第2章结构布置及计算简图
第2章(结构体系与结构布置
钢筋混凝土结构
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框架结构
剪力墙结构
框架 -剪力墙结构
筒体结构
悬挂结构
巨型框架结构
应力蒙皮结构
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框架 -筒体结构
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筒中筒结构 成束筒结构
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钢结构
框架筒体结构
组合筒体结构
剪力桁架与框桥架结构
交错钢结构
一.框架结构体系（不包括异形柱结构）
成束筒
将多个筒体合并一起形成，成束筒抗侧刚度比筒中筒 更大，可建造很高的结构
1~50层
51~66层
67~90层
91层以上
代表作品及平面：
深圳国贸大厦
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五、巨型结构体系
1、巨型框架： 筒体间用刚度很大的水平构件相互联系形成，巨 型框架用筒体作柱子，用高度很大（一层或几层） 的水平构件作梁 2、巨型桁架： 以大截面的竖杆和斜杆组成悬臂桁架，主要承 受水平和竖向荷载
3.适用范围：适用于200m以下的超高层
框筒
60年代美国工程师法卢齐· 坎恩首次提出，并设计了第 一幢框筒结构：芝加哥43层德威特切斯纳特公寓 筒体常放在建筑外围，由间距很密的柱与截面很高的梁 组成，筒体内设置一些柱子，以减小楼板和梁在垂直荷载 下的跨度，但对抵抗侧向力几乎不起作用
筒中筒
筒体内设置剪力墙，组成筒中筒，内筒可设置电梯、楼 梯和竖向管道等。内、外筒不再设柱，内筒、外筒共同抵 抗垂直与水平荷载
剪力墙
2.适用范围：
属于中刚性结构， 适用于140 m 以下的各类高层建筑
框架 框架-剪力墙
δ
框架-剪力墙侧移曲线
第2章 平面机构的运动简图及其自由度
二. 绘制机构运动简图的目的： 机构运动简图与真实机构具有完全相同的运动
特性，主要用于简明地表达机构的组成情况和运动 情况，进行运动分析，作为运动设计的目标和构造 设计的依据。也可对机构进行力分析并作为专利性 质的判据。
三. 机构运动简图中运动副的表示方法 机构运动简图中运动副(转动副、移动副)的表示方法如
说明：当原动件数多于机构的自由度时，机构的运动难以确 定。
如图所示静定的桁架（图 a）和超静定的桁架（图 b） ，自由度分别为0和 －1 ，即各构件之间不可 能运动。
桁架在机构分析中作为一个构件(结构体)来对待。 综上所述可知，机构具有确定运动的条件是：机构的
自由度F>0且等于原动件数。
局部自由度
错误
F=3n-2PL-PH= 3*3-2*(2+1)-1=2
正确
F=3n-2PL-PH= 3*2-2*2-1=1
一般在高副接触处，若有滚子存在，则滚子绕自身轴线转动 的自由度属于局部自由度，采用滚子结构的目的在于将高副 间的滑动摩擦转换为滚动摩擦，以减轻摩擦和磨损。
3. 虚约束
对机构的运动不起独立限制作用的约束称为虚约束。如平行 四边形机构；如图a所示为机车车轮联动机构，图b为其机构 运动简图。
例2-1 绘制如图 (a)所示的颚式破碎机主体机构的运 动简图。
解： （1）分析机构的组成及运动情况 (2) 确定运动副的类型及数量 (3) 选定投影面和比例尺，定出各运动副的相对位置，
绘制出机构运动简图如图 (b)所示。
活塞泵
例：油泵机构 1圆盘 2柱塞 3 构件 4机架
B 1 A
运动副是使两构件直接接触并能产生一定相对运动的 联接。是由两构件组成的可动联接。运动副是约束运 动的，构件组成运动副后，其独立运动受到约束，自 由度便随之减少。如：轴与轴承、凸轮与从动件
第二章 梁板结构设计
Mb = M -V0×b/2
