框架结构 毕业设计

西 南 交 通 大 学 本科毕业设计

成都市某医院结构设计D

年 级: 土木04级17班 学 号: 20040491 姓 名:

专 业: 土木工程 指导老师:

2008年6 月

西南交通大学毕业设计 第 I页

院 系 土木工程学院 专 业 土木工程 年 级 土木04级17班 姓 名 陈 雁 题 目 成都市某医院结构设计

指导教师

评 语

指导教师 (签章)

评 阅 人

评 语

评 阅 人 (签章)

成 绩

答辩委员会主任 (签章)

年 月 日

西南交通大学毕业设计 第 II 页

毕业设计任务书

班 级 土木04级17班 学生姓名 陈 雁 学号 20040491 发题日期： 2006 年 4 月 3 日 完成日期： 6月 8 日 题 目 成都市某医院结构设计

1、本论文的目的、意义 1、要求学生通过毕业设计，熟悉结构设计的相关规范，巩固专业课讲到的结构设计知识，初步掌握多层及高层建筑物，结构布置，结构计算及主要结构施工图绘制

的全过程，从而使学生对多高层房屋结构的设计方法和设计能力得到训练。 2、培养学生正确的设计思想、理论联系实际的工作作风和严肃认真的科学态度；训练和提高学生的设计能力、理论计算能力、查阅相关文档的能力、计算机软件使用

能力和文字表达、整理能力。 2、学生应完成的任务 1、设计计算部分：? 梁柱结构布置；? 荷载布置；? 输入设计参数；?配筋

电算；（5）一榀框架和框架下的基础手算。 2、施工图部分：? 建筑平面图；? 框架柱施工图；? 标准层框架梁施工图；

? 顶层框架梁施工图；? 楼梯施工图；?平面板配筋施工图。 3、设计说明书应书写清楚，字迹工整；中英文摘要500字以上；计算参数取之有理；手算楼梯计算过程清晰计算正确；施工图要求内容表达正确，线条分明，尺寸齐全，图面整洁，字体工整，且有必要的文字说明。

西南交通大学毕业设计 第 III 页 3、论文各部分内容及时间分配：（共 12 周） 第一部分 第二部分 第三部分

毕业实习 ( 1 周) 电 算 ( 8 周) 计算书及施工图整理 ( 2 周)

( 1 周)

评阅及答辩 答 辩

备 注

指导教师： 审 批 人：

年 月 日 年 月 日

西南交通大学毕业设计 第 IV页

摘 要

本毕业设计是成都市某医院的结构设计，在西南交通大学建筑勘察设计研究院的建筑方案图的基础上进行的。此医院总共分三个部分，第一部分长71.1m，宽15m，第二部分长19.5m，宽39m，这两部分都为两层。第三部分长63.9m，宽15m，共三层。这些部分的底层标准层层高为5.0m，其他层标准层高为3.9m。在建筑师设计意图的基础上采用框架结构体系，用中国建筑科学研究院开发的PKPM系列软件的SATWE模块进行结构的空间整体分析、设计和验算。

由于软件功能和权限的限制，本设计结构的空间分析部分为电算，同时进行了一榀框架和其柱底下基础的手算工作，做到既能够熟练掌握目前主流的结构设计程序SATWE，又有明确清晰的传力路径和结构设计的基本概念来指导结构设计，在设计过程中，把程序当作是结构设计的计算工具，而不是结构设计本身。

一榀框架和其柱底下基础手算部分计算的主要内容为结构构件的空间布置、荷载计算、截面尺寸估算、构件受力分析、配筋设计、验算等。电算过程中，主要用到了PKPM系列软件的两个基本模块：PMCAD和SATWE。在截面估算和结构初步布置的基础上用前者完成结构的空间模型的建立和大致荷载的输入，同时在这里确定钢筋和混凝土的等级，用后者输入结构设计的总信息，比如：地震设防烈度、框架的抗震等级、地震加速度、基本风压、各种内力调整系数等等，实现人机的交互从而达到人工干预程序的目的，最后输出内力和变形信息，画出各个部位结构构件的平法施工图。 关键词：毕业设计；钢筋混凝土；结构分析；SATWE

西南交通大学毕业设计 第 V 页

Abstract

This graduation design is about the structure of a hospital in Chengdu, which on the basis of the architecture design of Southwest jiaotong university, This building can divide into three parts. The length of the first part is about 71.1 meter and the width about 15 meter. The length of the second one is about 19.5 meter and the width about 39 meter. Both of them have two floors. And the length of the third one is about 63.9 meter and the width about 15 meter, which own three floors.

This design is composed of two sections: analysis by program SATWE, analysis myself. The handworker counting consists of several aspects, included preliminary selection of members size, counting model of frame, loads counting , lateral displacement counting of transverse frame ,internal force analysis of horizontal loads and vertical loads, interal force combinations, design of section. Horizontal earthquake counting use the underlying shears way. Counting of vertical loads bending moment use double divided bending way.

Design of section use ultimate condition way. Because this frame belongs to third class frame,I have not count intersection of piont and have not obeyed the order of “strong column and weak beam”. Drawings consist of 8 parts, layout map of standard layer structure and section, steel map of the typical fame and floor, layout and section map of foundations, and last the shop drawing of a standard stairway.

In the reinforced concrete frame design, the process of automated counting by computer includes following steps. At first, build a model of the building by PMCAD. Second, input the load information of the building, which include self weight, earthquake load, wind load and live load and so on. Third, through the analysis of the space frame of the reinforced concrete frame with SATWE, get the information of section of frame components. At the same time, also get the drawing about board by PMCAD aiming the layout the shop drawing of the whole building to build up a building down-to-earth.

