毕业设计指导书20040408.doc

毕业设计指导书 土木工程专业工业与民用建筑方向毕业设计多层和高层框架结构房屋设计主要包括建筑设计和结构设计两部分，以结构设计为主。1 建筑设计方法多层和高层框架结构适合于在办公楼、教学楼、公共性与商业性建筑、图书馆、轻工业厂房、公寓以及住宅类建筑中采用。不同类型的房屋在建筑上有一些不同的要求。为了叙述上的方便起见，我们将结合住宅楼介绍其建筑设计方法。一、多层与高层住宅的定义什么是多层住宅、什么是高层住宅，世界各国的划分标准是不一致的。联合国科教文组织所属的世界高层建筑委员会建议按高层建筑的高度（包括住宅建筑）分为四类：第一类：916层（最高到50m）；第二类：1725层（最高到75m）；第三类：2640层（最高到100m）；第四类：40层以上（即超高层建筑）。目前，我国对高层建筑的高度尚无统一的规定，摘录有关的规定如：（一） 1987年10月1日开始试行的民用建筑设计通则（JCJ3787）第1.0.5条第一款规定：住宅46层为多层；79层为中高层；10层以上为高层。（二）1995年11月1日开始施行的高层民用建筑设计防火规范（CB5004595）第1.0.3条规定本规范适用于十层及十层以上的居住建筑（包括首层设置商业服务网点的住宅）。（三）1991年10月1日开始施行为钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JCJ391）第1.0.2条规定，本规定适用于八层及八层以上的高层民用建筑。 以上规定中，规程JCJ391的规定仅局限于钢筋混凝土结构，对其他材料的结构没有约束力。因而对建筑设计工作而言，目前应以防火规范的规定为主，即以十层及十层以上的居住建筑定为高层，九层及以下的定为多层。（公共建筑定为建筑高度超过24m） 高层住宅根据其火灾危险性、疏散和扑救难度不同又可分为两个类别，其中高级住宅（指建筑装修标准高和设有空调系统的住宅）、19层及19层以上的普通住宅功为一类高层；10层至18层的普通住宅划为二类高层。一类高层建筑的耐火等级应为一级，而二类高层建筑的耐火等级不应低于二级。由此可见从等级的划分上，我国具有自己的标准，与世界高层建筑委员会的建议完全不同，与欧美各国的规定也有明显的差别，二、框架结构的适用范围 框架的特点是由刚结的梁和柱来传递竖向和侧向荷载，墙体仅起围护作用。在建筑上具有大空间、便于布置各种尺度不同房间的灵活性；在结构上则有构件分工明确，可以充分发挥材料的特性。由于梁、柱的连接是杆件的交叉，使节点构造便于检查和施工。但是，框架结构的建筑尚存在水平方向刚度差、抗侧向荷载能力小的缺点，当层数较多或侧向荷载较大时，为了满足侧向刚度和强度要求，必须加大框架结构的截面尺寸。因此较高的高层建筑或在地震区内采用框架结构是不经济的。在实践中，钢筋混凝土框架结构应根据其所处的环境不同，选用有控制的高度。 在钢筋混凝土结构规范中规定：对现浇的框架结构的高度有如下限制，非抗震设防区，其高度不大于60m，相当于20层高；七度抗震设防区，其高度不大于55m，相当于18层高；8度抗震设防区，其高度不大于45m，相当于15层高；9度抗震设防区，其高度不大于25m，相当于8层高的住宅。目前，国内多层与高层民用建筑的钢筋混凝土开间常用6.68.4m，层高3.66m。但在住宅建筑中，由于层高为2.83.0m，控制了框架梁的高度尺寸，所以它的开间尺寸不宜太大，一般在3.34.5m之间。 鉴于毕业设计的时间不长，建筑设计又走在结构设计进行之间，没有反复推敲的可能，为了顺利完成建筑设计图纸，必须对框架结构的柱、梁截面尺寸进行预先估算确定。梁高h根据荷载大小在h=（1/101/15）L范围中选用（式中L为梁跨度），梁宽b=（1/21/3）b。由于施工要求，为使梁的外侧钢筋不与柱的竖向主筋相碰撞，柱子截面的守度应不小于b+50mm。柱的截面尺寸可按轴心受压估算、估算压力值可提高20%40%，中柱取低值，边柱取高值。当建筑层数较多时，柱的截面尺寸（主要是指其长度）可以上下一层不同，即下柱大于上柱，但以一次变化为限。估算确定下尺寸如与结构设计阶段的尺寸相差不大时，可以不必返工修改建筑设计图纸。三、框架结构的平面形式框架结构的平面形式从力学角度上分有横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架承重等三类（图1）。四、多层框架在住宅设计中的应用就结构设计而言，多层与高层在计算工作上差别可能不会太大；但对建筑设计（图2）来说，多层住宅采用砖混结构就可以了。那么多层框架似乎就无法与本现设计挂钩了，其实不是这样的。