底框结构过程分析

底框结构过程分析

一

结构布置

1、平面布置宜对称，尽量避免L形等凸凹墙体，避免困难时，应满足t/d小于等于0.3否则应设防震缝。使底层纵横向刚心尽可能与整栋房屋的质心重合。

2、

7度设防时，允许7层且高度小于21m,对教学楼等横墙少的6层19m，对砖抗震墙为5层16m。

3、

上面砖墙应按轴线上下对齐或基本对齐（每单元砌体抗震墙最多有二道不落在框架主梁，或砼抗震墙上，

而是由次梁支托上部抗震墙。托墙的次梁应按3.4.3条考虑地震作用的计算和内力调整。次梁的重力和弯矩应作为主梁的集中力和集中扭矩，并应传递到主梁两端的竖向支承构件，形成附加的地震作用效应；北京市的结构设计技术细则中要求：“允许有1/3道墙体可以不与下部框架梁或抗震墙对齐。同时，不对齐的墙不能连续超过两道。有些地方规定墙总长度是75％～80％要对齐等等）。落在托梁或抗震墙上，纵横墙应竖向连续。

4、

底层应布置纵、横向尽量连成一体的抗震墙，横墙间距应小于18m。抗震墙布置原则：均匀、分散、对

称、周边。其他的一些细节诸如：最好在上部砖墙下布墙、宜布在楼梯间周围等。总层数不超过５层的底层，可以采用嵌砌于框架之间的砌体抗震墙，当采用砖时应先砌墙后浇梁柱（要防止底层商铺随意打墙）。纵横向抗震墙宜保持一定的距离，最好布置在外围或靠近外墙处，并应尽量避免出现一字形墙体。为防止角柱的破坏最好在转角处布置混凝土抗震墙，如不能布置则应在该处嵌砌砖围护墙，而且该墙不宜开设门窗洞口；抗震墙基础应应与框架柱基础联合考虑成一体。

5、二层楼盖应现浇且不小于120厚，当150厚时,应配双层筋,以承担部分水平剪力

6、梁高跨比应在1/4-1/8之间，梁宽应300以上,b/h>0.3，柱宜采用方形截面对称配筋。二

底框计算方法

1、

满载法:把梁作为单独的受弯构件,上部墙等全荷均作用梁上(结果偏大)。只有胆小的人采用。

2、

三板两墙法:即只算三层楼板两层墙体的重量，其余层不算（柱和基础算）虽未出过问题,但缺乏科学依据

3、

弹性地基梁法:把墙体视为半无限弹性体，将托梁视为倒过来的弹性地基梁，按三角形竖向荷载计算托梁。

4、

墙梁组合规范算法:考虑墙梁大拱效应规范算法，按墙梁组合计算，虽经济合理，但条件太多见如下各条:

(1)梁宽不小于300，净跨不小于梁高的4倍，梁高在1/6-1/8；

(2)梁底筋应通长，伸入支座不小于锚固长度,接头焊接，箍筋最小8@100，1/5跨内无洞口；

(3)托梁通长腰筋2￠14，间距不大于200。托梁支承长不小于350，上部房屋应符合刚性方案要求；

(4)砼不小于C30，纵筋宜HRB335.HRB400，上层墙砂浆不低M10，砖不低于MU10，每天砌高小于1.5m；

(5)墙总高小于18m，靠支座1/3跨内开洞时，支座处应设上下贯通的构造柱落地等，详见GB50003-2001。

三

软件的使用

1、

(1)使用软件为SATWE（音赛特威）它是在PMCAD完成1、2、3、8的前提下使用。

使用PM8时，墙梁按规范倒三角形荷载计算，在经验不足的情况下，不使用经验折减系数，设其为1。

(2)在使用SATWE时，在总信息对话框中，将结构材料信息填砖砌体（不填砼），否则砌体结构变灰。

(3)在砌体结构信息中，填烧砖、底框层为1，底框结构空间分析方法点接PM主菜单8的规范算法。

(4)生成SATWE数据文件、进行数据检查、结构整体分析、截面设计验算、次梁配筋、梁柱归并画图。

(5)用JCCAD进行基础设计时，荷载选用satwe各种工况下最为不利的荷载（大多设计是取PM竖荷D+L）。

探孔的深度应能控制主要持力层，对单独基础不应小于1.5倍，对条形基础不应小于基础底面宽度的3倍，且不小于5米。

2、

软件的使用详细步骤：

(1)用PMCAD主菜单1、2、3、建模，形成完整的几何数据文件和荷载数据文件。当然根据新抗规的要求，

此类结构需在底框布置一定数量的抗震墙。在布置构件时可以在相应的网格上，既布置梁也布置墙，这是由底框--抗震墙的特性决定的，同时也是PMCAD建模中的一个特例，还必须分清是梁承重还是墙承重

