PKPM框架结构设计讲课稿

工程概况
1.1 建筑设计部分
1.1.1 工程概况
本项目建筑名称为水口卫生院，建筑层数为二层，1-2 层层高均为3.7m,,且都为钢筋混凝土框架结构体系，总建筑面积约为635吊，采用
柱下独立基础。

建筑工程等级为三级、建筑耐火等级为二级，合理使用年限为50年，屋面防水等级为三级，本地区为地震设防烈度6度，故建筑结构设计时用构造满足其抗震要求。

建筑使用年限50 年。

基本风荷载0.45kN/ m 2；基本雪荷载为0.45 kN/ m 2。

1.1.2 设计依据
《总图制图标准》(GB/T 50103-2001)
《房屋建筑制图统一标准》(GB/T 50001-2001)
《建筑结构制图标准》(GB/T 50105-2001)
《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)
《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)
《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2002)
1.1.3 标高及建筑细部作法
1、设计标高：室内设计标高为± 0.000，室内外高差350mm。

2、屋面作法：
屋面1
1. 水泥彩瓦(颜色见立面)
2. 2.5 水泥砂浆(内掺107 胶)，内设16 号镀锌钢丝网
格一曾，网格25*25
3. 25 厚挤塑保温隔热板( 50*50 水泥砂浆分格条)
4. 20 厚1：2.5 水泥砂浆找平
5. 80 厚憎水性珍珠岩板保温层
6. 20 厚1：3 水泥砂浆找平
7. 现浇混凝土结构层
屋面2（用于雨蓬）
1.4厚SBS卷材防水层，下涂冷底子油
2. 20 厚1：2.5 水泥砂浆
3、楼面作法：
1. 20 厚1：
2.5 水泥砂浆压实赶光
2. 素水泥浆结合层一道
3. 现浇钢筋混凝土楼板
结构柱混凝土采用C25,纵筋采用HRB335箍筋采用HPB235梁混凝土采用C25,纵筋采用HRB335箍筋采用HPB235基础采用C25,纵筋采用HRB335箍筋采用HPB235板采用
C25,钢筋采用HPB235楼梯板采用C25，梯板及平台钢筋采用HPB235楼梯梁纵筋采用HRB335
1.2 结构设计部分
1.2.1 工程概况
本工程为二层，主体高度为7.75M,属多层建筑。

多层建筑采用的结构可分为钢筋混凝土结构、钢结构、钢筋混凝土
组合结构等类型。

根据不同结构类型的特点,正确选用材料,就成为经济合理地建造多层建筑的一个重要方面。

经过结构论证以及设计任务书等实际情况,以及本建筑自身的特点,本工程决定采用钢筋混凝土结构。

框架结构体系是由梁、柱构件通过节点连接构成,既承受竖向荷载,
也承受水平荷载的结构体系。

这种体系适用于多层建筑及高度不大的高层建筑。

本建筑采用的是框架结构,框架结构的优点是建筑平面布置灵活,框架结构可通过合理的设计,使之具有良好的抗震性能；框架结构构件类型少,易于标准化、定型化；可以采用预制构件,也易于采用定型模板而做成现浇结构,本建筑采用的现浇结构。