根据建筑规范：居住建筑的层数计算方法还包括首层设置商业服务网点的住宅在内。商业服务网点要求无横墙的大空间；还有住宅设计中提倡的大开间灵活隔墙的方案，还是得求助于框架结构形式，才能得到圆满的解决。但在底层设置商业网点的商店住宅类型的民用建筑中，为了节约投资，加快建房速度，也有采用部分框架结构形式的。 五、建筑设计内容 1、底层平面图 2、楼层平面图 3、屋顶平面图 4、立面图 5、侧立面图 6、剖面图（能见完整框架） 7、楼梯剖面 8、节点详图23个（任选）六、设计附图见例图图3、图4、图5。 对毕业设计建筑部分的图纸，总的要求是设计合理、构造正确、标注完整、制图认真、图标统一，达到施工图的标准。在制图方面要求是布图均匀（图形四周的空白应大于图形于图形之间的空白，而且上白于下白、左白与右白的宽度相等，谓之内紧外松，布图匀称，下附二张图纸建施01、02都没有做到这点，上空已经顶天，下空过于疏松）先行分明（应分粗、中、细三种不同的线）、图例正确、字体工整、图面整洁。能做到以上要求，则使阅图的人感到赏心悦目，阅读方便，有利与施工。2 结构设计方法21 概述 一、框架结构的特点和适用范围 框架结构是由横梁和立柱组成的杆件体系，节点全部或大部分为刚性联接。因此，它具有以下优点： （1）结构轻巧，便于布置； （2）整体性比砖混结构和内框架承重结构好； （3）可形成大的使用空间；（4）施工较方便； （5）较为经济。 框架结构特别适合于在办公楼、教学楼、公共性与商业性建筑、图书馆、轻工业厂房、公寓以及住宅类建筑中采用。但是，由于框架结构构件的截面尺寸一般都比较小，它们的抗侧移刚度较弱，随着建筑物高度的增加，结构在风荷载和地震作用下，侧向位移将迅速加大。为了不使框架结构构件的载面尺寸过大和截面内钢筋配置过密，框架结构一般只用在层数不超过20层的建筑物中。 我国钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JCJ391）规定了框架结构房屋的最大高度框架结构的高宽比限值。一、 设计阶段划分及各阶段对结构设计的要求（一）设计阶段划分 国家计划委员会设计19831477号关于基本建设设计工作管理暂行办法文件中规定，建设项目一般按初步设计，施工图设计两个阶段进行；技术上复杂的建筑项目，根据主管部门的要求，可按初步设计、技术设计和施工图设计三个阶段进行。小型建设项目中技术简单的，经主管部门同意，在简化的初步设计确定后，就可以做施工图设计。建筑部1992年批准的建筑工程设计文件编制深度的规定中规定，在项目决策以后，建筑工程设计分为初步设计和施工图设计两个阶段。大型和重要的民用建筑工程，在初步设计前，应进行设计方案优选。小型和技术要求简单的建筑工程，可用方案设计代替初步设计。 （二）不同设计阶段对结构设计文件的内容与深度要求 1初步设计阶段 初步设计文件根据设计任务书进行编制。总的文件由设计说明书（包括设计总说明和各专业的设计说明书）、设计图纸、主要设备及材料表和工程概算书等四部分组成。 一般情况下，在初步设计阶段，结构专业是以设计说明书作为对外交付的文件，若需要用概略图表示的，可提供有关资料，由建筑专业的建筑图上表示。 结构设计说明书包括以下主要内容： （1）设计依据及设计要求 1）自然条件：风荷载、雪荷载，工程所在地区的地震基本烈度，工程地质和水文地质情况，其中着重对场地的特别地质条件（如软弱地基、膨胀土、滑坡、溶洞、冻土、抗震的不利地段等）分别予以说明。 当已有的工程地质勘察报告不够详尽或由于建筑的重要性、复杂性、设计对场地工程地质勘察有特殊内容要求时，应明确提出补充勘察的要求。 2）设计要求：根据建筑结构安全等级、使用功能或生产需要所确定的使用荷载、抗震设防烈度、人防等级等，阐述对结构设计的特殊要求（如耐高温、防渗漏、防震抗震、防爆、防蚀等）。3）对施工条件的要求：说明施工条件，如吊装能力、沉桩或地基处理能力、结构构件预制或现场制作的能力，采用新的施工技术的可能性等。若尚未确定施工单位，应提出对施工条件配合的要求。 （2）结构设计 重点阐述结构设计的主要内容，如： 1）结构选型； 2）地基处理及基础形式； 3）伸缩缝、沉降缝和防震缝的设置； 4）为满足特殊使用要求的结构处理； 5）新技术、新结构、新材料的采用； 6）主要结构材料的选用； 7）特殊构造、构件规格的统一、标准图集的采用等其它内容。 （3）需提请在设计审批时解决或确定的主要问题 为了编制结构说明书，需要进行以下内部作业： 1）与建筑与其他专业配合，确定设计方案，包括地基处理及基础设计方案。 2）提出结构草图（内容包括结构布置、构件截面估计、采用结构材料等）。