支座中心线处截面的弯矩
第二章 梁板结构设计
48
剪力设计值：在均布荷载作 用下：
支座中心线处截面的剪力
Vb= V -(g+q)×b/2
在集中荷载作用下 Vb=V 当板、梁中间支座为砖 墙时，或板、梁是搁置在钢 筋混凝土构件上时，不作此 调整 图2-10
红色外包线即为所求弯 矩包罗图
2.2 单向板肋梁楼盖设计
图2-9
(a) 弯矩包络图;(b) 剪力包络图
第二章 梁板结构设计
47
2.2 单向板肋梁楼盖设计
4.支座弯矩和剪力设计值（计算值）
（1）问题的提出：由于将实际结构简化为直线，故所求得
的支座弯矩和剪力是支座中心线处的数值，实际最危险的截
面应该在支座边缘，所以应将所求得的数值加以调整，见附
l2/l1≤2 时，按双向板设计；2 ＜l2/l1＜3 时，
宜按双向板设计。
第二章 梁板结构设计
16
2.1 概述
《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）以下简称 规范)中规定了这两种板的界定条件： （1） 两对边支承的板应按单向板计算。 （2） 四边支承的板，当长边与短边之比小于或等于2时，应 按双向板计算。
l2
q1
A
1m
fA A
l1
1m
q2 fA A
图2-2
第二章 梁板结构设计
13
2.1 概述
化简上式得：
ql q l
4 11
4 2 2
4 l ，即 q q 2 (c) 1 2 4 l1
பைடு நூலகம்
第二章 机构的组成-1 (1)
机构的自由度通常用F表示。
机构是可动的，所以机构的自由度必须大于或等于1。
P39
1
2
θ1
3
S’3 S3
2 1 θ2
θ1
3
θ3 4 θ4
1）按引入约束数分，有：
I 级副（class I pairs）、II 级副、III 级副、IV 级副、V 级副。
引入1个约束
引入2个约束
引入3个约束 引入4个约束 引入5个约束
x
I 级副
球面高副
II 级副
球与方槽接触
II 级副
柱面副
Ⅳ 级副
球销副
P15
III级副
球面低副
IV级副
圆柱套筒副
V级副1
V级副2
④了解平面机构的组成原理，能正确判断机构结构合理性。
2. 本章重点、难点
重点: 机构运动简图绘制，机构结构分析，机构的自由
度计算；
难点: 机构结构分析及虚约束的判断。
§2－1 平面机构的组成
P5
机构是由具有确定 相对运动的“实物”— —一些相对独立运动的 单元体（构件）组成。
各构件组成机构时是按照一定的方式联接而 成的。由两构件直接接触并能产生相对运动的活 动连接，称为运动副。
从动件(driven link、follower) ——机构中随原动件运动的其他活 动构件。
例如：在连杆机构中，汽缸11为机架， 活塞10为原动件，而连杆3和曲轴4为 从动件。
P8
说明：
机构中各构件可以是刚性的，某些构件也可以是挠 性或弹性的，或是由液压、气动、电磁件构成的。即 机构不一定是由纯刚性构件组成的。
土木工程毕业设计：框架结构布置及计算简图
第2章结构布置及计算简图2.1 结构选型和布置1. 1.1结构选型根据建筑功能的要求，为使建筑平面布置灵活，获得较大的使用空间，本结构设计采用钢筋混凝土框架结构体系。
2. 1.2结构布置根据建筑功能的要求及建筑物的平面形状，本结构横向尺寸较短，纵向尺寸较长，故把框架结构横向布置，即采用横向框架承重方案。
施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案，楼梯采用整体现浇板式楼梯，基础采用柱下交叉条形基础。
3. 1.3初步截面尺寸本建筑的结构类型为钢筋混凝土框架结构，且建筑地处某省某市，抗震设防烈度为7度，根据《建筑抗震设计规范》(GB50001-2001) 6.1.2知, 本建筑的抗震等级为三级。
