结构设计-多层框架结构房屋课件.ppt

1、第一节第一节 多高层建筑结构体系简介多高层建筑结构体系简介 一、多高层建筑的概念一、多高层建筑的概念 1. 多高层建筑的多高层建筑的定义定义 高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010（简称（简称高规高规）规定：）规定： 10层及层及10层以上或房屋高度大于层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑的住宅建筑和房屋高度大于和房屋高度大于24m的其他民用建筑物，称为的其他民用建筑物，称为高层建高层建筑筑。否则，称为多层建筑。否则，称为多层建筑。 房屋高度房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度，：自室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的电梯机房、水箱及构架等高度。

2、不包括突出屋面的电梯机房、水箱及构架等高度。 二、多高层建筑的结构体系二、多高层建筑的结构体系 1.框架结构体系框架结构体系 1）组成）组成 以梁和柱为主要承重构件组成的结构体系。以梁和柱为主要承重构件组成的结构体系。 2）分类）分类 按施工方法不同，分为现浇框架、预制框架和装配整体按施工方法不同，分为现浇框架、预制框架和装配整体式框架。式框架。 3）特点）特点 建筑平面布置灵活，便于设置大空间的房间；结构抗侧建筑平面布置灵活，便于设置大空间的房间；结构抗侧刚度小，水平力作用下的变形大。刚度小，水平力作用下的变形大。 4）适用建筑）适用建筑 办公楼、医院、学校等多层建筑及高度不大的高层建筑。办

3、公楼、医院、学校等多层建筑及高度不大的高层建筑。 2.剪力墙结构体系剪力墙结构体系 1）组成）组成 由纵、横向钢筋混凝土剪力墙组成的结构体系。由纵、横向钢筋混凝土剪力墙组成的结构体系。 2）特点）特点 刚度大、承载力高、整体性较好；在水平力作用下的侧刚度大、承载力高、整体性较好；在水平力作用下的侧向变形较小，抗震性能好；平面布置不够灵活；结构自重较大。向变形较小，抗震性能好；平面布置不够灵活；结构自重较大。 3）适用建筑）适用建筑 住宅、旅馆等开间较小的高层建筑。住宅、旅馆等开间较小的高层建筑。3.框架框架剪力墙结构体系剪力墙结构体系 1）组成组成 在框架结构中布置一定数量的剪力墙所组成的结构

4、体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙所组成的结构体系。 2）特点）特点 具有框架结构和剪力墙结构共同的特点。具有框架结构和剪力墙结构共同的特点。 3）适用建筑）适用建筑 公共建筑和办公楼等建筑中得到广泛应用。公共建筑和办公楼等建筑中得到广泛应用。 4.板柱板柱-剪力墙结构体系剪力墙结构体系 由无梁楼盖和柱组成的板柱框架与剪力墙共同承受竖向和由无梁楼盖和柱组成的板柱框架与剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。水平作用的结构。 5.筒体结构体系筒体结构体系 由竖向筒体为主组成的结构体系。由竖向筒体为主组成的结构体系。 一、布置原则一、布置原则 1）房屋的开间与进深）房屋的开间与进深尺寸尺寸应尽可能

5、应尽可能统一统一，以减少构，以减少构件的类型和规格，方便设计和施工。件的类型和规格，方便设计和施工。 2）房屋的）房屋的平面平面布置应尽可能布置应尽可能规则、对称规则、对称，使结构传，使结构传力直接、受力明确。力直接、受力明确。 3）房屋的）房屋的竖向竖向布置应力求布置应力求体形简单体形简单，使结构刚度沿，使结构刚度沿高度分布均匀，避免突变。高度分布均匀，避免突变。 4）合理的合理的设置设置伸缩缝、沉降缝、防震缝等伸缩缝、沉降缝、防震缝等结构缝结构缝。 第二节第二节 框架结构房屋的结构布置框架结构房屋的结构布置二、布置方案二、布置方案 1横向框架承重方案横向框架承重方案 1）布置）布置 由主梁

6、和柱组成的承重由主梁和柱组成的承重主框架沿房屋的横向布置，主框架沿房屋的横向布置，纵向由连系梁将横向框架连纵向由连系梁将横向框架连成空间结构体系（如图成空间结构体系（如图) )。 2）特点特点 横向刚度较大，有利于抵抗横向水平力。纵向连横向刚度较大，有利于抵抗横向水平力。纵向连系梁的截面尺寸小，有利于房屋室内的采光和通风。系梁的截面尺寸小，有利于房屋室内的采光和通风。 2纵向框架承重方案纵向框架承重方案 1）布置）布置 由纵向主梁与柱构成的由纵向主梁与柱构成的承重主框架沿房屋的纵向布置，承重主框架沿房屋的纵向布置，横向连系梁将纵向框架连成横向连系梁将纵向框架连成空间结构体系（如图）。空间结构体