Counting a manually by myself make me more familiar with my major,especially our major such as Stucture mechanics,Material mechanics,Mathmatics.

key words：Graduation design ； reinforced concrete; Structure analysis; SATWE

西南交通大学毕业设计 第 VI 页

目 录

Abstract ................................................................................................................................ V 第1章 设计概况 ................................................................................................................. 1

1.1 建筑设计说明 ........................................................................................................ 1 1.2 结构设计说明 ........................................................................................................ 1

1.2.1 气候资料 ..................................................................................................... 1 1.2.2 结构信息 ..................................................................................................... 1 1.2.3 材料信息 ..................................................................................................... 2 1.3 结构特点 ................................................................................................................ 2 1.4 屋面、楼面及墙体做法 ........................................................................................ 2

1.4.1 屋面做法 ..................................................................................................... 2 1.4.2 楼面做法 ..................................................................................................... 2 1.4.3 墙体做法 ..................................................................................................... 2

第2章 结构设计部分 ......................................................................................................... 3

2.1 结构荷载计算 ........................................................................................................ 3

2.1.1 活载标准值： ............................................................................................. 3 2.1.2 恒载标准值： ............................................................................................. 3 2.1.3 楼梯荷载标准值的导算： ......................................................................... 5 2.2 构件截面尺寸的估算 ............................................................................................ 6

2.2.1 柱截面估算 ................................................................................................. 6 2.2.2 梁截面 ......................................................................................................... 8 2.2.3 楼面板 ......................................................................................................... 8 2.3 设计计算流程 ........................................................................................................ 8 第3章 PMCAD建立空间模型 ....................................................................................... 10

3.1 PMCAD交互式数据输入 .................................................................................... 10

3.1.1 建立轴线关系 ........................................................................................... 10 3.1.2 形成节点 ................................................................................................... 10 3.1.3 定义构件 ................................................................................................... 10 3.1.4 楼层定义 ................................................................................................... 10

西南交通大学毕业设计 第 VII 页

3.1.5 输入楼层信息 ........................................................................................... 10 3.1.6 建立荷载标准层 ....................................................................................... 11 3.1.7 楼层组装 ................................................................................................... 11 3.2 输入次梁楼板 ...................................................................................................... 11

3.2.1 楼板开洞 ................................................................................................... 11 3.3 输入荷载信息 ...................................................................................................... 11 第4章 SATWE结构分析 ............................................................................................ 20

4.1 接PM生成SATWE数据 ................................................................................... 20

4.1.2 特殊构件补充定义 ................................................................................. 21 4.1.3 多塔结构补充定义 ............................................................................... 21 4.1.4 生成SATWE数据文件 .......................................................................... 21 4.1.5 数据检查 ............................................................................................... 21 4.2 结构分析与构件内力计算 ................................................................................ 21 4.3 构件配筋设计与验算 ........................................................................................ 21 4.4 PM砼次粱内力与配筋计算 .............................................................................. 21 第5章 SATWE输出结果 .............................................................................................. 22

5.1 图形输出形式计算结果 ...................................................................................... 22

5.1.1 各层配筋简图 ........................................................................................... 22 5.1.2.梁弹性挠度 ................................................................................................ 22 5.1.3 柱轴压比 ................................................................................................... 22 5.1.4 各荷载工况下内力简图 ........................................................................... 22 5.1.5 基础设计荷载简图 ................................................................................... 29 5.1.6 地震力作用下的层位移 ........................................................................... 29 5.1.7 地震力作用下的层位移角 ....................................................................... 29 5.1.8 地震力作用下的层间剪力 ....................................................................... 29 5.1.9 风力作用下的层位移 ............................................................................... 29 5.1.10 风力作用下的层位移角 ......................................................................... 29 5.1.11 风力作用下的层间剪力 .......................................................................... 29 5.2 文本输出形式计算结果 ...................................................................................... 34

5.2.1 结构设计信息文本 ................................................................................... 34

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3.3.1 位移输出文件 ........................................................................................... 37 5.2.2 各层内力标准值 ....................................................................................... 40 5.2.3 各层配筋文件 ........................................................................................... 40 5.3 绘制结构施工图 .................................................................................................. 40 第6章 2轴线上的框架计算 ............................................................................................ 41

6.1框架梁截面尺寸(见附图) ..................................................................................... 41 6.2框架柱截面尺寸 ................................................................................................... 44 6.3水平地震荷载作用下典型框架的内力计算 ....................................................... 44 6.4风荷载作用下，典型框架的内力计算 ............................................................... 49 6.5竖向荷载作用下，典型框架的内力计算 ........................................................... 51

6.5.1 竖向荷载计算 ........................................................................................... 51 6.5.2荷载作用下内力的计算 ............................................................................ 53 6.6 内力组合与截面抗震计算 .................................................................................. 58

6.6.1 底层框架的内力组合和截面设计 ........................................................... 58

第7章 柱下独立扩展基础设计 ..................................................................................... 68

7.1 基础上荷载的分析 .............................................................................................. 68 7.2 基础设计 ............................................................................................................ 68 第8章 结构构造设计 ....................................................................................................... 71

8.1 梁的构造设计 ...................................................................................................... 71 8.2 \\柱的构造设计 ...................................................................................................... 71 结 论 ................................................................................................................................... 73 致 谢 ................................................................................................................................... 74 参考文献 ............................................................................................................................. 75

