鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)

3第二章鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)21建筑設(shè)計(jì)階段211建筑設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作1熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求。2收集有關(guān)的原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)資料。包括地質(zhì)水文資料，氣象資料，水電線網(wǎng)設(shè)備資料以及有關(guān)地區(qū)的定額指標(biāo)。3設(shè)計(jì)調(diào)研。學(xué)生要深入實(shí)際，調(diào)查研究，參考同類型的設(shè)計(jì)和圖紙資料，或已建成的同類建筑，弄清建筑物的具體使用要求，建筑材料的供應(yīng)和施工的具體條件等情況。4學(xué)習(xí)有關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。5借閱設(shè)計(jì)參考資料。212建筑設(shè)計(jì)的主要工作1建筑設(shè)計(jì)的目的及任務(wù)建筑設(shè)計(jì)是建筑功能、工程技術(shù)和建筑藝術(shù)的綜合。在接到設(shè)計(jì)任務(wù)書之后，首先要完成的工作是根據(jù)任務(wù)書中所規(guī)定的建筑物的規(guī)模、重要性和使用性質(zhì)，確定建筑設(shè)計(jì)方案。在準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行建筑總平面設(shè)計(jì)，建筑平面設(shè)計(jì)，建筑剖面設(shè)計(jì)。2建筑設(shè)計(jì)的基本步驟首先，分析房間組成的功能關(guān)系，進(jìn)行功能分區(qū)。其次，根據(jù)任務(wù)書的要求，深入分析建筑物的特點(diǎn)，對建筑方案做一個(gè)初步設(shè)想，并通過勾畫草圖的方法表達(dá)出來。第三是確定單體建筑方案，從平面設(shè)計(jì)入手，合理進(jìn)行房間的平面組合，再通過幾個(gè)關(guān)鍵部位的剖面分析，建筑體型就可大體確定，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行立面設(shè)計(jì)，經(jīng)反復(fù)推敲、調(diào)整，以使方案逐步合理化、具體化。最后繪制正式建筑施工圖。3建筑平面設(shè)計(jì)。建筑平面設(shè)計(jì)主要是針對建筑的室內(nèi)使用部分進(jìn)行的。在平面設(shè)計(jì)中，需要從建筑整體空間組合的效果來考慮，緊密聯(lián)系建筑剖面和立面，分析剖面、立面的可能性和合理性，不斷調(diào)整修改平面，反復(fù)深入。各類建筑物，從組成平面的使用性質(zhì)劃分，主要為使用部分和交通聯(lián)系部分，另外還有建筑的結(jié)構(gòu)體系和圍護(hù)體系。使用部分是由許多房間組成的。使用部分的房間由于功能上的不同又分為使用4房間（包括生活用房、工作用房和公共活動用房等）和輔助房間。使用房間要考慮有較好的朝向和采光與通風(fēng)，房間面積、形狀和尺寸要滿足室內(nèi)使用活動和家具、設(shè)備合理布置的要求；房間的構(gòu)成應(yīng)使結(jié)構(gòu)構(gòu)造布置合理，施工方便，也要有利于房間之間的組合，所用材料要符合相應(yīng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)；室內(nèi)空間、以及頂棚、地面、各個(gè)墻面和構(gòu)件細(xì)部，要考慮人們的使用和審美要求。設(shè)計(jì)中還要注意解決安全疏散、視線、聲學(xué)、照明、大跨度結(jié)構(gòu)等問題。輔助用房在建筑中處于次要地位，在不影響使用的前提下，應(yīng)盡量利用建筑物的暗間、死角及不利朝向，并要盡量節(jié)約面積。輔助房間的平面設(shè)計(jì)，和使用房間的設(shè)計(jì)分析方法基本相同。如廁所、盥洗室等輔助房間，通常根據(jù)各種建筑物的使用特點(diǎn)和使用人數(shù)的多少，先確定所需設(shè)備的個(gè)數(shù)，根據(jù)計(jì)算所得的設(shè)備數(shù)量，考慮在整幢建筑物中廁所、盥洗室的分間情況，最后在建筑平面組合中，根據(jù)整幢房屋的使用要求并確定這些輔助房間的面積、平面形狀和尺寸。無論是使用房間還是輔助房間，在平面設(shè)計(jì)中都要首先根據(jù)房間內(nèi)部活動特點(diǎn)，使用人數(shù)多少，家具和設(shè)備的多少等來確定其面積的大小。平面設(shè)計(jì)中門大小及位置的確定。應(yīng)根據(jù)人流出入房間的多少和搬進(jìn)房間的家具、設(shè)備的大小確定門的寬度；根據(jù)室內(nèi)面積的大小、人數(shù)的多少及防火要求，按百人指標(biāo)（065M/百人）確定房間門的數(shù)量。門的開啟方式根據(jù)房間的使用特點(diǎn)來決定。門的位置要方便使用。除此之外，門窗的大小和位置，應(yīng)考慮房間的出入方便，疏散安全。房間應(yīng)有良好的采光通風(fēng)；用窗地比來限制窗的最小尺寸，房間室內(nèi)光線應(yīng)盡量均勻，多將窗居中布置，避免死角。交通聯(lián)系部分是指建筑物中各個(gè)房間之間、樓層之間和房間內(nèi)外之間聯(lián)系通行的面積，主要由水平交通聯(lián)系部分走廊、過道、連廊、垂直交通聯(lián)系部分（樓梯、電梯、坡道、自動扶梯）和交通聯(lián)系樞紐組成（門廳、過廳）。交通聯(lián)系部分的寬度應(yīng)滿足人流暢通和建筑防火的要求，交通路線要簡潔明確，力求節(jié)約面積，還要滿足一定的采光與通風(fēng)要求，其位置應(yīng)滿足聯(lián)系通行方便。交通聯(lián)系部分設(shè)計(jì)的主要要求有交通路線簡潔明確，聯(lián)系通行方便；人流通暢，緊急疏散時(shí)迅速安全；滿足一定的采光通風(fēng)要求；力求節(jié)省交通面積，結(jié)合空間處理等造型問題。進(jìn)行交通聯(lián)系部分的平面設(shè)計(jì)，首先需要具體確定走廊、樓梯等通行疏散要求的寬度，具體確定門廳、過廳等人們停留和通行所必須的面積，然后結(jié)合平面布局考慮交通聯(lián)系部分在建筑平面中的位置以及空間組合等設(shè)計(jì)問題。防火疏散方面的要求參見建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范中的規(guī)定。4建筑平面組合設(shè)計(jì)。使用房間、輔助房間和交通聯(lián)系部分，在組合設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)功能分析，確定其主次關(guān)系、內(nèi)外關(guān)系，進(jìn)行分組分區(qū)，確定其在平面中的具體位置，同時(shí)要考慮場地條件，周圍環(huán)境，及建筑物的間距和朝向，并兼顧建筑5的藝術(shù)表現(xiàn)形象，注意與結(jié)構(gòu)布置的關(guān)系，使建筑物的平面組合切合實(shí)際。5建筑剖面設(shè)計(jì)。建筑剖面設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是確定建筑物各部分應(yīng)有的高度、建筑的層數(shù)和建筑空間的組合關(guān)系。要根據(jù)房間的使用性質(zhì)確定房間的高度，同時(shí)要考慮到室內(nèi)的采光與通風(fēng)、結(jié)構(gòu)類型的特點(diǎn)及所占空間的高度、設(shè)備及管道的布置、室內(nèi)空間的比例等因素。根據(jù)房屋本身的使用要求、城市規(guī)劃的要求、選用的結(jié)構(gòu)類型以及建筑防火等主要影響因素確定房屋層數(shù)。在建筑空間組合中，著重從垂直方向考慮各種高度房間的空間組合、樓梯在剖面的位置，以及建筑空間的利用等。對于高度相同、使用性質(zhì)接近的房間，可以組合在一起。高度比較接近，使用上關(guān)系密切的房間，考慮到房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)造的經(jīng)濟(jì)合理和施工方便等因素，在滿足室內(nèi)功能要求的前提下，可以適當(dāng)調(diào)整房間之間的高差，盡可能統(tǒng)一這些房間的高度。高度相差較大的房間，在單層剖面中可以根據(jù)房間實(shí)際使用要求所需的高度，設(shè)置不同高度的屋頂。在多層和高層房屋的剖面中，高度相差較大的房間可以根據(jù)不同房間的數(shù)量多少和使用性質(zhì)，在房屋垂直方向進(jìn)行分層組合；對于其中少量高度較大的房間，根據(jù)這些房間和房屋中各部分使用聯(lián)系上的具體情況，可以把高度較大的房間設(shè)置在頂層或附設(shè)在房屋的端部。6建筑立面設(shè)計(jì)。立面設(shè)計(jì)是在滿足房間的使用要求條件下，運(yùn)用建筑造型和立面構(gòu)圖的一些規(guī)律，結(jié)合平面、剖面的內(nèi)部空間組合而進(jìn)行的。