7、系（如图）。 2）特点特点 纵向刚度大，有利于调整纵向地基不均匀沉降；横向连纵向刚度大，有利于调整纵向地基不均匀沉降；横向连系梁的截面尺寸较小，房屋的横向刚度较差，但有利于设备管系梁的截面尺寸较小，房屋的横向刚度较差，但有利于设备管线的穿行，并可获得较高的室内净空。主要线的穿行，并可获得较高的室内净空。主要适用于适用于层数较少的层数较少的工业房屋。工业房屋。 3纵横向框架承重方案纵横向框架承重方案 1）布置）布置 在房屋的两个方向均在房屋的两个方向均布置承重主框架形成的布置承重主框架形成的承重方案（如图）。承重方案（如图）。 2）特点）特点 房屋的双向刚度均较大，适用于柱网平面形状房屋的双向刚

8、度均较大，适用于柱网平面形状为方形或楼面荷载较大的情况，楼盖常采用现浇混凝为方形或楼面荷载较大的情况，楼盖常采用现浇混凝土双向板或井式梁。土双向板或井式梁。 横向框架承重方案横向框架承重方案施工方案可采用：施工方案可采用：梁，板，柱整体现浇。梁，板，柱整体现浇。 框架结构体系框架结构体系本结构设计：本结构设计：整体式现浇肋形楼盖整体式现浇肋形楼盖钢筋混凝土现浇板式楼梯钢筋混凝土现浇板式楼梯柱下独立基础柱下独立基础一、杆件截面尺寸一、杆件截面尺寸 1.框架梁框架梁 截面形式：截面形式：矩形、矩形、T形、倒形、倒L形等。形等。 截面高度截面高度: 截面宽度截面宽度: ,且不宜小于且不宜小于200m

9、m。 2.框架柱框架柱 截面形式：截面形式：矩形、方形、圆形或多边形等；矩形、方形、圆形或多边形等； 截面高、宽截面高、宽可取（可取（1/151/20）的层高；同时要求：）的层高；同时要求： 截面宽度不宜小于截面宽度不宜小于250mm,截面高度不宜小于截面高度不宜小于400mm。 满足轴压比。满足轴压比。 满足满足框架结构侧移的限值框架结构侧移的限值 第三节第三节 框架杆件的截面尺寸和计算简图框架杆件的截面尺寸和计算简图0161101lhbbbhb3121-截面尺寸以截面尺寸以50mm为模数。为模数。二、计算简图二、计算简图 1.计算单元计算单元 竖向荷载按单元范围确定；水平作用力则需按整竖向

10、荷载按单元范围确定；水平作用力则需按整体结构考虑。体结构考虑。 2.计算模型计算模型 杆件一般用其截面形心轴线表示。变截面杆件则杆件一般用其截面形心轴线表示。变截面杆件则以该杆最小截面的形心轴线表示。现浇框架各节点均以该杆最小截面的形心轴线表示。现浇框架各节点均视为刚节点。框架柱在基础顶面为固定支座。视为刚节点。框架柱在基础顶面为固定支座。 梁的跨度取柱轴线之间的距离；柱高取层高；低梁的跨度取柱轴线之间的距离；柱高取层高；低层柱高取至基础顶面。层柱高取至基础顶面。 三、三、建筑材料：建筑材料：混凝土：混凝土：C30C30 （fC=14.3MPa ，Ec=3.0 MPa）钢筋：纵向受力筋采用钢筋

11、：纵向受力筋采用HRB400HRB400级钢筋，级钢筋， 其余采用其余采用HRB335HRB335级钢筋级钢筋410第四节第四节 钢筋混凝土梁板结构钢筋混凝土梁板结构 钢筋混凝土梁板结构应用十分广泛，钢筋混凝土梁板结构应用十分广泛，楼盖是典型的梁板结构。楼盖是典型的梁板结构。 按施工方法分为：现浇整体式楼盖；按施工方法分为：现浇整体式楼盖； 装配式楼盖；装配式楼盖； 装配整体式楼盖装配整体式楼盖 按结构型式分为按结构型式分为 ：单向板肋梁楼盖；：单向板肋梁楼盖；双向板肋梁楼盖；井式楼盖；无梁楼盖双向板肋梁楼盖；井式楼盖；无梁楼盖 现浇整体式楼盖现浇整体式楼盖 现浇整体楼盖整体性好、抗震性强、防

12、水性现浇整体楼盖整体性好、抗震性强、防水性好，在实际工程中应用较普遍。好，在实际工程中应用较普遍。 1.现浇肋形楼盖现浇肋形楼盖2.井式楼盖井式楼盖3.无梁楼盖无梁楼盖基本知识基本知识单、双向板的有关规定单、双向板的有关规定1）两对边支承的板，应按单向板计算。）两对边支承的板，应按单向板计算。2） 时，应按双向板计算。时，应按双向板计算。3） 时，宜按双向板计算。时，宜按双向板计算。4） 时，宜按沿短边方向受力的单向板时，宜按沿短边方向受力的单向板计算。计算。/2.0cdLL2.0/3.0CdLL/3cdLL板的荷载传递路线板的荷载传递路线 荷载荷载板板次梁次梁 主梁主梁 柱或墙。柱或墙。肋形