楼盖、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为IOOmnb各层梁板及三、四、五层柱的混凝土强度等级均为C25, 一、二层柱及基础的混凝土强度等级为C30,纵向受力钢筋采用HRB335,其余钢筋采用IIPB2350根据建筑平面确定结构平面布置图如图2-l0图2T结构平面布置图框架柱的最大承载力范围：5.lw×5.25//Z2. 1.3. 1柱截面尺寸估算：柱的截面尺寸估算公式：N = yβ4G"A _ NLrarN一柱组合的轴压力设计值。
夕一考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2。
A一按简支状态计算的柱的负载面积。
G一折算在单位面积上的重力荷载代表值，可近似取为12 kN∕m2on—验算截面以上的楼层层数。
上,/一框架柱轴压比限值，对一级、二级、三级抗震等级，分别取0.7、0.8 和0.9 OA—混凝土轴心抗压强度设计值。
所以有TV = 1.25x5.1x5.25x12x5 = 2008.125^则取柱的截面尺寸为400〃w? × 400/7?/??。
2. 1.3. 2梁截面尺寸估算：框架梁的截面尺寸确定时，应综合考虑竖向荷载大小、跨度、抗震设防 烈度以及混凝土强度等级等多方面的因素。
Ⅱ 框架结构布置及计算简图
二 框架结构布置及计算简图⒈梁柱尺寸⑴梁截面尺寸①横向边跨（AB 跨、BC 跨、DE 跨、EF 跨）跨长有（3600mm ，7200mm ）两种，取跨长L=7200mm ，梁高h=（1/12~1/10）×7200=600mm~720mm ，取梁高h=700mm ，梁宽b=(1/3~1/2)h=233mm~350mm ，取梁宽b=300mm 。
②横向中跨(CD 跨，即走廊)跨长为3600mm ，梁高h=(1/12~1/10)×3600=300mm~360mm ，可取梁高h=600mm ，梁宽b=300mm 。
③纵向为连系梁，跨长为3600mm ，可取梁高h=600mm ，梁宽b=300mm 。
④阶梯教室设计为井字梁，梁高h=(1/18~1/14)×10800=600mm~770mm ，取梁高h=600mm ，梁宽b=300mm 。
⑵柱截面尺寸本工程为现浇钢筋混凝土结构，7度设防，高度<30m ，抗震等级为三级，取底层中柱估算柱尺寸，根据经验荷载为14kN/m 2：N c =5×14×3.6×(7.2/2＋3.6/2)=1360.8kN 由轴压比限值得mm mm mm f N A c c c 3453451189513.148.0108.13608.023⨯==⨯⨯== 为安全起见，取柱截面尺寸为500mm×500mm⒉计算简图(取轴线⑦处)初步设计基础顶面离室外地面500mm ，则底层层高为3.9+0.6+0.5=5m⒊梁柱线刚度(其中E=3.0×104N/mm 2)(其中在求梁截面惯性矩时考虑到现浇楼板的作用，取I=2I 0，I 0为不考虑楼板翼缘作用的梁截面惯性矩)BC 跨、DE 跨梁： )(1038.22.7/7.03.01212333m E E i -⨯=⨯⨯⨯= CD 跨梁： )(1000.36.3/6.03.01212333m E E i -⨯=⨯⨯⨯= 上部各层柱： )(1034.19.3/5.0121334m E E i -⨯=⨯⨯= 底层柱： )(1004.15/5.0121334m E E i -⨯=⨯⨯= 将梁柱线刚度标于结构计算简图中结构计算简图。
02单层厂房结构结构(课件)
2 单层厂房结构设计2.0 单层工业厂房结构设计基本要求本课程设计的基本要求是：●通过课程设计，掌握工业建筑设计的特点，装配式混凝土排架的受力特点；●掌握单层工业厂房荷载特点、传力路径，掌握厂房抗力构件的形式及组成方案；●掌握装配式结构中标准构件的选型；●掌握单层工业厂房排架的内力分析、内力组合和构件截面设计方法；●正确理解和运用构造措施，保证结构正常工作条件；●掌握表达设计意图的正确方法，包括各部分图纸的作用、应达到的深度和正确的表示方式。
