柱Z5传至天面柱的荷载P5（外荷载，广厦计算软件使用数据）

（1）TWB1板传来的荷载 （
恒载标准值
架空隔热层自重标准值为 1.5
100mm钢筋混凝土板
20mm混合砂浆顶棚抹灰
恒载标准值
不上人面屋面活荷载标准值
恒载标准值
活荷荷载标准值
（2）TWB2板传来的荷载 （
同TWB1板
恒载标准值
活荷荷载标准值
（3）TWB3板传来的荷载 （
恒载标准值
架空隔热层自重标准值为 1.5
100mm钢筋混凝土梯段板
20mm混合砂浆顶棚抹灰

恒载标准值
不上人面屋面活荷载标准值
恒载标准值

活荷荷载标准值
（4）天面钢筋混凝土水池传来的荷载 （水池储水10T）
恒载标准值
（5）梯屋顶柱Z5传来的钢筋混凝土柱自重（ ）
恒载标准值 =
（6）梯屋顶梁TWKL2和 TWKL2传来的钢筋混凝土梁自重（ ）
恒载标准值
=
所以
恒载标准值为

活荷荷载标准值为

例7 板的配筋计算
（1）屋顶板TWB1的配筋计算（双向板， ， ）
TWB1板恒载标准值
TWB1板不上人面屋面活荷载标准值
1）双向板TWB1的内力（板弯矩）根据静力计算手册计算（按弹性法）

钢筋混凝土板的泊松比为




2）板TWB1的配筋根据中南院《计算图表》手册查表（采用C25混凝土） 第P7页
跨中： 方向 Φ8 @ 180
方向 Φ8 @ 200（构造配筋）
支座 方向 Φ10 @ 150
方向 Φ10 @ 200

单向板、梁的内力计算可根据静力计算手册进行查表计算（按弹性法），配筋根据中南院《计算图表》手册查表进行配置
（2）梯板TB1的配筋计算（单向板， ）
TB1恒载标准值
TB1活荷载标准值 用于书库
1）板TB1的内力计算
板跨中弯矩为
2）板TWB1的配筋根据中南院《计算图表》手册查表（采用C30混凝土，h=110mm）
跨中配筋： Φ12 @ 110
支座配筋： 按构造取 Φ10 @ 200
（3）梯梁TL1的配筋计算（单跨梁，截面为200 mm×400mm，计算跨度 ）
TL1梁上的恒载标准值为
TL1梁上的活荷载标准值为
1）梯梁TL1的内力计算
梁跨中弯矩为

梁支座剪力为

2）梯梁TL1的配筋根据中南院《计算图表》手册查表（采用C25混凝土，截面为200 mm×400mm，纵筋采用Ⅱ级，箍筋采用Ⅰ级）
底筋（P37）：
取2Φ20（ ）
面筋（架立钢筋）： 按构造取 2Φ12（大于2Φ8）
箍筋（P68）： 取Φ6 @ 200（Φ6 @ 300）
（ 大于 ）
3.9. 风荷载计算
风荷载标准值
作用于多层房屋外墙表面上的风荷载标准值WK可按下式计算：
WK =βZμSμZ w0
式中：w0——基本风压值，按《荷载规范》中“全国基本风压分布图”查取；广州市取0. 50kN/m2。
μS——风荷载体型系数，查《规范》表6。
μZ——风压高度变化系数，应根据地面粗糙度类别确定。
地面粗糙度可分为A、B、C三类：
A类指近海海面、海岛、海岸及沙漠地区；
B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中、小城镇和大城市郊区；
C类指有密集建筑群的大城市市区。
βZ——风振系数。对于高度不超过30或高度比（H/B）小于1.5的房屋，可不考虑风振影响，取=1.0；对于超

