钢筋混凝土结构设计（钢筋混凝土结构的寿命）

1.1建筑布局灵活空使用空间大。1.2延展性好。1.3整体侧向刚度小，在水平力作用下侧向变形大(剪切型)。所以建筑高度是有限的。1.4非结构部件损坏严重。

2.框架结构体系选择的因素及适用范围

2.1考虑建筑功能的要求。比如多层建筑空大，布局灵活的时候。2.2考虑建筑高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件等因素。2.3框架结构体系是介于砌体结构和框架-剪力墙结构之间的一种可选结构体系。框架设计应符合安全、适用、技术先进、经济、合理和便于施工的原则(结构设计原则)。2.4多层和高层建筑的非抗震设计。一般来说，抗震设计时框架结构采用多层和小高层建筑(7度区以下)。2.5由于框架结构抗侧刚度较差，在地震区不宜设计高框架结构。在7度设防区(0.15g)，对于一般民用建筑，层数不应超过7层，总高度不应超过28m。在8度(0.3g)设防区，层数不应超过5层，总高度不应超过20m。当超过上述数据时，虽然计算指标全部满足规范要求，但不经济。

3.结构平面和竖向布置

3.1为保证框架结构的抗震安全，结构应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性和耗能能力。设计中应合理布置抗侧力构件，以减小地震作用下的扭转效应。布局要规整对称，要有良好的整体性；结构的抗侧刚度应均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度应自下而上逐渐减小(构件的截面尺寸和材料强度不应同时在同一水平变化)，以避免抗侧力结构的抗侧刚度和承载力发生突变。3.2框架结构应按双向梁柱刚架体系设计，以承受竖向和水平方向的地震作用或风荷载。特殊情况下，也可采用刚架和铰接排架的结构体系。但应在铰接排架方向设置支撑或抗震墙，以保证结构的承载力、刚度和稳定性。3.3抗震设计的框架结构不应采用单跨框架。如果不可避免，可以设计为框架-剪力墙结构，多层建筑也可以只在单跨方向设置剪力墙。后一种框架结构的抗震等级应按框架结构选用，而剪力墙的抗震等级应按框架-剪力墙结构选用。3.4框架结构按抗震设计时，不应采用砌体墙部分承重的混合形式。结构中的建筑、电梯间、电梯间、楼梯间、水箱间应采用框架支撑，而不是砌体墙。3.5小高层结构体系采用框架结构。第一，尽可能将过于狭长的结构用伸缩缝拆开。如果建筑专业不允许，可以通过增加端跨的横向刚度来限制结构的扭转效应。具体地说，可以增大侧架的角柱截面，并且可以增加框架梁的高度。有条件的话可以中间加框，既增加了框的跨度数。这些方法可以显著增加结构的扭转刚度。

4.建筑结构的规律性。

4.1《建筑抗震设计规范》GB50011-2001(以下简称《反规范》)第3.4.1条规定:“建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案”。应当指出，这一规定是强制性的，必须不折不扣地执行。4.2当有反规范表3.4.2-1和表2规定的平面或竖向不规则结构时，应符合第3.4.3条的规定。4.3平面不规则建筑可分为三类:A、倒车不规则；b、不规则凹凸；c、地板局部不连续。竖向不规则建筑可分为三类:A、不规则刚性(带薄弱层)；b、竖向抗侧力构件不连续；c、承载力变化不均匀(有薄弱层)。4.3.1结构面扭转不规则性的判断可通过计算实现。在刚性楼板假设下，当计算楼板在小震作用下的最大弹性水平位移(或层间位移)与楼板两端的平均弹性水平位移(或层间位移)之比大于1.2时，判定为不规则扭转。当比值接近1.5时，判定为特别不规则；当比值大于1.5时，一般判定为严重不规范；此时，当计算的弹性水平位移(或层间位移)值小于规范限值的50%时，判定为严重扭转不规则的比值可适当放宽。多层建筑在计算弹性水平位移(或层间位移)时，只能考虑双向地震作用。高层建筑单向地震作用应考虑偶然偏心的影响。

最大值和平均值由楼板中同一轴两端的垂直构件计算，不考虑楼板的悬臂端。4.3.2当不平不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型。当地板平面太长太窄，有大的凹穴和孔洞，地板被削弱太多时，地板可能会产生显著的面内变形。这时，在设计中就要考虑楼板弱化带来的不利影响。例如，在结构分析中应考虑柔性或弹性楼板计算模型，并采取相应的楼板加固措施。对于错层结构，如果错层超过梁高，应按楼板开洞考虑。4.3.3软弱层:该层的层间抗剪承载力(屈服抗剪强度)小于相邻层的80%。薄弱层属于“楼板承载力突变”的不规则性。上述比例不得低于65%。4.3.4:薄弱层:该层的侧向刚度小于相邻层的70%，或小于其上相邻三层侧向刚度的80%；除顶层外，局部回缩的水平尺寸大于下一相邻层的25%。薄弱层属于“横向刚度”不规则。地板的横向刚度通过将弹性阶段的层间剪力除以层间位移来计算。地板的横向刚度可以通过增加该地板的横向刚度或减少上层地板的横向刚度来调节。4.3.5竖向抗侧力构件的不连续性:框架柱的内力由水平转换梁向下传递。柱传递给水平转换梁的地震内力应乘以1.25~1.5的增大系数。