建筑物的體型和立面，必須受內(nèi)部使用功能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件所制約，并受基地環(huán)境群體規(guī)劃等外界因素的影響。建筑物體型的大小和高低，體型組合的簡單或復(fù)雜，通常總是先以房屋內(nèi)部使用空間的組合要求為依據(jù)，立面上門窗的開啟和排列方式，墻面上構(gòu)件的劃分和安排，主要也是以使用要求、所用材料結(jié)構(gòu)布置為前提的。建筑物的外部形象，并不等于房屋內(nèi)部空間組合直接表現(xiàn)，建筑體型和立體設(shè)計(jì)，必須符合建筑造型和立面構(gòu)圖方面的規(guī)律性，如均衡、韻律、對比、統(tǒng)一等等，把適用、經(jīng)濟(jì)、美觀三者有機(jī)地結(jié)合起來。對房屋外部形象的設(shè)計(jì)要求，要反映建筑功能要求和建筑類型的特征；結(jié)合材料性能、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和施工的特點(diǎn)；結(jié)合建筑標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；適應(yīng)基地環(huán)境和建筑規(guī)劃的群體布置；符合建筑造型和立面構(gòu)圖的一些規(guī)律。確定建筑物外部體型的主要依據(jù)是建筑物內(nèi)部空間的組合方式。建筑體型組合的造型要求主要有主次分明、交接明確；完整均衡，比例恰當(dāng)；體型簡潔、環(huán)境協(xié)調(diào)。6建筑立面可以看成是由許多構(gòu)部件所組成它們有墻體、梁柱、墻墩等構(gòu)成房屋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，有門窗、陽臺、外廊等和內(nèi)部使用空間直接聯(lián)通的部件，以及臺基、勒腳、檐口等主要起到保護(hù)外墻作用的組成部分。恰當(dāng)?shù)卮_定立面中這些組成部分和構(gòu)部件的比例和尺度，運(yùn)用節(jié)奏韻律、虛實(shí)對比等規(guī)律，設(shè)計(jì)出體型完整、形式與內(nèi)容統(tǒng)一的建筑立面，是立面設(shè)計(jì)的主要任務(wù)。建筑立面設(shè)計(jì)的步驟，通常根據(jù)初步確定的房屋內(nèi)部空間組合的平剖面關(guān)系，例如房屋的大小、高低、門窗位置，構(gòu)部件的排列方式等，描繪出房屋各個(gè)立面的基本輪廓，作為進(jìn)一步調(diào)整統(tǒng)一進(jìn)行立面設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)該推敲立面各部分總的比例關(guān)系，考慮建筑整體的幾個(gè)立面之間的統(tǒng)一、相鄰立面間的連接和協(xié)調(diào)，然后著重分析各個(gè)立面上墻面的處理，門窗的調(diào)整安排，最后對入口門廊、建筑裝飾等進(jìn)一步作重點(diǎn)及細(xì)部處理。7建筑施工圖設(shè)計(jì)和繪制。建筑施工圖設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的最后一個(gè)階段，即把設(shè)計(jì)意圖轉(zhuǎn)化為滿足施工的藍(lán)圖。其工作內(nèi)容如下。調(diào)整并完善尺寸。施工圖中的尺寸要完全而準(zhǔn)確，要符合建筑模數(shù)，方便施工。做好構(gòu)造設(shè)計(jì)。建筑構(gòu)造是施工圖設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容，它直接影響到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑的使用質(zhì)量、耐久年限及工程造價(jià)等。構(gòu)造設(shè)計(jì)要選擇合適的建筑材料，確定合理的構(gòu)造層次和節(jié)點(diǎn)做法，并將工程做法表達(dá)出來。繪制建筑施工圖。包括圖紙目錄，建筑設(shè)計(jì)總說明，門窗匯總表，工程做法表，總平面圖，建筑平面圖，建筑立面圖，建筑剖面圖，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造詳圖等。22結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，在建筑設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該考慮到主體結(jié)構(gòu)方案，通過協(xié)調(diào)，力爭將結(jié)構(gòu)形式與建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一起來。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要解決的問題是結(jié)構(gòu)的形式；結(jié)構(gòu)的材料；結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性；結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造和施工方法。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則是安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、施工方便。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)建筑布置和荷載大小，選擇結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)布置方案，確定各部分尺寸、材料和構(gòu)造方法，同時(shí)體現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。221結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作1正確使用工程地質(zhì)勘查報(bào)告通過閱讀工程地質(zhì)勘查報(bào)告，對場地土層的分布和性質(zhì)有完整的概念，對報(bào)告提出的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案及地基處理建議，應(yīng)認(rèn)真分析，若有疑問應(yīng)及時(shí)提出，以保證7工程質(zhì)量。2明確本地區(qū)抗震設(shè)防烈度和結(jié)構(gòu)抗震等級。地震作用是建筑結(jié)構(gòu)承受的主要荷載之一。地震作用分為三個(gè)水準(zhǔn)即多遇地震（小震），基本烈度地震（中震），罕遇地震（大震）。設(shè)計(jì)原則為小震不壞，中震可修，大震不倒。地震的大小是用震級來表示，地震烈度是表示某一個(gè)地區(qū)地面和建筑物受到一次地震影響的強(qiáng)弱程度?？拐鹪O(shè)防烈度是一個(gè)地區(qū)作為抗震設(shè)防依據(jù)的地震烈度，一般情況下可采用該地區(qū)基本烈度作為抗震設(shè)防烈度。抗震設(shè)防烈度為6度及以上地區(qū)的建筑，必須進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。建筑物遭受的地震影響，與其所在地區(qū)的地震環(huán)境密不可分。表征地震影響的參數(shù)有設(shè)計(jì)基本地震加速度、設(shè)計(jì)特征周期或規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)地震動參數(shù)，按建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范取值。由于建筑物的使用性質(zhì)不同，地震破壞造成的后果也不相同，按其重要性對建筑物的抗震劃分為四類甲類建筑，屬于重大建筑工程；乙類建筑，屬于使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的建筑；丙類建筑，是除甲、乙、丁類以外的一般建筑；丁類建筑，屬于抗震次要建筑。甲類建筑的地震作用按專門的地震動參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，采取特殊的抗震構(gòu)造措施。乙類建筑按本地區(qū)的設(shè)防烈度設(shè)計(jì)計(jì)算，相應(yīng)提高一度采取抗震構(gòu)造措施。丙類建筑按本地區(qū)設(shè)防烈度設(shè)計(jì)計(jì)算和采取抗震構(gòu)造措施。丁類建筑按本地區(qū)設(shè)防烈度設(shè)計(jì)計(jì)算，抗震措施允許適當(dāng)降低（6度時(shí)不應(yīng)降低）。鋼筋混凝土房屋由于總高度和結(jié)構(gòu)體系的不同，抗震能力有很大差異，按其抗震能力將抗震等級分為四級，一級要求最嚴(yán)，四級要求最低。因此根據(jù)房屋總高度及結(jié)構(gòu)體系決定抗震等級是設(shè)計(jì)的先決步驟。結(jié)構(gòu)抗震等級根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范確定。