过上述范围者，按《荷载规范》的规定计算。
3.10.框架节点的设计及抗震构造要求
本工程为丙类建筑、抗震等级为三级。框架节点设计及抗震构造要求如下：
柱钢筋：
1)柱的纵向钢筋：
a．柱纵筋一般在基础面及楼板面位置接驳。当框架抗震等级为三级时，底层柱底的纵筋宜采用焊接，其他部分当钢筋直径d≥22mm时可采用绑扎接头，搭接长度不少于1.2 （三、四级框架）。
b．柱内纵向钢筋的净距不应小于50mm。截面尺寸大于400mm的柱，纵向受力钢筋彼此间的中距不应大于300mm。混凝土保护层厚度 。当截面高度 时，在侧面应设置直径为10～16mm的纵向构造钢筋，并相应地设置附加箍筋或拉筋。
c．上下层柱的接头
多层现浇钢筋混凝土柱，通常在楼层面设置施工缝，上下层柱须做成接头，见图，一般是将下层柱的纵筋伸出楼面一段搭接长度，以备与上层柱的纵受压钢筋搭接。《规范》规定不加焊的受拉钢筋搭接长度不应小于 （ 为受拉钢筋的锚固长度）。且不应小于300mm；受压钢筋的搭接长度不应小于 ，且不应小于200mm；并要求在受拉钢筋搭接范围内， 箍筋间距不应大于 或l00mm；当搭接钢筋为受压时，其箍筋间距不应大于 或200mm。
各层柱每边钢筋多于4根时，应分二次接驳，每次搭接的长度均不少于1.2 。当上柱钢筋面积多于下柱钢筋时，钢筋差值应加设插筋锚在下柱内。
d．顶层柱顶主筋锚入梁内应不少于 。
设计时，柱纵向钢筋宜采用对称配筋，最小总配筋率为：中柱和边柱0.6%,角柱0.8%。
2)柱的箍筋：
a．柱的箍筋加密范围：柱底不少于纵筋搭接区，各柱端取截面高度、柱净高的1/6和500mm三者的最大值。对底层柱在刚性地面上下各500mm的范围内也应加密箍筋。
b．柱加密区的箍筋直径一般不应小于φ8及1/4 （ 为纵向钢筋最大直径）。当柱截面尺寸不大于400mm时，箍筋最小直径可不小于φ6及1/4 。箍筋间距一般不应大于8 （ 为纵向钢筋最小直径）及150mm（三、四级框架），对角柱则不应大于100mm。在纵筋搭接区内则不应大于5 及100mm。
柱加密区的箍筋最小体积配箍率，应符合抗震规范要求（详见抗震规范）。
c．柱非加密区的箍筋量不宜小于加密区的50%，且箍筋间距不应大于15d（三级框架）（d为纵向钢筋最小直径）。箍筋直径应与加密区相同，以方便施工。
d．框架节点核芯区内箍筋量，不应小于柱端加密区的实际配箍量。
e．箍筋末端应做1350弯钩，弯钩的平直部分不应小于箍筋直径的10倍。柱纵向钢筋的总配筋率超过3%时，箍筋应采用焊接。
f．当截面短边不大于400mm，且纵筋不多于四根时，可不设置复合箍筋；当构件截面各边