2.1 结构类型和结构体系方案设计：●确定结构类型和结构体系；●结构布置；●构件选型。
结构类型：●混合结构●钢结构●混凝土结构结构体系：●排架结构：由屋架或屋面梁、柱和基础组成，柱顶与屋架铰接，柱底与基础顶面固接。
适用范围：跨度可超过30m，高度可达20～30m或更大，吊车吨位可达150t甚至更大。
刚架结构：由横梁、柱和基础组成。
柱顶与横梁刚接，为同一构件，柱底与基础一般为铰接，有时也采用刚接。
如二铰门架（门架顶点为刚接）、三铰门架（门架顶点为铰接）。
适用范围：无吊车或吊车吨位不超过10t，跨度不超过18m的中、小型单层厂房或仓库。
2.2 排架结构组成及荷载传递2.2.1 结构组成（图2.2.1）排架柱顶以上部分各构件，包括屋面板、天窗架、屋架、托架等。
屋盖结构体系：●无檩屋盖结构体系：由大型屋面板、屋架或屋面梁及屋盖支撑所组成，有时还包括天窗架和托架。
●有檩屋盖结构体系：由小型屋面板、檩条、屋架及屋盖支撑所组成。
单层工业厂房主要采用无檩屋盖结构形式。
2、纵、横向平面排架●横向平面排架（图 2.2.2），由横梁（屋架或屋面梁）和横向柱列（包括基础）所组成，是厂房的基本承重结构。
●纵向平面排架（图 2.2.3），由连系梁、吊车梁、纵向柱列（包括基础）和柱间支撑等组成。
围护结构包括：纵墙、横墙（山墙）、抗风柱、连系梁、基础梁等构件。
2.2.2 荷载传递1、荷载分类永久荷载（恒荷载）：包括各种构件、围护结构及固定设备的自重。
第2章：梁板结构
混凝土结构设计与施工图
Design for Concrete Structure 第2章 梁板结构设计
Roof Structure
混凝土结构设计
第2章 梁板结构
本章目录
2.1 2.2 概 述
现浇单向板肋梁楼盖
2.3
2.4
现浇双向板肋梁楼盖
无梁楼盖
2.5
楼梯和雨篷的设计
2<l2 / l1 <3时，按双向板设计
亦可按短边方向的单向板计算，但长边方向应布置 足够的构造钢筋，只配分布钢筋不够。
《混凝土结构设计规范》（GB 50011—2010）中规定了这
两种板的界定条件：
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混凝土结构设计
第2章 梁板结构
（1） 两对边支承的板应按单向板计算。 （2） 四边支承的板，当长边与短边之比小于或等于2时，
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混凝土结构设计
第2章 梁板结构
板：次梁的间距决定了板的跨度
板跨 l1＝2.0 ~ 3.0m 连续板
板厚
简支板
悬臂板
1 l h≥ 40 1 l h≥ 35 1 h≥ l 12
为使板有足够的刚度，
板厚尚应满足：
工业楼面：h≥70 mm
民用楼面：h≥60 mm
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混凝土结构设计 2.2.5 荷载不利组合
第2章 梁板结构
确定截面最不利内力时，活荷载的布置原则如下： 欲求某跨跨中最大正弯矩时，除将活荷载布臵在该跨以 外，两边应每隔一跨布臵活载； 欲求某支座截面最大负弯矩时，除该支座两侧应布臵活荷 载外，两侧每隔一跨还应布臵活载； 欲求梁支座截面（左侧或右侧）最大剪力时，活荷载布 与求该截面最大负弯矩时的布臵相同； 欲求某跨跨中最小弯矩时，该跨应不布臵活载，而在两 邻跨布臵活载，然后再每隔一跨布臵活载。
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第２章 结构布置及计算简图
2.1 结构选型和布置
2.1.1 结构选型
根据建筑功能的要求，为使建筑平面布置灵活，获得较大的使用空间，本结构设计采用钢筋混凝土框架结构体系。
2.1.2 结构布置
根据建筑功能的要求及建筑物的平面形状，本结构横向尺寸较短，纵向尺寸较长，故把框架结构横向布置，即采用横向框架承重方案。
