混凝土框架结构设计教学课件模板

混凝土框架结构设计原理与应用本课程将深入探讨混凝土框架结构设计原理及应用，涵盖从基础概念到施工实践的各个方面，为学习者提供全面、系统、实用的知识体系，助力其提升结构设计技能课程概述与学习目标课程概述学习目标本课程全面介绍混凝土框架结构的设计原理、计算方法、构造要•了解混凝土框架结构的基本概念和特点求、抗震设计等内容，结合大量实例和工程案例，帮助学生掌握•掌握框架结构的荷载计算和结构分析方法框架结构设计的基本技能，并具备独立完成框架结构设计的能力•熟悉框架梁、柱、节点的设计步骤和配筋计算•掌握框架结构抗震设计的基本要求和构造措施•了解框架结构施工图设计要点和施工质量控制框架结构的基本概念和特点基本概念1框架结构是指由梁、柱、节点等构件组成的承重体系，以梁、柱的刚性连接来抵抗水平荷载和竖向荷载，形成空间整体结构特点2框架结构具有以下特点空间整体性强，抗震性能较好，施工方便快捷，适应性强，可适用于多种建筑形式框架结构在建筑中的应用实例高层建筑工业厂房公共建筑框架结构是高层建筑的首选结构形式，框架结构在工业厂房中也得到广泛应用框架结构常用于公共建筑，如商场、酒其抗震性能好，空间利用率高，满足高，其结构简单，施工速度快，可满足大店、医院等，其空间灵活，便于改造，层建筑的荷载要求和使用功能需求型空间和重荷载的要求，并能有效控制满足不同功能的需求造价结构设计规范及相关标准《混凝土结构设计规范》《建筑结构荷载规范》GB50010-2010，对混凝土结构GB50009-2012，规范了建筑结设计的基本原则、荷载计算、结构荷载的确定方法，包括恒荷载构分析方法、配筋设计、抗震设、活荷载、风荷载、地震荷载等计等方面进行了详细规定《钢筋混凝土结构施工质量验收规范》GB50204-2015，规定了钢筋混凝土结构施工的质量控制标准和验收方法，确保工程质量荷载计算基础恒荷载活荷载风荷载地震荷载结构自重，包括墙体、楼板、使用过程中产生的可变荷载，风力作用于建筑物表面的荷载地震发生时作用于建筑物的荷屋面、楼梯、门窗、设备等构如人员、家具、设备、堆放的，对高层建筑和大型建筑物影载，对建筑物的安全性和可靠件的重量物品等响较大性影响重大恒荷载的确定方法材料密度1根据材料的密度计算构件的重量，如混凝土、钢材、砖、木材等构件尺寸2测量构件的长度、宽度、高度等尺寸，并根据尺寸计算构件的体积重量计算3将材料密度和构件体积相乘，即可得到构件的重量活荷载的确定方法面积调整2根据实际使用面积进行活荷载的调整，如人员、家具、设备等规范查阅根据《建筑结构荷载规范》中的规定，查询1对应使用功能的活荷载标准值荷载组合将不同荷载情况下的活荷载进行组合，取最大值作为设计荷载3风荷载计算要点风压计算根据风速、高度、地形等因素，计算风压的大小风向分析确定风荷载作用的方向，并根据风向对建筑物的影响进行分析荷载分布根据风压和风向，确定风荷载作用于建筑物的分布情况地震作用计算原则地震烈度根据建筑物所在地的地震烈度确定地震作用的强度地震动参数确定地震动参数，如地震加速度、地震周期等结构自振周期计算框架结构的自振周期，以确定地震作用对结构的影响地震荷载计算根据地震动参数和结构自振周期，计算地震荷载结构分析方法概述静力分析方法动力分析方法适用于荷载较稳定，地震作用适用于荷载变化频繁，地震作不大的结构，例如简单的框架用显著的结构，例如高层建筑结构、桥梁等有限元分析方法一种数值分析方法，可以对复杂结构进行精确的分析，广泛应用于结构设计中框架结构的计算简图简化原则计算模型边界条件将复杂的框架结构简化为简单的几何图根据简化后的几何图形建立计算模型，根据结构的实际情况确定边界条件，例形，例如矩形、三角形等，便于计算分例如杆件模型、结点模型等如固定支座、铰支座等析平面框架内力分析荷载传递1荷载从屋面、楼板等构件传递到梁，再传递到柱，最终传递到基础内力计算2计算框架结构中的内力，包括轴力、剪力、弯矩等，用于确定构件的截面尺寸和配筋方案强度验算3根据内力计算结