13、梁肋形梁板结构板结构的设计内容的设计内容1 1）结构平面布置）结构平面布置: :根据建筑设计，确定柱网和梁格布置根据建筑设计，确定柱网和梁格布置。 柱柱网间距一般在：（网间距一般在：（3.66）m2 2）确定板、次梁和主梁的结构计算简图；）确定板、次梁和主梁的结构计算简图； 主梁沿横向布置主梁沿横向布置 次梁沿纵向布置次梁沿纵向布置 常用跨度常用跨度 单向板单向板 ：（：（1.72.7）m 次次 梁梁 ：（：（46）m 主主 梁梁 ：（：（58）m3 3）内力计算；）内力计算；4 4）截面承载力计）截面承载力计算（正截面），算（正截面），配筋及构造；配筋及构造；5 5）绘制楼盖结构施工图。）绘

14、制楼盖结构施工图。双向板的内力计算双向板的内力计算 双向板的内力分析方法：弹性理论计算、塑性双向板的内力分析方法：弹性理论计算、塑性理论计算。常用弹性理论计算法。理论计算。常用弹性理论计算法。 按弹性理论方法计算时，常采用简化法，即根按弹性理论方法计算时，常采用简化法，即根据双向板四边支承条件，查相应的计算用表。据双向板四边支承条件，查相应的计算用表。本案双向板，按弹性理论计算本案双向板，按弹性理论计算板的不利荷载布置可以不考虑板的不利荷载布置可以不考虑支撑梁对板的有利影响可以不考虑支撑梁对板的有利影响可以不考虑板四边按固接考虑板四边按固接考虑 一、反弯点法一、反弯点法 1.水平力作用下的水平

15、力作用下的受力特点受力特点 1） 弯矩特点弯矩特点 各杆的弯矩图形均为斜直线；各杆的弯矩图形均为斜直线； 每杆均有一个弯矩为零的反弯点。每杆均有一个弯矩为零的反弯点。第五节第五节 水平力作用下的内力近似计算水平力作用下的内力近似计算 2）变形特点）变形特点 除底层柱下端，各除底层柱下端，各柱的上下端均有侧向位柱的上下端均有侧向位移和柱端转角。移和柱端转角。 忽略梁的轴向变形，忽略梁的轴向变形，同一层各柱上下端的相同一层各柱上下端的相对水平位移相同对水平位移相同。 2. 水平力作用下的水平力作用下的计算特点计算特点 确定柱的剪力和反弯点位置。确定柱的剪力和反弯点位置。 3. 基本假定基本假定 1

16、）确定各柱剪力时，假定梁的线刚度无限大，即）确定各柱剪力时，假定梁的线刚度无限大，即认为各柱端无转角。认为各柱端无转角。 2）确定各柱反弯点位置时，除底层柱外，各层柱确定各柱反弯点位置时，除底层柱外，各层柱上、下端节点的转角相同。上、下端节点的转角相同。 4. 反弯点法柱中反弯点法柱中剪力计算剪力计算 以以4层框架结构的顶层为例。沿各柱的反弯点处切开，层框架结构的顶层为例。沿各柱的反弯点处切开，反弯点以上部分的受力图如图。根据水平力的平衡条件得反弯点以上部分的受力图如图。根据水平力的平衡条件得444342414VVVVF 根据假定根据假定1），柱中剪力），柱中剪力V与相对水平位移的关系式为与相

17、对水平位移的关系式为 令令 则则 d为柱上下两端产生单位为柱上下两端产生单位相对水平相对水平位移时需施加的水位移时需施加的水平集中力，称为柱的平集中力，称为柱的抗侧移抗侧移刚度刚度（如图）。（如图）。 d可根据柱的线刚度和柱高求得。可根据柱的线刚度和柱高求得。 uhiVc212212ciVduhudV 对顶层任一柱，可写出对顶层任一柱，可写出 于是有于是有 由此可解得由此可解得 因此因此 444udVjj41444444342414jjududdddF41444jjdFu441444FddVjjjj 同理，可求得其它各层柱的剪力。写为通式，同理，可求得其它各层柱的剪力。写为通式，则任意一层（第

18、则任意一层（第i层）的任意一根柱（第层）的任意一根柱（第j柱）的剪力柱）的剪力可表示为可表示为 5. 反弯点位置反弯点位置 根据假定根据假定2），反弯点的位置为），反弯点的位置为 底层柱：距柱底底层柱：距柱底2/3的底层柱高处。的底层柱高处。 底层以上柱：柱高的底层以上柱：柱高的1/2处。处。mikknjijijijFddV1 6. 反弯点法反弯点法计算步骤计算步骤 1）计算）计算dij； 2）计算）计算Vij； 3）根据）根据Vij和反弯点位置，计算柱端弯矩；和反弯点位置，计算柱端弯矩； 4）根据节点力矩平衡计算梁端弯矩；）根据节点力矩平衡计算梁端弯矩； 5）根据力平衡原理，由梁两端的弯矩求

19、出梁的剪）根据力平衡原理，由梁两端的弯矩求出梁的剪 力；力； 6）绘制内力图（弯矩图、剪力图）绘制内力图（弯矩图、剪力图） 7.反弯点法反弯点法适用情况适用情况 框架框架各层结构比较均匀，梁柱节点线刚度之比各层结构比较均匀，梁柱节点线刚度之比 的多层框架。的多层框架。3bcii二、二、D D值法值法 1.问题的提出问题的提出 框架层数增多时，柱的截面尺寸增大，梁柱线刚度比小框架层数增多时，柱的截面尺寸增大，梁柱线刚度比小于于3。此时，节点转角对内力和反弯点的高度影响大，用反。此时，节点转角对内力和反弯点的高度影响大，用反弯点法计算误差大。弯点法计算误差大。 采用修正柱的抗侧移刚度和调整柱反弯点