纵筋多于3根时，应设置复合箍筋。柱箍筋肢距不宜大于200mm，且每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋约束。
.梁钢筋：
1)梁的纵向钢筋：
a．对采用绑扎骨架的钢筋混凝土梁，其纵向受力钢筋的直径，当梁高 时，不应小于10mm，当梁高 时，不应小于8mm。为了便于浇筑混凝土时保证钢筋周围混凝土的密实性，并确保钢筋的锚固，梁的上部纵向钢筋的净距，不应小于30mm和 （ 为钢筋最大直径），下部纵向钢筋净距，不应小于25mm和 。如图所示的要求。若钢筋必须排成两排时，上、下两排钢筋应当对齐。梁的下部纵向钢筋配置多于两层时，上层钢筋水平方向的净距应比下面两层的净距增大一倍。各层钢筋之间的净间距不应小于25mm和 。
b．梁的支座负筋长度：对跨度及荷载差不大的连续梁，在满足包络图的前提下，一般伸人跨内长度取较大一跨的1/3跨长。当支座钢筋多于3根时，其长度可分两种，部分取l1=1/3，部分取l2=1/4（注意：l1-l2≤h0），但1/3长度的钢筋，不应小于该支座总钢筋用量的一半。
c．梁顶面的通长钢筋，应不小于梁端纵向钢筋截面面积的1/4，且不应少于2Ф12（三、四级框架）。通长钢筋可采用接驳（如使架立筋与支座负筋接驳，甚至取消架立筋使支座负筋互相接驳），接驳搭接长度不小于1.2 。
d．梁端底筋及面筋锚入柱内的锚固长度，应不小于 （三、四级框架）。
2)梁的箍筋：
a．梁端加密区的长度，取梁高的1.5倍及500mm中较大者（三、四级框架）。
b．梁加密区的箍筋最大间距取梁高的1/4、8d、150mm三者的最小值（d为纵向钢筋直径）。箍筋最小直径为Ф8（三级框架）或Ф6（四级框架），且不小于1/4d。
c．梁非加密区的箍筋直径应与加密区相同，箍筋间距一般不宜大于200mm。
3)梁的弯起钢筋：
在梁底纵向钢筋根数 ≥3时，可考虑将其中一根纵筋弯起（注意必须验算梁底筋弯起后梁端的正弯距承载力，当梁底筋数量是由梁端正弯距决定时，底筋不能弯起。（实际设计中，为了便于施工高层建筑的梁一般不设弯起筋）
4)梁的吊钢筋：略。
5)其它：
a．钢筋混凝土柱与砖墙连结面，应沿柱高每隔500 mm预埋2Ф6拉筋，拉筋伸入墙中长度不应小于墙的1/5且不应小于700mm（三、四级框架）。
b．墙高度超过4m时，宜在墙高中部设置与柱连接的通长钢筋混凝土水平墙梁。
c．结构施工中，不宜以强度等级更高的钢筋代替原设计中的主要钢筋，或随意增加结构中的配筋数量，以防止降低结构的延性。当需要替换时，宜按照钢筋的抗拉力设计值相等的原则进行换算。必要时可在设计图纸中注明。
3.11.基础设计
可采用人工挖孔桩（Ф12

00或Ф1400）、钻（冲）孔灌注桩、预应力管桩（Ф400或Ф500）或钢筋混凝土柱下独立基础。
注意：广州市政府已规定限制采用人工挖孔桩。
3.11.1. 钢筋混凝土柱下独立基础
钢筋混凝土柱下基础类型很多，从埋置深度来分，可以分为深基础与浅基础；从施工方式来分，又可分为预制基础与现浇基础，这里只介绍常用的柱下独立基础。
常用柱下独立基础有锥形基础和阶梯形基础两种。如图1-1。

图1-1柱下独立基础
如果轴心受压柱直接竖立在地基土上，则土反力将远远超过一般地基土的承载力，由于土体弹性模量较小，地基将发生较大沉降，甚至引起土体塑性流动破坏（图1-），只有增大柱与地基土的接触面积，即在柱下端扩大面积形成基础，使土反力不超过地基土的承载力，地基将不会发生过大沉降。
基础起到了将上部结构荷载扩散到地基的作用，但如果基础高度太小，在轴向力作用下将沿一定倾角的锥面发生冲切破坏（图1-1），锥面外的基础部分退出工作，减小了基础与地基土的接触面，使地基土过大沉降甚至破坏，只有使基础有足够高度，才能起到扩散荷载的作用。

图1-2地基基础破坏的形式
基础底面配筋太少，在轴向力作用下，也可能发生弯曲破坏（图1-2），使柱外侧的基础部分退出工作，减少了基础与地基土的接触面，使地基土过大沉降甚至破坏，只有使基础底面有足够配筋，才能发挥基础的作用。
为了避免发生前述地基基础的三种不同形式破坏，柱下单独基础的计算，应包括基础底面尺寸、基础高度和基底配筋这三个方面的内容。
1．基础底面尺寸
基础底面的尺寸应按满足地基承载力和变形条件来确定，而一般情况下，可只按地基承载力计算，不必验算地基变形。
（1）基础底面的压力，应符合下式要求：
当轴心荷载作用时
（1）
式中
—— 相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值；

—— 修正后的地基承载力特征值。
当偏心荷载作用时，除符合式（1）要求外，尚应符合下式要求：
（2）
式中
—— 相应于荷载效应标准组合时，基础底面边缘的最大压力值。
2）基础底面压力，可按下列公式确定：
当轴心荷载作用时
（3）
式中
—— 相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的竖向力值；

—— 基础自重和基础上的土重标准值；

—— 基础底面面积， 。若取基础及其以上土的平均重度为 ，基础埋置深度为 ，则 ，将 代入公式（3），即可得到基础底面积计算公式为：
（4）
结合式（3）即可求出基础底面面积