3收集相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)資料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的資料是設(shè)計(jì)規(guī)范，常用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范有混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)等。222結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)保證在荷載作用下結(jié)構(gòu)有足夠的承載能力和剛度，能保證結(jié)構(gòu)正常使用條件下的安全性和耐久性要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮可能發(fā)生的各種荷載的最大值，以及荷載同時(shí)作用在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的綜合效應(yīng)。各種荷載性質(zhì)不同，發(fā)生的概率和對結(jié)構(gòu)的作用也不同，因此必須采用荷載效應(yīng)組合的方法。81荷載作用下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容建筑結(jié)構(gòu)在豎向荷載及風(fēng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足承載能力及限制側(cè)向位移的要求。在地震作用下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用兩階段設(shè)計(jì)方法，達(dá)到三水準(zhǔn)目標(biāo)第一階段設(shè)計(jì)中，除要滿足承載力及側(cè)向位移限制要求，還要通過一系列抗震構(gòu)造措施來滿足延性要求；在罕遇地震作用下，要求進(jìn)行第二階段驗(yàn)算，以滿足彈塑性層間變形的限制要求。2承載力計(jì)算按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的要求，承載力計(jì)算的一般表達(dá)式為無地震作用組合時(shí)SR（21）有地震作用組合時(shí)SERE/RE（22）式中R為無地震作用組合時(shí)構(gòu)件的承載能力，不同的構(gòu)件采用不同的承載能力計(jì)算公式，如抗彎承載力、抗剪承載力等；RE為抗震設(shè)計(jì)時(shí)的構(gòu)件承載力；RE為承載力抗震調(diào)整系數(shù)（地震作用是一種偶然作用，所以對抗震設(shè)計(jì)的承載能力作相應(yīng)調(diào)整），混凝土結(jié)構(gòu)承載力抗震調(diào)整系數(shù)見表21，當(dāng)僅考慮豎向地震作用組合時(shí)，各類構(gòu)件均取10。表21混凝土結(jié)構(gòu)承載力抗震調(diào)整系數(shù)構(gòu)件類別梁軸壓比小于015的柱軸壓比不小于015的柱剪力墻各類構(gòu)件節(jié)點(diǎn)受力狀態(tài)受彎偏壓偏壓偏壓局部承壓受剪偏拉受剪RE075075080085100850853整體穩(wěn)定和抗傾覆驗(yàn)算整體穩(wěn)定性驗(yàn)算一般要求高層建筑的高寬比控制在5之內(nèi)。對于高寬比大于5的高層建筑，需要進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗(yàn)算。抗傾覆驗(yàn)算抗傾覆驗(yàn)算時(shí)，傾覆力矩應(yīng)按風(fēng)荷載或地震作用計(jì)算其設(shè)計(jì)值；計(jì)算抗傾覆力矩時(shí)，樓面活荷載取50，恒載取90?？箖A覆力矩不應(yīng)小于傾覆力矩設(shè)計(jì)值。彈塑性變形驗(yàn)算過大的側(cè)移會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，影響正常使用，嚴(yán)重時(shí)會加速倒塌，因此，要限制結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形。要進(jìn)行正常使用狀態(tài)下的水平位移限值驗(yàn)算。要實(shí)現(xiàn)第三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)，一般可通過采取抗震構(gòu)造措施來實(shí)現(xiàn)，但某些情況下，對于鋼筋混凝土多、高層建筑結(jié)構(gòu)，宜進(jìn)行罕遇地震作用下薄弱層的抗震變形9驗(yàn)算，具體驗(yàn)算方法見建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范。23鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)流程圖如圖21所示圖21鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖231結(jié)構(gòu)選型及布置1結(jié)構(gòu)體系的選擇結(jié)構(gòu)體系是指結(jié)構(gòu)抵抗外部作用的構(gòu)件組成方式。建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的確定和設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題?；镜目箓?cè)力單元有框架、剪力墻、井筒、框筒和相應(yīng)的支承等。由這幾種單元可以組成多種結(jié)構(gòu)體系。常見的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、框架抗震墻結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)及筒體結(jié)構(gòu)等。不同的結(jié)構(gòu)體系，其抗震性能、使用效果和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也不相同。建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范在考慮地震烈度、場地土、抗震性能、使用要求及經(jīng)濟(jì)效果等因素和總結(jié)地震經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對地震區(qū)現(xiàn)澆鋼筋混凝土多高層房屋的結(jié)構(gòu)類型和最大高度給出了相應(yīng)的規(guī)定，見表22。表22現(xiàn)澆鋼筋混凝土房屋適用的最大高度（M）烈度結(jié)構(gòu)類型6789框架60554525框架抗震震分框支抗震墻12010080不應(yīng)采用框架核心中構(gòu)選型及結(jié)構(gòu)布置截面尺寸及材料強(qiáng)度確定荷載及計(jì)算簡圖的確定與計(jì)算水平荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力及側(cè)移的計(jì)算豎向荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力的計(jì)算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力組合截面的設(shè)計(jì)與計(jì)算節(jié)點(diǎn)與構(gòu)件設(shè)計(jì)與計(jì)算10板柱抗震墻403530不應(yīng)采用注1）房屋高度指室外地面到主要屋面板板頂?shù)母叨龋ú话ň植客怀鑫菝娌糠郑?）框架核心筒結(jié)構(gòu)指由周邊梁柱框架和核心筒組成的結(jié)構(gòu)3）部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)指首層或底部兩層框支抗震墻結(jié)構(gòu)4）乙類建筑可按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度確定適用的最大高度5）超過表內(nèi)高度的房屋，應(yīng)進(jìn)行專門研究和論證，采取有效地加強(qiáng)措施6）表中的“抗震墻”即混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50010）中的剪力墻。除了建筑高度等因素外，選擇結(jié)構(gòu)體系還要考慮建筑物的剛度與場地條件的關(guān)系。當(dāng)建筑物自振周期與地基土的卓越周期一致時(shí)，容易產(chǎn)生共振從而加重建筑物的震害。建筑物的自振周期與結(jié)構(gòu)本身的剛度有關(guān)，因此在選擇結(jié)構(gòu)類型時(shí)應(yīng)該了解場地和地基土及其卓越周期，調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度，避開共振周期和共振現(xiàn)象的發(fā)生。選擇結(jié)構(gòu)體系時(shí)還要注意選擇合理的基礎(chǔ)型式。對建筑物層數(shù)不多且地基條件較好時(shí)可選擇獨(dú)立基礎(chǔ)、十字交叉帶形基礎(chǔ)等，對軟弱的地基宜選擇樁基、筏基或箱基等。另外，選擇結(jié)構(gòu)體系，必須注意經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。