20、高度的采用修正柱的抗侧移刚度和调整柱反弯点高度的改进反改进反弯点法弯点法，即，即D值法值法。 2.柱抗侧移刚度柱抗侧移刚度D计算计算 影响抗侧移刚度影响抗侧移刚度D因素：柱的线刚度因素：柱的线刚度ic、柱高、柱高h、梁柱线、梁柱线刚度比刚度比K。 经推导，柱的抗侧移刚度经推导，柱的抗侧移刚度D按下按下式计算：式计算： c称为柱的抗侧移刚度影响（降低）系数，可根据柱所称为柱的抗侧移刚度影响（降低）系数，可根据柱所在层的梁柱线刚度比在层的梁柱线刚度比K按表列公式计算。按表列公式计算。 3.柱反弯点高度修正柱反弯点高度修正 通过力学分析，得到规则框架的标准反弯点高度比通过力学分析，得到规则框架的标准

21、反弯点高度比yo，然后考虑影响柱反弯点高度的因素，对然后考虑影响柱反弯点高度的因素，对yo修正。修正。（1）标准反弯点高度比标准反弯点高度比yo yo根据框架的总层数根据框架的总层数m、柱所在层次、柱所在层次n和梁柱线和梁柱线刚度比刚度比K以及荷载形式查表得到。以及荷载形式查表得到。 212hiDcc（2）上下梁线刚度变化对柱反弯点高度比修正值）上下梁线刚度变化对柱反弯点高度比修正值 y1 y1根据上下横梁线刚度比根据上下横梁线刚度比1和梁柱线刚度比和梁柱线刚度比K查查表得到。表得到。 当上横梁线刚度当上横梁线刚度小于小于下横梁线刚度时，下横梁线刚度时，y1取取正正值；值； 当上横梁线刚度当上

22、横梁线刚度大于大于下横梁线刚度时，下横梁线刚度时，y1取取负负值；值； 对于对于底层柱底层柱，取，取y1=0。 （3）层高变化对柱反弯点高度比的修正值）层高变化对柱反弯点高度比的修正值y2和和y3 1）y2根据上层层高与本层层高之比根据上层层高与本层层高之比2和梁柱线刚和梁柱线刚度比度比K查表得到。查表得到。 当当21时，时，y2取取正正值；值； 当当21时，时，y2取取负负值；值； 对于对于顶层顶层y2=0。 2）y3根据下层层高与本层层高之比根据下层层高与本层层高之比3和梁柱线刚和梁柱线刚度比度比K查表得到。查表得到。 当当31时，时，y3取取负负值；值； 当当21时，时，y3取取正正值；

23、值； 对于对于底层柱底层柱，取，取y3=0。 总之，各层柱的反弯点总之，各层柱的反弯点高度比计算公式为高度比计算公式为3210yyyyy 4. D值法计算步骤值法计算步骤 首先首先计算计算Dij，接着计算，接着计算Vij，此时需将反弯，此时需将反弯点法计算点法计算Vij公式中的公式中的dij用用Dij代替；代替； 然后然后计算反弯点高度计算反弯点高度yh；其余其余步骤同反弯步骤同反弯点法。点法。 一、侧移的近似计算一、侧移的近似计算 水平力作用下的侧移主要由梁和柱的弯曲变形引起。水平力作用下的侧移主要由梁和柱的弯曲变形引起。 特点特点:框架下部的层间位移较大，上部的层间位移较小。框架下部的层间

24、位移较大，上部的层间位移较小。 对任意一层的层间位移，可采用对任意一层的层间位移，可采用D值法按下式近似计算：值法按下式近似计算： 框架结构侧移的近似计算及限值框架结构侧移的近似计算及限值ijiiDVu 结构顶点的位移为各结构顶点的位移为各层层间位移的总和，即层层间位移的总和，即二、侧移限值二、侧移限值 侧移过大，会影响侧移过大，会影响结构的承载力、稳定性结构的承载力、稳定性和使用要求。因此，要和使用要求。因此，要求框架结构的楼层层间求框架结构的楼层层间最大位移与层高之比最大位移与层高之比5501/humiiuu1一、弯矩二次分配法一、弯矩二次分配法 计算步骤计算步骤： 1）计算每一跨梁在竖向

25、荷载作用下的固端弯矩。）计算每一跨梁在竖向荷载作用下的固端弯矩。 2）计算各节点的分配系数。）计算各节点的分配系数。 3）将各节点的不平衡弯矩同时进行分配并向远端传递后，）将各节点的不平衡弯矩同时进行分配并向远端传递后，再对各节点分配一次即结束。再对各节点分配一次即结束。二、分层法二、分层法 1.基本假定基本假定 1) )竖向荷载作用下框架无侧移。竖向荷载作用下框架无侧移。 2) )竖向荷载仅对其作用层的梁及其相连的上、下柱有影响。竖向荷载仅对其作用层的梁及其相连的上、下柱有影响。 3) )柱柱的远端为固定端。的远端为固定端。第六节第六节 竖向荷载作用下的内力近似计算竖向荷载作用下的内力近似计