(2)完成结构建模后，执行PMCAD主菜单8进行砖混结构的抗震验算，同时完成以下两项工作：a：按基

底剪力法计算地震作用（含地震剪力和倾覆弯矩），并对上部砖房进行抗震验算。b：竖向导荷计算，

把上部砖房的恒、活荷载和自重按支撑几何关系传递到底框部分，作为底框部分空间分析的外荷载。在PMCAD的这步操作中，其中比较重要的是“考虑墙梁作用上部荷载折减系数”参数，可按软件的操作提示选用。在满足了抗震验算以及上、下刚度比等各项指标后，程序分别给出文本计算书以及底框荷载。

(3)底部框架--抗震墙的计算。软件把房屋底框顶部切开，将上部砌体的外荷载和结构自

重，作用在底框顶部，不考虑上部砌体的刚度的贡献，把底框部分作为独立结构分析。此时有PK、SAT-8软件可供选择计算,SAT-8适用于同时设置砼和砌体抗震墙的底层框架--抗震墙结构。a：PK软件计算：在PMCAD菜单4中生成的各轴线平面“砖混底框”数据文件，底层顶在同一平面，不出现错层、斜梁，外荷载应注意捡查调整，并应把横梁定义为底框梁。b：SAT-8三维设计软件计算在“总信息”栏中“结构材料信息”设计参数里选择“砌体结构”，随后是“砌体结构”信息栏中“底层框架层数”，c：“接PM主菜单8的规范算法”（根据“抗规GB50011-2001“），这是首选方法。仅对底框部分进行空间分析，在生成SATWE数据文件时，程序将只生成底框部分的几何数据文件和荷载数据文件。自动滤掉上部砖房部分信息。可在前处理”图形检查与修改“中”各层荷载简图“里检查修改；在结构分析时，读取的是第二次生成的数据文件。d：按”有限元整体算法“，将上部砖房和底框做为一个整体，采用空间组合结构有限元方法进行分析，对于一些特殊的底框，如有抗震缝、多塔等，第一种方法程控编制暂未考虑这些特殊因素的影响，在这种情况下，可采用这种方法计算，但此方法有些内容已超出了现行规范的规定，做为一种辅助手段，计算结果仅供参考。

(4)绘制底框部分梁柱施工图底框梁的画图：用SATEW的三个菜单：梁归并、选择梁的数据、绘制梁的施工图。在执行“选择梁的数据”菜单时，对底框梁，一定要挑选底框梁所在的层号，并选择程序里的选项

4，选择砖混底层框架梁。这样，在画施工图时，程序会自动按底框梁的构造要求画图。底框柱的画图：

底框柱的画图操作方法同普通柱。

2、

注意事项：

(1)使用PK算时较大，PK是在平面内计算，特别是柱平面外配筋，是参平面内计算结果生成，不提倡此法。

(2)TAT-8软件，不能做底框设计，其主要用于全框设计，特别是异形柱设计更是其强项。

(3)PM主菜单8是砖混结构抗震验算（其采用基底剪力法计算地震剪力和倾覆弯矩）、砌体受压验算的必要软件，并进行竖向导荷，考虑墙梁作用的折减系数是重要参数，输入后程序自动折减（次梁悬梁不折减），折掉的荷载转化为集中力作用在梁两端柱顶构件上。也可2种均选，程序自动筛选出不符合墙梁假

定的并按经验折减方法计算。程序能够考虑边框梁与砼剪力墙砖墙共同工作。折减系数后底框空间分析还能用到。SATWE是底框计算前必算软件。SATWE在操作中应特别注意：结构材料信息定为砌体；

结构分析给两种算法，接PM8仅对底框部分进行空间分析，接SATWE数据文件时只形成底框荷载、几合信息，自动滤除上部砖房部分信息。有限元整体算法将底框砖房作为整体进行分析，适用于局部底框局部