果进行强度验算，确保框架结构能够安全可靠地承受荷载空间框架受力特点空间受力框架结构在空间中受到三向荷载的作用，如水平荷载、竖向荷载、扭转荷载等1节点传递2荷载在节点处传递，节点连接是空间框架的关键部位，需要进行重点设计整体稳定性3空间框架整体稳定性取决于各构件的受力情况和节点连接的强度框架节点设计原则强度要求刚度要求12节点需要满足强度要求，能够节点需要满足刚度要求，保证承受梁、柱传递的荷载框架结构的整体稳定性，防止过大的变形构造要求3节点的构造应符合规范要求，确保节点连接可靠，施工方便快捷梁柱节点构造要求节点尺寸1节点尺寸应符合规范要求，确保节点区域有足够的混凝土强度和钢筋配筋量钢筋布置2梁柱节点处的钢筋应合理布置，形成封闭的钢筋网，保证节点的整体性节点保护层3节点区域的混凝土保护层厚度应符合规范要求，防止钢筋锈蚀钢筋混凝土材料性能混凝土钢筋混凝土是框架结构的主要材料，具有高强度、耐久性、可塑性等钢筋是框架结构的受力骨架，具有高强度、延展性、抗拉强度等特点特点，与混凝土共同抵抗荷载混凝土强度等级选择钢筋种类及性能要求框架梁设计步骤荷载计算1根据《建筑结构荷载规范》计算梁上作用的荷载，包括恒荷载和活荷载内力计算2采用合适的结构分析方法计算梁的轴力、剪力、弯矩等内力截面选择3根据内力计算结果选择梁的截面尺寸，保证梁的强度和刚度要求配筋计算4根据梁的截面尺寸和内力计算结果，计算梁的配筋量，满足梁的强度要求构造设计5根据规范要求，设计梁的构造，如钢筋布置、保护层厚度、混凝土浇筑等梁的受力特点分析弯曲变形剪力作用扭转作用梁主要承受弯曲荷载，在荷载作用下会梁也会承受剪力作用，需要进行剪力强梁在某些情况下会承受扭转作用，需要发生弯曲变形度验算，防止剪切破坏进行扭转强度验算梁的配筋计算方法弯矩配筋剪力配筋根据梁的弯矩大小，计算梁的弯根据梁的剪力大小，计算梁的剪矩钢筋配筋量力钢筋配筋量构造钢筋根据规范要求，设置梁的构造钢筋，如箍筋、分布钢筋等梁的构造要求钢筋保护层梁的钢筋保护层厚度应符合规范要求，防止钢筋锈蚀，并保证混凝土的耐久性钢筋搭接梁的钢筋应进行搭接，搭接长度应符合规范要求，保证钢筋连接强度混凝土浇筑梁的混凝土浇筑应符合规范要求，保证混凝土的密实度，防止出现蜂窝麻面等缺陷梁的裂缝控制配筋控制混凝土强度12通过合理配筋，控制梁的裂缝使用高强度混凝土，可以有效宽度，防止裂缝过大影响结构控制裂缝的产生和发展的耐久性构造措施3采用合理的构造措施，如设置构造钢筋、减少荷载集中等，可以有效控制裂缝框架柱设计要点内力计算荷载计算计算柱的轴力、剪力、弯矩等内力，考2虑柱的轴心受压、偏心受压等情况计算柱上作用的荷载，包括梁传递的荷1载和柱自身重量截面选择根据内力计算结果选择柱的截面尺寸，3满足柱的强度和刚度要求构造设计5配筋计算根据规范要求，设计柱的构造，如钢筋布置、保护层厚度、混凝土浇筑等4根据柱的截面尺寸和内力计算结果，计算柱的配筋量，满足柱的强度要求柱的受力分析轴心受压偏心受压剪力作用柱在荷载作用下，轴力作用于柱的中心荷载作用于柱的偏心位置，产生偏心压柱也会承受剪力作用，需要进行剪力强，产生轴向压力力，使柱发生弯曲变形度验算，防止剪切破坏柱的配筋计算纵向钢筋箍筋根据柱的轴力大小，计算柱的纵根据柱的剪力大小，计算柱的箍向钢筋配筋量，抵抗柱的轴向压筋配筋量，抵抗柱的剪力作用，力并防止混凝土开裂构造钢筋根据规范要求，设置柱的构造钢筋，如连接钢筋、锚固钢筋等柱的构造要求钢筋保护层1柱的钢筋保护层厚度应符合规范要求，防止钢筋锈蚀，并保证混凝土的耐久性钢筋搭接2柱的钢筋应进行搭接，搭接长度应符合规范要求，保证钢筋连接强度混凝土浇筑3柱的混凝土浇筑应符合规范要求，保证混凝土的密实度，防止出现蜂窝麻面等缺陷柱的强度验算轴心受压强度偏心受压强度12计算柱的轴心受压强度，并与计算柱的偏心受压强度，并与规范规定的允许值进行比较，规范规定的允许值进行比较，保证柱的强度保证柱的强度剪力强度3计算柱的剪力强度，并与规范规定的允许值进行比较，保证