26、算 2.计算方法计算方法 将每层梁及其相连的上、下柱所组成的开口框架作为一个将每层梁及其相连的上、下柱所组成的开口框架作为一个独立的计算单元，用力矩分配法计算。独立的计算单元，用力矩分配法计算。 计算时，底层以上各层柱的线刚度均乘以折减系数计算时，底层以上各层柱的线刚度均乘以折减系数0.9，并，并取传递系数为取传递系数为1/3；底层柱及梁的传递系数仍为；底层柱及梁的传递系数仍为1/2。 计算所得梁中弯矩即为该梁在荷载作用下的弯矩；柱端弯计算所得梁中弯矩即为该梁在荷载作用下的弯矩；柱端弯矩则为该柱在其相应的上、下两层中计算所得柱端弯矩的叠加。矩则为该柱在其相应的上、下两层中计算所得柱端弯矩的叠加

27、。当节点弯矩不平衡时，可再进行一次弯矩分配。当节点弯矩不平衡时，可再进行一次弯矩分配。 首先首先计算框架计算框架在恒荷载、活荷载及风荷载作用下的在恒荷载、活荷载及风荷载作用下的内力内力，然后进行然后进行内力组合内力组合，求得各构件控制截面的，求得各构件控制截面的最不利内力最不利内力，对，对梁、柱进行梁、柱进行配筋计算配筋计算和和设计基础设计基础。 一、竖向活荷载的不利布置一、竖向活荷载的不利布置 恒荷载必须考虑，竖向活荷载考虑最不利布置。恒荷载必须考虑，竖向活荷载考虑最不利布置。 对一般框架结构，当楼面活荷载不超过对一般框架结构，当楼面活荷载不超过5kN/m2时，可把活时，可把活荷载同时作用于

28、框架的各层梁上计算内力，但应将梁的跨中荷载同时作用于框架的各层梁上计算内力，但应将梁的跨中弯矩乘以增大系数弯矩乘以增大系数1.11.2。第七节第七节 框架结构的内力组合与截面设计要点框架结构的内力组合与截面设计要点二、控制截面及最不利内力二、控制截面及最不利内力 1.框架梁框架梁 控制截面：梁的两端截面（与柱相交处）和跨中控制截面：梁的两端截面（与柱相交处）和跨中截面。截面。 最不利内力：梁端截面最大负弯矩和最大剪力以最不利内力：梁端截面最大负弯矩和最大剪力以及最大正弯矩。及最大正弯矩。 跨中截面为最大正弯矩和可能出现的最大负弯矩。跨中截面为最大正弯矩和可能出现的最大负弯矩。 2.框架柱框架柱

29、 控制截面：柱的上、下端截面（梁底面和现浇梁控制截面：柱的上、下端截面（梁底面和现浇梁板的顶面处）。板的顶面处）。 最不利内力：一般采用对称配筋，有如下最不利内力：一般采用对称配筋，有如下3种种： 及相应的及相应的N、V。 Nmax及相应的及相应的M、V。 Nmin及相应的及相应的M、V。 风荷载在内力组合时，应考虑左风和右风，取风荷载在内力组合时，应考虑左风和右风，取其不利的一种组合。其不利的一种组合。 三、梁端弯矩调幅三、梁端弯矩调幅 1. 调幅目的调幅目的 保证结构具有必要的塑性变形能力，提高框架保证结构具有必要的塑性变形能力，提高框架结构的延性，减少节点附近梁顶面的配筋量，节约结构的延

30、性，减少节点附近梁顶面的配筋量，节约钢材，便于施工。钢材，便于施工。 maxM 2. 调幅方法调幅方法 现浇整体式框架在竖向荷载作用下的梁端负弯现浇整体式框架在竖向荷载作用下的梁端负弯矩乘以调幅系数矩乘以调幅系数=0.8.，同时将跨中弯矩乘，同时将跨中弯矩乘以以1.21.1的增大系数的增大系数 ，而且是先调整再与水平荷，而且是先调整再与水平荷载作用下的内力组合。载作用下的内力组合。四、截面设计要点四、截面设计要点 框架梁按受弯构件设计计算。框架梁按受弯构件设计计算。 框架柱按受压构件对称配筋计算。框架柱按受压构件对称配筋计算。 对一般现浇框架结构，底层柱的计算长度对一般现浇框架结构，底层柱的计

31、算长度lo取基取基础顶面至一层楼板顶面的高度；其余各层柱的计算础顶面至一层楼板顶面的高度；其余各层柱的计算长度长度lo取取1.25倍层高。倍层高。 一、楼梯的类型与组成一、楼梯的类型与组成1.类型类型 按施工方法分为整体式按施工方法分为整体式和装配式。和装配式。 按梯段的结构形式分为按梯段的结构形式分为板式和梁式。板式和梁式。第八节 楼 梯2.组成组成1）板式楼梯）板式楼梯组成组成: 平台板、平台梁、梯段板。平台板、平台梁、梯段板。荷载传递路线：踏步板荷载传递路线：踏步板平台梁平台梁墙柱。墙柱。2）梁式楼梯）梁式楼梯组成组成: 平台板、平台梁、踏步板、斜梁。平台板、平台梁、踏步板、斜梁。荷载传