。
当偏心荷载作用时
（5）
（6）
式中
—— 相应于荷载效应标准组合时，作用于基础底面的力矩值；

—— 基础底面的抵抗矩；

—— 相应于荷载标准组合时，基础底面边缘的最小压力值。
当偏心距 时（图1-3）， 应按下式计算：
（7）
式中
—— 垂直于力矩作用方向的基础底面边长；

—— 合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离。

图1-3偏心荷载（ ）下基底压力计算示意
—力矩作用方向的基础底面边长
偏心受压基础底面尺寸计算，先按轴心受压计算，即结合式（1）和式（3）计算底面积，再扩大1.2～1.4倍，选长短边尺寸，通常长短边比为1.5左右，一般不超过2，再验算是否满足式（2）和式（4），如不满足则重选尺寸，再验算到满足为止。
2．地基承载力
地基承载力特征值可由载荷试验或其他原位侧试、公式计算、并结合工程实践经验等方法综合确定。地基承载力特征值由工程地质报告提供。
3．基础高度的确定
基础高度按柱对基础的冲切强度条件确定，对阶梯形基础还应对变阶处的高度进行验算；当基础高度不足时，将沿 锥体斜面发生斜拉破坏，对矩形截面柱的矩形基础，应验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力；受冲切承载力应按下列公式验算：
（8）
（9）
（10）
式中
—— 受冲切承载力截面高度影响系数，当 不大于800mm时， 取1.0；当 大于等于2000mm时， 取0.9，其间按线形内插法取用；
—— 混凝土轴心抗拉强度设计值；

—— 基础冲切破坏锥体的有效高度；

—— 冲切破坏锥体最不利一侧计算长度；

—— 冲切破坏锥体最不利一侧斜截面的上边长，当计算柱与基础交接处受冲切
承载力时，取柱宽；当计算基础变阶处受冲切承载力时，取上阶宽；

—— 冲切破坏锥体最不利一侧斜截面在基础底面积范围内的下边长，当冲切破
坏锥体的底面落在基础底面以内（图1-4），计算柱与基础交接处受冲切承载力时，取柱宽加两倍基础有效高度；当计算基础变阶处受冲切承载力时，取上阶宽加两倍该处基础有效高度。当冲切破坏锤体的底面在 方向落在基础底面以外，即 时（图1-4）， ；
—— 扣除基础自重及其上土重后相应于荷载效应基本组合时的地基土单位面积
净反力，对偏心受压基础可取基础边缘处最大地基土单位面积净反力；

—— 冲切验算时取用的部分基底面积（图1-4 、 中的阴影面积 ， 或图1-4 中的阴影面积 ）；
—— 相应于荷载效应基本组合时作用在 上的地基土净反力设计值。
图1-4计算阶形基础的受冲切承载力截面位置

（a）柱与基础交接处；（b）基础变阶处
1. 冲切破坏锥体最不利一侧的斜截面；2. 冲切破坏锥体的底面线
设计时，一般先根据经验和构造要求假定基础高度，然后按式（8）验算，若不满足，则重新选定高度再验算，直到满足要求为止。
4．基础底板配筋的计算
基础底板在地基净反力作用下，在两个方向均产生向上弯曲，因此，底板下需配置双向钢筋；基础则视为双向挑出且固定于柱周边的悬臂板，计算截面可按柱边计算，若为阶梯形基础，还应按变阶处截面计算。
基础底板配筋，应按抗弯计算确定；在轴心荷载或单向偏心荷载作用下底板受弯可按下列简化方法计算：
当台阶的宽度比小于或等于2.5和偏心距小于或等于1/6基础宽度时，任意截面的弯矩可按下列公式计算（11）、（12）
（11）
（12）

图1-5矩形基础底板的计算简图
式中 、
—— 任意截面1-1、2-2处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值；