多高層房屋一般用鋼量大，造價(jià)高，因而要盡量選擇輕質(zhì)高強(qiáng)和多功能的建筑材料，以減輕自重降低造價(jià)。結(jié)構(gòu)選型是一個(gè)綜合性的問題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)建筑物所在地區(qū)的設(shè)防烈度、建筑物的高度及使用功能、建筑物的地基情況和工程造價(jià)等因素選擇合適的結(jié)構(gòu)體系。對于框架結(jié)構(gòu)由于其抗側(cè)移剛度較差，在地震區(qū)一般用于十層左右體型較簡單和剛度較均勻的建筑物。對于層數(shù)較多、體型較復(fù)雜、剛度不均勻的結(jié)構(gòu)，為了減小側(cè)向變形并減小震害，應(yīng)該選擇抗側(cè)移剛度更大的結(jié)構(gòu)形式。2框架結(jié)構(gòu)的組成與分類框架結(jié)構(gòu)在平面上布置靈活，可以做成有較大空間的會議室、餐廳、車間、營業(yè)室、教室等。需要時(shí)，可以用隔斷分割成小房間，或拆除隔斷改成大房間，因而在使用功能上十分靈活?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的墻體一般只做圍護(hù)和分割使用，因此，建筑立面的設(shè)計(jì)也靈活多變，若采用輕質(zhì)隔墻，還可大大降低房屋自重，節(jié)省材料?？蚣苁怯闪?、柱構(gòu)件通過節(jié)點(diǎn)連接形成的骨架結(jié)構(gòu)，由梁、柱承受豎向和水平荷載，墻僅起圍護(hù)作用。框架梁一般為水平布置，有時(shí)為便于屋面排水或者建筑造型等的需求，也可布置成斜梁。為便于結(jié)構(gòu)受力，同一軸線上的梁宜拉通對直，并與柱軸線位于同一鉛垂平面內(nèi)。框架柱的截面形式常為矩形，有時(shí)由于建筑上的要求，也可設(shè)計(jì)成圓形、八角形、L形和T形等。為便于結(jié)構(gòu)受力，同一平面位置上的上下層框架柱的形心宜位于同一鉛垂線上，否則上柱軸力會對下柱產(chǎn)生附加彎矩。同時(shí)框架柱網(wǎng)布置宜上下一致?？蚣芰褐g的節(jié)點(diǎn)一般為剛性連接，有時(shí)為了施工或者其它構(gòu)造要求也可將部分節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)成鉸結(jié)或半鉸結(jié)的形式。11框架結(jié)構(gòu)在水平力作用下的變形特點(diǎn)如圖22所示。其側(cè)向位移主要由兩部分組成第一部分是由柱和梁的彎曲變形產(chǎn)生。在水平荷載作用下，梁和柱都有反彎點(diǎn)，形成側(cè)向變形?？蚣芟虏康牧?、柱內(nèi)力較大，層間變形也大，愈到上部變形愈小，使整個(gè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)剪切型變形。第二部分側(cè)移由柱的軸向變形產(chǎn)生，在水平荷載作用下，柱的拉伸和壓縮使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)側(cè)移。這種側(cè)移在上部各層較大，而愈到底部愈小，使整個(gè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)彎曲變形?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中第一部分的側(cè)向變形是主要的，隨著建筑高度的增加，第二部分變形比例逐漸增加，但合成后整個(gè)結(jié)構(gòu)仍主要呈現(xiàn)為剪切型變形特征。圖22框架側(cè)向變形框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度主要取決于梁、柱的截面尺寸。通常梁柱截面慣性矩小，側(cè)向變形較大，這是框架結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)，也因此而限制了框架結(jié)構(gòu)的使用高度?？蚣芙Y(jié)構(gòu)按材料可分為鋼框架和鋼筋混凝土框架。鋼框架具有自重輕、抗震性能好、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，但具有用鋼量大、造價(jià)高、耐水和耐腐蝕性差等缺點(diǎn)，目前應(yīng)用相對較少；鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)由于其造價(jià)低、取材方便、耐久性好和可模性好等優(yōu)點(diǎn)，在我國得到廣泛的應(yīng)用。鋼筋混凝土框架按其施工方法可分為現(xiàn)澆式框架、半現(xiàn)澆式框架、裝配式框架及裝配整體式框架；其中現(xiàn)澆整體式框架梁、柱、樓板全部現(xiàn)澆，它的優(yōu)點(diǎn)是整體性和抗震性能好，缺點(diǎn)是現(xiàn)場施工量和支模量大，地震區(qū)的框架結(jié)構(gòu)宜優(yōu)先選用現(xiàn)澆式框架結(jié)構(gòu)體系。3框架結(jié)構(gòu)布置柱網(wǎng)布置及層高鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)民用建筑的柱網(wǎng)和層高根據(jù)建筑使用功能確定；工業(yè)建筑的柱網(wǎng)布置和層高要滿足生產(chǎn)工藝流程和建筑平面布置的要求，同時(shí)柱網(wǎng)布置要使結(jié)構(gòu)受力合理，施工方便。、柱網(wǎng)布置應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝流程的要求在多層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)中，生產(chǎn)工藝流程的布置是廠房平面設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，根據(jù)各生產(chǎn)工段的使用要求，廠房的平面布置一般為內(nèi)廊式、統(tǒng)間式、大寬度式等。內(nèi)廊式的邊跨跨度一般為68M，中間跨為24M；等跨式的跨度一般為12612M；柱距一般為675M；層高為3654M。、柱網(wǎng)布置應(yīng)滿足建筑平面布置的要求對于各種平面的建筑物，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)滿足建筑功能及建筑造型的要求。建筑內(nèi)部柱網(wǎng)的布置應(yīng)與建筑分隔墻布置相協(xié)調(diào)，建筑周邊柱子的布置應(yīng)與建筑物外立面造型相協(xié)調(diào)。旅館、辦公室等建筑物中建筑平面一般為兩邊為客房或辦公室，中間為走廊，這時(shí)柱網(wǎng)布置一般有兩種方案一種為三跨式，走道為一跨，兩邊的房間與衛(wèi)生間為一跨；另一種是當(dāng)房間進(jìn)深較小時(shí)，取消中間一排柱子布置成兩跨框架，即將走廊與進(jìn)深較小的房間布置在同一跨內(nèi)。目前，住宅、賓館和辦公樓的柱網(wǎng)可劃分為小柱網(wǎng)和大柱網(wǎng)兩種形式，小柱網(wǎng)指一個(gè)開間為一個(gè)柱距，大柱網(wǎng)指兩個(gè)開間為一個(gè)柱距，常用的柱距有33M、36M、40M、60M、66M、72M等；常用的跨度為48M、54M、60M、66M、75等；層高一般為30M、33M、36M、42M、45等。、柱網(wǎng)布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)受力合理多層框架結(jié)構(gòu)主要承受豎向荷載，因此柱網(wǎng)布置時(shí)應(yīng)考慮到結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下內(nèi)力分布較均勻合理，各構(gòu)件材料均能充分的發(fā)揮作用?？v向柱列的布置對結(jié)構(gòu)的受力也有很大的影響，一般取為建筑開間（小柱網(wǎng)），但當(dāng)開間較小、層數(shù)較少時(shí)，柱距過小一方面導(dǎo)致柱截面設(shè)計(jì)時(shí)常按構(gòu)造配筋，不能充分地發(fā)揮材料的強(qiáng)度，另一方面也使建筑平面布置不夠靈活，所以可考慮兩個(gè)開間設(shè)一個(gè)柱距（大柱網(wǎng)）。、柱網(wǎng)布置應(yīng)使施工方便結(jié)構(gòu)布置時(shí)還應(yīng)考慮到施工方便，以加快施工進(jìn)度，降低工程造價(jià)，在結(jié)構(gòu)布置時(shí)應(yīng)盡量減少梁板單元的種類，以方便施工?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的承重方案柱網(wǎng)確定后，用梁將柱子連接起來，即形成了框架結(jié)構(gòu)。根據(jù)抗震要求，框架均應(yīng)雙向設(shè)置，即沿房屋縱橫雙向布置梁系，從而形成一個(gè)空間受力體系。但為了計(jì)算方便，可將實(shí)際框架結(jié)構(gòu)看成縱橫兩個(gè)方向的平面框架。縱向框架和橫向框架分別承受各自方向上的水平力，而樓面豎向荷載則依據(jù)樓蓋結(jié)構(gòu)布置方式按不同的方式傳遞。根據(jù)樓蓋的平面布置及豎向荷載的傳遞途徑，其承重方案可分為橫向承重、縱向承重和縱橫向承重三種。