毕业设计结构计算部分计算过程详解

● 1.框架承重方案的选择房屋平面一般横向尺寸较短，纵向尺寸较长，横向刚度比纵向刚度弱。

当将框架结构横向布置时，可以在一定程度上改善房屋横向与纵向刚度相差较大的缺点，而且由于连系梁截面高度一般比主梁小，窗户尺寸可以设计的大一些，室内采光、通风较好。

因此，在多层框架结构中，常采用这种形式。

框架结构纵向承重方案中，楼面荷载右纵向梁传至柱子，横梁高度一般较小，室内净高较大，而且便于管线纵向穿行。

此外，当地基眼房屋纵向不够均匀时，纵向框架可在一定程度上调整这种不均匀性。

纵向框架承重方案的最大缺点是房屋的横向抗侧移刚度小，因而在工程中很少采用。

框架结构双向承重方案因在纵横两个方向中都布置有框架，因此整体性和受力性能都很好。

特别适合于对房屋结构的整体性要求较高和楼面荷载较大的情况下采用。

主梁的跨度一般为6~9m ，次梁一般为4~7m 。

但是，随着柱网尺寸的加大，楼板厚度以及梁、柱截面尺寸增大，材料用量增加，不经济。

● 2.截面尺寸估算一般，框架梁的截面尺寸可按下式计算：01111~;~81824b b b h l b h ⎛⎫⎛⎫== ⎪⎪⎝⎭⎝⎭； 多层和高层建筑中的楼面可以做成装配式、装配整体式和现浇式三种形式。

装配式楼面的刚度弱，一般只用于多层建筑。

房屋高度超过50m 的高层建筑宜采用现浇楼面结构。

房屋高度不超过50m 的高层建筑，除现浇楼面外，还可以采用装配整体式楼面，也可以采用与框架梁右可靠连接的预制楼面。

三种楼面结构与框架梁的谅解构造不一样。

在现浇楼面中，楼面板的钢筋与框架梁的钢筋交织在一起，混凝土同时浇灌，整体性好。

在装配整体时候楼面中，将预制的楼面板搁支在框架梁上厚，在预制板上做一层刚性的钢筋混凝土面层，整体性比现浇楼面弱。

装配式楼面时将楼面板直接搁支在框架梁上，整体性差。

在计算框架梁的截面惯性矩时，要考虑楼面板与梁连接使梁的惯性矩增加的有力影响，为力简化起见，可按下表中的简化公式计算量的惯性矩：楼板类型 边框架梁 中框架梁 现浇楼板 I=1.5I 0 I=2.0I 0 装配整体式楼板 I=1.2I 0 I=1.5I 0 装配式楼板I=1.0I 0I=1.0I 0框架柱截面一般都采用举行活方形截面，在多层建筑中，框架柱的截面尺寸可按下式估算：()11~,1~21218::c i c cc c i b H h b b i ⎛⎫== ⎪⎝⎭柱截面宽度；h ：柱截面高度；H 第层的层高；在高层框架时，按上式估算的框架柱截面可能偏小，可按下式计算：()v v 21.0N 1.1~1.2N N N c c cvc N b h f N f =——柱中的轴向力，可按下式计算：=——柱支承的楼面荷载面积上竖向荷载产生的轴向力设计值，求时，可近似将楼面板沿柱轴线之间的中线划分，恒载和活载的分项系数均取1.25或近似取12~14kN/m 进行计算。

——混凝土轴心抗压强度设计值。

为了减少构件类型，多层房屋中的柱截面沿房屋高度不宜改变。

高层建筑柱截面沿房屋高度可根据房屋层数、高度、荷载等情况保持不变或者做1~2次改变。

当柱截面沿房屋高度变化时，中间柱宜使上下柱轴线重合，编著和角柱宜使截面外边线重合。

框架柱截面惯性矩：3112c c I b h =框架柱的线刚度为：c c iE I i H =本设计中的柱截面估算方法：C c c N cA b h f μN=≥A c ——框架柱截面积： b c ——框架柱的截面宽度； h c ——框架柱的截面高度；N ——柱轴向压力设计值，按下式进行估算：12G N qSn γααβ=μN —框架柱的轴压比限值，抗震等级为1~3级时按下表取值，抗震等级为4级及非抗震时，取1.0。