西南交通大学毕业设计 第 1 页

第1章 设计概况

1.1 建筑设计说明

本工程是成都某医院的结构设计，分为三个部分，第一部分长71.1m，宽15m，第二部分长19.5m，宽39m，这两部分都为两层。第三部分长63.9m，宽15m，共三层。这些部分的底层标准层层高为5.0m，其他层标准层高为3.9m。室内高度±0.000m，室外高度－0.300m，结构屋面高为12.0m，非上人屋面。

建筑图另详。

1.2 结构设计说明

1.2.1 气候资料

成都市属亚热带湿润季风气候区，气候温和、四季分明、无霜期长、雨量充沛、日照较少。多年年平均气温为16.2℃，年极端最高气温为37.3℃，年极端最低气温为-5.9℃，最热月出现在7～8月，月平均气温为25.4℃和25.0℃，最冷月出现在1月, 月平均气温为5.6℃；年总降水量为918.2mm，雨量主要集中在7～8月,月降雨量分别为225mm和229mm，降雨最少月份为12和1月。

1.2.2 结构信息

①结构类型：3层，全现浇钢筋混凝土框架结构。

②抗震设防烈度：7.5度。（场地土为Ⅱ类，设计地震分组为第一组）。 ③场地土工程地质条件：结构位于对结构抗震有利的密实均匀中硬土上，地基为砂质黏土，地基承载力分别取300kN/m2，基础埋深取0.5m。地基主要受力范围内无软土层及液化土层。

④结构安全等级：二级。 ⑤设计使用年限：五十年。 ⑥结构重要性分类：丙类。

⑦结构抗震等级：三级。（高度小于30米、抗震烈度为7.5度的一般跨度结构） ⑧基本风压：0.30 k N/m2 ⑨基本雪压：0.30 k N/m2 ⑩环境类别：二类a

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1.2.3 材料信息

钢筋混凝土结构中，柱、梁、板所用混凝土皆为C30；基础所用混凝土为C20；梁、柱的主筋和吊筋均为HRB400, 箍筋均为HPB335；板配筋皆为HPB 235。

1.3 结构特点

按照建筑师的设计意图，本楼为3层且每层房间结构都较规则，大多数开间大小均约为3.6m?6.0m,还有宽度为3m的走廊，为体现结构设计的“安全、适用、经济、美观”的要求，拟以现浇混凝土框架结构体系来完成结构设计。

1.4 屋面、楼面及墙体做法

1.4.1 屋面做法

按不上人屋面设计，采用卷材屋面，具体做法： ① 彩色三元乙丙符合卷材用cx-404胶粘结 ② 刷冷底子油二道

③ 25mm厚1:2.5水泥砂浆找平 ④ 起始层厚50mm2％水泥炉渣找坡： ⑤ 刷冷底子油二道 ⑥ 25mm厚1:3水泥砂浆找平 ⑦ 结构层100mm厚

1.4.2 楼面做法

① 结构层100mm厚 ② 30mm厚的水泥砂浆找平 ③ 20mm厚1:2水结合层带地砖 ④ 20mm厚板府抹灰

1.4.3 墙体做法

200mm厚加气混凝土砌块双面抹灰 2.8kN/m2

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第2章 结构设计部分

2.1 结构荷载计算

此次毕业实际安装的PKPM系列软件为05年单机版，能够自动计算结构中梁和柱构件的自重，但是不能够计算楼面和屋面板的自重，应手工计算设计活载和结构中楼面板、屋面板、填充墙、窗户、门等的需要计算的恒载及规范规定的活载。

2.1.1 活载标准值：

根据《荷载规范》查得：

不上人屋面： 0.5 kN/m2 楼面 2.0 kN/m2 走廊 2.5 kN/m2 楼梯 2.5 kN/m2 雪荷载（成都地区，按50年设计） 0.1 kN/m2 （屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，两者中取大值。）

2.1.2 恒载标准值：

屋面部分

2g?0.35kN/m1① 彩色三元乙丙符合卷材用cx-404胶粘结 2g?0.35?2?0.7kN/m2② 刷冷底子油二道

2g?20?0.025?0.5kN/m3③ 25mm厚1:2.5水泥砂浆找平

④ 起始层厚50mm2％水泥炉渣找坡：

215g4?1.4?(??2%?0.05)?0.21kN/m232当跨度为15m 时，设双向坡

219.5g4?1.4?(??2%?0.05)?0.25kN/m232当跨度为19.5m 时，设双向坡

2g4?1.4?(?8.4?2%?0.05)?0.23kN/m23当跨度为8.4m 时，设单向坡

西南交通大学毕业设计 第 4 页

2g?0.35?2?0.7kN/m5⑤ 刷冷底子油二道

2g?20?0.025?0.5kN/m6⑥ 25mm厚1:3水泥砂浆找平 2g?25?0.1?2.5kN/m7⑦ 结构层100mm厚

所以屋面恒载： 轴线1- 4跨度为15m：

g?g1?g2?g3?g4?g5?g6?g7?0.35?0.7?0.5?0.21?0.7?0.5?2.5?5.46kN/m2

2g?5.5kN/m轴线B-E跨度为19.5m：

8kNm5/.轴线C-E跨度为8.4m：；g?42g?5.5kN/m综上统一取屋面恒载为

2

楼面部分

① 结构层100mm厚 g1?25?0.1?2.5kN/m2 ② 30mm厚的水泥砂浆找平 g2?20?0.03?0.6kN/m2 ③ 20mm厚1:2水结合层带地砖 g3?20?0.02?0.4kN/m2 ④ 20mm厚板府抹灰 g4?20?0.02?0.4kN/m2 所以楼面恒载g?g1?g2?g3?g4?3.9kN/m2 墙荷标准值的计算