一般沿建筑物短向的稱為橫向框架，沿建筑物長向的稱為縱向框架；稱承受較大樓面豎向荷載的方向上布置的框架梁稱為主梁，相應(yīng)平面內(nèi)的框架稱為承重框架，而另一方向上則稱次梁和非承重框架。橫向框架承重時(shí)，主梁沿建筑物橫向布置，可加大結(jié)構(gòu)橫向剛度，實(shí)際工程中應(yīng)用較多；縱向框架承重時(shí)，主梁沿建筑物縱向布置，結(jié)構(gòu)的橫向剛度小，實(shí)際工13程中較少采用；縱橫向框架承重一般應(yīng)用于現(xiàn)澆樓蓋大柱網(wǎng)框架結(jié)構(gòu)中，以提高結(jié)構(gòu)的地震能力。變形縫的布置在一般房屋結(jié)構(gòu)的總體布置中，考慮到沉降、溫度收縮和體型復(fù)雜對房屋結(jié)構(gòu)的不利影響，常常用沉降縫、伸縮縫或抗震縫將房屋分成若干獨(dú)立的部分，從而消除沉降差、溫度應(yīng)力和體型復(fù)雜對結(jié)構(gòu)的危害。這三類縫統(tǒng)稱為變形縫，設(shè)置變形縫主要是結(jié)構(gòu)安全的需要。伸縮縫為防止結(jié)構(gòu)由于溫度變化或混凝土干縮而變形，常設(shè)置溫度伸縮縫。除基礎(chǔ)外，上部結(jié)構(gòu)斷開，縫寬一般常采用2030。沉降縫在結(jié)構(gòu)立面有較大變化時(shí)，或地基基礎(chǔ)有較大變化時(shí)，或豎向有高差時(shí)，或可能產(chǎn)生不均勻沉降時(shí)，可設(shè)置沉降縫。將兩部分房屋從上部到基礎(chǔ)全部斷開，房屋層數(shù)23層時(shí)，縫寬5080，45層時(shí)，縫寬80120，大于5層時(shí)，縫寬120?？拐鹂p對有抗震設(shè)防要求的建筑物，當(dāng)建筑物的層數(shù)、質(zhì)量、剛度差異較大時(shí)，或有錯(cuò)層時(shí)，或平面形狀不規(guī)則時(shí)，應(yīng)在地面以上用防震縫分開，縫的最小寬度應(yīng)符合下列要求房屋高度在15M以下時(shí)為70MM；高度超過15M時(shí)，6度區(qū)每增高5M加寬20MM，7度區(qū)每增高4M加寬20MM，8度區(qū)每增高3M加寬20MM，9度區(qū)每增高2M加寬20MM。剪力墻結(jié)構(gòu)的縫寬按以上數(shù)值的70取用。特別要注意的是，在地震區(qū)，伸縮縫和沉降縫的寬度均應(yīng)做成抗震縫的寬度，一般情況下伸縮縫、沉降縫和抗震縫盡可能合并使用，并在抗震縫兩側(cè)均布置框架。變形縫將建筑物劃分為若干個(gè)結(jié)構(gòu)獨(dú)立的部分，成為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元。4框架設(shè)計(jì)要點(diǎn)整個(gè)框架結(jié)構(gòu)要承擔(dān)來自建筑物橫向和縱向兩個(gè)方向地震動引起的地震力，因此對于橫向框架和縱向框架，梁與柱的連接都應(yīng)該采用剛性連接以形成剛性框架?？蚣芙Y(jié)構(gòu)橫向基本周期和縱向基本周期差別不大，橫向和縱向地震作用的總值也大致相等，每根柱子在縱橫兩個(gè)方向的地震剪力和彎矩也大致相等，因此框架柱宜采用方形柱和對稱配筋。不論是現(xiàn)澆框架還是預(yù)制框架，均應(yīng)符合“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”、“強(qiáng)壓弱拉”的抗震四準(zhǔn)則。在布置抗側(cè)力結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)使結(jié)構(gòu)均勻分布，令荷載作用線通過結(jié)構(gòu)剛度中14心，以減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)。在布置剛度較大的樓電梯間時(shí)，要注意保證結(jié)構(gòu)的對稱性。有時(shí)從建筑功能考慮，在平面拐角部位或端部布置電梯間時(shí)，則應(yīng)采用剪力墻、筒體等加強(qiáng)措施。框架房屋的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可采用非承重空心磚或輕質(zhì)填充墻?？蚣苤c填充墻體應(yīng)設(shè)置拉墻筋連結(jié)，一般采用26間距500，進(jìn)入墻體的長度不少于500，有抗震要求時(shí)不少于1000。當(dāng)采用砌體填充墻時(shí)，平面和豎向布置宜對稱均勻，并采取措施以減少對主體結(jié)構(gòu)的不利影響。同一結(jié)構(gòu)單元宜將框架梁設(shè)置在同一標(biāo)高處，盡可能不采用復(fù)式框架，避免出現(xiàn)錯(cuò)層和夾層，從而造成短柱破壞?？蚣芰旱慕孛嬷行木€宜與柱中心線重合，端部框架梁以及沿外縱墻的縱向梁可以偏置，但其最大偏心距不宜大于柱寬的1/4，同時(shí)應(yīng)注意加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的梁柱宜貫通，應(yīng)避免梁上立柱、柱上頂板的結(jié)構(gòu)方案。邊柱應(yīng)防止被通長設(shè)置的縱向梁、過梁分隔成短柱，短柱在地震中破壞嚴(yán)重，不宜采用。現(xiàn)澆框架的混凝土強(qiáng)度等級，當(dāng)按一級抗震等級設(shè)計(jì)時(shí)不宜低于C30，按二四級抗震等級和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)低于C20。裝配整體式框架結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C30，其節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土強(qiáng)度等級還應(yīng)比柱提高5MPA。梁柱混凝土強(qiáng)度等級相差不宜大于5MPA。如超過時(shí)，節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)與柱相同?？蚣苤刎Q向分段改變截面尺寸和混凝土強(qiáng)度等級時(shí)，每次改變柱邊長不宜大于100150，混凝土強(qiáng)度宜為一個(gè)等級。一般尺寸改變和強(qiáng)度改變應(yīng)錯(cuò)開樓層布置，避免豎向剛度產(chǎn)生較大的改變。柱截面高度改變時(shí)，邊柱應(yīng)向內(nèi)擴(kuò)展，中柱應(yīng)向兩邊擴(kuò)展；柱截面寬度改變時(shí)，端柱宜向內(nèi)擴(kuò)展，中間柱宜向兩側(cè)擴(kuò)展。樓梯轉(zhuǎn)彎休息平臺宜通過“”形構(gòu)件支承在下一層框架梁上，應(yīng)避免設(shè)置橫貫整個(gè)跨度的支承梁，防止在樓梯間出現(xiàn)短柱。角柱截面尺寸可以較邊柱截面尺寸放大一號，當(dāng)采用同樣截面時(shí)，應(yīng)增加柱內(nèi)縱筋數(shù)量，并按全高加倍配置箍筋。樓層的結(jié)構(gòu)標(biāo)高，較建筑標(biāo)高低一個(gè)樓面層的厚度。232構(gòu)件截面尺寸估算框架結(jié)構(gòu)是超靜定結(jié)構(gòu)，它的內(nèi)力和變形除與荷載的形式有關(guān)外，還與構(gòu)件或截面的剛度有關(guān)，而構(gòu)件或截面的剛度又取決于構(gòu)件的截面尺寸，因此先要確定構(gòu)件的截面尺寸。但是，構(gòu)件的截面尺寸又與荷載和內(nèi)力的大小有關(guān)，在構(gòu)件內(nèi)力沒15有計(jì)算出來以前，又很難準(zhǔn)確地確定構(gòu)件的截面尺寸大小。因此，只能先估算構(gòu)件的截面尺寸，等內(nèi)力和變形計(jì)算好后，如果估算的截面尺寸符合要求，便可作為設(shè)計(jì)尺寸。如果所需的截面尺寸與估算的截面尺寸相差很大，則要重新估算和重新進(jìn)行計(jì)算。1框架梁的截面形狀和尺寸框架梁的截面形狀，在現(xiàn)澆框架中以T形為多，在裝配式框架中常做成矩形、T形和花籃形等，在裝配整體式框架中常做成花籃形。框架梁的截面尺寸可參考受彎構(gòu)件初步確定，單跨框架梁高H（1/101/12）L，多跨框架梁高H（1/121/16）L，L為梁的跨度；梁寬B（1/21/4）H，且至少比柱寬少50?？蚣芰旱慕孛娓叨榷嗳?00、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000；其截面寬度一般為180、200、220、250、300、350。在抗震結(jié)構(gòu)中，梁寬不宜小于200，梁的高寬比不宜大于4，梁凈跨與截面高度之比不宜小于4。當(dāng)采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁時(shí)，其截面高度可以乘以08的系數(shù)。特殊情況下，框架梁也可設(shè)計(jì)成寬扁梁，但梁的寬度不宜大于柱寬。為了使構(gòu)件的類型盡可能少些，各層框架梁的截面形狀和尺寸往往不變，而僅改變其配筋率。2框架柱的截面形狀和尺寸框架柱的截面一般采用正方形或矩形?？蚣苤孛鎸挾瓤上劝吹讓又叩?/15初選，截面高度取寬度的115倍，同時(shí)滿足HL0/25、BL0/30，L0為柱的計(jì)算長度?？蚣苷叫沃慕孛娉叽缫话銥?00300、350350、400400、500500、600600等；框架矩形柱的截面尺寸一般為300400、300450、300500、400500、400600、500800、600800等。