f c ——柱混凝土抗压强度设计值，N/mm 2 。

γg ——分项系数（已包含活载），可取1.25；q ——每个楼层上单位面积的竖向荷载标准值，kN/m 2 ，参考下表计算。

《高规》5.1.8 条的条文说明中有这样的叙述：目前国内钢筋混凝土结构高层建筑有恒载和活载引起的单位面积重力，框架和框剪结构的约为12~14kN/m 2 ，剪力墙和筒体约为13~16kN/m 2；S ——柱一层的受荷面积，mm 2； n ——柱承受荷载的楼层数；α1——考虑水平力产生的附加系数，风荷载活四级抗震时，α1=1.05；3~1级抗震等级是，α1=1.05~1.15； α2——边柱、角柱轴向力增大系数，边柱α2=1.1，角柱α2=1.2，中柱α2=1.0； β——柱有框架梁与剪力墙连接时，柱轴力折减系数，可取为0.7~0.8。

无剪力墙时取1.0框架柱轴压比限值结构体系抗震等级一级二级三级框架结构0.7 0.8 0.9框剪、筒体结构0.75 0.85 0.95部分框支剪力墙0.6 0.7 ——注：1)轴压比μN=N/f c A，指考虑地震作用组合的框架柱和框支柱轴向压力设计值N与柱全面积A和混凝土轴心抗压强度设计值f c乘积之比值，对不进行地震作用计算的结构，取无地震作用组合的轴力设计值。

2)当混凝土强度等级为C65~C70时，轴压比限值宜安表中数值减小0.05；混凝土强度等级为C75~C80时，轴压比限值宜按表中数值减小0.10。

3)剪跨比λ不大于2的柱，其轴压比限值应按表中数值减小0.05；对剪跨比λ小于1.5的柱，轴压比限值应专门研究并采取特殊构造措施；4)沿柱全高采用井字复合箍，且箍筋间距不大于100mm、肢距不大于200mm、直径不小于12mm，或沿柱劝告采用复核举行螺旋箍，且螺距不大于100mm、肢距不大于200mm、直径不小于12mm，活沿柱全高采用连续复合举行螺旋箍，且螺距不大于80mm、肢距不大于200mm、直径不小于10mm时，轴压比限值均可按表中数值增加0.10；上述三种箍筋的配筋特征值λv均应按增大的轴压比有“住古今加密区的箍筋最小配箍特征值”表查得。

5)柱经采用上述加强措施后，其最终的轴压比吧限值不应大于1.05竖向荷载标准值估算值结构体系竖向荷载标准值（已包含活荷载）（kN/m3）框架结构轻质砖10~12机制砖12~14 框剪结构轻质砖12~14机制砖14~16筒体、剪力墙结构15~18● 3.计算简图底层柱高可以从基础顶面算至楼面标高处，中间层的柱高可以从下一层楼面标高算至上一层楼面标高，顶层柱高可以从顶层楼面标高算至屋面标高。

