钢筋混凝土框架结构设计手算步骤

钢筋混凝土框架结构设计手算步骤

一．确定结构方案与结构布置

1．结构选型是否选用框架结构应先进行比较。根据何广乾的模糊评判法，砼结构8~18层首选框剪结构，住宅、旅馆则首选剪力墙。对于不需要电梯的多层采用框架较多。

2．平面布置注意L,l,l’,B的关系。

3．竖向布置注意高宽比、最大高度（分A、B两大类，B类计算和构造有更严格的要求），力求规则，侧向刚度沿竖向均匀变化。

4．三缝的设置按规范要求设置，尽量做到免缝或三缝合一。

5．基础选型对于高层不宜选用独立基础。但根据国勤兄的经验，对于小高层当地基承载力标准值300kpa以上时可以考虑用独基。

6．楼屋盖选型

高层最好选用现浇楼盖

1）梁板式最多的一种形式。有时门厅，会议厅可布置成井式楼盖，其平面长宽比不宜大于1.5，井式梁间距为2.5~3.3m，且周边梁的刚度强度应加强。采用扁梁高度宜为1/15~1/18跨度，宽度不超过柱宽50，最好不超过柱宽。

2）密肋梁方形柱网或接近方形，跨度大且梁高受限时常采用。肋梁间距1~1. 5m，肋高为跨度的1/30~1/20，肋宽150~200mm。

3）无梁楼盖地震区不宜单独使用，如使用应注意可靠的抗震措施，如增加剪力墙或支撑。

4）无粘结预应力现浇楼板一般跨度大于6m，板厚减薄降低层高，在高层中应用有一定技术经济优势。在地震区应注意防止钢筋端头锚固失效。

5）其他

二．初步确定梁柱截面尺寸及材料强度等级

1．柱截面初定分抗震和非抗震两种情况。对于非抗震，按照轴心受压初定截面。对于抗震，Ac=N/(aXfc) N=BXFXGeXn B=1.3（边柱），1.2（等跨中柱），1.25（不等跨中柱）Ge=12~15kN/m2 a为轴压比fc为砼抗压强度设计值F为每层从属面积n为层数。框架柱上下截面高度不同时，每次缩小100~150为宜。为方便尺寸标注修改，边柱一般以墙中心线为轴线收缩，中柱两边收缩。柱截面与标号的变化宜错开。

2．梁截面初定梁高为跨度的1/8~1/14，梁宽通常为1/2~1/3梁高。其余见前述。对于宽扁梁首先应注意满足挠度要求，否则存在梁板协调变形的复杂内力分析问题。梁净跨与截面高度之比不宜小于4。框架梁宽不宜小于1/2柱宽，且不小于250mm。框架梁的截面中心线宜与柱中心线重合，当必须偏置时，同一平面内的梁柱中心线间的偏心距不宜大于柱截面在该方向的1/4。

3．砼强度等级一级现浇不低于C30，其余不低于C20。

三．重力荷载计算

1．屋面及楼面永久荷载标准值分别计算各层

2．屋面及楼面可变荷载标准值

3．梁柱墙门窗重力计算

4．重力荷载代表值=自重标准值+可变荷载组合值+上下各半层墙柱等重量

可变荷载组合值系数：雪、屋面积灰为0.5，屋面活荷载不计，按实际考虑的各楼面活荷载为1。将各层代表值集中于各层楼面处。

四．框架侧移刚度计算

计算梁柱线刚度，计算各层D值，判断是否规则框架。分别计算框架纵横两个方向。

五．计算自振周期

T1=（0.6或0.7）X1.7Xsqrt(Ut)

Ut___假想把集中在各层楼面处的重力荷载代表值作为水平荷载而算得的结构顶点位移。0.6或0.7为考虑填充墙的折减系数。对于带屋面局部突出的房屋，Ut 应取主体结构顶点位移，而不是突出层位移。此时将突出层重力荷载折算到主体结构的顶层。

Ge=Gn+1(1+1.5h1/H)+G n+2(1+1.5(h1+h2)/H)

分别计算纵横框架。

六．风荷载作用下弹性位移验算

对于框架结构应将所得的分布风荷载按静力等效的原则化为楼面处的集中荷载，以便于内力计算。由水平集中风荷载计算内力及位移（D值法），检查是否满足层间位移及顶点位移要求。如不满足，应返回修改梁柱截面尺寸强度等级。应分别计算纵横向框架内力位移。

七．多遇地震作用下弹性位移验算

40m以下采用底部剪力法等计算水平地震作用，T1>1.4Tg时考虑顶部附加地震作用。计算各质点水平地震作用。水平地震作用下位移验算。检查是否满足弹性位移限制，如不满足应返回修改梁柱截面尺寸强度等级。D值法分别计算纵横向框架内力位移。

八．竖向荷载作用下框架内力计算

活荷载不利布置。当活荷载与恒载之比不大于1时可按满布考虑，跨中弯矩乘1. 1~1.2系数予以调整。常用弯矩分配法计算纵横向框架内力。对计算出的内力进行弯矩调幅。

九．内力组合60m及9度以下几种组合方式

1．1.2恒+1.4活

2．1.2恒+0.9X1.4（活+风）

3．1.35恒+1.0活

4．1.2恒+1.3地震水平力

通常1.2恒+1.4风不起控制作用

十．竖向荷载作用下楼屋盖设计

十一. 梁柱截面配筋节点构造框架柱首先验算轴压比，剪跨比，如不满足要求应调整截面和等级。柱端弯矩设计值的调整（梁柱节点，柱脚弯矩节点调整），以符合强柱弱梁；柱端剪力值调整以符合强剪弱弯；角柱地震作用效应调整以抗扭转引起角柱内力增大。梁抗弯截面设计取抗震和非抗震弯矩大值进行配筋。注意跨中弯矩不小于1/2（按简直梁计算的跨中弯矩）。梁的斜截面设计注意验算截面尺寸是否符合要求。

十二. 基础设计

十三. 罕遇地震作用下薄弱层弹塑性变形验算

7度区竖向不规则，3，4类场地考虑。7~9度楼层屈服强度系数小于0.5时的框架结构应进行薄弱层的抗震变形验算。其余见规程。12层以下有简化计算方法。如不满足变位角限值，应重新调整梁柱截面配筋。所谓竖向不规则即为下层刚度小于上层相邻的70%，承载力小于上层80%。