在多層房屋中，柱的寬度與高度不宜小于300；在高層建筑中，柱截面高度不宜小于400，截面寬度不宜小于350。柱截面高度與寬度之比為12。柱凈高與截面長邊尺寸（圓柱為直徑）之比宜大于4?？拐鹪O(shè)計(jì)中，柱截面尺寸主要受軸壓比的控制，初選的柱截面尺寸應(yīng)按軸壓比進(jìn)行初步驗(yàn)算。軸壓比的限值按表23采用。表23軸壓比的限值抗震等級抗震一級抗震二級抗震三級框架結(jié)構(gòu)070080090注當(dāng)柱凈高與截面長邊尺寸之比小于4時(shí)，最大軸壓比可減小005，并采取加密箍筋，增設(shè)附加箍筋等16措施，加強(qiáng)對混凝土的約束。3樓板的厚度樓板厚度可按與其跨度之比進(jìn)行估計(jì)，單向板取（1/251/30）L；單向連續(xù)板?。?/351/40）L；雙向板短邊取（1/401/45）L；懸挑板?。?/101/12）L；樓梯平臺取1/30L；無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力板取1/40L；L為板的跨度。板的最小厚度在多層房屋中為70，高層建筑為100。233計(jì)算簡圖及荷載的確定1計(jì)算簡圖的確定框架計(jì)算單元的選取框架結(jié)構(gòu)是一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系，由橫向框架和縱向框架組成。為簡化計(jì)算，通常忽略框架結(jié)構(gòu)縱向和橫向之間的空間聯(lián)系，忽略各構(gòu)件的抗扭作用，將縱、橫向框架分別按平面框架進(jìn)行分析計(jì)算。一般橫向框架的間距相同，作用于各橫向框架上的荷載相同，框架的抗側(cè)剛度相同，因此，除端部框架外，各榀橫向框架都將產(chǎn)生相同的內(nèi)力和變形，設(shè)計(jì)時(shí)一般取有代表性的一榀橫向框架進(jìn)行分析即可；而作用于縱向框架上的荷載則各不相同，應(yīng)分別進(jìn)行計(jì)算。對有側(cè)移框架，橫向和縱向框架均應(yīng)進(jìn)行計(jì)算；無側(cè)移框架，可只進(jìn)行橫向框架的計(jì)算。梁、柱的簡化在框架計(jì)算簡圖中，框架梁、柱是用其軸線表示的，梁、柱連接區(qū)是用節(jié)點(diǎn)表示的，桿件長度是用節(jié)點(diǎn)間的距離表示的，荷載的作用點(diǎn)也轉(zhuǎn)移到軸線上。在一般情況下，等截面柱的軸線取截面形心線，當(dāng)上、下層柱截面尺寸不同時(shí)，往往取頂層柱的形心線作為柱子的軸線?？蚣芰旱目缍热≈S線間的距離，當(dāng)各跨跨度相差不超過10時(shí)，可按等跨框架對待，跨度取原框架各跨跨度的平均值。斜形或折線形橫梁當(dāng)傾斜度不超過1/8時(shí)，可當(dāng)作水平橫梁。底層柱高取底部嵌固面到二層樓面間的距離，其它層柱高取層高。必須注意，按以上計(jì)算簡圖算出的內(nèi)力是軸線上的內(nèi)力，由于簡圖的軸線不一定是各截面的形心線，因此，在計(jì)算配筋或選擇截面尺寸時(shí)，應(yīng)將算得的內(nèi)力轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)截面處的內(nèi)力。多、高層框架結(jié)構(gòu)底部嵌固面的確定框架結(jié)構(gòu)底部嵌固面的確定是保證計(jì)算可靠的前提，按下列情況確定嵌固面位置結(jié)構(gòu)有一層地下室為箱基時(shí)，嵌固面可取在箱基頂板面。結(jié)構(gòu)有兩層地下室，第二層地下室為箱基，地下室外墻為現(xiàn)澆鋼筋混凝土，17地下室一層頂板的整體性較好，地下室平面為矩形，長寬比不大于3時(shí)，嵌固面取在地下室一層頂板面。結(jié)構(gòu)有一層地下室且地下室底板為筏基，當(dāng)?shù)叵率翼敯逭w性較強(qiáng)、剛度較大時(shí)，嵌固面取在地下室頂板面。結(jié)構(gòu)地下室頂板整體性較好、剛度較大，且地下室周圍有現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體，能承受上部結(jié)構(gòu)通過地下室頂板傳來的剪力時(shí)，嵌固面可取在地下室頂板面。結(jié)構(gòu)設(shè)置半地下室，半地下室墻體截面慣性矩比半地下室上層墻體慣性矩增大75以上，或當(dāng)?shù)叵率胰裨诘叵?，全地下室墻體截面慣性矩比全地下室上層墻體慣性矩增大50以上時(shí)，嵌固面可取在地下室頂板面。多、高層框架結(jié)構(gòu)建筑如不符合上述諸條件，則嵌固面均應(yīng)取在基礎(chǔ)頂面。節(jié)點(diǎn)的簡化在現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系中，將其簡化為剛接節(jié)點(diǎn)。在裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，一般簡化成鉸接節(jié)點(diǎn)或半鉸接節(jié)點(diǎn)。裝配整體式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中，也常簡化成剛接節(jié)點(diǎn)?？蚣苤c基礎(chǔ)一般采用整體現(xiàn)澆混凝土連接，或預(yù)制柱插入基礎(chǔ)杯口再澆筑細(xì)石混凝土連接，故通常簡化成剛接節(jié)點(diǎn)。框架柱的計(jì)算長度的確定無側(cè)移框架對現(xiàn)澆樓蓋，無論各層，L007H對裝配式樓蓋L010H有側(cè)移框架對現(xiàn)澆樓蓋，底層柱L010H1其余各層柱L0125H對裝配式樓蓋，底層柱L0125H1其余各層柱L015H式中H1自柱底層嵌固面至一層樓蓋頂面之間的距離；H上下兩層樓蓋之間的距離。2荷載的確定荷載的類型凡能使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件直接產(chǎn)生內(nèi)力、應(yīng)變、位移、裂縫等效應(yīng)的作用，統(tǒng)稱為荷載。施加于結(jié)構(gòu)上的荷載與作用，有豎向荷載（包括恒載與活載）、風(fēng)荷載、地震18作用、施工荷載、地基不均勻沉降及由于材料體積變化受阻引起的作用（包括溫度、混凝土的徐變和收縮作用）等。恒載恒載包括結(jié)構(gòu)本身的自重和附加于結(jié)構(gòu)上的各種永久荷載，如非承重構(gòu)件的自重、各種飾面材料的重量、樓面的找平層重量、玻璃幕墻及其附件重量、吊在樓面下的各種設(shè)備管道重量等等。它可由構(gòu)件和裝修的尺寸和材料的重量直接計(jì)算，材料的自重應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取值?；钶d結(jié)構(gòu)的樓面活荷載應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取用。設(shè)計(jì)樓面梁、墻、柱及基礎(chǔ)時(shí)，樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以規(guī)定的折減系數(shù)（即組合系數(shù)）。折減系數(shù)按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的規(guī)定取用。設(shè)計(jì)樓蓋時(shí)，樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值不予折減。建筑物的屋面活荷載，是其水平投影面上的均布活荷載。屋面均布活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮。施工活荷載施工活荷載一般取152KN/。當(dāng)施工中采用附著式塔吊、爬式塔吊等對結(jié)構(gòu)受力有影響的起重機(jī)械或其它施工設(shè)備時(shí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)具體情況驗(yàn)算施工荷載的影響。設(shè)計(jì)屋面板、檁條、鋼筋混凝土挑檐、雨蓬和預(yù)制過梁時(shí)，施工或檢修集中荷載應(yīng)取10KN，并應(yīng)在最不利位置處進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)計(jì)算挑檐、雨蓬承載力時(shí)，應(yīng)沿板寬每隔10M取一個(gè)集中荷載；在驗(yàn)算挑檐、雨蓬傾覆時(shí)，應(yīng)沿板寬每隔2530M取一個(gè)集中荷載。風(fēng)荷載風(fēng)荷載按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的規(guī)定計(jì)算。需要注意的是，應(yīng)同時(shí)考慮迎風(fēng)面的壓力及背風(fēng)面的吸力。另外，一般體型較大，高度不大于30M、高寬比小于15的房屋結(jié)構(gòu)，可取風(fēng)振系數(shù)為10；反之，則應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范取值。女兒墻對屋面的擋風(fēng)影響不大，屋面的體型系數(shù)可近似地按沒有女兒墻的屋面采用。