墙，系指填充墙而不是剪力墙。墙荷载都导算到支撑这片墙的梁上，此设计简化了对窗户和门洞口的荷载考虑。对荷载分布的影响，一致认为荷载是线性分布在梁上的，在计算墙荷载的时候考虑每根梁的梁高。在此分层计算，计算结果及图示如下： 一般填充墙自重

底层高，截面为250?650:g?2.8?(4.2?0.65)?9.94kN/m

截面为250?600:g?2.8?(4.2?0.6)?10.08kN/m

西南交通大学毕业设计 第 5 页 截面为250?500:g?2.8?(4.2?0.5)?10.36kN/m

截面为200?400:g?2.8?(4.2?0.4)?10.64kN/m

截面为200?300:g?2.8?(4.2?0.3)?10.92kN/m

二三层，截面为250?650:g?2.8?(3.9?0.65)?9.1kN/m

截面为250?600:g?2.8?(3.9?0.6)?9.24kN/m 截面为250?500:g?2.8?(3.9?0.5)?9.52kN/m

截面为200?400:g?2.8?(3.9?0.4)?9.8kN/m

截面为200?300:g?2.8?(3.9?0.3)?10.08kN/m

女儿墙自重

屋面以上为女儿墙，取其高度1.2m，墙厚200mm，则g?5.6?1.2?6.7kN/m

2.1.3 楼梯荷载标准值的导算：

楼梯的结构形式根据结构构件的布置情况可以有多种类型，为了体现清晰的传力途径，此处设计为标准的梁板楼梯，休息平台由层间梁和支撑在短柱上的平台梁支撑，梯段支撑在两端的梯梁上。在结构的空间分析中，可认为楼梯间为空，但是需要把楼梯的自重荷载标准值、活载标准值导算到结构上，也可以虚构的楼板来设计。 楼梯信息

由建筑物层高和结构布置，按照规范：2×踏步高度＋踏步长度＝600mm，标准层层高为3900mm，所以设踏步高度为150mm、宽度为300mm，楼梯间轴线间距为1800mm，设梯板净宽为1500mm，休息平台的净宽为1500mm，上平台的净宽为1500mm，经过初步估算，确定梯板的厚度为200mm，梯梁的截面尺寸b×h为200mm×300mm。 荷载导算

荷载导算的过程中认为平台板和梯段板都是简支在梁上的，平台板的四分之一的重传递到一根短柱上，平台板的二分之一的重传递到层间梁上，再进一步传递到框架柱上，因为这部分力比较小而且在PMCAD建立空间模型的时候没有设层间梁，所以忽略这

西南交通大学毕业设计 第 6 页 部分重量。梯段的重量平均分布到两个梯梁上，再传递到短柱上。

2.2 构件截面尺寸的估算

截面的估算主要是指按照受荷面积估算柱子截面，剪力墙的截面尺寸一般从建筑图上量取并结合经验设定，梁的截面估算主要按经验根据跨度进行。

2.2.1 柱截面估算

柱子截面设计中，应该合理改变柱子截面，因为不同高度处的柱子承受的重力荷载是不同的，越靠上的柱子承受的重力荷载越小，改变柱子截面也在一定程度上实现了“技术先进，经济合理”的设计原则，但兼顾虑施工的方便，截面的改变次数不宜过多，截面尺寸的改变量宜大于50，并为50的模数，且不同的柱子最好在同一楼层改变截面。

柱子截面估算方法

截面的估算过程中，认为柱子的轴力N为受荷面积上的重力荷载，即：

N???n?F?g

N：柱子的轴力

?：考虑水平作用的轴力增大系数，分柱位按经验选用，如表2.2.1-1：

表2.2.1-1轴力增大系数?表： 柱子位置 ? 边柱 1.3 不等跨内柱 1．25 等跨内柱 1．2 n：柱子以上楼层的层数 F：柱子的受荷面积

g：受荷面积上的重力密度，按照设计经验一般可以取12～15 kN/m2，根据工程具体

情况可以做适当调整,如表2.2.1-2：

西南交通大学毕业设计 第 7 页 表2.2.1-2 重力密度g表 结构形式或部位 框架结构 框剪结构 剪力墙结构 框筒结构 地下室 柱子轴力在截面估算的过程中认为由混凝土本身承受，所以界面面积A的估算可以由材料应力应变的关系得出，即：

A?g 11～14 12～15 13～16 13～15 20 N

[?N]?fcA：柱子的截面面积

N：柱子的轴力

fc：混凝土抗压强度

[?]：柱子的轴压比限制值，可以查《高层建筑混凝土结构技术规程》，也可以按经N验近似取值，如表2.2.1-3：

表2.2.1-3轴压比[?N]表 结构类型 抗震等级 一级 框架柱 二级 三级 [?] N0.7 0.8 0.9 西南交通大学毕业设计 第 8 页 柱子截面估算步骤

为了尽量使最后设计的柱子配筋不为构造配筋，同时达到通过毕业设计掌握结构设计基本方法的目的，选用较小的重力密度值估算处较小的截面，通过若干次的修改使结构设计得到优化，所以取g＝14 kN/m2；因为本工程的主次框架方向区别不是很明显，所以柱子截面选为方形；统一按边柱考虑，取轴压比[?N]＝0.9；为计算方便取轴压力增大系数?＝1.2；查《混凝土结构设计规范》得到C30混凝土的抗压强度为

fc=14.3Mpa； 受荷面积A?7200?(60003000?)?10?6?32.4m2，且在结构构件设计22中，考虑一定的模数，同时尽量避免同一楼层上柱子截面的种类过多给施工带来不便，必须归并计算数据，且满足柱子截面的构造要求，边长>350mm，具体的柱子截面见结构布置部分。