柱的强度柱的稳定性验算整体稳定性局部稳定性验算柱在荷载作用下是否发生整体失稳，防止柱子发生屈曲变形验算柱在荷载作用下是否发生局部失稳，防止柱子的某个部位发生屈曲变形框架节点核心区设计强度要求刚度要求构造要求节点核心区应满足强度要求，能够承受梁节点核心区应满足刚度要求，保证框架结节点核心区的构造应符合规范要求，确保、柱传递的荷载，并保证节点连接的可靠构的整体稳定性，防止过大的变形节点连接可靠，施工方便快捷性节点区域受力分析剪力传递弯矩传递轴力传递节点核心区承受梁、柱传递的剪力，节点核心区承受梁、柱传递的弯矩，节点核心区承受梁、柱传递的轴力，需要进行剪力强度验算需要进行弯矩强度验算需要进行轴力强度验算节点区配筋计算核心区钢筋1节点核心区应设置足够的钢筋，保证节点的强度和刚度要求，防止节点发生破坏箍筋2节点核心区应设置足够的箍筋，增强节点的抗剪能力，防止节点发生剪切破坏构造钢筋3节点核心区应设置构造钢筋，保证节点连接的可靠性，并防止节点发生开裂节点构造详图基础设计原则安全可靠基础应具有足够的强度和刚度，能够安全可靠地承受上部结构的荷载，保证建筑物的安全稳定性好基础应具有良好的稳定性，能够抵抗各种荷载和环境因素的影响，防止基础发生倾覆、滑动等现象经济合理基础设计应经济合理，尽量减少基础工程的造价，并保证基础工程的质量施工方便基础设计应便于施工，减少施工难度，保证基础工程的质量和工期基础类型选择独立基础条形基础筏形基础适用于单柱荷载较小的框架结构，经济实适用于墙体和多柱荷载较大的框架结构，适用于高层建筑等荷载较大的框架结构，用，施工方便能够有效地传递荷载能够有效地控制基础沉降基础承载力计算深度m承载力kPa基础沉降验算沉降计算沉降控制根据地基土的物理力学性质和基础尺寸，计算基础的沉降量根据规范要求控制基础的沉降量，防止基础沉降过大影响建筑物的使用功能基础配筋设计配筋计算钢筋布置构造要求根据基础的受力情况，计算基础的配筋根据规范要求，合理布置基础钢筋，保根据规范要求，设计基础的构造，如钢量，保证基础的强度和刚度要求证基础的整体性，并防止基础出现裂缝筋保护层厚度、混凝土浇筑等抗震设计基本要求安全可靠功能适用经济合理123抗震设计应确保建筑物在发生地震抗震设计应保证建筑物在地震后能抗震设计应经济合理，尽量减少抗时能够安全可靠，防止建筑物倒塌够继续使用，满足人们的基本生活震加固的成本，并保证抗震效果或发生严重破坏和生产需求抗震等级划分一级6度或7度二级8度三级9度或更高框架抗震构造措施强柱弱梁节点构造设计时，柱的强度和刚度应大于采用抗震节点构造，如加强节点梁，保证地震时梁先发生破坏，核心区配筋，增加节点抗剪能力保护柱的完整性，保证节点连接的可靠性耗能构件设置耗能构件，例如钢筋混凝土梁、剪力墙等，吸收地震能量，减轻建筑物的震害强柱弱梁设计原则强度差异塑性铰形成1柱的强度和刚度应大于梁，保证梁先发梁在荷载作用下，首先在节点处形成塑生破坏，保护柱的完整性2性铰，吸收地震能量整体稳定能量耗散4强柱弱梁设计可以保证框架结构的整体塑性铰的形成可以耗散地震能量，减轻3稳定性，防止建筑物发生倒塌建筑物的震害塑性铰设计理论塑性铰概念能量耗散设计原则塑性铰是指结构构件在荷载作用下达到塑性铰能够吸收地震能量，并通过塑性抗震设计中，通过合理的配筋和构造，屈服强度后，继续发生变形，形成的转变形将能量耗散掉，减轻建筑物的震害使框架结构在发生地震时，在梁的节点动铰处形成塑性铰耗能构件布置原则重要部位1耗能构件应布置在建筑物的关键部位，例如框架梁、剪力墙等，以吸收地震能量合理分布2耗能构件的分布应合理，确保建筑物的整体抗震性能，并防止局部出现过大的变形构造要求3耗能构件的构造应符合规范要求，保证耗能构件能够有效地耗散地震能量结构整体稳定性分析整体刚度抗倾覆验算12分析框架结构的整体刚度，确验算框架结构在荷载作用下是保框架结构具有足够的刚度，否发生倾覆，防止框架结构发防止过大的变形生倾覆破坏侧移控制3控制框架结构的侧移量，保证框架结构的稳定性和使用