對于高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)，基本風(fēng)壓可乘11的增大系數(shù)作為該建筑物的基本風(fēng)壓值；對于特別重要和有特殊要求的高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)，其基本風(fēng)壓可乘12增大系數(shù)。雪荷載雪荷載按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范規(guī)定的地區(qū)選取基本雪壓值，按不同的屋面形式選取屋面積雪分布系數(shù)。屋面板和檁條按積雪不均勻分布的最不利情況計(jì)算；屋19架和拱殼可分別按積雪全跨均勻分布、不均勻分布和半跨均勻分布計(jì)算；框架梁柱可按積雪全跨的均勻分布計(jì)算。雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值是屋面水平投影面上的值。上人屋面，雪荷載與屋面活荷載不應(yīng)同時(shí)組合；不上人屋面，應(yīng)將雪荷載與施工或維修荷載進(jìn)行比較，取其中較大值參加組合。建筑物重力荷載代表值計(jì)算地震作用時(shí)，建筑物的重力荷載代表值應(yīng)取結(jié)構(gòu)和構(gòu)配件自重標(biāo)準(zhǔn)值和各可變荷載組合值之和。多層及高層結(jié)構(gòu)房屋集中到樓蓋及屋蓋處的重力荷載代表值（GI）為恒載的全部、雪荷載的50、一般樓面活荷載的50（藏書庫、檔案庫取活荷載的80）。為了簡化計(jì)算，樓面以下本層的柱、墻自重及樓面荷載，集中在樓蓋處；頂層的柱、墻自重、屋面荷載及女兒墻、挑檐重，全部集中在屋蓋處。計(jì)算地震作用時(shí)，結(jié)構(gòu)總重力荷載代表值（GE）為全部重力荷載代表值之和。結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值水平地震作用時(shí)，單質(zhì)點(diǎn)取GEQ10GE，多質(zhì)點(diǎn)取GEQ085GE；豎向地震作用時(shí)，多質(zhì)點(diǎn)取GEQ075GE。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對不同的荷載效應(yīng)采用不同的荷載代表值。荷載代表值主要是標(biāo)準(zhǔn)值、準(zhǔn)永久值和組合值。當(dāng)設(shè)計(jì)上有特殊需要時(shí)，也可規(guī)定其他代表值，例如，頻遇值。荷載標(biāo)準(zhǔn)值是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用的荷載基本代表值，是結(jié)構(gòu)在使用期間，在正常情況下出現(xiàn)的最大荷載值，是現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范對各類荷載規(guī)定的設(shè)計(jì)取值。荷載的其它代表值是以標(biāo)準(zhǔn)值乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)得出的?？勺兒奢d組合值是當(dāng)結(jié)構(gòu)承受兩種或兩種以上可變荷載時(shí)，由于在結(jié)構(gòu)上的各可變荷載不可能同時(shí)達(dá)到各自的最大值，因此，必須考慮荷載組合，通常將某些可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值乘以組合系數(shù)予以折減，折減后的荷載代表值稱為荷載的組合值。可變荷載準(zhǔn)永久值是正常使用極限狀態(tài)按準(zhǔn)永久組合設(shè)計(jì)時(shí)采用的可變荷載代表值。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，選取不同的荷載代表值來計(jì)算設(shè)計(jì)荷載。永久荷載（恒載），在按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為代表值?？勺兒奢d（活載），在按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，常以組合值為代表值；在按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，常以準(zhǔn)永久值作為代表值；對偶然荷載，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)資料并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)確定其代表值。計(jì)算設(shè)計(jì)荷載時(shí)，不得漏項(xiàng)。漏算設(shè)計(jì)荷載的后果，更為嚴(yán)重。荷載效應(yīng)組合所謂荷載效應(yīng)，是指在荷載的作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力或位移。通常，在結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，20應(yīng)當(dāng)首先分別計(jì)算上述各種荷載作用下產(chǎn)生的效應(yīng)（內(nèi)力和位移），然后將這些內(nèi)力和位移分別按建筑物的設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行組合，得到構(gòu)件效應(yīng)的設(shè)計(jì)值（內(nèi)力設(shè)計(jì)值和位移設(shè)計(jì)值）。不同設(shè)計(jì)要求下，所應(yīng)考慮的荷載和地震作用見表24。表24設(shè)計(jì)中考慮的荷載和地震作用表設(shè)計(jì)要求豎向荷載風(fēng)荷載水平地震作用豎向地震作用非抗震設(shè)計(jì)68度抗震設(shè)防9度抗震設(shè)防注只有在建筑高度超過60M時(shí)，才同時(shí)考慮風(fēng)與地震產(chǎn)生的效應(yīng)?！北硎緟⑴c效應(yīng)組合有地震作用荷載效應(yīng)組合，見建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中541中的規(guī)定。荷載分項(xiàng)系數(shù)與荷載效應(yīng)組合系數(shù)見表25。表25荷載分項(xiàng)系數(shù)及荷載效應(yīng)組合系數(shù)風(fēng)荷載類型編號組合情況豎向荷載水平地震作用豎向地震作用說明1恒載及活載12140000無地震作用2恒載、活載及風(fēng)荷載12140014103重力荷載、水平地震作用12130004重力荷載、水平地震作用及風(fēng)荷載12130140260M以上高層建筑考慮5重力荷載及豎向地震作用12013009度區(qū)考慮，8度區(qū)大跨度考慮6重力荷載、水平及豎向地震作用12130500同上有地震作用7重力荷載、水平及豎向地震作用、風(fēng)荷載121305140260M以上高層建筑，9度區(qū)考慮，8度大跨度考慮進(jìn)行位移計(jì)算時(shí)，所有的分項(xiàng)系數(shù)均取為10。所以，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)，分別計(jì)算出豎向荷載、風(fēng)荷載所產(chǎn)生的位移后，總位移可直接相加。在所選定可能出現(xiàn)的幾種組合情況下，要選最不利的荷載效應(yīng)組合值進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力計(jì)算。21234水平荷載作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力與側(cè)移的計(jì)算框架結(jié)構(gòu)所受的水平荷載（作用）主要包括水平地震作用和風(fēng)荷載。風(fēng)載和地震作用可能沿任意方向，計(jì)算時(shí)，一般將其作用沿兩個(gè)主軸方向進(jìn)行分解，簡化為沿主軸方向的作用，可以是正方向也可以是負(fù)方向。在正交矩形平面結(jié)構(gòu)中，正負(fù)兩個(gè)方向荷載作用下，內(nèi)力大小相等，符號相反。故只需作一次計(jì)算分析，將內(nèi)力冠以正、負(fù)號即可。一般情況下，按結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向分別考慮水平地震作用并進(jìn)行抗震驗(yàn)算，各方向的水平地震作用應(yīng)全部由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件承擔(dān)。在平面布置復(fù)雜或不對稱結(jié)構(gòu)中，一個(gè)方向的水平荷載可能對一部分構(gòu)件形成不利內(nèi)力，另一方向的荷載對另一部分構(gòu)件形成不利內(nèi)力，這時(shí)要做具體分析，選擇不同方向的水平荷載，分別進(jìn)行內(nèi)力分析，再進(jìn)行內(nèi)力組合。質(zhì)量與剛度不對稱、明顯不均勻，可能產(chǎn)生顯著扭轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮水平地震作用產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)作用。