2.2.2 梁截面

按《建筑抗震设计规范》（GB50011_2001），梁的截面尺寸，应符合下列标准： ①截面宽度不宜小于200mm； ②截面高宽比不宜大于4；

③净跨与截面高度的比值不宜小于4； 根据经验：

h?(b?(11~)?l 12811~)?h 32对于跨度较小的梁，其截面尺寸可能会满足以上经验公式，可以从构造的角度考虑，设为200×300。具体的梁截面尺寸见结构布置部分。

2.2.3 楼面板

住宅板厚不宜小于80mm。楼面恒载和活载不大，依经验，商场、住宅、屋面板厚皆取100mm。

2.3 设计计算流程

①PMCAD交互式数据输入； ②输入次梁楼板；

西南交通大学毕业设计 第 9 页 ③输入荷载信息； ④PMCAD生成SATWE数据； ⑤结构分析与构件内力计算； ⑥构件配筋设计与验算； ⑦分析结果图形和文本显示； ⑧绘制梁、柱施工图； ⑨绘结构平面图； ⑩设计基础。

西南交通大学毕业设计 第 10 页

第3章 PMCAD建立空间模型

3.1 PMCAD交互式数据输入

这部分工作的主要目的是建立结构空间模型，通常的做法是：

3.1.1 建立轴线关系

其中的正交轴网操作可以快速地建立平面规则简单的轴网，平行轴线操作可以建立细部的轴线。

3.1.2 形成节点

在PKPM中，一个节点把一个杆件或者一段墙分成两段，也是杆件和墙体定位的依据，当构件布置完成后可执行网格形成操作里的清理网点命令，以清除没用的节点。

3.1.3 定义构件

主要包括墙、梁、柱三种结构构件。墙信息主要包括墙体厚度和高度；梁信息主要包括梁的材料、梁截面的宽度、梁截面的高度；柱信息主要包括材料、截面宽度，截面高度。

3.1.4 楼层定义

包括梁、柱、墙布置。为了提高计算精度，优化计算，通常把次梁当作主梁在结构布置部分输入。凡结构布置不同或者构件截面尺寸不同的楼层，都作为一个单独的结构标准层。一般按照从上到下或者从下到上的顺序建立结构标准层，考虑本工程结构布置和截面变化的具体情况，设置6个结构标准层，结构标准层于自然楼层的对应关系见表：

3.1.4-1结构标准层与自然楼层的对应关系表

结构标准层号 1＃ 2＃ 3# 自然楼层 2F 3F 屋顶 备注 结构布置变化 结构布置变化 结构布置变化 结构布置中，通常先布置柱，各层的结构布置如附图。

3.1.5 输入楼层信息

楼层信息包括楼板厚度，梁、板、柱、剪力墙混凝土强度等级，统一输入板厚

西南交通大学毕业设计 第 11 页 100，考虑合理的轴压比，混凝土强度等级输入信息如表3.1.5-1：

表3.1.5-1 混凝土强度等级信息

结构层号 1＃、2＃、3＃ 结构构件部位 梁 C25 板 C20 柱 C30 墙 C25 3.1.6 建立荷载标准层 荷载标准层是指恒载和活载分别相同的荷载分布。本工程考虑医院的活载不同，屋面和楼面的恒载不同，所以建立三个荷载标准层，如下表3.1.6-1：

表3.1.6-1荷载标准层表

荷载标准层号 1＃ 2＃ 3＃ 恒载 3.9 3.9 5.5 活载 2.0 2.0 0.5 对应自然层 2F 3F 屋顶 3.1.7 楼层组装 楼层组装，主要包括两部分操作：楼层组装和输入设计参数。楼层组装主要输入楼层层高，自然楼层、荷载标准层、结构标准层三者的对应关系；设计信息主要包括总信息、材料信息、地震信息、风荷载信息、绘图参数，其中材料信息中可以把混凝土容重设置为25 kN/m3,以考虑两侧的粉刷重量，地震信息部分周期折减系数视填充墙的数量而定，因为填充墙会增加结构的质量从而降低结构的自振周期。

3.2 输入次梁楼板

输入次梁楼板中的主要操作是布置楼板开洞和降低楼板标高、修改楼板厚度、设置层间梁等。

3.2.1 楼板开洞

主要是楼梯全房间洞、楼层退台、楼层架空。具体楼板开洞信息见平面布置图。

3.3 输入荷载信息

荷载信息主要是指楼面的恒载和活载，梁上的恒载和活载，其中楼面板恒载和活载在楼层组装操作中已设置，在此只许修改局部房间荷载布置，如走廊。梁上线性荷载主要是由填充墙体传来的恒载。梁荷载按按荷载计算部分的计算结果布置

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图3.3-1 1＃标准层右边部分梁上恒载

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图3.3-2 1＃标准层右边部分梁上活载

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图3.3-3 2＃标准层右边部分梁上恒载

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图3.3-4 2＃标准层右边部分梁上活载

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图3.3-5 3＃标准层右边部分梁上恒载

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图3.3-6 3＃标准层右边部分梁上活载

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第4章 SATWE结构分析

4.1 接PM生成SATWE数据

在PMCAD中建立好结构的空间模型之后，应该输入接受分析计算必需的参数，即接PM生成SATWE数据，主要有以下几步操作。 4.1.1 分析与设计参数补充定义 总信息