并作为资料提供编制概算。 3）对复杂的建筑或构筑物进行结构方案比较，确定计算原则，并作必要的计算工作。对已确定的方案应有平面布置图和必要的剖面图，计算书应经校审后妥为保存，以便查对。 2施工图设计阶段 施工图设计应根据已批准的初步设计进行编制。施工图设计以图纸为主，应包括：封面、图纸目录、设计说明（或首页）、图纸、工程预算书等内容。 施工图设计文件的深度应满足下列要求： 1）能据以编制施工图预算； 2）能据以安排材料、设备订货和非标准设备的制作； 3）能据以进行施工和安装； 4）能据以进行工程验收。 施工图设计阶段对结构专业的具体要求是： 1）结构计算 施工图设计阶段对结构计算的要求是： 1）结构计算时，应绘出平面布置简图，结构计算书应完整、清楚、整洁，计算步骤要有条理，引用数据要有依据，采用计算图表及不常用的计算公式应注明其来源或出处，构件编号、计算结构（确定的截面、配筋）应与图纸一致，以便核对。 2）当采用计算机计算时，应在计算书中注明所采用的计算机软件名称及代号，计算机软件必须经过审定（或鉴定）才能在工程设计中推广应用，电算结果应经分析认可，荷载简图、原始数据和电算结果应整理成册，与其它计算书一并归档。 3）采用标准图时，应根据图集的说明，进行必要的选用计算，作为结构计算书的内容之一；采用重复利用图时，应进行必要的核算和因地制宜的修改，以切合工程的具体情况。 4）计算书应经校审，并由设计、校对、审核分别鉴定，作为技术文件归档（供内部使用）。 （2）设计图纸 施工图设计阶段结构专业的设计图纸包括：图纸目录、首面（设计说明）、基础平面图、基础详图、结构平面布置图、钢筋混凝土构件详图、节点构造详图以及楼梯，预埋件等其它图纸。 三、本章结构设计讨论的主要内容 根据初步设计价值和施工图设计阶段对结构设计的要求，对于多层和高层框架结构设计，本章主要介绍结构设计的以下内容： （1）结构布置； （2）截面尺寸估算； （3）计算简图的确定； （4）荷载及地震作用计算； （5）内力计算； （6）内力组合； （7）配筋计算及构造要求； （8）基础设计； （9）变形验算； （10）高层建筑结构的稳定与倾覆验算； （11）绘施工图。 本章还将通过一个设计实例说明上述设计方法的应用。 22 结构布置 一、结构布置的一般原则 结构布置在建筑的平、立、剖面和结构的形式确定以后进行。对于建筑剖面不复杂的结构，只需进行结构平面布置；对于建筑剖面复杂的结构，除应进行结构平面布置处，还须进行结构的竖向布置。进行结构布置时，应满足以下的一般原则。（1）满足使用要求，并尽可能地与建筑的平、立、剖面划分相一致。 （2）满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置能有效地进行。 （3）结构上应尺可能简单、规则、均匀、对称，构件类型少。 （4）妥善地处理温度、地基不均匀沉降以及地震等因素对建筑的影响。 （5）施工简便。 （6）经济合理。 结构选型和结构布置在结构设计中起着至关重要的作用。结构选型好、布置合理，不但使用方便，而且爱力好，施工简便，造价也低；反之，则情况相反。因此，要根据上述原则进行多个结构布置方案的比较，反复推敲，确定一个比较合理的结构布置方案。 在进行结构平面布置时，常常出现与建筑专业以及水、暖、电等专业相矛盾的情况。因此，各专业间要经常协调，以求得统一的意见。 二、结构布置方法 如同在1.1节中所述，框架结构有横向承重布置、纵向承重布置和纵横两向承重布置三种常用的布置方法。 在地震区，考虑到地震方向的随意性以及地震产生的破坏效应较大，因此应按双向承重进行布置。 高层建筑承受的水平荷载较大，也应设计为双向抗侧力体系，主要结构不应采用铰接。 框架梁、柱轴线宜重合在同一平面内，当梁、柱轴线不能重合在同一平面内时，梁、柱轴线间偏心距不宜大于柱截面在该力方向边长的1/4。砌体填充墙宜与梁轴线位于同一平面内。需要考虑抗震设防时，填充墙与柱于应有可靠的拉结。 主梁的跨度一般为58m，次梁一般为47m。它们决定了柱网的尺寸。从使用的角度出发，希望柱网尺寸能够大一些，而且当前许多高层建筑中的柱网尺寸已经达到8.4m8.4m或者更大。但是，随着柱网的加大，楼板厚度以及梁、柱截面尺寸增大，材料用量增多，可能不经济，这些都是进行结构布置时需要考虑的。 三、变形缝的设置 变形缝是伸缩缝、沉降缝和防震缝的总称。它们的作用各不相同，设置要求也有区别。由于变形缝设置上考虑不周导致房屋开裂破坏的现象时有发生，因此，进行结构布置时要认真加以考虑。 （一）伸缩缝 和任何材料一样，建筑材料具有热胀冷缩的性能。