功能框架变形计算弹性变形塑性变形计算框架结构在荷载作用下的弹计算框架结构在荷载作用下的塑性变形，评估结构的刚度性变形，评估结构的抗震性能总变形计算框架结构的总变形，评估结构的整体性能框架侧移控制刚度增强通过增加构件截面尺寸、提高混凝土强度等级、设置抗侧力构件等措施，提高框架结构的刚度约束措施采用约束措施，如设置抗震支撑、抗震墙等，限制框架结构的侧移量变形控制控制框架结构的变形量，保证框架结构的稳定性和使用功能结构抗倾覆验算倾覆力矩抗倾覆力矩验算结果计算作用于框架结构上的倾覆力矩，包计算框架结构的抗倾覆力矩，包括基础比较倾覆力矩和抗倾覆力矩的大小，确括风力、地震力、荷载等的抗倾覆力矩、结构自身重量等保抗倾覆力矩大于倾覆力矩，保证框架结构的稳定性施工图设计要点规范要求1施工图设计应严格遵守国家相关规范和标准，保证施工图的准确性、完整性和可操作性清晰表达2施工图应清晰表达设计意图，包括构件的尺寸、形状、材料、配筋等信息，便于施工人员理解完整性3施工图应包含所有必要的图纸，如平面图、立面图、剖面图、节点详图、配筋图等，保证施工图的完整性可操作性4施工图应具有可操作性，便于施工人员进行施工，保证施工质量和工期施工图绘制规范比例尺线条规范文字标注施工图应使用统一的比施工图应使用规范的线施工图上的文字标注应例尺，并标注清楚比例条，如实线、虚线、点规范、清晰，使用统一尺，方便施工人员进行划线等，区分不同类型的字体和字号，便于识尺寸测量的线条，便于识图图符号规范施工图应使用规范的符号，如尺寸标注、材料代号、钢筋符号等，保证图纸的清晰和准确配筋图制作要求钢筋种类钢筋布置保护层厚度配筋图应标注清楚钢筋的种类、规格、配筋图应详细标注钢筋的布置方式，包配筋图应标注清楚钢筋的保护层厚度，数量、形状等信息，方便施工人员进行括钢筋的间距、弯钩形状、锚固方式等保证钢筋的保护层符合规范要求配筋，保证钢筋的准确安装节点大样图设计节点构造1节点大样图应详细描述节点的构造，包括节点的尺寸、形状、材料、配筋等信息钢筋连接2节点大样图应标注清楚节点钢筋的连接方式，如搭接、焊接、机械连接等构造细节3节点大样图应突出节点的构造细节，如钢筋的弯钩形状、锚固方式、保护层厚度等构造详图要求清晰完整突出细节构造详图应清晰、完整地表达构构造详图应突出构件的构造细节件的构造细节，包括尺寸、形状，如钢筋的布置方式、连接方式、材料、配筋等信息、保护层厚度等便于施工构造详图应便于施工人员进行施工，保证施工质量和工期工程量计算方法清单计价计量规范12根据施工图纸计算各分项工程工程量计算应严格按照国家相的工程量，并根据工程量清单关计量规范进行，保证工程量进行计价的准确性计量单位3工程量计算应使用统一的计量单位，便于进行工程量汇总和结算施工质量控制要点工艺控制材料控制1严格控制施工工艺，保证混凝土的浇筑严格控制材料的质量，保证混凝土、钢、钢筋的绑扎、模板的安装等符合规范2筋、砂石等材料符合规范要求要求验收控制检验控制4严格按照规范要求进行验收，确保工程3加强施工过程的检验，保证工程质量，质量符合要求防止出现质量缺陷常见质量问题分析混凝土裂缝钢筋锈蚀模板变形分析混凝土裂缝产生的原因，如材料质量分析钢筋锈蚀产生的原因，如保护层厚度分析模板变形产生的原因，如模板材质问问题、施工工艺问题、荷载问题等，并制不足、环境潮湿等，并制定相应的防治措题、支架强度不足等，并制定相应的防治定相应的解决措施施措施框架结构检测方法外观检查超声波检测钢筋探测对框架结构进行外观检查，观察结构是利用超声波检测混凝土内部的缺陷，如利用钢筋探测仪探测钢筋的位置、数量否有裂缝、变形、腐蚀等现象空洞、裂缝等，评估混凝土的质量、规格等，评估钢筋的配筋情况结构维护与加固定期维护加固措施12对框架结构进行定期维护，及对存在质量问题的框架结构进时发现和处理结构缺陷，延长行加固，如增加钢筋、混凝土结构的使用寿命等，提高结构的承载能力改造方案3根据实际情况制定框架结构的改造方案，例如拆除重建、局部加固等案例分析与实践。