主要修改内容：考虑梁侧粉刷重量，所以设置混凝土容重25 kN/m3模拟施工加载1 风荷载信息

主要修改内容：修正后的基本风压0.3 kN/m2 地震信息

主要修改内容：因为本结构的长宽相差不大，所以考虑双向地震力作用；因为填充墙的数量比较多，所以设置周期折减系数0.7 活荷信息

主要修改内容：因为房屋高度不高，所以设置柱、墙设计时活荷载不折减 调整信息

主要修改内容：考虑混凝土开裂，所以设置梁端负弯矩调幅系数0.85；梁设计弯矩放大系数1.1；考虑连梁的支撑较弱，所以设置连梁刚度折减系数0.7；因为中梁和板是整体浇注的，所以设置中梁刚度放大系数1.9 设计信息

主要修改内容：由结构的刚重比决定是否考虑P-Δ效应，此处不考虑； 配筋信息 荷载组合

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4.1.2 特殊构件补充定义

特殊构件补充定义主要是设置角柱和铰接梁，因为在PMCAD中建立空间模型的时候把所有的次粱当作主粱输入，所以在这里把所有的次粱的支撑条件设为两端铰接，但是在出图的时候需要手工在次粱的两端配置矢量的钢筋，一般为次粱跨中截面钢筋数量的1/3左右。角柱主要是指在两个方向上都只有一边支撑的柱子，通常认为角柱就是布置在房屋四角的柱子，因为角柱可能承受地震的扭转作用，受力比较复杂，在构造上需要箍筋全高加密，所以在此需要定义角柱。

4.1.3 多塔结构补充定义

多塔结构通常是指支撑在同一基础或地下室顶板上的若干个独立的多高层建筑，因为本工程是一个仅是三层的结构，所以跳过此步操作。

4.1.4 生成SATWE数据文件

点击此命令，计算机自动完成数据生成工作。

4.1.5 数据检查

点击此命令，计算机自动完成数据检查工作。

4.2 结构分析与构件内力计算

点击此命令，计算机自动完成结构分析与构件内力计算工作。

4.3 构件配筋设计与验算

点击此命令，计算机自动完成构件配筋设计与验算工作。

4.4 PM砼次粱内力与配筋计算

点击此命令，计算机自动完成砼次粱内力与配筋计算工作。

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第5章 SATWE输出结果

SATWE输出结果有很多，结构设计最关心的主要以几个部分：各层配筋简图、弹性绕度、轴压比、各荷载工况下构件标准内力图、水平力作用下各层平均侧移简图等。SATWE的计算结果可以有图形输出形式和文本输出形式。

5.1 图形输出形式计算结果

5.1.1 各层配筋简图

配筋简图主要显示楼层梁、柱截面的配筋数值，梁包括上部钢筋、下部钢筋、箍筋、腰筋数值，柱包括柱子b边钢筋、h边钢筋、箍筋、轴压比值。因为各层配筋简图是SATWE的计算结果文件，所以此不一一列出每个楼层的配筋简图，仅以第一层的配筋简图为例说明配筋简图文件的格式:注写在梁上部的数字是梁的上部钢筋截面积，注写在梁下部的数字是梁下部钢筋的截面积，带前缀G的数字是腰筋的截面积；注写在柱子b边的数字是b边钢筋的截面积，注写在h边的数字是h边钢筋的截面积，中间的数字是柱子箍筋的截面积，，括号内的数字是柱子的轴压比。所有钢筋截面面积都是所注数字乘以100以cm2为单位的量。如图5.1.1-1～图5.1.1-11所示。

5.1.2.梁弹性挠度

2F梁弹性挠度图5.1.2-1。

5.1.3 柱轴压比

柱子轴压比图中括号内的数字是轴压比，柱子截面两边的数字是柱子的有效长度系数，以2F为例说明柱轴压比图。见图5.1.3-1。

5.1.4 各荷载工况下内力简图

各荷载作用下的内力简图是指，不同性质的荷载作用下梁的各种内力简图。其荷载工况包括X向地震、Y向地震、X向风力、Y向风力；其内力包括轴力、剪力、弯矩等，下面以1F为例说明各荷载工况作用下的内力简图。如图5.1.4-1所示。

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图5.1.1-1 1F梁配筋简图

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图5.1.2-1 1F梁弹性挠度

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图5.1.3-1 1F轴压比图

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图5.1.4-1 1F在X向地震力作用下的弯矩图

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图5.1.4-2 1F在X向地震力作用下的剪力图

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图5.1.4-3 1F在X向地震力作用下的柱底内力图

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5.1.5 基础设计荷载简图

如图5.1.5-1。

5.1.6 地震力作用下的层位移

如图5.1.6-1。

5.1.7 地震力作用下的层位移角

如图5.1.7-1。

5.1.8 地震力作用下的层间剪力

如图5.1.8-1。

5.1.9 风力作用下的层位移

如图5.1.9-1。

5.1.10 风力作用下的层位移角

如图5.1.10-1。

5.1.11 风力作用下的层间剪力

如图5.1.11-1。

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图5.1.5-1基础设计荷载简图

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图5.1.6-1 地震力作用下的层位移

图5.1.7-1 地震力作用下的层位移角

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图5.1.8-1 地震力作用下的层间剪力

图5.1.9-1 风力作用下的层位移

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图5.1.10-1 风力作用下的层位移角

图5.1.11-1 风力作用下的层间剪力

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5.2 文本输出形式计算结果

5.2.1 结构设计信息文本

总信息 ..............................................