对于混凝土材料而言，在其结硬的过程中还会产生收缩。如果结构构件不受任何约束，可以自由伸长或缩短，其内部不会出现内应力，构件硬不可能开裂破坏。反过来，如果结构受到约束，混凝土结硬以温度变化时不可能自由伸长或缩短，构件内部便将产生内应力，这种内应力达到一定的数值以后，结构构件便有可能开裂破坏。 房屋中由于混凝土结硬时的收缩变形、混凝土初凝时的温度变化、构件在使用期间由于季节变化而出现的最高或最低温度间的差值、室内与室外温度的差异以及向阳面与背阳面温度的差异等原因，结构构件中温度应力是不可避免的。为了防止温度和收缩应力造成结构构件无规则的开裂破坏，人为地在房屋中设置竖缝，将房屋的地上部分划分成若干个独立的结构单元，这种变形缝称之为伸缩缝，房屋的地面以下部分由于收缩量和温度变化都较小，一般说来不会开裂，因此不必设伸缩缝。 在高层建设中，温度应力对房屋底都数层和顶部数层的危害性较大。这是因为在底部，房屋基础埋在地下，它的收缩量和温度变化小因而变形小，对底部数层的变形起约束作用。在顶部，由于日照直接作用在屋盖上，顶部数层的变形较大，而中间各层的变形较小，中间各层对顶部数层的变形起约束作用。当房屋几何尺寸较长时，楼板沿长度方向的总收缩量以及温度引起的变形大，有可能使房屋拉裂。为此，我国钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JCJ391）规定了伸缩缝间距限值。 （二）沉降缝 地基受力后会产生压缩变形，造成房屋沉降。如果各部分沉降均匀且沉降量控制在一定的范围之内，房屋不会开裂和破坏。如果房屋各部分沉降不均匀，各点的沉降差超出一定范围后，房屋便要开裂，严重时还会引起结构构件破坏。 高层建筑周围经常设计有层数不多的裙房，二者高度和重量相差悬殊，它们的沉降量当然也不相同，为了防止沉降不均匀造成房屋开裂破坏，在高层建筑与裙房之间，要考虑沉降疑的设置问题。有时候，房屋各部分的屋高虽然一样，但一部分落在较坚硬的地基上，其它部分落在较松软的地基上，它们的沉降量也不相同，因此，在它们的交接处，也要考虑沉降缝的设置问题。沉降缝与伸缩缝的不同之处，在于沉降缝不但要将房屋的地上部分断开，地下部分也需要断开。 （三）防震缝 当房屋的平面和体型复杂、各部分的刚度和重量相差悬殊时，在地震力的作用下，房屋会发生碰撞、扭转和复杂的振动，有可能造成房屋中薄弱部位的破坏。因此，在房屋的某些部位应设缝，将房屋划分成一些简单、均匀、对称的独立结构单元，避免房屋在地震时因平面和体型复杂而破坏。这种缝称为防震缝。 房屋中需要考虑设置防震缝的情况有： （1）平面狭长或外伸部分较长而无加强措施。 （2）房屋有较大错层。 （3）各部分结构的刚度或荷载相差悬殊而又未采取有效措施。防震缝有最小宽度要求。 防震缝应沿房屋的全高设置，基础可不设防震缝，但在防震缝处基础应加强构造和连接。 需要抗震设防的建筑，当必须设缝时，其伸缩缝、沉降缝均匀符合防震缝宽度的要求。 上面介绍了伸缩缝、沉降缝和防震缝三种变形缝的设置原因和设置方法，在考虑变形缝的设置时，也应该了解设置变形缝将会带来的一些问题，例如，影响使用要求和立面效果，使防水处理困难，构造复杂，多用材料，施工困难，特别是在地震区，由于缝将房屋分成几个独立的部分，地震时有可能因为互相碰撞而造成房屋破坏和其他震害。因此，在高层以建筑中希望少设或不设缝，而且目前总的趋势是避免设缝。 高层建筑避免设缝的关键是在设计中宜调整平面形状和尺寸，使之在不影响建筑的使用和美观的情况下，使房屋能够符合不必设缝的有关规定。国内的高层建筑大部分都带裙房，这在房屋的外观上和使用上当然有它好的一面，但是也应该看到，裙房的设置将使结构构造复杂化，给房屋施工带来一定的困难，处理不当时还将影响房屋开裂和使用，尤其是在城市地价日益上涨的今天，将有限的城市面积修建单层或多层的裙房，从经济意义上说也是不合算的。高层建筑主要靠总体的体形和体量而不是靠不同部位层次上的突变和细部的精雕细刻获得建筑效果，不宜用设计多层建筑的手法设计高层建筑。国内外有许多不带裙房的高层建筑，无论从使用上和外观上都是很成功的，值得我们在设计时借鉴。 当高层建筑的平面形状和尺寸调整上遇到困难时，也可以通过采取一定的构造措施和施工方法来避免设缝，但其效果不如调整平面形状和尺寸的好，费用上也可能需要更多。 为了避免设置温度伸缩缝和收缩缝，除了像前面所说的可以采取在房屋的适当部位设置后浇带外，还要注意房屋两端的刚度不宜太大，对温度应力比较敏感的部位，受力钢筋和构造钢筋的数量都应该适当加强。 为了避免在高层建筑的高屋部分与裙房之间设置沉降缝，可以采用以下措施： （1）采用桩基，将桩支承在基岩上；或采取养活沉降的有效措施并经计算，沉降差应在允许范围以内。 （2）主楼与裙房采用不同的基础形式，并宜先施工主楼，后施工裙房，高速压力使后期沉降基本接近。 （3）地基承载力较高、沉降计算较为可靠时，主楼与裙房采用独立基础或条形基础时，其标高应预留沉降差，先施工主楼，后施工裙房，使最后两者标高基本一致。 在后面两种情况下，施工时应在主楼与裙房之间先留出后浇带，待沉降基本稳定后再连为整体，设计中应考虑后期沉降差的不利影响，防止沉降差过大造成房屋开裂和破坏。 四、结构布置图 结构布置情况是用图纸来表达的。结构布置图上要将房屋中每一结构构件的类型、编号、平面和空间的位置等明确地加以表示，它不但是结构设计人员用以进行设计计算的依据，而且是施工人员进行施工时必不可少的图纸。 结构布置图主要包括基础平面图、各层结构平面布置图及屋面结构平面布置图。进行结构构件设计计算之前，先要将结构布置简图绘出。只有在结构布置简图绘出之后，才能了解有多少结构构件需要设计计算、各结构构件的相互关系等。绘制这些图的要求如下； （一）基础平面图 （1）应绘出承重墙、柱网布置、纵横轴线关系、基础和基础梁及其编号、柱号、地坑和设备基础的平面位置、尺寸、标高、基础底标高不同时的放坡示意图。构件的名称用代号表示。“国标”CBJ10587规定的常用构件代号见附表。（2）应表示出0.000以下的预留孔洞的位置，尺寸，标高。（3）桩基应表示出桩位平面布置、桩承台的平面尺寸及承台底标高。（4）绘出有关的连接节点祥图。（5）附注说明：本工程0.000相应的绝对标高，基础埋置在地基中的位置及所在土层，基底处理措施，地基或桩的承载能力，以及对施工的有关要求等。如需要对建筑物进行沉降观测时，应说明测点的布置及观测时间的要求，并绘制观测点的埋置详图。 （二）各层结构平面布置图及屋面结构平面布置图 （1）绘出与建筑图一致的轴线网及梁、柱、承重砌体墙、框架等结构构件位置，并注明编号。楼面上的结构构件在该层结构平面布置图上表示，两层楼面之间的结构构件（如雨篷、过梁等）应在与之较近的楼面结构平面布置中表示。 （2）注明预板的跨度方向、板号、数量、标出预留洞大小及位置，带孔洞的预制板应单独绘出。 （3）现浇板沿斜线注明板号、板厚、配筋可布置在平面图上，亦可另绘放大比例的配筋图（复杂的楼板还应绘制模板图），注明板底标高，标高有变化处绘局部剖面，标出直径300mm预留洞的大小和位置，绘出洞边加强筋。 （4）有圈梁时应注明编号、标高、圈梁可用小比例绘制单线平面示意图，门窗洞口处标注过梁编号。 （5）楼梯间绘斜线并注明所在详图号。 （6）屋面结构平面布置图应表示出屋面板的坡度、坡向、坡向起点及终点处结构标高，预留孔洞位置大小等，设置水箱处应表示结构布置。 （7）电梯间应绘制机房结构平面布置图，注明梁板编号、板的配筋、预留孔洞位置、大小及板底标高等。 （8）多层工业厂房还应表示运输线平面位置。 （9）附注说明：选用预制构件的图集代号，有关详图的索引号（如楼板锚拉详图的索引号）以及预制板支承长度及支座处找平做法等。 23 截面尺寸估算 框架结构司于超静定结构。框架的内力和变形除取决于荷载的形式与大小之外，还与构件或截面的刚度有关，而构件或截面的刚度又取决于构件的截面尺寸，因此先要确定构件的截面尺寸。反过来，构件的截面尺寸又与荷载和内力的大小等有关，在构件内力没有计算出来以前，很难准确地确定构件的截面尺寸大小。因此，只能先估算构件的截面尺寸，等构件的内力和结构的变形计算好后，如果估算的截面尺寸符合要求时，便按估算的截面尺寸作为框架的设计截面尺寸。如果所需的截面尺寸与估算的截面尺寸相差很大，则要重新估算和重新进行计算。 下面介绍根据结构构件最小刚度条件。轴压比以及实际工程经验等因素确定的截面尺寸估算方法。 一、框架梁 框架梁的截面尺寸应该根据承受竖向荷载的大小、梁的跨度、框架的间距、是否考虑抗震设防要求以及选用的混凝土材料强度等诸多因素综合考虑确定。 一般情况下，框架梁的截面尺寸可按下列公式估算： （1） （2） （2） 式中 0梁的计算跨度； b梁的截面高度； bb梁的截面宽度。 在高层建设中，随着层高的不断减小，为了获得较大的使用空间，有时将框架梁设计成扁梁。扁梁的截面尺寸可按下式估算。 (3) (4)扁梁的宽度不得大于柱截面宽。扁梁的截面尺寸应满足挠度限制要求。多层和高层建筑中的楼面可以做成装配式，装配整体式和现浇式三式。装配式楼面的刚度弱，一般只用于多层建筑中。房屋高度超过50m的高层建筑，宜采用现浇楼面结构。房屋高度不超过50m的高层建筑，还可采用装配整体式楼面，也可以采用与框架梁有可靠连接的预制楼面。