—— 任意截面1-1至基底边缘最大反力处的距离；
、
—— 基础底面的边长；
、
—— 相应于荷载效应基本组合时的基础底面边缘最大和最小地基反力设
计值；

—— 相应于荷载效应基本组合时在任意截面1-1处基础底面地基反力设计
值；

—— 考虑荷载分项系数的基础自重及其上土自重；当组合值由永久荷载控
制时， ， 为基础及其上土的标准自重。基础底板全宽内的受力钢筋截面面积，可按下式计算。
长边钢筋： （13）
短边钢筋： （14）
式中
—— 底层钢筋直径，可取10mm。
基础底面短边方向的钢筋一般应放在长边钢筋上面。当基础混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时，应验算柱下基础顶面的局部受压承载力。
5．柱下独立基础的构造要求
锥形基础的边缘高度不宜小于200mm，阶梯形基础的每阶高度宜为300～500mm；垫层的厚度不宜小于70mm，垫层混凝土强度等级应为C10。基础混凝土强度等级不应低于C20。
柱下单独基础底板受力钢筋的最小直径不宜小于10mm；间距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。当有垫层时钢筋保护层的厚度不小于40mm；无垫层时不小于70mm；当柱下钢筋混凝土独立基础边长大于或等于2.5m时，底板受力钢筋长度可取边长的0.9倍，并宜交错布置（图1-7）；
钢筋混凝土柱纵向受力钢筋在基础内的锚固长度 应根据钢筋在基础内最小保护层厚度按规定确定：
有抗震设防要求时，纵向受力钢筋最小锚固长度 应按下式计算：
一、二级抗震等级
（0.1）
三级抗震等级
（0.2）
四级抗震等级
（0.3）
式中
—— 纵向受拉钢筋的锚固长度。

图1-6柱下单独基础底板受力

钢筋布置示意 图1-7现浇柱的基础中插筋构造示意
现浇柱基础，其插筋数量、直径以及钢筋种类应与柱内纵向受力钢筋相同。插筋锚固长度应满足上述要求，插筋与柱纵向受力钢筋的连接方法，应符合现行规范规定。插筋下端宜做成直钩放在基础底板钢筋网上。当符合下列条件之一时，可仅将四角插筋伸至底板钢筋网上，其余插筋锚固在基础顶面下 或 （有抗震设防要求时）处（图1-7）。柱为轴心受压或小偏心受压，基础高度大于等于1200mm；柱为大偏心受压，基础高度大于等于1400mm。
3.11.2. 桩基础
单桩竖向极限承载力标准值
当根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时，宜按桩基础规范5.2.8条计算。
根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系，确定大直径桩（d≥800mm）单桩竖向极限承载力标准值时，可按桩基础规范5.2.9条计算。









结构设计概念复习提纲
1.述本次民用建筑结构设计的全过程。
2.我国的设计基准期规定为多少年。
3.结构在使用年限超过设计基准期后可靠度不变还是减少。
4.一般情况下，恒载的分项系数、可变荷载的分项系数各为多少。
5.荷载标准值是指结构在什么期间，在什么情况下出现的什么荷载值。
6.钢筋混凝土构件脆性破坏的特征是什么。
7.如何对板、梁、柱截面进行初选择。
8.板配筋计算中b为多少。
9.一矩形截面简支梁，b h=200mm 500mm，混凝土强度等级为C20，受拉区配置4根直径20的Ⅱ级钢筋（As=1256mm2），该梁的纵向受拉钢筋配筋百分率ρ是多少。（as=35mm）
10.钢筋混凝土大偏心受压构件的破坏特征是什么。
11.钢筋混凝土偏心受压构件，其大小偏心受压的根本区别是什么。
12.在钢筋混凝土双筋梁、大偏心受压构件的正截面承载力计算中，要求受压区高度x≥2as’是为什么。
13.本次结构设计框架地震作用计算采用的是什么方法。
14.框架梁、柱在水平荷载作用下内力计算一般采用什么方法。
15.D值法与反弯点法最大的区别是什么，它们的假定是什么；分层法的假定是什么；写出分层法、反弯点法的计算步骤。
16.弯矩调幅的适用范围。
17.抗震构造要求框架梁的宽度不宜小于多少。
18.钢筋混凝土现浇板中，钢筋间距不宜大于多少，钢筋直径不宜小于多少。
19.抗震设计的目的及指导思想。近震与远震怎样判别。
20.框架结构的抗震构造措施。
21.条件相同的无腹筋梁，由于剪跨比不同发生剪压、斜压、斜拉破坏，其承载力排列顺序怎样。
22.一受弯构件按规范进行正截面和斜截面计算刚好满足，则一旦破坏发生那种截面破坏的可能性比较大。