结构材料信息: 钢砼结构 混凝土容重 (kN/m3): Gc = 25.00 钢材容重 (kN/m3): Gs = 78.00 水平力的夹角 (Rad): ARF = 0.00 地下室层数: MBASE= 0

竖向荷载计算信息: 按模拟施工加荷计算方式 风荷载计算信息: 计算X,Y两个方向的风荷载 地震力计算信息: 计算X,Y两个方向的地震力 特殊荷载计算信息: 不计算 结构类别: 框架结构 裙房层数: MANNEX= 0 转换层所在层号： MCHANGE= 0 墙元细分最大控制长度(m) DMAX= 2.00

墙元侧向节点信息: 内部节点 是否对全楼强制采用刚性楼板假定 否 采用的楼层刚度算法 层间剪力比层间位移算法 结构所在地区 全国

风荷载信息 ..........................................

修正后的基本风压 (kN/m2): WO = 0.30

地面粗糙程度: B 类 结构基本周期（秒）: T1 = 0.25 体形变化分段数: MPART= 1 各段最高层号: NSTi = 3 各段体形系数: USi = 1.30

西南交通大学毕业设计 第 35 页 地震信息 ............................................

振型组合方法(CQC耦联;SRSS非耦联) CQC 计算振型数: NMODE= 9 地震烈度: NAF = 7.50 场地类别: KD = 2

设计地震分组: 一组 特征周期 TG = 0.35 多遇地震影响系数最大值 Rmax1 = 0.12 罕遇地震影响系数最大值 Rmax2 = 0.72 框架的抗震等级: NF = 3 剪力墙的抗震等级: NW = 3 活荷质量折减系数: RMC = 0.50 周期折减系数: TC = 0.70 结构的阻尼比 (%): DAMP = 5.00

是否考虑偶然偏心: 否 是否考虑双向地震扭转效应: 否 斜交抗侧力构件方向的附加地震数 = 0

活荷载信息 ..........................................

考虑活荷不利布置的层数 从第 1 到3层 柱、墙活荷载是否折减 不折算 传到基础的活荷载是否折减 折算 ------------柱，墙，基础活荷载折减系数------------- 计算截面以上的层数---------------折减系数 1 1.00 2---3 0.85 4---5 0.70 6---8 0.65 9---20 0.60 > 20 0.55

西南交通大学毕业设计 第 36 页 调整信息 ........................................

中梁刚度增大系数： BK = 2.00 梁端弯矩调幅系数： BT = 0.85 梁设计弯矩增大系数： BM = 1.00 连梁刚度折减系数： BLZ = 0.70 梁扭矩折减系数： TB = 0.40 全楼地震力放大系数： RSF = 1.00 0.2Qo 调整起始层号： KQ1 = 0 0.2Qo 调整终止层号： KQ2 = 0 顶塔楼内力放大起算层号： NTL = 0 顶塔楼内力放大： RTL = 1.00 九度结构及一级框架梁柱超配筋系数 CPCOEF91 = 1.15 是否按抗震规范5.2.5调整楼层地震力IAUTO525 = 1 是否调整与框支柱相连的梁内力 IREGU_KZZB = 0 剪力墙加强区起算层号 LEV_JLQJQ = 1 强制指定的薄弱层个数 NWEAK = 0

配筋信息 ........................................

梁主筋强度 (N/mm2): IB = 360 柱主筋强度 (N/mm2): IC = 360 墙主筋强度 (N/mm2): IW = 210 梁箍筋强度 (N/mm2): JB = 300 柱箍筋强度 (N/mm2): JC = 300 墙分布筋强度 (N/mm2): JWH = 210 梁箍筋最大间距 (mm): SB = 150.00 柱箍筋最大间距 (mm): SC = 100.00 墙水平分布筋最大间距 (mm): SWH = 200.00 墙竖向筋分布最小配筋率 (%): RWV = 0.30 单独指定墙竖向分布筋配筋率的层数: NSW = 0 单独指定的墙竖向分布筋配筋率(%): RWV1 = 0.60

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设计信息 ........................................

结构重要性系数: RWO = 1.00

柱计算长度计算原则: 有侧移 梁柱重叠部分简化: 不作为刚域 是否考虑 P-Delt 效应： 否 柱配筋计算原则: 按单偏压计算 钢构件截面净毛面积比: RN = 0.85 梁保护层厚度 (mm): BCB = 30.00 柱保护层厚度 (mm): ACA = 30.00

是否按砼规范(7.3.11-3)计算砼柱计算长度系数: 否

荷载组合信息 ........................................

恒载分项系数: CDEAD= 1.00 活载分项系数: CLIVE= 1.00 风荷载分项系数: CWIND= 1.00 水平地震力分项系数: CEA_H= 1.00 竖向地震力分项系数: CEA_V= 0.50 特殊荷载分项系数: CSPY = 0.00 活荷载的组合系数: CD_L = 1.00 风荷载的组合系数: CD_W = 1.00 活荷载的重力荷载代表值系数: CEA_L = 0.50

剪力墙底部加强区信息.................................