由于本次进行的是医院楼设计, 要求有灵活的空间布置, 故采用钢筋
混凝土框架结构体系符合要求。

1.2.2 设计依据
1. 基本风荷载为0.45kN/ m 2；基本雪荷载为0.45 kN/ m 2。

2. 环境类型属U类,抗震设防烈度为6度。

3. 建筑结构安全等级为三级。

4. 耐火等级为二级。

5. 建筑使用年限50 年。

6. 该建筑采用独立基础。

7. 活荷载标准值：屋面0.5 kN/m 2，病房、化验室、急诊室、治疗室、注射室等其他2.0 kN/m i,药房和B超室5 kN/m2,办公2.0 kN/m i,楼梯、走廊2.5 kN/m T
1.2.3 结构布置及结构计算简图的确定
估计板、柱、梁的截面尺寸
(1) 柱：
b x h=350mm< 350mm
(2) 梁：
h= (1/12~1/8 ) L=375~563,取h=450mm b=(1/3~2/3)h=150~300, 取
b=250mm
( 3 ) 柱高度
底层柱根据地质资料，确定基础顶面室外地面为650mm室内外高差
为350m
h=3.7+0.65+0.35=4.7m
其他层h=3.7m
( 4)板厚度,取1/30~1/40 的跨度,统一取100
何载计算
2.1恒荷载计算
2.1.1屋面恒荷载标准值
水泥彩瓦：0.5 KN/m 2
2.5水泥砂浆：0.0025 X 20=0.05KN/m
25厚挤塑保温隔热板：0.025 X 15=0.375KN/m 20厚1：2.5水泥砂浆找平：0.02 2
X 20=0.4 KN/m 80厚憎水性珍珠岩板保温层：0.08 X 4=0.32KN/nf 20厚1：3水泥砂浆找平：0.02 X 20=0.4KN/nf
X 25=2.5 KN/m2 100厚砼板：
0.1
屋面恒荷载： 4.545 KN/m 2
2.1.2雨蓬恒荷载标准值
4厚SBS卷材防水层0.05 KN/m 2
20 厚1：2.5水泥砂浆0.02 X 20=0.4 KN/m2
40 厚细石钢筋混凝土0.04 2
X 25=1.0 KN/m
30 厚挤塑保温板0.03 X 15=0.45 KN/m2
X 25=3 KN/nf 混凝土现浇板
0.12
雨蓬恒荷载： 5 KN/m 2 2.1.3屋面挑檐恒荷载标准值
根据形状化为规则的长方形进行计算：
其长度为1600,厚度为120，其投影长度为1000
4厚SBS卷材防水层，下涂冷底子油0.05 KN/m 2
2 20厚1:2.5 水泥砂浆0.02 X 20=0.4 KN/m
120厚混凝土现浇板0.12 X 25=3KN/rh
5.52 KN/m
屋面挑檐恒荷载：
2.1.4楼面恒荷载标准值
楼面恒荷载： 4.40 KN/m
2.1.5梁上恒荷载标准值
内纵墙自重： (3.7-0.45 ) X 0.24 X 19=14.82 KN/m
墙面粉刷：
(3.7-0.45 ) X 0.018 X 14+ 0.3=1.119 KN/m
开门后恒载(1.0 X 2.1 )：
第一跨：15.939- (1.0 X 2.1 X 0.24 X 19-0.15 X 1.0 X 2.1 ) / (4-0.24 )=
13.476KN/m
其余跨：15.939- (1.0 X 2.1 X 0.24 X 19-0.15 X 1.0 X 2.1 ) / (3.8-0.24 ) =13.337
KN/m
内横墙自重： (3.7-0.45 ) X 0.24 X 19=14.82 KN/m 墙面粉刷： (3.7-0.45 ) X 0.018 X 14+ 0.3=1.119 KN/m
内横墙的恒载：
15.939
KN/m
外纵墙自重： (3.7-0.45 ) X 0.24 X 19=14.82 KN/m
墙面粉刷：
(3.6-0.45 ) X 0.018 X 14+ 0.46=1.26 KN/m
开窗后恒载(1.8 X 1.5 )：
第一跨：16.08- (1.8 X 1.5 X 0.24 X 19-0.4 X 1.8 X 1.5) / (4-0.24 ) = 13.09
KN/m
其余跨：16.08- (1.8 X 1.5 X 0.24 X 19-0.4 X 1.8 X 1.5 ) / (3.8-0.24 ))=
12.66 KN/m
外横填充墙自重：
(3.7-0.45 ) X 0.24 X 19=14.82KN/m
墙面粉刷：
(3.7-0.45 ) X 0.018 X 14+ 0.46=1.28 KN/m
100厚砼板：
20厚1： 2.5水泥砂浆
板面装修荷载： 板底粉刷或吊顶：
0.10
0.02
1.0 KN/m 0.5 KN/m
X 25=2.5
KN/m 2
X 20=0.4
KN/m 2
外横墙恒载:
2.1.6有柱雨棚板恒载标准值
因直接为房屋外的结构，所以其板厚为120 其按边长计算
arctan 0.3933 21o 27' , cos 0.93 arctan0.368
20o 12' , cos 0.938
1 78 3
总的雨棚的面积：(1.2+ +0.12)(2.5+ +0.12*2)=21.963
0.93 0.938
雨棚的投影面积：3.1*6.54=20.274
4厚SBS 卷材防水层，下涂冷底子油 0.05 KN/m
2
20厚 1:2.5 水泥砂浆 0.02 X 20=0.4 KN/m 2
120厚混凝土现浇板
0.12
X 25=3KN/r n
有柱雨棚恒载:
2.2风荷载计算
风压标准值的计算公式为：
3 = 3 z y S Z 3 0
2
风荷载标准值(kN / m ) ； z 高度z 处的风振系数；
s
风荷载体型系数；
2
z
风荷载高度变化系数； ° 基本风压(
kN / m )
建筑高度7.75m< 30m,可取3 z =1.0 :对矩形平面卩S =1.3 ; y z 可查
荷载规范。