5.结构计算和分析

5.1 SATWE软件设计参数选自5.1.1一般信息:“刚性楼板假设对所有楼层都是强制性的”——在判断结构扭转规律和计算楼层弹性层间位移时选择，但一般不选择。5.1.2风荷载信息:1。地面粗糙度类别——以拟建建筑物所在位置为圆心，用建筑物迎风2km范围内的平均高度h划分地面粗糙度类别。h>18m时为d类，9m≤h≤18m时为c类，h3”；一般高层建筑取1.0；活荷载较大(≥ 4.0 kN/m)的高层和一般多层建筑为1.1 ~ 1.2；活荷载大的多层建筑取1.2 ~ 1.3；3.剪力墙配筋区起始层数——4。连梁刚度折减系数——当设防烈度为6度或7度时取0.7，当设防烈度为8度或9度时取0.5。结构位移风荷载控制时，不应小于0.8。5.中梁刚度放大系数-1.5，用于组装整体框架梁；现浇楼板框架梁取2；6.0.2 qo-框架-剪力墙结构填充；

设计参数:1。考虑P-δ效应——反调节和高调节中都有规定；您可以查看程序计算结果的结论。2.梁柱重叠部分简化为刚性域——异形柱结构或短肢剪力墙结构中hw/bw≤3的柱；3.钢柱计算长度系数按侧向位移-弱支撑计算；不考虑大力支持；4.混凝土柱的计算长度系数——一般考虑，填“√”；5、柱配筋计算原则——框架柱应按双偏计算，排架柱按单偏计算；5.2计算结果的分析、判断和调整5.2.1合理性判断1。自振周期:一般情况下，框架结构的基本自振周期为t1 = (0.12 ~ 0.15) n (n为结构的计算层数)。如果计算周期偏离上述数值太远，则应考虑本工程刚度是否合适，必要时应调整结构截面尺寸。如果结构截面尺寸和布置正常，没有特殊情况，但计算周期相差太大，则应检查输入数据是否有错误，检查振动模型是否有异常。自振周期应尽可能避开场地土的卓越周期，否则会发生类似的共振。土的卓越周期是根据覆盖层厚度h和土层剪切波速νs按公式t0 = 4h/νs计算的周期。塘沽场地土的自振周期为0.8 ~ 1.0s..在1976年唐山大地震中，7 ~ 10层框架结构(自振周期0.6~1.0s)遭到严重破坏，很多甚至倒塌到底。但3 ~ 5层混合结构房屋(自振周期小于0.3s)略有损坏。说明当建筑物的自振周期与地面的特征周期一致或接近时，由于共振，震害会更严重。

研究表明，由于土体在地震时的应力应变关系是非线性的，在同一地点，场地在地震时的卓越周期不是常数，而是会随震级、震源机制和震中距而变化。GB50011不要求结构的自振周期，以避开场地的卓越周期。实际上，多自由度结构体系有多个自振周期，不可能完全避开场地的卓越周期。2.振型:正常计算结果的振型曲线多为连续平滑曲线，当刚度和质量沿垂直方向有明显突变时，振型曲线中可能存在不平滑的畸变点。结构的基本振动模式是剪切型。3.位移:结构的弹性位移角应满足《抗震规范》第5.5.1条的要求。即δ UE/h ≤ [θ c] = 1/550。此时的位移是在“楼板面内刚度无穷大”的假设下计算的，单向水平地震时不应考虑偶然偏心的影响。如果位移值太小，整体结构刚度会降低。如果位移值过大，可以增加整体结构刚度。

5.2.2梯度判断竖向刚度和质量变化均匀的结构，在均匀外力作用下，内力和位移的计算结果也应自上而下均匀变化，不能有大的突变，否则应检查结构截面尺寸或输入数据的正确性和合理性。5.2.3判断重力荷载作用下的平衡，柱的轴力应基本符合近似计算结果。即Ni=qAi。q这里是单位面积的重力荷载，框架结构约为12 ~ 14 kn/m，框架-剪力墙结构约为13 ~ 15 kn/m，剪力墙和筒体结构约为14 ~ 16 kn/m。5.2.4注意以下计算结果的数值:1。柱的轴压比:N/ fcbh0。用来限制内力，保证延性。一般多层框架结构的柱截面确定为满足水平地震作用下的位移(抗侧刚度)，高层框架-剪力墙结构的柱截面一般由柱的轴压比确定。2.刚度比:按《反规范》第3.4.2条规定。控制刚度比以避免垂直刚度的突然变化和薄弱层的形成。3.剪重比:按反规程第5.2.5条。目的是控制楼板的最小地震剪力，保证结构的安全性。4.排量比:在《反合规守则》第3.4.3条中规定。控制结构的扭曲程度。避免地震时扭转对结构的不利影响。5.周期比:多层建筑无要求，但基本自振周期不能以扭转为主。对于高层建筑，应满足高标准第4.3.5条的要求。6.刚度重量比:“高规”第5.4.4条给出了刚度重量比的限值。控制刚重比的目的是控制结构的稳定性，避免结构整体失稳。