32、递路线：踏步板荷载传递路线：踏步板梯段梁梯段梁平台梁平台梁墙柱。墙柱。二、钢筋混凝土现浇二、钢筋混凝土现浇板式楼梯板式楼梯计算与构造计算与构造1.梯段板梯段板1）取）取1m宽板带作为计算单元，按单筋矩形截面宽板带作为计算单元，按单筋矩形截面进行截面配筋计算；进行截面配筋计算；2）按简支于上、下平台梁的简支板计算，计算）按简支于上、下平台梁的简支板计算，计算简图如图示。简图如图示。3）梯段板在竖向荷载作用下的内力：）梯段板在竖向荷载作用下的内力：如考虑平台梁对踏步板的约束作用，可取：如考虑平台梁对踏步板的约束作用，可取：2max01()8Mgq l2max01()10Mgq l4）配筋方式通常采

33、用分离式。）配筋方式通常采用分离式。 在垂直受力筋方向按构造要求配置分布筋，每踏在垂直受力筋方向按构造要求配置分布筋，每踏步至少有步至少有1根分布筋。根分布筋。2.平台板平台板当板的两端均与梁整体连接时，板跨中弯矩可取：当板的两端均与梁整体连接时，板跨中弯矩可取：当板的一端支承在平台梁上，而另一端支承在墙当板的一端支承在平台梁上，而另一端支承在墙上时，跨中弯矩为上时，跨中弯矩为平台板的配筋方式及构造要求与普通板一样。平台板的配筋方式及构造要求与普通板一样。2max01()10Mgq l2max01()8Mgq l3.平台梁平台梁 一般按单跨简支梁计算。承受梯段板、平台一般按单跨简支梁计算。承受

34、梯段板、平台板传来的荷载及平台梁自重；荷载按沿梁长均布板传来的荷载及平台梁自重；荷载按沿梁长均布考虑。考虑。 平台梁配筋和构造要求与一般梁板结构相同。平台梁配筋和构造要求与一般梁板结构相同。三、钢筋混凝土现浇三、钢筋混凝土现浇梁式楼梯梁式楼梯计算与构造计算与构造1踏步板踏步板1）取）取1个踏步作为计算单元，按两端支承在斜梁个踏步作为计算单元，按两端支承在斜梁上的单向板进行截面配筋设计；上的单向板进行截面配筋设计；2）每个踏步下不少于）每个踏步下不少于 的受力钢筋，且布置在踏的受力钢筋，且布置在踏步下面的斜板中，分布筋间距不大于步下面的斜板中，分布筋间距不大于250mm 。 2梯段斜梁梯段斜梁1

35、）竖向荷载作用下的内力（如图）：）竖向荷载作用下的内力（如图）：2）梯段斜梁配筋及构造要求与一般梁相同。）梯段斜梁配筋及构造要求与一般梁相同。2max01()8Mgq lmax1()cos2nVgq la3.平台板与平台梁平台板与平台梁 平台板的计算和构造要求与板式楼梯平台板平台板的计算和构造要求与板式楼梯平台板相同。相同。 平台梁承受平台板传来的均布荷载，梯段斜平台梁承受平台板传来的均布荷载，梯段斜梁传来的集中力及平台梁自身的均布荷载。平台梁传来的集中力及平台梁自身的均布荷载。平台梁的配筋和构造要求与一般梁相同。梁的配筋和构造要求与一般梁相同。两种：锥形、阶梯形。两种：锥形、阶梯形。第九节第

36、九节 柱下独立基础设计柱下独立基础设计一、基础形式一、基础形式二、基础的主要尺寸二、基础的主要尺寸基础底面尺寸、基础高度、外形尺寸等基础底面尺寸、基础高度、外形尺寸等杯形基础、高杯基础杯形基础、高杯基础1. 按地基承载力按地基承载力确定基础底面尺寸确定基础底面尺寸；2. 按混凝土冲切、剪切强度按混凝土冲切、剪切强度确定基础高度和变阶确定基础高度和变阶处高度处高度；3. 按基础受弯承载力按基础受弯承载力计算板底配筋计算板底配筋；4. 构造处理构造处理及施工图绘制及施工图绘制 三、设计内容三、设计内容1.1.确定基础底面尺寸确定基础底面尺寸已知：上部结构传来的力（轴力、弯矩和剪力标准已知：上部结构

37、传来的力（轴力、弯矩和剪力标准值）、地基承载力特征值，确定基础底边长。值）、地基承载力特征值，确定基础底边长。 1）轴心受压）轴心受压 2）偏心受压）偏心受压 计算步骤： 1）按轴压计算公式初步确定基础底面面积；）按轴压计算公式初步确定基础底面面积；2）考虑偏心影响，将初定基底面积扩大）考虑偏心影响，将初定基底面积扩大1040%；3）确定基底边长比值）确定基底边长比值 l / b=1.52.0； 4）计算基础底面边缘最大和最小压应力；）计算基础底面边缘最大和最小压应力；5）按地基承载力验算公式进行验算。）按地基承载力验算公式进行验算。 2. 2.基础高度确定基础高度确定 根据柱与基础交接处混凝