有斜交抗側(cè)力結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)按各斜交方向分別進(jìn)行驗(yàn)算。1基本假定與基本方法結(jié)構(gòu)計(jì)算假定實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的三維空間結(jié)構(gòu)，由于材料和荷載的影響均具有不同程度的隨機(jī)性，使結(jié)構(gòu)精確分析十分困難，因此在結(jié)構(gòu)受力分析上必須進(jìn)行不同程度的簡化?？蚣芙Y(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)常用的計(jì)算假定包括以下幾個(gè)方面結(jié)構(gòu)分析的彈性靜力假定建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移均按彈性靜力方法計(jì)算，采用彈性方法計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，而按彈塑性極限狀態(tài)進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。地震作用通過地震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜簡化為地震作用的等效靜力，然后再采用彈性靜力方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力分析。作為“大震不倒”的保證，主要是通過抗震構(gòu)造措施保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形能力，并采取對結(jié)構(gòu)薄弱層進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算等手段，提高結(jié)構(gòu)的安全性，防止建筑物倒塌。平面結(jié)構(gòu)假定任何建筑結(jié)構(gòu)都是三維空間結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用規(guī)則框架結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，大多可將空間結(jié)構(gòu)沿兩個(gè)正交主軸劃分為若干平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，可以認(rèn)為每一方向的水平荷載和地震作用只由該方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承擔(dān)，垂直于該方向的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)不參加工作。樓板在平面內(nèi)的剛性假定各個(gè)平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)之間，通過樓板聯(lián)系而形成整體，樓板常假定為在平面內(nèi)剛度為無限大，在平面外剛度很小，可以不考慮。22水平荷載按位移協(xié)調(diào)原則進(jìn)行分配將空間結(jié)構(gòu)簡化為平面結(jié)構(gòu)后，整體結(jié)構(gòu)上的水平荷載應(yīng)按位移協(xié)調(diào)原則，分配到各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)上。當(dāng)結(jié)構(gòu)只有平移而無扭轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí)，根據(jù)剛性樓板的假定，在同一標(biāo)高處的所有抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的水平位移都相等?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中各柱的水平力，按各柱的抗側(cè)剛度D的比例分配。應(yīng)當(dāng)特別注意的是，各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的水平力不能簡單地只按其受荷面積的大小來分配?；居?jì)算理論水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法風(fēng)和地震對框架結(jié)構(gòu)的水平作用，一般都可以簡化為作用于框架節(jié)點(diǎn)上的水平力，將總風(fēng)力和總地震力分配到各榀框架，按靜力進(jìn)行平面框架的內(nèi)力分析。即可按柱的抗側(cè)剛度將總水平荷載直接分配到柱，得到各柱剪力后，根據(jù)反彎點(diǎn)位置求出柱端彎矩，再由節(jié)點(diǎn)平衡求出梁端彎矩和剪力。1）基本假定框架結(jié)構(gòu)在節(jié)點(diǎn)水平力的作用下，各桿的彎矩圖都呈直線形，且一般都有一個(gè)反彎點(diǎn)。同一層內(nèi)的各節(jié)點(diǎn)具有相同的側(cè)向位移；同一層內(nèi)的各柱具有相同的層間位移。因?yàn)樵诜磸濣c(diǎn)處彎矩為零，因此，如能確定各柱內(nèi)的剪力及反彎點(diǎn)的位置，便可求得各柱的柱端彎矩，并進(jìn)而由節(jié)點(diǎn)的平衡條件求得梁端彎矩及整個(gè)框架結(jié)構(gòu)的其它內(nèi)力。為此假定A在確定柱的側(cè)移剛度時(shí)，認(rèn)為梁的剛度無限大，上下柱端只有側(cè)移沒有轉(zhuǎn)角，且同一層柱中各端的側(cè)移相等；B在確定柱的反彎點(diǎn)位置時(shí)，認(rèn)為除底層柱外的各層柱，受力后的上下兩端將產(chǎn)生相同的轉(zhuǎn)角。對于底層柱，反彎點(diǎn)高度為2/3H，其他各層柱的反彎點(diǎn)位于柱高的中點(diǎn)。C多層多跨框架在水平荷載作用下，當(dāng)梁柱線剛度比值3時(shí)，認(rèn)為符合上述假定，可采用反彎點(diǎn)法計(jì)算內(nèi)力。2）計(jì)算方法A計(jì)算各柱抗側(cè)剛度，并把各層總剪力分配給各柱。B根據(jù)各柱分配到的剪力和反彎點(diǎn)的位置，計(jì)算柱端彎矩。C根據(jù)節(jié)點(diǎn)平衡條件和梁的線剛度計(jì)算梁端彎矩和剪力。3）計(jì)算步驟A根據(jù)剛架各柱的側(cè)移剛度，分層計(jì)算同層各柱的剪力分配系數(shù)B分層進(jìn)行剪力分配，計(jì)算同層各柱的剪力C根據(jù)反彎點(diǎn)高度計(jì)算各柱的端彎矩D根據(jù)節(jié)點(diǎn)的力矩平衡條件，確定梁端彎矩23水平荷載作用下的修正反彎點(diǎn)法（D值法）反彎點(diǎn)法在考慮柱的側(cè)移剛度時(shí)，假設(shè)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)角為零，也就是說，橫梁的線剛度假設(shè)為無窮大。當(dāng)建筑物的柱子截面較大，或梁柱線剛度比小于3、考慮抗震要求有強(qiáng)柱弱梁的框架時(shí)，節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角通常較大，用反彎點(diǎn)法計(jì)算的內(nèi)力誤差較大，因此提出用修正反彎點(diǎn)法來計(jì)算水平荷載下框架的內(nèi)力，即修正柱的抗側(cè)移剛度和調(diào)整柱的反彎點(diǎn)高度。因修正后柱抗側(cè)移剛度用D來表示，故稱為D值法。1）修正柱抗側(cè)移剛度考慮節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角時(shí)，框架柱的側(cè)移剛度不僅與本身的線剛度有關(guān)，而且還與梁的線剛度有關(guān)。按照梁柱線剛度比值與柱剛度修正系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行修正。2）修正柱的反彎點(diǎn)高度水平荷載作用下的框架柱的反彎點(diǎn)不是固定不變的，它的位置是隨著梁柱線剛度比而變化的，也因該層柱所處樓層位置及上下層層高的不同而異，還會受荷載形式的影響。在D值法中，通過一系列修正系數(shù)反映上述因素的影響。3）計(jì)算步驟D值法計(jì)算步驟與反彎點(diǎn)法相仿，當(dāng)各層柱抗側(cè)剛度和各柱反彎點(diǎn)位置確定后，可把該層總剪力分配到每個(gè)柱，繼而求出各桿內(nèi)力。2水平地震作用下內(nèi)力與側(cè)移的計(jì)算地震作用的計(jì)算方法地震作用的計(jì)算方法常見的有靜力法，振型分解反應(yīng)譜法，時(shí)程分析法三大類。建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范規(guī)定，等效地震荷載計(jì)算方法分以下三種情況底部剪力法底部剪力法是振型分解反應(yīng)譜法的一個(gè)特例，其只考慮了基本振型（第一振型）的地震作用，從而簡化了計(jì)算。底部剪力法適用于高度不超過40M，以剪切變形為主，剛度與質(zhì)量沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)。這種方法是先計(jì)算出作用于結(jié)構(gòu)的總水平地震作用，