将风荷载换算成作用于框架每层节点上的集中荷载，计算过 程如表2-1。

表中Z 为框架节点到室外地面的高度，A 为各层节点的受 风面积。

表2-1
层次 3 z (m) y S
Z (m) y z
3 0 (KN/m 2)
A(m 2)
P W (KN) 2
1.0
1.3
7.75
0 740
0.45 22Q15
9 53
16.1 KN/m
3.737 KN/m
1 1.0 1.3 4.05 0.740 0.45 44.03 19.06
23楼梯荷载计算
2.3.1计算简图及截面尺寸
2.3.2设计资料
结构安全等级为二级，0 1.0，混凝土为 C25,f c =11.9N/mm,f t =1.27N/mm 。

钢筋为：平台板或楼梯，采用
HRB235 f y =210N/mm2楼梯梁采用HRB335 f y
=300N/mm 2按板式楼梯进行设计，以层间平台做计算，同层平台只给出计算结
果。

2.3.3梯段板计算 2.3.3.1 确定板厚
梯段板的厚度为h 0 30第90mm ，取 h =100mm
2.3.3.2 荷载计算（取1m 宽板计算）
丄
168.2 松-
arctan 3155'
270
a.恒荷载计算
踏步重 斜板重
20
厚水泥砂浆找平层
恒载标准值
b.活荷载标准值 g k 2.5kN / m
2.3.4平台板计算
cos 0.849
1.0 1 0.27 0.1682 25
2.103kN/m 0.27
2
1.0 小‘ 25
2.945kN / m 0.1
0.849
0.27 0.1682
20 0.649kN / m
1.0 0.02
5.697kN/m
采用现浇整体式钢筋混凝土结构，其结构布置如图:
图2-23梯段板TB-1模板图及计算简图
0.27
2.341荷载计算（取1m宽板计算）
恒荷载计算：
平台板自重（假定板厚100mm 0.10 1 25 2.5kN/m
20厚水泥砂浆找平层 1.0 0.02 20 0.4kN/m 恒载标准值g k 2.9kN/m
活荷载标准值g k 2.5kN / m
2.3.5平台梁计算
2.3.5.1荷载计算
梯段板传来 5.697kN/m
平台板传来 2.9/2 1.45kN / m
结构设计信息输出文件
| |
| TAT 结构控制参数、各层质量和质心坐标、各层风荷载输出文件|
| TAT-M.OUT |
| |
| |
| 工程项目：设计人：|
| 项目编号：审核人：计算日期：2008/11/ 8 |
**********************************************************************
* 第一部分结构计算控制参数
**********************************************************************
| 总信息|
结构计算层数：Nsu = 2 结构对称性标志：Naxy = 0 按不对称分析地震力计算标志：Mear = 3 计算水平地震竖向力计算标志：Mver = 2 模拟施工加载1 风力计算标志：Mwin = 3 计算水平风力水平力与结构整体坐标的夹角（弧度）：Arf = 0.000
特殊截面总类数：Nsecn = 0 设计、计算采用规范标志：Icode = 0 按国家规范设计是否考虑P-△效应标志：Lds = 0 不考虑P-△效应地下室层数：Nbase = 0
是否考虑梁柱重叠影响标志：Mbcm = 0 不考虑结构有侧移、无侧移标志：Nstc = 0 有侧移结构类型标志：Mstype = 0 框架结构结构材料标志：Msme = 0 多层混凝土结构土层对地下室侧向嵌固的约束系数：Sbase = 3.00 是否按混凝土规范7.11.3条计算柱长度系数标志：Lzhu = 0 不考虑
| 地震信息| 是否考虑扭转耦联标志：Ngl = 0 不考虑耦连需要计算的振型数：Nmode = 3
地震设防烈度：Naf = 6.0 6度（0.05g）
场地土类型：Kd = 2 2 类
设计地震分组：Ner = 1 第1组周期折减系数：Tc = 1.00 楼层最小地震剪力系数：Em = 0.008 调整框架的抗震等级：Nf = 3 3级
剪力墙的抗震等级：Nw = 3 3级
是否考虑双向地震作用标志：Lsc = 0 不考虑结构的阻尼比：Gss = 0.050 水平地震影响系数最大值：Rmax1 = 0.040 按多遇小震计算地震作用罕遇水平地震影响系数最大值：Rmax2 = 0.500
特征周期值：Tg = 0.350
是否考虑5% 偶然偏心标志：Kst = 0 不考虑竖向地震力作用系数：Cvec = 0.029 斜交抗侧力榀附加地震作用的方向数：Ndir = 0
调整信息|
|
