框架结构设计系列03——竖向荷载作用下框架结构各种方案布置对比分析01

相关知识点

（1）板的跨度、单向板、双向板

矩形板的跨度有两个，我们取短跨为板的跨度（力总是沿刚度大的方向传递）。

板厚的估算（单向板、双向板）
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）（以下简称《混规》）9.1.1条规定：
混凝土板按下列原则进行计算：
①两对边支承的板应按单向板计算；
②四边支承的板应按下列规定计算：
    1）当长边与短边长度之比不大于2.0时，应按双向板计算；
     2）当长边与短边长度之比大于2.0，但小于3.0时，宜按双向板计算；
     3）当长边与短边长度之比不小于3.0时，宜按沿短边方向受力的单向板计算，并应沿长边方向布置构造钢筋。

如下图所示，单、双向板数轴

思考：
①为何不把墙体作为承重构件？
②为什么对四边支撑且长短边之比过大的板，要按单向板计算？

（2）板厚的经验取值

单向板：h=（1/30—1/35）×板跨；
双向板：h=（1/40—1/45）×板跨。

（3）为什么结构自重低更好？

①自重低，荷载小从而弯矩小，进一步配筋小；反之自重大，配筋大。
②抗震性能好（抗规5.2；抗规5.1.3）

根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）（以下简称《抗规》）5.2.1条规定：

5.1.3 计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构件自重标准值和各可变荷载组合值之和。各可变荷载的组合值系数，应按《抗规》表5.1.3采用：

表5.1.3 组合值系数

可变荷载种类		组合值系数
雪荷载		0.5
屋面积灰荷载		0.5
屋面活荷载		不计入
按实际情况计算的楼面活荷载		1.0
按等效均布荷载计算的楼面活荷载	藏书库、档案库	0.8
	其他民用建筑	0.5
起重机悬吊物品重力	硬钩吊车	0.3
	软钩吊车	不计入

注：硬吊车的吊重较大时，组合值系数应按实际情况采用。

综上，从本公式中，可以定性分析出，结构所受的地震力，与结构的自重密切相关，所以减少结构自重后，结构的抗震性能会相对较好。这也可以延伸出，钢结构抗震性能优良的原因之一是其自重相对较低。

大板与次梁的对比

（1）主梁大板体系

现有7.8mx7.8m框架板块（如图1-6），板厚根据经验，约为h=200mm厚。其板厚自重为：7.8x7.8x0.2x25 kg =304.2kg

主梁大板体系特点：自重大；由于自重大导致的吸收地震力大，抗震性能差；混凝土用量较多；由于自重大导致配筋量大，浪费钢筋。

（2）主次梁体系

现假定在7.8mx7.8m的板块中间加一个250x550的次梁，那么次梁将原来的一块7.8mx7.8m的大板分成了两块7.8mx3.6m的板块（如图1-7），其板厚大约h=100mm。其板厚自重约为：

（7.8x3.6x0.1x2+0.25+0.45x7.8）x25 kg =162.3kg。

主次梁体系特点：

自重轻；板厚减小从而结构自重降低（可与大板结构方案对比），吸收的地震力减小，抗震性能较好；混凝土用量小；跨度小、自重轻，钢筋较为节省。

（3）对比分析

增加次梁后，板厚自重大约减少了304.2-162.3kg=141.9kg，大约减少了46.7%。是否加次梁主要取决于建筑和板跨度，一般跨度较大时，需设次梁。常见的轴网尺寸：6000；6600；7200；7800；8100；8400；等等。柱网尺寸一般为300的倍数。次梁一般情况下每3000mm~4500mm设置一道。

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