38、土抗冲切承载力根据柱与基础交接处混凝土抗冲切承载力要求确定。要求确定。hptm00.7lFf b hmtb() / 2bbbslFp A计算阶梯形基础的受冲切承载力截面位置计算阶梯形基础的受冲切承载力截面位置3.3.底板钢筋计算底板钢筋计算 4.4.构造要求构造要求 (1)一般要求一般要求 轴心受压基础的底面一般采用正方形；偏心受压基础底面应采轴心受压基础的底面一般采用正方形；偏心受压基础底面应采用矩形，其长边与弯矩作用方向平行；长、短边长的比值在用矩形，其长边与弯矩作用方向平行；长、短边长的比值在1.52.0之间，不应超过之间，不应超过3.0。 锥形基础的边缘高度不宜小于锥形基础的边缘高度不

39、宜小于200mm；阶形基础的每阶高度；阶形基础的每阶高度宜为宜为300500mm。 混凝土强度等级不宜底于混凝土强度等级不宜底于C20。常用。常用C20或或C25。基础下通常。基础下通常要做低强度混凝土（宜采用要做低强度混凝土（宜采用C10）垫层，其厚度宜为）垫层，其厚度宜为50100mm。 底板受力钢筋一般采用底板受力钢筋一般采用HPB235级或级或HRB335级钢筋，其最小级钢筋，其最小直径不宜小于直径不宜小于10mm，间距不宜大于，间距不宜大于200mm。当有垫层时，受力。当有垫层时，受力钢筋的保护层厚度不宜小于钢筋的保护层厚度不宜小于35mm，无垫层时不宜小于，无垫层时不宜小于70mm

40、。基础底板的边长大于时基础底板的边长大于时2.5m，沿此方向的钢筋长度可减短，沿此方向的钢筋长度可减短10%，并应交错布置。并应交错布置。 对于现浇柱基础，如与柱不同时浇灌，其插筋的根数及直径应对于现浇柱基础，如与柱不同时浇灌，其插筋的根数及直径应与柱内纵向受力钢筋相同。插筋的锚固及柱的纵向受力钢筋的搭与柱内纵向受力钢筋相同。插筋的锚固及柱的纵向受力钢筋的搭接长度，均应符合接长度，均应符合混凝土规范混凝土规范的规定。的规定。 1 1 基础的分类基础的分类 (1) 柱下独立基础（扩展基础）根据其受力性能可分为：柱下独立基础（扩展基础）根据其受力性能可分为： 轴心受压基础轴心受压基础 偏心受压基础

41、偏心受压基础2 2 构造要求构造要求基础形状基础形状：独立基础的底面一般为：独立基础的底面一般为矩形矩形，l/b=1.52.0。基。基础的截面形状一般可采用对称的础的截面形状一般可采用对称的阶梯形阶梯形或或锥形锥形。底板配筋底板配筋：一般采用：一般采用I级或级或II级钢筋，级钢筋，d不宜小于不宜小于10mm，间距，间距不宜大于不宜大于200mm，也不宜小于，也不宜小于100mm。 当基础底面边长大于或等于当基础底面边长大于或等于3m时，底板受力钢筋的长度时，底板受力钢筋的长度可取边长的可取边长的0.9倍，并宜交错布置。倍，并宜交错布置。 保护层厚度：有垫层时，保护层厚度：有垫层时，c35mm；

42、 无垫层时，无垫层时，c70mm。混凝土强度等级混凝土强度等级：基础的混凝土强度等级不宜低于：基础的混凝土强度等级不宜低于C15。常。常用用C15和和C20，基础底部通常浇注一层素混凝土垫层，便于，基础底部通常浇注一层素混凝土垫层，便于绑扎底板钢筋，保证施工质量，垫层混凝土强度等级不宜低绑扎底板钢筋，保证施工质量，垫层混凝土强度等级不宜低于于C10。厚度为。厚度为50100mm，四周伸出底板，四周伸出底板50mm 2 2 构造要求构造要求阶梯形基础：每一阶高度为阶梯形基础：每一阶高度为200500mm之间，第一阶出挑之间，第一阶出挑宽度宽度b11.75h1，其余各阶出挑宽度，其余各阶出挑宽度b

43、ihi锥形基础的边缘高度锥形基础的边缘高度200mm，不宜大于，不宜大于500mm；基础顶面；基础顶面四边应比柱子宽四边应比柱子宽50mm，便于安装柱子模板。，便于安装柱子模板。当锥形基础的斜坡处为非支模制作时，坡角不宜大于当锥形基础的斜坡处为非支模制作时，坡角不宜大于250，最大不得大于最大不得大于350。1 1 基础的分类与设计内容基础的分类与设计内容 (2) 基础的设计内容：基础的设计内容： 基础的形式；基础的形式； 埋置深度；埋置深度； 底面尺寸；底面尺寸； 基础高度；基础高度； 底板的配筋计算；底板的配筋计算； 对一些重要的建筑物或土质较为复杂的地基，尚应对一些重要的建筑物或土质较为