三种楼面结构与框架梁的连接结构不一样。现浇楼面中，楼面板的钢筋与框架梁的钢筋交织在一起，混凝土同时浇灌，整体性好。装配整体式楼面中，将预制的楼面板搁支在框架梁上后，在预制板上做一层刚性的钢筋混凝土面层，整体性比现浇楼面弱。装配式楼面式将楼面板直接搁支在框架上，整体性差。在计算框架梁的截面惯性矩时，要考虑楼面板与梁连接使梁的惯性矩增加的有力影响。为了简化起见，可按表1中的简便公式计算。 框架梁惯性矩取值 表1楼 板 类 型边 框 架 梁中 框 架 梁现浇楼板装配整体式楼板装配式楼板注：1.为梁按矩形截面计算的惯性矩，。2.梁的线刚度为。二、框架柱框架柱截面一般都采用矩形或方形截面，截面尺寸可按下列公式估算： （5） (6)式中 第层层高； 柱截面宽度 柱截面高度当考虑地震时，为了防止柱发生脆性破坏，要求柱净高与截面长边之比宜大于4。此外，按上述方法估算的截面的轴压比应满足以下要求：抗震等级为一级时 （7）抗震等级为二级时 （8）抗震等级为三级时 （9）式中 柱中轴向力，可近似按下式计算：柱支承的楼面荷载面积竖向产生的轴向力计算。求时，可近似将楼面板沿柱轴线之间的中线划分，恒载和活荷载的分项系数均取1.25。或近似取进行计算。混凝土轴心抗压强度设计值结构的抗震等级按附表5.1确定。多层房屋中，框架柱截面的宽度和高度不宜小于300mm。高层建筑中，框架柱截面的高度不宜小于400mm，宽度不宜小于350mm。为了减少构件类型，以简化施工，多层房屋中柱截面沿房屋高度不宜改变。高层建筑中柱截面沿房屋高度可根据房屋层数、高度、荷载等情况保持不变或作12次改变。当柱截面沿房屋高度变化时，中间柱宜使上、下柱轴线重合。框架柱截面惯性矩为： （10）框架柱的线刚度为： （11）24 计算简图的确定框架各构件在计算简图中均用单线条代表（图7），各单线条代表各构件形心轴所在位置线。因此，梁的跨度等于该跨左、右两边柱截面形心轴线之间的距离。为简化起见，底层柱高可以从基础顶面算至楼面标高处，中间层柱高可从此下一层楼面标高算至上一层楼面标高，顶层柱高可从顶层楼面标高算至屋面标高。 当上下柱截面发生改变时，取截面较小的截面形心轴线作为计算简图上的柱单元。待框架内力计算完成后，计算杆件内力时，要考虑荷载偏心的影响。当框架梁的坡度 时，可近似按水平梁计算。当各跨跨度相差不大于10%时，可近似按等跨框架计算。当梁在端部加腋，且端部截面高度与跨中截面高度之比小于1.6时，可不考虑加腋的影响，按等截面梁计算。2.5 荷载及地震作用的计算框架结构要承受多种荷载的作用。位于地震区的框架结构，除了要承受荷载的作用外，还要承受地震的作用。在进行框架内力计算之前，先要计算荷载及地震作用的大小。一、 荷载计算作用在框架结构上的荷载通常为恒载和活荷载。恒载包括结构自重、结构表面的粉灰重、土压力、预加应力等。活荷载包括楼面和屋面活荷载、风荷载、雪荷载、安装荷载等。下面介绍几种主要荷载计算方法：（一） 恒载恒载的标准值可按设计尺寸与材料自重标准值计算。对于某些重梁变异较大的材料或结构构件（如现场制作的保温材料、混凝土薄壁构件等），自重的标准值应根据对结构的不利状态通过结构可靠度分析，取其概率分布的某一分位数确定。材料自重标准值见附表2.1。（二） 楼面和屋面活荷载1民用建筑楼面均布活荷载（1）民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其准永久系数，应按附表2.2的规定采用。钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JGJ3-91）补充了民用建筑楼面均布活荷载取值。（2）设计楼面梁、墙、柱及基础时，楼面活荷载标准值在某些情况下应乘以规定的折减系数。（3）高层建筑结构的活荷载在计算内力时可不作最不利布置。2工业建筑楼面活荷载（1）工业建筑楼面在生产使用或安装检修时，由设备、管道、运输工具及可能拆移的隔墙产生的局部荷载，均应按实际情况考虑，可采用等效均布活荷载代替。（2）工业建筑楼面（包括工作平台）上无设备区域的操作荷载，包括操作人员、一般工具、零星原料和成品的自重，可按均布活荷载考虑，采用2.0kN/m2。生产车间的楼梯活荷载，可按实际情况采用，但不宜小于3.5kN/ m2。3屋面均布活荷载工业与民用房屋的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷载，应按附表2.5采用。屋面均布活荷载，不应与雪荷载同时考虑。（三）雪荷载屋面水平投影面上的雪荷载标准值应按下式计算： （12）式中 雪荷载标准值，；屋面积雪分布系数；基本雪压，。