板柱结构计算等代框架法
钢筋混凝土板柱结构体系中等代框架法及其相关问题研究
钢筋混凝土板柱结构体系中等代框架法及其相关问题研究【摘要】在普通框架中，框架梁与框架柱的宽度相差不大，弯矩的传递可直接在梁宽范围内进行。
但在等代框架中，其框架梁实为宽度很大的板，跨中板带所传递的弯矩要靠柱两侧扭转条带传递至柱子。
柱子及柱子两侧的抗扭构件合在一起构成等效柱。
该模型实质是增加柱子的有效长度，使得对该等代框架采用一般的框架分析方法计算时，所得的结果与实际情况相近。
【关键词】混凝土结构；板柱结构；等代框架法；空间刚度；竖向荷载；冲切0 引言等代框架法是分析板系结构的一种简化方法，在多年的工程应用中取得了丰富的经验，已为许多规范采用。
该方法将三维结构视为由纵向和横向穿过建筑物轴线的等代框架所构成。
每榀框架由一列等效或支座和板带所构成，板带是以柱或支座的中心线两侧板格中心为界限，每榀等代框架可以作为一个整体来分析和进行板带的截面设计，并假设纵向和横向每一方向的等代框架分别承受全部的竖向荷载。
等代框架由三部分组成：（1）功水平板带（含梁和板）；（2）柱子或其它支承构件；（3）在板带和柱子间起弯知传递作用的跨中板带。
1 板柱结构等代框架法设计步骤1.1 结构选型与结构布置后张预应力板柱结构适宜用于跨度为6m-12m，活荷载在5kn/m2以内，中等地震裂度区。
柱网宜优先选取等柱网，有时从建筑和使用上可设置悬挑部分，同时一个方向的柱子不宜少于3个，必要时须设置边梁和剪力墙。
1.2 材料及构件截面的选择板和柱的混凝土强度等级均不宜低于c30；预应力筋宜采用无粘结预应力碳素钢丝、钢绞线。
板中非预应力筋可采用i、ii级钢筋，柱的受力纵筋采用ii级钢筋，构造钢筋采用i级钢筋。
对于各跨连续的预应力平板，楼板跨高比可取40-45，屋盖的跨高比可取45-48。
板厚选择时还应考虑防火及防腐蚀的要求。
一般来说，板厚不宜小于120mm，常用为160mm-200mm。
柱的截面宜采用正方形或接近正方形，其截面尺寸可通过轴压比限值（与钢筋混凝土框架柱相同）来控制，柱的最小边长不宜小于350mm。
梁板柱结构识图
汇报人：XX
目录
• 结构识图基本概念与原理 • 梁的识图技巧与实例分析 • 板的识图技巧与实例分析 • 柱的识图技巧与实例分析 • 结构识图在工程建设中的应用
01
结构识图基本概念与原理
Chapter
结构识图定义及作用
结构识图定义
结构识图是建筑结构工程中，通过对建筑结构图纸 的解读和分析，理解建筑结构形式、构件布置、连 接方式等信息的过程。
平面表示方法
在结构平面图中，柱用细实线表示，轮廓线用中粗实线表示。
标注规则
一般采用列表注写方式或截面注写方式。列表注写方式包括柱编号、柱段起止标高、几何尺寸、与配 筋的具体数值等；截面注写方式是在分标准层绘制的柱平面布置图上，分别在同一编号的柱中选择一 个截面标注几何参数代号。
柱钢筋配置及绑扎要求
Chapter
柱的种类和构造特点
01
矩形柱
截面为矩形，常见于 框架结构，承载能力 强。
02
圆形柱
截面为圆形，具有较 好的空间刚度和抗震 性能。
03
工字形柱
截面呈工字形，常用 于钢结构中，具有较 大的抗弯刚度。
04
异形柱
截面形状不规则，根 据建筑需求定制，具 有独特的建筑美学效 果。
柱的平面表示方法及标注规则
首先阅读结构设计总说明，了解板的混凝土强度等级、钢 筋的等级和直径等基本信息。然后查看各层结构平面图， 了解各层板的布置情况、编号、厚度等信息。接着查看板 的配筋图或剖面图，了解受力钢筋和分布钢筋的配置情况 、直径、间距等信息。最后根据图纸中的标注和说明进行 逐一核对和确认。
04
柱的识图技巧与实例分析
结构识图作用
结构识图是建筑结构设计和施工的基础，对于确保 建筑安全、经济、适用具有重要意义。通过结构识 图，工程师可以了解建筑结构的整体布局和细节设 计，为后续的建模、分析和优化提供准确依据。