施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案，楼梯采用整体现浇板式楼梯，基础采用柱下交叉条形基础。
2.1.3 初步截面尺寸
本建筑的结构类型为钢筋混凝土框架结构，且建筑地处山东省东营市，抗震设防烈度为7度，根据《建筑抗震设计规范》（GB50001-2001）6.1.2知，本建筑的抗震等级为三级。
楼盖、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为100mm ，屋面板厚度120mm 。
板的混凝土强度等级均为C30，梁柱及基础的混凝土强度等级为C30，纵向受力钢筋采用HRB400，其余钢筋采用HRB335。
根据建筑平面确定结构局部平面布置图如图2-1。
图2-1 结构平面布置图
⑴ 柱截面尺寸估算：
柱的截面尺寸估算公式:AGn N β=。
[]c N c f N
A μ=
N —柱组合的轴压力设计值。
β—考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3，不等跨内柱取1.25，等跨内柱取1.2。
A —按简支状态计算的柱的负载面积。
G —折算在单位面积上的重力荷载代表值，可近似取为142/m kN 。
n —验算截面以上的楼层层数。
[]N μ—框架柱轴压比限值，对一级、二级、三级抗震等级，分别取0.7、0.8和0.9 。
c f —混凝土轴心抗压强度设计值。
所以取轴压力较大的中柱进行柱子截面的设计：
kN N 1277.6451421.152.1=⨯⨯⨯=
2mm 1051103
.145.801277640=⨯≥c A 则取柱的截面尺寸为mm 400mm 400⨯。
⑵ 梁截面尺寸估算：
框架梁的截面尺寸确定时，应综合考虑竖向荷载大小、跨度、抗震设防烈度以及混凝土强度等级等多方面的因素。
一般情况下，框架梁截面尺寸取值如下： b b h b ⎪⎭⎫ ⎝⎛=31~21 b b l ⎪⎭
⎫ ⎝⎛=181~121h 由于横向梁的跨度分别为边跨5400mm ，中跨2400mm ，则取横向边跨梁b×h =240mm ×500mm ，中跨梁b×h =240mm ×500mm ，楼梯间梁b×h =350mm ×700mm 。
纵向梁最大跨度为3900，最小跨度为2700，取纵向梁截面尺寸均为b×h =200mm ×400mm 。
2.2 框架计算简图
2.2.1 框架计算简图说明
本设计基础选用柱下交叉条形基础，基础高度为m 4.1，基础顶面距室外地面m 5.0，取12号轴线上的一榀框架进行计算，计算单元如图2-1所示。
假定框架柱嵌固于基础顶面，框架梁与柱刚接，由于各层柱截面尺寸不变，故梁跨度等于柱截面形心轴线之间的距离。
一层柱高从基础顶面算至二层楼面，其余各层柱高均为从本层楼面算至上层楼面，即首层柱高,4.55m ，其余各层柱高均为3.0m 。
2.2.2 框架梁柱截面特性
利用结构力学有关截面惯性矩及线刚度的概念计算柱的截面特性。
以12号轴线上的一榀框架为例计算梁柱的线刚度：
混凝土的弹性模量：
C30混凝土：24/100.3mm N E ⨯=
⑴ 柱计算：
一层柱：
34-411069.455
.4.40121m E E L EI i c ⋅⨯=⨯⨯== 二、三、四、五层：
344
21011.70
.3.40121m E E L EI i c ⋅⨯=⨯⨯==- ⑵ 梁计算：
12号轴线框架为中框架，则02I I b =，各层梁截面尺寸均为240mm ×500mm 。
AB 、CD 跨梁： 3431026.94
.55.024.012122m E E L
EI i b ⋅⨯=⨯⨯⨯⨯==- BC 跨梁： 3431083.204
.25.024.012122m E E L EI i b ⋅⨯=⨯⨯⨯
⨯==- 上表可知，结构计算简图如图2-2所示。
图2-2 一榀框架梁柱线刚度计算简图（34m 10⋅-E ）。