（四）风荷载垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下式计算： （13）式中 风荷载标准值，； 高度处的分振系数；风荷载体型系数，高层建筑的风荷载体型系数；风压高度变化系数；基本风压，。对于高度不大于30m或高度比小于1.5的房屋结构，取。对于高度大于30m且高度比大于1.5的房屋结构， 按下式计算： （14）式中 脉动增大系数；脉动影响系数； 振型系数。对于高层建筑和高耸结构，其基本风压可按规定的基本风压值乘以系数1.1采用；对于特别重要和有特殊要求的高层建筑和高耸结构，其基本风压值乘以系数1.2采用。二、地震作用计算框架结构的地震作用，应按下列方法计算：（1）高度不超过40m，其质量和刚度沿高度分布比较均匀时，可采用底部剪力法等简化方法计算。采用底部剪力法时，各楼层可仅考虑一个自由度，结构的水平地震作用标准值按下式确定： （15） (16) (17)式中 结构总水平地震作用标准值； 相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值，多层砌体房屋、底层框架和多层内框架砖房，可取水平地震影响系数最大值；结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的85%；质点的水平地震作用标准值；、分别为集中于质点、的重力荷载代表值；、分别为质点、的计算高度；顶部附加地震作用系数，多层钢筋混凝土房屋可按表6采用，多层内框架砖房可采用0.2，其它房屋可不考虑；顶部附加水平地震作用。计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。建筑结构的地震影响系数，应根据近震、远震，场地类别和结构自振周期，其下限不应小于最大值的20%；截面抗震验算时，水平地震影响系数最大值应规范采用。 结构自振周期可根据理论计算或经验公式确定。按理论计算确定自振周期时，应采用与结构抗震验算相应的结构计算模型和弹性刚度，并应考虑非结构构件等的影响对计算结果予以适当折减；按经验公式确定基本自振周期时，应符合相庆的适用条件。采用底部剪力法时，突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数3，此增大部分不应往下传递；采用振型分解法时，突出屋面部分可作为一个质点。(2) 高度超过40m或质量刚度沿高度分布不均匀时，宜采用振型分解反应谱法。 采用振型分解反应谱法时，不考虑扭转影响的结构，可按下列规定计算地震作用： 结构振型质点的水平地震作用标准值，应按下列公式确定： () (18) (19)式中 振型质点的水平地震作用标准值；相应于振型自振周期的地震影响系数；振型质点的水平相对位移；振型的参与系数。考虑扭转影响的结构，各楼层可取两个正交水平移动和一个转角共三个自由度，按下列振型分解法计算地震作用。振型层的水平地震作用标准值，应按下列公式确定： (20)式中 分别为振型层的方向、方向和转角方向的地震作用标准值；分别为振型层质心在方向、方向的水平相对位移；振型层的相对扭转角；层转动半径，可取层绕质心的转动惯量除以该层质量的商的正二次方根；考虑扭转的振型参与系数，可按列公式确定：当仅考虑方向地震时 (21)当仅考虑方向地震时 (22) (3) 特别不规则的建筑、甲类建筑和规范所列高度范围的高层建筑，宜采用时程分析法进行补充计算。采用时程分析法时，宜按烈度、近震、远震和场地类别选用适当数量的实际记录或人工模拟的加速度时程曲线，得到的底部剪力不应小于按底部剪力法或按振型分解反应谱法计算结果的80%。9度时的高层建筑，应考虑竖向地震作用。竖向地震作用标准值应按下列公式确定；楼层的竖向地震作用效应，可按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配。 (23) (24)式中 结构总竖向地震作用标准值；质点的竖向地震作用标准值；竖向地震影响系数的最大值，可取水平地震影响系数最大值的65%；结构等效总重力荷载，可取其重力荷载代表值的75%。2.6 内力计算框架结构的内力计算可分为竖向荷载下的内力计算和水平荷载（作用）下的内力计算。竖向荷载包括恒载、楼面和屋面活荷载、雪荷载、施工荷载等。水平作用指风荷数，在抗震设计中还包括地震作用。一、竖向荷载下的内力计算 (一)楼面荷载分配原则 进行框架结构在竖向荷载作用下的内力计算之前，先要将楼面上的竖向荷载分配给支承它的结构。 楼面荷载的分配与楼盖的构造有关。