无梁楼盖体系内力计算分析
无梁楼盖体系内力计算分析前言：无梁楼盖体系同时也被称为板柱体系，主要通过在楼盖中布置梁肋，将现浇混凝土板支承于柱，从受力角度来讲，无梁楼盖具有双向受力特点，同时楼面荷载将直接传递于柱，进而传递于基础。
无梁楼盖从其结构形式可分为密肋板或平板。
根据柱帽可分为无柱帽或有柱帽无梁楼盖体系，根据施工流程可分为现浇式或整体装配式。
根据笔者经验，当建筑楼面的可变标准荷载值超过5KN/m2时或其跨度低于6m时，均适用无梁楼盖体系。
无梁楼盖结构体系目前适用于商场、多层工业厂房、库房、图书馆等建筑，其柱网多采用矩形或正方形，其中以正方形更具经济性。
板内钢筋根据纵、横向布置，楼盖的四边支承于墙上或边柱圈梁上，从而能够控制房屋的体积以及节省墙体结构，无梁楼盖的平整度较高，从而通风、采光以及卫生条件更为理想。
由于施工模板较为简单，从而能够节省大量的模板用量与人员成本，因此推广无梁楼盖体系具有经济性与社会效益。
1、无梁楼盖体系内力计算无梁楼盖结构体系设计可通过弹性理论来分析计算，也可根据塑性理论进行分析计算，目前常用的设计方法包括：经验系数计算法、等代框架计算法、精确计算法等。
1.1经验系数计算法该法常适用于较为规则的等代框架建筑，采用经验系数法时，建筑物必须符合下列条件：第一，无梁楼盖结构纵、横方向均超过连续三跨；第二，区格内的长跨与短跨之比不小于1.5；第三，相同方向的最大与最小跨度比值应当小于1.2 ，且两端跨度不应大于内跨；第四，活荷载不应大于3倍的恒荷载设计值；第五，为确保无梁楼盖能抵抗水平荷载，在无梁楼盖结构体系中应确保有剪力与抗侧力支撑。
经验系数计算法是基于薄板弹性理论，得出柱上与跨中板带在跨中截面、支座截面的弯矩系数，根据经验系数法给出无梁楼盖内力数值，最终总结其纵、横向板的总弯矩，根据其弯矩分配系数，从而计算各截面弯矩数值。
1.2等代框架计算法等代框架计算法主要是将整个建筑结构沿横、纵划分为纵向与横向等代框架，不同于普通框架柱，普通框架梁柱均能够传递内力包括弯矩、轴力等，而在等代框架体系中，在竖向荷载条件下，等代框架梁宽度取值方向与梁跨呈垂直方向，其数值都均大于柱宽，仅一小部分竖向荷载靠柱子直接传递，其余荷载都通过扭矩来进行传递，所以无梁楼盖体系中代框架柱包括柱帽以及两侧扭臂等，在设计过程中其刚度都应当充分等代柱的受弯刚度与扭臂受扭刚度。
矩形板柱结构水池结构配筋计算(覆土2.2m,活载5.0)
矩形带柱水池设计项目名称构件编号日期设计校对审核执行规范:《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010), 本文简称《混凝土规范》《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011), 本文简称《地基规范》《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012), 本文简称《荷载规范》《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS 138-2002), 本文简称《水池结构规程》《给水排水工程结构设计手册》(第二版)，本文简称《给排水手册》钢筋：d - HPB300; D - HRB335; E - HRB400; F - RRB400; G - HRB500; P - HRBF335; Q - HRBF400; R - HRBF500-----------------------------------------------------------------------1. 基本资料1.3 纵筋保护层厚度表(单位:mm)2. 