44、复杂的地基，尚应进行变形或稳定性验算；进行变形或稳定性验算； 当独立基础的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等当独立基础的混凝土强度等级小于柱的混凝土强度等级时，尚应验算柱下独立基础顶面的局部受压承载力。级时，尚应验算柱下独立基础顶面的局部受压承载力。2 2 基础底面尺寸基础底面尺寸 （1 1）轴心荷载作用下的基础）轴心荷载作用下的基础 ：在轴心荷载作用下，基础在轴心荷载作用下，基础底面的压力为均匀分布，设计时应满足：底面的压力为均匀分布，设计时应满足： bd1NNGpfAA 若基础的埋置深度为若基础的埋置深度为d，基础及其，基础及其上填土的平均重度为上填土的平均重度为 20kN/m20kN/m

45、2 2, ,则则 ，可得基础底面面积为：，可得基础底面面积为： mmGdAddmNAfd （2）偏心荷载作用下的基础偏心荷载作用下的基础 ：在偏心荷载作用下，：在偏心荷载作用下，基础底面的压力为线性分布。基础底面的压力为线性分布。 偏心受压基础压力分布偏心受压基础压力分布2 2 基础底面尺寸基础底面尺寸基础底面边缘的压力可按下式计算：基础底面边缘的压力可按下式计算： 取取 ，并将，并将 代入，可将基础底面边代入，可将基础底面边缘的压力值写成如下形式：缘的压力值写成如下形式：maxbbminpNMpAWbNNGbMMVh0bb/eMN2/6Wlbmaxb0min61pNeplbb2 2 基础底面

46、尺寸基础底面尺寸在偏心荷载作用下，基础底面的压力值应符合下式要在偏心荷载作用下，基础底面的压力值应符合下式要求：求： 在确定偏心荷载作用下基础的底面尺寸时，一般采用在确定偏心荷载作用下基础的底面尺寸时，一般采用试算法试算法。首先按轴心荷载作用下。首先按轴心荷载作用下初步估算基础的底面面积初步估算基础的底面面积；再再考虑基础底面弯矩的影响考虑基础底面弯矩的影响，将基础底面积适当，将基础底面积适当增加增加(10-40)%，初步选定基础底面的边长初步选定基础底面的边长l和和b，计算偏心荷载作用下，计算偏心荷载作用下基础底面的压力值基础底面的压力值，然后验算是否满足要求；如不满足，应，然后验算是否满足

47、要求；如不满足，应调整基础底面尺寸重新验算，直至满足为止。调整基础底面尺寸重新验算，直至满足为止。 max1.2pfmaxmin2pppf2 2 基础底面尺寸基础底面尺寸3 3 基础高度验算基础高度验算 独立基础的高度独立基础的高度除应除应满足构造要求满足构造要求外，还应根据柱与外，还应根据柱与基础交接处以及基础变阶处混凝土的基础交接处以及基础变阶处混凝土的受冲切承载力受冲切承载力计算计算确确定。定。ltm00.7Ff b hljlFp Amtb()/2bbb3 3 基础高度验算基础高度验算4 4 基础底板配筋基础底板配筋 独立基础底板的受力状态可看作在地基土反力作用下支承于独立基础底板的受力

48、状态可看作在地基土反力作用下支承于柱上柱上倒置的变截面悬臂板倒置的变截面悬臂板。基础底板配筋采用。基础底板配筋采用地基土净反力地基土净反力。 (1) 轴心荷载作用下的基础轴心荷载作用下的基础：将基础底板划分为四个区块，：将基础底板划分为四个区块，每个区块都可看作是固定于柱边的悬臂板，且区块之间无联每个区块都可看作是固定于柱边的悬臂板，且区块之间无联系。系。 ttjalbbpM2242 ttjbbalpM2242 由于长边方向的钢筋一般置于沿短边方向钢筋的下面，由于长边方向的钢筋一般置于沿短边方向钢筋的下面，此处若假定此处若假定b方向为长边，故沿长边方向为长边，故沿长边b方向的受力钢筋截方向的受

49、力钢筋截面面积，可近似按下式计算：面面积，可近似按下式计算： ysfhMA09 . 0 如果基础底板两个方向受力钢筋直径均为如果基础底板两个方向受力钢筋直径均为d，则截面，则截面的有效高度为，故沿短边的有效高度为，故沿短边l方向的受力钢筋截面面方向的受力钢筋截面面积为：积为：ysfdhMA09 . 04 4 基础底板配筋基础底板配筋 (2) 偏心荷载作用下的基础偏心荷载作用下的基础：当偏心矩小于或等于：当偏心矩小于或等于1/6 基础宽度时，沿弯矩作用方向在任意截面基础宽度时，沿弯矩作用方向在任意截面处，及处，及垂直于弯矩作用方向在任意截面垂直于弯矩作用方向在任意截面处相应于荷载效处相应于荷载效应基本组合时的弯矩设计值可分别按下列公式计算：应基本组合时的弯矩设计值可分别按下列公式计算：lppAGppalaMjjjj,max,max,2122121 AGppbbalMjj22481min,max,2 当按上式求得弯矩设计值当按上式求得弯矩设计值 、 后，其相应的基础后，其相应的基础底板受力钢筋截面面积可近似地按轴心受压公式进行计算。底板受力钢筋截面面积可近似地按轴心受压公式进行计算。MM4 4 基础底板配筋基础底板配筋