剪力墙底部加强区层数 IWF= 2 剪力墙底部加强区高度(m) Z_STRENGTHEN= 8.90

3.3.1 位移输出文件

所有位移的单位为毫米 Floor : 层号 Tower : 塔号

西南交通大学毕业设计 第 38 页 Jmax : 最大位移对应的节点号 JmaxD : 最大层间位移对应的节点号 Max-(Z) : 节点的最大竖向位移 h : 层高

Max-(X)，Max-(Y) : X,Y方向的节点最大位移 Ave-(X)，Ave-(Y) : X,Y方向的层平均位移 Max-Dx ，Max-Dy : X,Y方向的最大层间位移 Ave-Dx ，Ave-Dy : X,Y方向的平均层间位移 Ratio-(X),Ratio-(Y): 最大位移与层平均位移的比值 Ratio-Dx,Ratio-Dy : 最大层间位移与平均层间位移的比值 Max-Dx/h，Max-Dy/h : X,Y方向的最大层间位移角

DxR/Dx,DyR/Dy : X,Y方向的有害位移角占总位移角的百分比例

Ratio_AX,Ratio_AY : 本层位移角与上层位移角的1.3倍及上三层平均位移角的

1.2倍的比值的大者

X-Disp，Y-Disp，Z-Disp:节点X,Y,Z方向的位移

=== 工况 1 === X 方向地震力作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) h

JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx Max-Dx/h DxR/Dx Ratio_AX

3 1 258 24.83 18.78 1.32 3900.

258 3.31 2.68 1.24 1/1177. 70.0% 0.83

2 1 181 21.57 16.10 1.34 3900.

181 6.97 4.98 1.40 1/ 560. 69.7% 1.45

1 1 41 14.65 11.15 1.31 5000.

41 14.65 11.15 1.31 1/ 341. 90.6% 2.08

X方向最大值层间位移角: 1/ 341.

西南交通大学毕业设计 第 39 页 === 工况 2 === Y 方向地震力作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(Y) Ave-(Y) Ratio-(Y) h

JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy Max-Dy/h DyR/Dy Ratio_AY

3 1 261 17.57 17.56 1.00 3900.

261 2.66 2.66 1.00 1/1466. 78.5% 0.83

2 1 184 15.05 15.04 1.00 3900.

184 4.75 4.74 1.00 1/ 822. 70.1% 1.49

1 1 44 10.35 10.35 1.00 5000.

44 10.35 10.35 1.00 1/ 483. 99.9% 2.01

Y方向最大值层间位移角: 1/ 483.

=== 工况 3 === X 方向风荷载作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(X) Ave-(X) Ratio-(X) h

JmaxD Max-Dx Ave-Dx Ratio-Dx Max-Dx/h DxR/Dx Ratio_AX

3 1 258 2.68 2.38 1.13 3900.

258 0.33 0.31 1.05 1/9999. 73.6% 0.83

2 1 181 2.35 1.92 1.23 3900.

181 0.70 0.54 1.31 1/5544. 99.9% 1.45

1 1 41 1.64 1.38 1.19 5000.

41 1.64 1.38 1.19 1/3043. 99.9% 2.34

X方向最大值层间位移角: 1/3043.

=== 工况 4 === Y 方向风荷载作用下的楼层最大位移

Floor Tower Jmax Max-(Y) Ave-(Y) Ratio-(Y) h

JmaxD Max-Dy Ave-Dy Ratio-Dy Max-Dy/h

西南交通大学毕业设计 第 40 页 DyR/Dy Ratio_AY

3 1 258 0.65 0.65 1.00 3900.

258 0.11 0.11 1.00 1/9999. 48.1% 0.83

2 1 181 0.54 0.54 1.00 3900.

181 0.16 0.16 1.00 1/9999. 80.5% 1.23

1 1 41 0.37 0.37 1.00 5000.

41 0.37 0.37 1.00 1/9999. 99.9% 1.92

Y方向最大值层间位移角: 1/9999.

=== 工况 5 === 竖向恒载作用下的楼层最大位移 Floor Tower Jmax Max-(Z) 3 1 262 -2.47 2 1 187 -3.16 1 1 65 -8.20

=== 工况 6 === 竖向活载作用下的楼层最大位移 Floor Tower Jmax Max-(Z) 3 1 304 -0.27 2 1 226 -0.38 1 1 65 -1.28

5.2.2 各层内力标准值

略。

5.2.3 各层配筋文件

略。

5.3 绘制结构施工图

绘制结构施工图，主要是指绘制用平法表示的结构施工图。应首先进行梁、柱归并，再调整图面标注，然后用PMCAD的T转DWG模块转化为AutoCAD文件，再添加内容并做细微调整，最后打印出图。典型结构施工图见施工图。

西南交通大学毕业设计 第 41 页

第6章 2轴线上的框架计算

6.1框架梁截面尺寸(见附图)

1111框架梁的截面尺寸：主梁高按其跨度的~选取，次梁高按其跨度的~选取，

8121218梁宽按

11h~的梁高，又?3，且不宜小于200mm选取； 23b第一标准层的梁截面情况： （1）种梁的截面尺寸：

11梁高h1可选(~)?7200?(600~900)mm，故取h1?600mm；

12811 梁宽b1可选(~)?600?(200~300)mm，故取b1?250mm；

23（2）种梁截面尺寸：

11梁高h2可选(~)?6300?(525~787.5)mm，故取h2?600mm；

12811 梁宽b2可选(~)?600?(200~300)mm，取b2?250mm；

23（3）种梁截面尺寸：

11梁高h3可选(~)?3600?(200~300)mm，故取h3?300mm；

181211 梁宽b3可选(~)?300?(100~150)mm，取b3?200mm；

23（4）种梁截面尺寸：

11梁高h4可选(~)?2100?(116.7~175)mm，取h4?300mm；

181211 梁宽b4可选(~)?300?(100~150)mm，故取b4?200mm

23（5）种梁截面尺寸：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6ako.html