计算内容（1）荷载计算（2）地基承载力验算（3）抗浮验算（4）内力计算（5）配筋计算（6）裂缝验算（7）柱冲切验算单位说明：弯矩：kN.m/m，力：kN/m，钢筋面积：mm2/m，裂缝宽度：mm，配筋率：%板弯矩正负号规则：顶(底)板：下侧受拉为正,上侧受拉为负池壁: 内侧受拉为正,外侧受拉为负轴力以受压为正，受拉为负内力计算方法说明：顶板、底板、柱：等代框架法侧壁竖向：等代框架法侧壁水平向：按四边固定板的计算3. 荷载计算3.1 荷载标准值计算顶板自重：16.500×8.500×0.200×25.0 = 701.3kN底板自重：(16.500+2×0.000)×(8.500+2×0.000)×0.250×25.0 = 876.6kN侧壁自重：(2×16.500×0.250+2×8.000×0.250)×3.700×25.0 = 1133.1kN柱自重(单个)：柱身：0.400×0.400×2.820×25.000= 11.3kN柱帽：(0.350×((2×1.100+0.400)×1.100+(2×0.400+1.100)×0.400)/6 + 1.500×1.500×0.090)×25.000= 10.3kN柱重：11.280+10.342×2= 32.0kN结构自重：701.3 + 876.6 + 1133.1 + 32.0×3×1 = 2806.8kN池内水重(设计水深时)：16.000×8.000×3.700×10.0 = 4736.0kN土侧压按主动土压力计算，土的内摩擦角30.0o，主动土压力系数：3.3 荷载组合计算共计算3个工况，分别为正常使用工况，闭水试验工况，空池检修工况。
平板-异形柱结构体系等代框架法计算的等效梁宽度取值研究
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图 １ 分析平面 图
角柱
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计算模型的结构平面如图 １ 所示。采用等代框
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力和动力分析 ， 究等代梁宽度与框架几何尺寸 的内在关系 ， 出等代梁 计算宽度 的计算公 式， 研 得 为平板 异形柱 结构体 系计算
模型的选用提 供理论依据 。
关键 词 平板一 异形柱 结构
等代粱
计算模 型
中图法分类号
Ｔ ３８ Ｕ １；
文献标识码
Ａ
钢筋｝ 凝土平板． 柱结构 体 系可 以较 好地满 昆 异形 足住 宅建筑使用功能 的要求 对平板 一 形柱框 架结 异 构体系的计算 ， 国家规 范 没有相 应 的条 文 ， 也缺 乏对 其体 系的试验和理论研 究成果 。在该 平板 ． 柱结 异形 构 体系的设计 中 ， 工程人员 只能根据经 验采取 各种 简
架法分析的平面图如图 ２ 所示。平面尺寸为 ３ ６ｍ×
１ 各 区格 板典 型计 算跨 度 为 ６ｍ × ８ｍ， ６ｍ。本分 析 模 型 中 ， 本 的柱 截 面为 ： 形 柱 角柱 采 用 Ｌ２０ 基 异 ０ —
７０ 边柱用 Ｔ ０ － ７０ 中柱采 用 十 ２０ ７０ ０， ２０ ０ ， ０ －厚 ｈ＝ ０ ｍ。 ２０ｒ ． ａ
ｒ 一 、 ｒ 、 ｒ ｒ ］ ｒ 、 ｒ 、
化方法 。通常采用等代框架法进行设计。采用等代
框架-剪力墙结构设计
第8章框架-剪力墙结构设计【学习目标】本章主要介绍框架－剪力墙结构和板柱－剪力墙结构。
框架－剪力墙结构、板柱－剪力墙结构的结构布置、计算分析、截面设计及构造要求除应符合本章的规定外，尚应分别符合前面各章的有关规定。
8.1 框架-剪力墙结构特点8.1.1 框架-剪力墙结构体系框架-剪力墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同时又具有侧向刚度较大的优点，是一种比较好的抗侧力体系，广泛应用于高层建筑。
抗震设计时，框架-剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系，结构的两个主轴方向都要布置框架和剪力墙。