0.2Qo 调整起算层号：Kq1 = 0
0.2Qo 调整终止层号：Kq2 = 0
中梁刚度放大系数：Bk1 = 1.00 边梁刚度放大系数：Bk2 = 1.00 梁端负弯矩调幅系数：Bt = 0.85 梁弯矩放大系数：Bm = 1.00 连梁刚度折减系数：Blz = 0.70 （梁扭矩<0）或（梁扭转刚度>0）折减系数：Tb = 0.40 结构顶部小塔楼放大起算层号：Ntl = 0
结构顶部小塔楼放大系数：Rtl = 1.00 温度应力折减系数：Tmpf = 0.75 转换层所在层号：Mch = 0 剪力墙加强区起算层号：Nshw = 1 考虑与框支柱相连的框架梁的调整标志：LR_kz = 0 不调整
9 度或1 级框架结构的梁柱钢筋超配系数：R_rein = 1.15
考虑附加薄弱层地震剪力人工调整标志：LE_tz = 0 不调整
混凝土容重(kN/m3)：Gc = 25.00
梁纵筋强度(N/mm2) ：FIb = 300.0
梁箍筋强度(N/mm2) ：FJb = 210.0
柱纵筋强度(N/mm2) ：FIc = 300.0
柱箍筋强度(N/mm2) ：FJc = 210.0
剪力墙边缘构件的纵筋强度(N/mm2) ：FIw = 300.0 剪力墙水平分布筋强度(N/mm2) ：FJwh = 210.0 剪力墙约束边缘构件的箍筋强度(N/mm2) ：FJwg = 210.0 梁箍筋间距(mm)：Sb = 100.0 柱箍筋间距(mm) ：Sc = 100.0 剪力墙水平分布筋间距(mm)：Swh = 150.0 剪力墙分布筋最小配筋率(%) ：Rw = 0.30 钢的容重(kN/m3) ：Gs = 78.00 钢号(3 号/15 锰/16 锰):Ns = 235 钢构件净截面与毛截面的比值：Rn = 1.00
地震荷载分项系数：Pear = 1.30 风荷载分项系数：Pwin = 1.40 恒荷载分项系数：Pdea = 1.25 活荷载分项系数：Pliv = 0.00 竖向地震荷载分项系数：Pvea = 0.50 风、活荷载之活载组合系数：Cwll = 0.70 风、活荷载之风载组合系数：Cwlw = 0.60 活荷重力荷载代表值系数：Celi = 0.50 柱配筋保护层厚度(mm) ：Aca = 30.0 梁配筋保护层厚度(mm) ：Bcb = 30.0 柱、墙活荷载折减标志：Live = 0 不考虑柱单、双偏压、拉配筋选择标志：Lddr = 0 单偏压、拉配筋结构重要性系数：Ssaft = 1.00 考虑自定义组合标志：Mzh_m = 0 不考虑自定义组合
修正后的基本风压(kN/m2)：Wo = 0.45 地面粗糙度：Srg = 3 C类结构基本自振周期：T1 = 0.262 结构体形系数分段数(<4) ：Ndss = 2. 结构第一段体形系数的最高层号：Hf1 = 1.
结构第一段体形系数：Sc1 = 1.30
结构第二段体形系数的最高层号：Hf2 = 2. 结构第二段体形系数：Sc2 = 0.00 结构第三段体形系数的最高层号：Hf3 = 0. 结构第三段体形系数：Sc3 = 0.00
| 各层柱、墙活荷载折减系数|
层号：Nfloor = 2 折减系数：Clive = 1.00
层号：Nfloor = 1 折减系数：Clive = 1.00
| 各层附加薄弱层地震剪力的人工调整系数|
层号：Nfloor = 2 调整系数：X 向WeakX = 1.00 Y 向WeakY = 1.00 层号：Nfloor = 1 调整系数：X 向WeakX = 1.00 Y 向WeakY = 1.00
| 各层杆件信息|
Nfr--- 层号，Ntw--- 塔号，Cm--- 柱数，Wm--- 薄壁柱数，BRm--- 支撑数，Bm--- 梁数，Cc--- 柱材料强度，
Wc---剪力墙材料强度，BRc---支撑材料强度，Bc---梁材料强度，Nst---钢号，Hf--- 层高m，HHf--- 楼层高度m
Nfr= 1 Cm= 34 Wm= 0 BRm= 0 Bm= 57
Nfr= 1 Ntw= 1 Cc= 25. Wc= 25. BRc= 25. Bc= 25. Nst= 235. Hf= 4.70 HHf= 4.70
Nfr= 2 Cm= 32 Wm= 0 BRm= 0 Bm= 54
Nfr= 2 Ntw= 1 Cc= 25. Wc= 25. BRc= 25. Bc= 25. Nst= 235. Hf= 3.70 HHf= 8.40
| 剪力墙加强区信息|
剪力墙加强区起算层号：1 终止层号：2
**********************************************************************
第二部分各层质量和质心坐标