6相关概念及一些问题的处理

6.1角柱位于建筑平面的凸角处，与柱正交的两个方向上仅有一根框架梁与之相连。但是，它位于建筑平面的凹角处。如果柱的每一侧都连接有框架梁，则可将其视为角柱。考虑到角柱承受双向地震作用，扭转效应对内力影响较大，受力复杂，抗震设计中对抗震措施和抗震构造措施有一些特殊要求。6.2梁的挠度和裂缝宽度如何处理？当梁的挠度不满足规范要求时，可增加梁高或采用梁起拱的措施来解决。不要增加梁宽或纵向钢筋。当梁的裂缝宽度不满足规范要求时，首先在钢筋面积不变的情况下，钢筋数量增加而直径减小，或者钢筋形状相同时，钢筋等级降低。6.3非框架梁非加密箍筋非框架梁主要承受竖向荷载，抗震设计中不考虑延性。梁端箍筋不加密，箍筋由内力计算确定，不需要135度弯钩和10倍直径直段。用程序自动生成施工图时，应选择非抗震计算。6.4梁受压区高度x的抗震设计与非抗震设计的区别6.4.1非抗震设计:混凝土受压区高度应满足以下条件:x≤ξbh0，x≥2a \'，其中ξb为相对极限受压区高度，见表6-1。表6-1相对极限受压区高度ξb

6.4.2抗震设计:混凝土受压区高度应满足以下条件:计算中，纵向受压钢筋所包含的梁端混凝土受压区高度应满足以下要求:一级抗震等级:x≤0.25 h0；二级抗震等级:X ≤ 0.35H0。

6.4.3施工图设计时，应根据计算结果进行配筋，不得随意增加钢筋数量和直径或改变钢筋等级，否则可能达不到上述要求，并可能因超筋而损坏梁。对于框架梁，塑性铰在地震中可能是“混凝土铰”。6.5板的纵向钢筋最小配筋率、分布钢筋和构造钢筋的确定6.5.1单向板和双向板的确定:当四边支承的板的长边(lx)与短边(ly)的长度之比小于或等于2时，应按双向板计算；当长边与短边的长度之比大于2但小于3时，应按双向板计算；当按沿短边方向受力的单向板计算时，应沿长边方向布置足够的结构钢筋；当长边与短边的长度之比小于或等于3时，可按沿短边受力的单向板计算。6.5.2荷载分布:假设四边简支板的单位面荷载为Q，沿X方向和Y方向分布的荷载分别为qx和qy，则:当lx/ly=1时，lx/ly=2时qx=qy=0.5q，lx/ly=3时qx=0.0588q qy=0.9412q。单向板垂直于受力钢筋的配筋可按配筋考虑。

6.5.4分布钢筋和结构钢筋的选择详见手册。6.6当框架柱混凝土标号较高，梁板混凝土标号较低时，可参照《北京市建筑设计技术规程》(结构专业)第5.3.18条。考虑到施工难度，梁柱节点处不宜采用与柱同等级的混凝土，而应采用与楼板、梁同强度等级的混凝土。计算梁柱节点强度时，可按改进后的“换算强度”采用节点区混凝土强度。6.7关于梁、柱中心线不重合时的处理方法，《反规范》第6.1.5条规定“框架结构和框架-抗震墙结构中，框架和抗震墙应双向设置，柱中心线与抗震墙中心线、梁中心线与柱中心线的偏心距不应大于柱宽的1/4”。《高法》第6.1.3条规定“第一，第二，第三，第三，第四，第四，第四，第四，第五，第四，第五，第五，第五，第六，第五，第六，第五，第六，第五，第六，第五，第六，第五，第六，第五，第六，第五，第六，第六，第五，第六，第五，第六，第六，第五，第六，第六，第六，第五，第六，第六，第七，第六，第七，第七，第六，第七，第七，第七，第七，第七，第七，第七，第七，第七，具体做法参见《北京市建筑设计技术规则(结构专业)》第5.3.4条。6.8钢筋和混凝土等级的选择6.8.1钢筋和混凝土等级的选择既要满足规范的基本要求，又要考虑其经济性。比如框架梁混凝土，C20，C40都能满足规范要求。但是C20更经济。异形柱结构的纵向配筋往往只是构造要求，选用HRB335早已满足要求。在这种情况下，选择HRB400是不经济的。