砌体内浇外砌、有抗震缝等结构。前者是按规范、后者超出规范仅供参考。应该指出：底框纵、横向地震剪力设计值全部有该向的剪力墙承担。

(4)高层SATWE、TAT软件也可做底框设计，但偏大不提倡。高层TAT软件更适用于砖砌抗震墙底框。

(5)由于楼板的平面内刚度、水平地震力的分配问题地震区底框不能做成错层。

(6)主梁托次梁时应该优先布置加密箍筋，加密箍筋不足时才布置吊筋。次梁托墙的情况应该尽量减少。

(7)底框为上刚下柔型结构，上下层侧刚比≤2.5好理解，为何≥1?这主要是为了使底框抗震墙的房屋的弹

性位移反应均匀，同时控制底层纵、横向抗震墙的数量，以避免底层过强使薄弱层转移到上部砖房部

分。上下刚度比小于1时，结构的薄弱部位就会转移到过渡层，为了防止薄弱层在地震作用下破坏，在设计的时候必须对薄弱层进行加强，这样做的结果是增加了费用，因为砌体材料抗剪强度不高，不能充分发挥材料的作用，同时底部刚度太大，砼柱和抗震墙基本上处于弹性阶段，也不能发挥其抗震耗能作用，这就使这种结构的优点体现不出来，因此，做这样的规定不是从力学的角度考虑，是从经济性来考虑，但是规范没有说明。

(8)大的框梁两侧上部宜加设GZ，因梁上砌体有拱的作用，梁亦多少有墙梁的作用，加设GZ，可更好的将上部荷载传至下部KZZ。砖混的第一道QL宜稍微高点，建议取300高，纵筋4D14。因框梁（墙梁、框支梁）为深受弯构件，人为加大QL可更好的约束首层砌体。3、

次梁、拉梁：

(1)次梁当主梁输入时形成节点多（对大工程易超出范围），楼板荷载直接传导到同边的梁上（不是按常规先到次梁再到主梁），这时端跨处的次梁和主梁间为固定支座。楼板配筋因过密应采用“通长配筋”。

(2)当独立基础埋置较深时（如4m），在-0.05左右设基础拉梁，根据（GB50010－2002）第7.3.11条规定，

底层柱的高度应取基础顶面至首层楼盖顶面的高度，经验表明计算应另加一层（输1层地下室，楼板厚为零用总刚分析）这时拉梁按层梁计如作用有荷载，应将荷载一并输入。根据《抗震规范》第6.2.3条规定，框架底层柱脚弯矩设计应乘以增大系数1.25。在电算程序总信息输入中，可填写地下室层数为1，并复算一次，按两次计算结果的包络图进行框架结构底层柱的设计的配筋。

(3)当独立基础埋置不深时，可沿两个主轴方向设置构造基础拉梁，基础拉梁截面高度可取柱中心距的1/12~1/18（如4.5/15=0.3m），截面宽度可取1/20~1/30（如4.5/20=0.23m)。钢筋可取上述所连接柱子的最大轴力设计值的10%作为拉压力且≥2Ф14,箍筋≥Ф8@200。当其上有填充墙等荷载时，拉梁截面应适当增加。其顶标高通常与短柱顶高相同。在这种情况下，基础可按偏心受压构件计算。

(4)当底层层高不大或埋置不深时，有时将基础拉梁设计得比较强大，以便用拉梁平衡柱底弯矩。这时正弯矩钢筋应全部拉通，负弯矩至少应在1/2跨拉通。箍筋加密及抗震要求与上部框架梁完全相同。此时拉梁宜设置在基础顶部，不宜设置在基础顶面之上，基础则可按中心受压设计。

4、

对上部砌体要求：

(1)砌体住宅应设置不少于三道承重纵墙，每道纵墙还应沿各自轴线对齐贯通。同一轴线上的窗间墙等宽。

(2)砌体结构挑梁埋入砌体的长度L1与挑出长度L之比宜大于1.2，当挑梁上无砌体时，L1/L之比宜大于2。

(3)较大洞口（内纵墙、横墙≥2m，外纵墙≥2.4m）两侧应设构造柱；房屋高度和层数接近限值时，a.横墙内的构造柱间距不宜大于层高的二倍；b.当外纵墙开间大于3.9m时，应另设加强措施。内纵墙的构造柱间距不宜大于4.2m。多层砌体房屋墙上不应设转角窗。(4)根据经验：6层高，层高为3300，承重墙左右的开间大于3900及以上时墙体的厚度宜

为370厚，验算为准。

5、

基本参数：

使用年限50年，结构安全等级为二级、重要性系数γ0=1；地震设防类别为丙类、地震基本烈度7度；场地类别3类、砼抗震等级二级、砼结构环境类别为二a类；施工质量控制等级采用B级。基本风压0.45KN/m2；基本雪压0.40KN/m2；地面粗糙度B；计算震型个数1.；计算振型数取3的倍数为3，，特征周期Tg