**********************************************************************
**********************************************************************
第四部分 各层层刚度、刚度中心、刚度比
**********************************************************************
各层 （地震平均剪力 /平均层间位移 ）刚度、刚度比等，其中：
Ratio_d1: 表示本层与下一层的层刚度之比
层号 塔号
恒载质量 活载质量
(t)
(t) 2 1 294.3 0.0 1 1
569.8
0.0 活荷载质量折减系数：
0.50 总恒载质量：
864.1(t)
总活载质量：
0.0(t)
总质量：
864.1(t)
自重
X Y 质量矩
(t) (m) (m)
(t*m2) 92.5 25.2 8.5 25810.
107.8 25.4
8.4
50268.
**********************************************************************
第三部分 各层风力
层号 2 1 塔号
1 1
X 向风力 (kN) 0.00
33.39
X 向偏心距
(m)
0.00
0.09
X 向剪力 (kN) 0.00
33.39
X 向弯矩
(kN-m) 0.0 156.9 (m) 3.70 4.70
层号
塔号
Y 向风力 Y 向偏心距 Y 向剪力 Y 向弯矩
(kN) (m) (kN) (kN-m) (m)
2 1 0.00 0.00 0.00 0.0 3.70 1
1
83.20
0.95
83.20
391.0
4.70
| 顶点风力加速度值
|
X 向顶层顺风向风力加速度 Acce_XX= 0.000 mm/(s*s)
Y 向顶层顺风向风力加速度 Acce_YY= 0.000 mm/(s*s)
X 向顶层横风向风力加速度 Acce_XY=
1.118 mm/(s*s)
Y 向顶层横风向风力加速度 Acce_YX=
1.005 mm/(s*s)
您大约需要
2.3 兆的硬盘空间
**********************************************************************
层高
层高
Ratio_u1: 表示本层与上一层的层刚度之比
Ratio_u3: 表示本层与上三层的平均层刚度之比
层号
塔号
X 向层刚度 Y 向层刚度 刚心坐标 : X,Y X 向偏心率 Y 向偏心率
2 1 0.1271E+06 0.1146E+06 25.25 8.46 0.01 0.00 1
1
0.1131E+06 0.1085E+06 26.17 8.46 0.07 0.01
层号 塔号
Ratio_d1:X,Y Ratio_u1:X,Y Ratio_u3:X,Y 薄弱层放大系数
:X,Y
2 1 1.12 1.06 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
1 1 1.00 1.00
0.89 0.95
1.00 1.00
1.00 1.00
| 框架结构整体稳定验算 |
第五部分 楼层抗剪承载力、及承载力比值
**********************************************************************
Ratio_Bu: 表示本层与上一层的承载力之比
层号 塔号 X 向承载力 Y 向承载力 Ratio_Bu:X,Y
2 1 0.9663E+0
3 0.9663E+03 1.00 1.00 1 1 0.1192E+0
4 0.1192E+04 1.23 1.23
Nfr= 2
Ntw= 1 GDx= 0.1271E+06 >20* 0.7955E+03
该层
求， 不需要考虑
P- △效应
Nfr= 2
Ntw= 1 GDy= 0.1146E+06 >20* 0.7955E+03
该层
求， 不需要考虑
P- △效应
Nfr= 1
Ntw= 1 GDx= 0.1131E+06 >20* 0.1839E+04
该层
求， 不需要考虑
P- △效应
Nfr= 1
Ntw= 1 GDy= 0.1085E+06 >20* 0.1839E+04
该层
求， 不需要考虑 P- △效应
X Y
X
Y
向满足整体稳定要
向满足整体稳定要 向满
足整体稳定要 向满足整
体稳定要
**********************************************************************。