框架－剪力墙结构可采用下列形式：(1)框架与剪力墙（单片墙、联肢墙或较小井筒）分开布置；(2)在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙（带边框剪力墙）；(3)在单片抗侧力结构内连续分别布置框架和剪力墙；(4)上述两种或三种形式的混合。
框架-剪力墙结构具有如下的一些特点：(1)框剪结构，由延性较好的框架、抗侧力刚度较大并带有边框的剪力墙和有良好耗能性能的连梁所组成，具有多道抗震防线，从国内外经受地震后震害调查表明，确为一种抗震性能很好的结构体系。
（2）框剪结构在水平力作用下，水平位移是由楼层层间位移与层高之比Δu/ℎ控制，而不是顶点水平位移进行控制。
层间位移最大值发生在(0.4~0.8)H 范围内的楼层，H为建筑物总高度。
(3)框剪结构在水平力作用下，框架上下各楼层的剪力取用值比较接近，梁、柱的弯矩和剪力值变化较小，使得梁、柱构件规格较少，有利于施工。
8.1.2 框架-剪力墙受力特点框剪结构的受力特点，是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以它的框架不同于纯框架结构中的框架，剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。
因为，在下部楼层，剪力墙的位移较小，它拉着框架按弯曲型曲线变形，剪力墙承受大部分水平力，上部楼层则相反，剪力墙位移越来越大，有外侧的趋势，而框架则有内收的趋势，框架拉剪力墙按剪切型曲线变形，框架除了负担外荷载产生的水平力外，还额外负担了把剪力墙拉回来的附加水平力，剪力墙不但不承受荷载产生的水平力，还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力，所以，上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小，框架中也出现相当大的剪力框架本身在水平荷载作用下呈剪切型变形，剪力墙则呈弯曲型变形。
无梁楼盖计算
地下车库中无梁楼盖结构设计要点一、无梁楼盖结构体系应用范围1.北京地域工程：本地下车库与主楼相连时，假设主楼知足自嵌固的要求（不管嵌固端设置在基础底板仍是地下一层顶板），车库体系都可选为无梁楼盖。
2.外地工程：本地下车库与主楼相连时，假设主楼的嵌固端设置在地下一层顶板，而主楼自身的刚度又知足嵌固要求，车库顶板覆土接近地下一层层高的2/3时（车库竖向标高接近于主楼地下二层），车库体系可选为无梁楼盖。
其他情形需与本地审图部门沟通。
3.埋入土中的纯地下车库，结构体系可选为无梁楼盖；关于局部外露的车库，从经济性的角度动身，体系选为梁板结构较为合理（因假设为无梁楼盖，应设置构造暗梁，那么钢筋用量增大20%左右）。
二、地下车库楼盖形式选型1.地下一层顶板（有覆土）：一样来讲，若顶板覆土厚度大于1.0m，结构体系宜选取无梁楼盖，假设顶板覆土小于，那么无梁楼盖与梁板式大板体系均为可选方案，现在需比较二者的经济性。
2.地下二层顶板（无覆土）：从材料经济性角度动身，建议选取双次梁方案。
3.人防地下室顶板：因荷载较大，选取无梁楼盖体系较为经济。
三、无梁楼盖方案设计1.柱帽选型：当荷载较大时，选用锥形柱帽+平柱帽；当荷载较小（仅为平常汽车库荷载）时，选用平柱帽。
2.柱帽及板带尺寸柱帽尺寸：A=1/3L0；L0—柱中心线距离；平柱帽厚：=1/4△L；△L=1/2(A-C)；斜柱帽高度：h3=400（500）；依照冲切计算及车库净高（净高不小于）确信；板带尺寸：B=1/4(L1+L2)；L1、L2—柱帽相邻跨柱中心线距离；3.端柱网柱网的跨度大小直接决定着板厚及配筋，一样来讲，车库的柱网在之间较为合理，当跨度大于此值时，应增加柱子或墙体等竖向繁重构件，专门关于端跨，柱网的转变对配筋的阻碍超级明显，端跨应小于或等于中间跨跨度。