当上下柱截面发生改变时，取截面较小的截面形心轴线作为计算简图上的柱单元，待框架内力计算完成后，计算杆件内力时，要考虑荷载偏心的影响。

● 4.D值法1.应注意：平面图不对称的时候，两侧的柱的D值是不一样的。

反弯点法是梁柱线刚度比大于3时，假定节点转角为0的一种近似方法。

当柱子的截面较大时，梁柱线刚度比常常较小，特别是在高层框架结构或抗震设计时，梁的线刚度可能小于柱的线刚度，框架节点对住的约束应为弹性支承。

柱子的抗侧移刚度不但与柱的线刚度有关，而且海域梁的线刚度有关，另外，与该楼层所处的位置、上下楼层梁的线刚度之比，以及上下层层高，甚至于房屋的总层数有关。

因此，应对反弯点法中的反弯点高度进行修正。

修正后的柱的抗侧刚度有“D”表示，故通常成为D值法。

该方法的计算步骤与反弯点法相同，精确度比反弯点法高。

但与反弯点法一样，做了平面结构假定，忽略了轴向变形。

同时，D值法虽然考虑了节点转角，但又假定同层各节点转角相同，推导D值及反弯点高度是，还作了一些假定。

因此，D值法也似乎近似方法。

随层数增加，忽略轴向变形带来的误差也增大。

D 值法需要解决的是，修正后的框架柱的抗侧刚度“D ”的确定，调整后框架柱的反弯点高度。

212K c AB AB jABc AB i V D u h i ααα==∆——柱的线刚度；——考虑梁中刚度比值及柱端约束条件对柱抗侧刚度的影响系数，当框架梁的线刚度为无穷大时，=1；h——一般梁柱线刚度比。

2. 确定主的反弯点高度：影响著的反弯点的高度的主要因素是柱上下端的约束条件。

当梁端固定或梁端转角完全相等时，反弯点在中点。

梁端约束刚度不同时，梁端转角页不相等，反弯点移向转角较大的一端，也就是移向约束刚度较小的一端。

当一端为铰接时（支承转动刚度为0），反弯点与该端铰重合。

影响梁端约束刚度的主要因素是：1) 结构总层数以及该层所在位置； 2) 梁柱线刚度比；3) 荷载形式；4) 上层与下层梁刚度比；5) 上下层层高变化。

在D 值法中，通过力学分析求得标准情况下的标准 反弯点高度比y 0（即反弯点到柱下端距离与柱全高的比值），再根据上下梁线刚度比值及上下层层高变化，对y 0进行调整。

标准反弯点高度比试标准的举行框架在各层等高、等跨以及各层梁柱线刚度均相同的多层框架在水平荷载作用下用力法求得的反弯点高度比y 0。

5.屋面及楼面设计1. 板的分类：根据受力的不同，楼板一般可分为单向板和双向板。

钢筋混凝土楼盖结构中有纵横两个方向的梁把楼板分割为很多区格板，每一区格的板一般在四边都有梁或墙支承，形成四边支承板。

为了设计上的方便，《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2002）第10.1.2 条规定：1) 当长边与短边长度之比不大于2.0时，应按双向板计算；2) 当长边与短边长度之比大于2.0，但小于3.0时，宜按双向板计算；当按沿短边方向受力的单向板计算式，应沿长边方向布置足够数量的构造钢筋。

3) 当长边与短边长度之比不小于3.0时，可按沿短边方向受力的单向板计算。

两对边支承的板按单向板计算。

在双向板肋梁楼盖中，由梁划分的区格板尺寸不宜过小，梁的数量增多，施工复杂，板受力小，材料得不到充分利用。

板区格也不宜过大，板区格过大时，板的厚度增加，材料用量增多，结构自重增大，同样也不经济。

双向板肋梁楼盖中，双向板区格一般以3~5m 比较合适，当柱网尺寸较大时，可以增设梁，使板区格尺寸可控制在较为合理的范围之内。

2. 双向板配筋计算系数表的应用。

1) 根据l ox /l oy 查表，得到m x 和m y ，这里得到的数据分别是平行于x 方向和y 方向的板的中心点处单位板宽内的弯矩。

是板中心处的弯矩。

2) 得到m x,max 和m y ,max ，这里得到的数据分别是平行于l ox 和l oy 方向的板跨内最大弯矩，是板跨内的最大弯矩；3) 得到m x ’和m y ’，这里得到的数据分别是固定边中点沿l ox 和l oy 方向单位板宽内的弯矩，是支座处的弯矩。

()()()()()()()2,m ax ,m ax 2,m ax ,m ax ,m ax ,m ax ,m ax ,m ax ,m ax ,m ax 20/,0.20.20.2''''x x ox y y oy x x x x y y y x x x ox x x o m m g q l m m g q l m kN m m m m m m m m m m m g q l m m g q l μμμμ⎧⎫=+⎪⎪=⎨⎬=+⎪⎪⎩⎭⎧⎫=+⎪⎪=⎨⎬=+⎪⎪⎩⎭=+=+ 等号左边的是板中心处弯矩，单位是表示每米板宽内的弯矩，而右边的则没有单位，仅仅是一个系数而已。