0.35s；周期折减系数TZ=0.85；全楼地震力放大系数1.2；结构阻尼比5%；多遇地震影响系数最大值0.08罕遇地震影响系数最大值0.5；砼容重 2.60；梁端弯矩调幅系数0.85；中梁刚度增大系数1.2；梁弯矩增大系数1.1；连梁刚度折减系数0.7；梁扭矩折减系数0.40；活荷载不折减，基础的活荷应折减。砼强度等级

≥C30；上部砖房与底部框架抗震墙刚度比K0、K90宜为1-2.5。当两层底框应≥1，≤2。6、

楼屋面板：

对于阳角房间、屋面所有板块，计算不配钢筋的部位另加抗温度、收缩分布钢筋，板厚120，φ6-200，

板厚100，φ6-220。挑檐转角位于阳角时的加强配筋。屋面板的钢筋须全部拉通。负筋从支座边可伸至

板的L0/3（活载大于三倍恒载）；L0/4（活载不大于三倍恒）。双向板两个受力方向支座负筋的长度均取短向跨度的1/4。钢筋长度应加上梁宽并取50mm的倍数。板厚120以下的、适宜的钢筋直径为8～12。

7、

绘图及图比例：

框架大样图可用1:40比例绘制。剖面，均用1:20比例绘制。用梁归并、选择梁的数据、绘制梁的施工图

这三个菜单时，选择梁的数据一定要选底框梁所在的层号，并选新增选项4，绘施工图时会自动画出。

“平面整体表示法”绘制，纵、横向梁宜分二幅平面绘制。

四总信息等名词解释：

水平力与整体座标夹角：是指地震力、风力作用方向与整体座标夹角，多方向侧力核算时，改变此参数。

砼容重：默认值25KN/m3，若考虑装修层一般应输26KN/m3。

结构材料信息（砌体）：按砼结构规范进行地震力、风荷载计算并对砌块墙进行抗震验算。结构体系：此参数用来对应规范中相应的调整系数。（本人一般不填，因栏目无底框这项，默认空白）恒活荷载计算信息：这是竖向力控制参数，一般填模拟施工加荷1，框剪填模拟施工加荷2刚度放大10倍。

风荷载计算信息：这是风荷载计算控制参数，若填计算则计算X、Y二方向的风荷载，反之亦然。

地震力计算信息：一般填水平地震力则计算X、Y向水平地震力，填水平和竖向则计算X、Y、Z向地震力。

地面粗糙度：风到达结构物以前吹过2km范围内不规则障碍物分部状况等级。取B。

修正后的基本风压：按规范(50年)取0.45KN/m2；根据当地情况对基本风压进行修正如乘1.1系数。

风荷载信息结构基本周期：由经验公式确定，此参数可使风荷载计算更准确。

体型变化分段数：体型系数：矩型填1.3，体型不变化时只分一段。其余可不填。

结构规则性信息：根据结构情况填规则或不规则。

扭转耦联信息：震型组合时采用CQC组合称非耦联，采用SRSS组合称耦联。空间结构一般选非耦联

设计地震分组：依据抗震规范指定设计进行分组。

偶然偏心：若考虑偶然偏心则计算质心分别沿X正负、Y正负偏移5%，4个工况地震。（一般不考虑）

双向地震：若考虑双向地震程序则对Sx，Sy进行修改。

计算振型个数：因3个自由度故其值是3的倍数，根据刚性楼板层数确定，一层底框取3。地震信息活荷载折减系数：指计算重力荷载代表值时，活荷载组合系数（可取0.5）。

周期折减系数：因填充墙刚度对计算周期的影响，故地震周期应折减，取0.7。

结构的阻尼比：按默认值。特征周期、多遇地震影响系数最大值、罕遇地震影响系数最大值按规范

活荷载不利布置的最高层数：本人认为有几层填几层。

梁端负弯矩调幅系数：考虑砼塑性变形内力重分布，减小支座负弯矩，相应增大跨中正弯矩。取0.85

梁设计弯矩增大系数：正负弯矩均增大提高安全储备。取1.2.