当采用装配式或装配整体式楼盖时，板上荷载通过预制板的两端传递给它的支承结构。如果采用现浇楼盖时，楼面上的恒载和活荷载根据每个区格板两个方向的边长之比，沿单向或双向传递。区格板边边长与短边边长之比大于2时沿单向传递，小于或等于2时沿双向传递。 当板上荷载沿双向传递时，可以按双向板楼盖中的荷载分析原则，从每个区格板的四个角点作45线将板划成四块，每个分块上的恒载和活荷载向与之相邻的支承结构上下传递。此时，由板传递给框架梁上的荷载为三角形或梯形。为了简化框架内力计算起见，可以将梁上的三角形和梯形荷载按附表3.1换算成等效的均布荷载计算。 (二)竖向活荷载最不利布置作用在框架结构上的竖向荷载有恒载与活荷载。恒载的大小和位置是不变的，因而不存在最不利布置问题，可以将所有恒载满布在框架上一次计算。活荷载的大小和位置是变化的，由于它的作用位置不同，框架结构构件不同截面或同一截面不同类型的内力将发生改变，因此，要将其进行最不利布置，以求得控制截面上的最大内力。钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程（JGJ3-91）允许高层建筑结构的活荷载在计算内力时可不作最不利布置，对多层建筑结构则应考虑活荷载的最不利布置问题。活荷载通常有以下几种最不利布置方法： 1. 逐跨布置法 即将楼面和屋面活荷载逐跨单独地作用在各跨上，分别算出其内力，然后再针对各按制截面去组合其可能出现的最大内力。此法繁琐，不适合手算。 2. 最不利荷载布置法为求某一指定截面的最不利内力，可以根据影响线方法，直接确定产生此最不利内力的活荷载布置。以图 (a)的四层跨框架为例。欲求某跨梁AB的跨中C截面最大正弯矩的活荷载最不利布置，可先作的影响线，即解除相应的约束（将C点改为铰），代之以正向约束力，使结构沿约束力的正向产生单位虚位移，由此可得到整个结构的虚位移图，如图11(b)所示。根据虚位移原理，为求梁AB跨中最大正弯矩，则须在图11(b)中，凡产生正向虚位移的跨间均布置活荷载。亦即除该跨必须布置活荷载外，其他各跨应相应布置，同时在竖向亦相间布置，形成棋盘形间隔布置，如图11(c)所示。可以看出，当AB跨达到跨中弯矩最大时的活荷载最不利布置，也正好使其他布置活荷载跨中弯矩达到最大值。因此，只要进行两次棋盘形活荷载布置，便可求得整个框架中所有梁的跨中最大正弯矩。梁端取最大负弯矩或柱端最大弯矩的活荷载量不利布置，亦可用影响线方法得到，但对于各跨各层梁柱线刚度均不一致的多层跨框架结构，要准确地作出其影响是十分困难的。柱最大轴向力的活荷载最不利布置，是在该柱以上的各层中，与该柱相邻的梁跨内都布满活荷载。此法用手算方法进行计算也很困难。3. 分层布置法或分跨布置法 为了简化计算，可近似地将活荷载一层作一次布置，有多少层便布置多少次；或一跨作一次地布置，有多秒跨便布置多少次，分别进行计算，然后进行最不利内力组合。 4. 满布荷载法当活荷载与恒载的比值不大于1时，可不考虑活荷载的最不利布置，而把活荷载时作用于所有的框架上，这样求得的内力在支座处与按最不利荷载位置法求得的内力极为相近，可直接进行内力组合。但求得的梁的跨中弯矩却比最不利荷载位置法的计算结果要小，因此对跨中弯矩应乘以1.11.2的系数予以增大。(三)竖向荷载作用下的内力计算方法 当采用计算机进行计算时，框架结构宜按空间结构计算其内力与变形。当采用手算方法计算时，框架结构可沿两个正交主轴划分为若干个平面结构计算其内力与变形。当框架的间距相等，外形尺寸与荷载大小相同时，可取出其中一榀框架进行计算。图12的结构平面布置中，框架的间距相等、外形尺寸与荷载大小也相同，因此，可取出其中任何一榀进行计算。当取出某一框架进行计算时，该框架所承受的荷载为图中阴影范围内的各种荷载。 下面介绍几种常用的手算方法。1. 分层法 (1) 分层法 1) 在竖向荷载作用下，框架侧移小，因而忽略不计。 2) 每层梁上的荷载对其它各层梁的影响很小，可以忽略不计。因此，每层梁上的荷载只在该层梁及与该层梁相联的柱上分配和传递。根据上述假定，图13(a)所示的三层框架可简化成三个只带一层横梁的框架进行分析，分别计算，然后将内力迭加。单元之间内力不相互传递。 (2) 注意事项 1) 采用分层法计算时，假定上、下柱的远端为固定时与实际情况有出入，因此，除底层外，其余各层柱的线刚度应乘以0.9的修正系数，且其传递系数由改为（图12） 2) 分层法计算的各梁弯矩为最终弯矩，各柱的最终弯矩为与各柱相连的两层计算弯矩迭加。 若节点弯矩不平衡，可将节点不平衡弯矩再进行一次分配。 3) 在内力与位移计算时，所有构件均可采用弹性刚度。 4) 在竖向荷载作用下，