4.板带区域分割1)正交柱网与斜交柱网交壤处需设置大梁，分为两个独立区域别离进行计算(图1).2)主楼凹凸边缘处，如车库柱距主楼外墙距离过大，那么需在主楼外墙凹口处设置边梁，减小计算跨度。
竖向荷载下板柱结构等代框架法弯矩分配比例的探讨
１ 前言
带的 分布基本 符合 图 ｊ 中的 划分原 则，由于 双 向长 寅比为 Ｉ ，弯 矩在两 个方 向的分 配比例 基 本一 致，结果 表明 ． 时支座 负弯 矩在柱上 板 此 带和跨 中板带的分 配比例分 别为 ７％ 和 ２％， ６ ４ 即两 者之 间分配 比例 比为 ３Ｉ ：１ 跨 中弯 矩 ７ ． 在柱 子上 板 带和 跨中 板带 的分 配 比倒 分别 为
５６ ４ ％和 ４ ％． ５４ 两者 之间分配 比 比为 １ ２ 倒 ： ７
板 格长 跨比 的关系 曲线 总 体上著 图 ５ 图 ８ ～ 表 现出一 致的变 化趋势 ，板厚与 长跨 比 弯矩 对 分 配Ｅ倒影 响非常 小 ． 与长宽 比为 １Ｉ 情 Ｅ 并 ／的 况 有明显差 别 当 双向长 宽比不等 于 １ 时 等 代框 架法只 适应与 长跨方 向上 在 短跨上 ．仅 仅 在柱上板 带存在 支座负弯 矩 ． 中板带 Ｂ经 跨 全 部承受正 弯矩 对于长宽 比分别 为 １ 、 、 ２ ５ ２ ５以及 ３ ．长跨方 向上 支座负 弯矩 在柱 上 时 板 带和跨 中板带 分酉 比倒分 别为 ６％ ３％、 己 ５ ５
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所示 。可以很 明显地 看出 ． 上板带 和跨 中板 柱
钢 筋混凝土 板柱结 构体系 具有形 式简单 ， 房屋分 割灵活 ，能充分 发挥节 省层高 的优点 ， 是现代建筑 常用的一种结构形 式， 目前在住宅 、 公寓、车 库 高域 等建筑 中被 广泛采 用，特别
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板柱结构计算等代框架法
板柱结构计算之等代框架法？
不满足经验系数法时，可采用等代框架法。
等代框架法的实质是取一定宽度的楼板，当做“等代梁”，然后在两个方向分别计算平面框架（均考虑全部荷载）。
如果有柱帽的话，需要将其视为刚域，修正等代梁和框架柱的线刚度。
等代框架法可以考虑竖向荷载与水平荷载，不过需要注意两种情况等代梁宽度取值不一样。
在竖向均布荷载作用下，等代梁的宽度一般取楼板的全宽。
由竖向荷载产生的等代梁弯矩按照一定比例分配到柱上板带和跨中板带。
在水平力作用下，等代梁宽度取楼板全宽的一半（有柱帽的话加上柱帽有效宽度的一半）和垂直方向板跨度3/4的较小值。
对于跨度差别不大，且没有柱帽的无梁楼盖，等代梁的宽度一般与柱上板带相同。
水平荷载产生的等代梁弯矩只由柱上板带承担。
当二者宽度相同时可认为等代梁的弯矩即为柱上板带的弯矩。
而当二者宽度不同时，如何将等代梁弯矩换算为柱上板带的弯矩还是个问题，各本规范都没有给出。
实际工程中，计算楼板时忽略柱帽的影响，尽量使等代梁和柱上板带的宽度一致，应该也可行，对于楼板是偏于安全的。
将竖向荷载和水平荷载作用下，柱上板带的内力组合后，便可配筋；而跨中板带只需承担竖向荷载的内力。
上述等代框架法的详细算法可见《钢筋混凝土升板结构技术规范》GBJ 130-90，3.3节和6.2节。
对于最一般的情况，如需要考虑地震等水平力、有剪力墙、结构层数跨数较多、比较复杂时，手算会很繁琐，还得求助于电子计算机，用结构分析软件设计板柱结构。
用电脑分析时，其计算原理无非是上面介绍的等代框架法，或者是楼板有限元法。
对于等代框架法，和手算一样，需要在竖向荷载和水平荷载作用下，采用不同的等代梁宽度，而且要有“板带”的概念，我们最常用的结构设计软件如satwe，etabs等，都没有这些计算的功能。