梁扭矩折减系数：现浇板可考虑其对梁抗矩的贡献故折减取0.7,若考虑楼板弹性变型，则不折减

连梁刚度折减系数：连梁允许开裂，开裂后刚度有所降低，通过刚度折减系数反映开裂后的连梁刚度。

中梁刚度增大系数：现浇板作为梁的翼缘是梁的一部分，用此系数考虑其对梁刚度的贡献。取1.1。

全楼地震力放大系数：用其提高结构的抗震安全度，经验取值1.0-1.5。

梁重叠部分简化为刚域：若填，梁柱交叠部分作刚域计算，空着不填作梁的一部分计算。构造柱刚度折减系数：本参数可以有保留地考虑构造柱的作用。取0.3。

底框结构空间分析方法：选接PM8进行底框空间分析；对局部底框局部砌体可采用有限元整体算法。

材料强度变化起始层号：指砌块、砂浆强度不同的层如填3，并填1、2种砌块、砂浆强度等级。

不调幅梁：把两端没有支座（墙柱）或一端有支座（墙柱）的梁称不调幅梁。（次梁、悬臂梁等）

转换梁：指框支转换大梁或托柱梁，认定后，程序会自动放大该梁的地震作用内力。

总刚分析方法：用结构的总刚度的矩阵和与之相应的质量矩阵套公式求解结构的周期与振型及地震力分析结果方法。其特点精度高，适用范围广，可发现刚度突变的部位薄弱构件，计算量大。

侧刚分析方法：本应以楼层刚度中心作为位移参考点但刚度中心计算难度大，一般把位移

参考点设在每层的质量中心（俗称拐把模式）称侧刚分析方法。对错层结构及空旷厂房不适用。应使总刚。

考虑耦联影响：考虑扭转影响（三个自由度）的结构为考虑耦联影响；两个自由度为不考虑耦联影响。

生成传给基础的刚度：在基础设计时，通常只考虑上部传给基础的荷载，而上部结构对基础的刚度的贡献很少考虑，这样会导致错误基础变形规律（有的偏大有的偏小）故打开此开关会自动生成，这样在JCCAD分析中不仅有荷载，同时还叠加上部传来的刚度，从弹性理论讲是准确的。

侧向刚度比：主要为控制结构竖向规则性。位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。

地震波：岩层积累的变形能突然释放，以波的形式从震源向四周扩散，这种波叫地震波。震级：表示一次地震能量的大小的等级，用M表示(lgE=11.8+1.5M)。震级每差一级地震波能量E将差32倍。

烈度：某一地点地震的强烈程度，同一震级，距震中越远烈度越小。可理解为地震场的强度。

基本烈度：指该地区在今后一定时间内（100年），一般遭受的最大烈度。见《中国地震烈度区划图》。

场地类别：按《抗震规范》规定根据场地类型坚硬、中硬、中弱、软弱和场地覆盖层厚度划分为四类。

多遇地震影响系数：根据烈度场地类别设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定查抗震规范为0.08。

罕遇地震影响系数：根据烈度场地类别设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定查抗震规范为0.5。

特征周期值：由抗震规范根据设计地震分组和场地类别确定为0.35（s）。有它求地震力。

砼抗震等级：根据烈度、结构类型和房屋高度确定查抗震规范，框架为三级，抗震墙为二级。

抗震墙剪力放大系数：根据抗震墙刚度比K0、K90为1-2.5的k值确定，一般放大范围1.2-1.5之间取值。

框支梁:下部大空间，上部部分竖向构件不能直接连续贯通落地，而通过水平转换结构与下部竖向构件连接。当布置的转换梁支撑上部的结构为剪力墙的时候，转换梁叫框支梁。其宽≥400，高≥L/6。

框支柱：是指支承上部（现浇）剪力墙的柱，柱宽≥450，本人认为是对高层框剪结构而言，并非指砖混底框，但济南审图中心要求底框柱按框支柱标准（箍筋要全高加密）出图。

框支剪力墙：指在框架剪力墙结构(在转换层的位置)上部布置剪力墙体系.部分剪力墙应落地。一般多用于下部要求大开间,上部住宅、酒店且房间内不能出现柱角的综合高层房屋。

墙梁：由砼托梁和梁上计算高度范围内的砌体墙组成的的组合构件，包括简支墙梁、连续墙梁和框支墙梁。老规范单跨框支墙简支墙梁计算，新规范增加了连续墙梁按有限元分析，由于多跨框支墙梁存在边柱之间的大拱效应，使边柱轴压力增大，中柱轴压力减小

轴压比：轴压比是指有地震作用组合的柱组合轴压力设计值与柱的全截面面积和砼轴心受压抗压强度设计值乘积的比值（≤0.9），是影响柱子破坏形态和延性的主要因素之一。

跨高比：梁的跨高比（梁的净跨与梁截面高度的比值）对梁的抗震性能有明显的影响。概念设计：指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确力学分析或在规范中难以规定的问题中，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。

五

其他设计人员分歧意见：

计算振型个数取1，取一个震型也不算错（底部剪力法即等效于取一个震型）；不考虑风荷载；基础设计取PM（D+L分项系数分别为1.2和1.4）的荷载组合；不折减周期；水平地震力都是按底部剪力法求的，故振型参数不起作用。