【正文】 6 其他層 3）梁端彎矩與剪力和柱的軸力的計(jì)算 由于梁柱節(jié)點(diǎn)處梁端彎矩之和等于柱端彎矩之和，所以梁每端彎矩可由柱端彎矩之和按梁的線(xiàn)剛度之比分配而得。 3 風(fēng)荷載作用下內(nèi)力與側(cè)移的計(jì)算 ⑴ 風(fēng)荷載的確定 由于風(fēng)荷載大小及方向的不確定性，給計(jì)算帶來(lái)了一定的困難，為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將分布作用于墻體表面上的風(fēng)荷載換算成節(jié)點(diǎn)水平荷載計(jì)算，將計(jì)算單元內(nèi)節(jié)點(diǎn)上下半層墻面上的分布 風(fēng)荷載作用在該節(jié)點(diǎn)上，女兒墻和屋面上的風(fēng)荷載由框架的頂節(jié)點(diǎn)承受。 2）與水平地震作用的求解方法相同，根據(jù)各層的反彎點(diǎn)高度，求出各層剪力，并分配給每層各柱； 3）進(jìn)一步求解柱端彎矩，梁端彎矩、剪力等內(nèi)力值。 表 沿高度分布風(fēng)載標(biāo)準(zhǔn)值 層次 Hi(m) Hi/H Z? Z? Z? (+) Z? () q1(z)KN/m q 2(z)KN/m 7 6 5 4 3 2 1 ⑵ 風(fēng)荷載作用下框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算 風(fēng)荷載確定后，同樣采用反彎點(diǎn)或 D 值方法，來(lái)計(jì)算風(fēng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。 34 表 各層梁端彎矩、剪力及柱軸力計(jì)算 層數(shù) 邊梁 中間梁 柱軸力 lbM rbM L bV lbM rbM L bV 邊柱 中柱 其他層 6 5 4 3 2 1 注：此表要根據(jù)設(shè)計(jì)題目列出梁柱的種類(lèi)，彎矩的單位為 ，剪力的單位為 KN，軸力的單位為 KN，長(zhǎng)度單位為 m。柱的反彎點(diǎn)高度（至柱底高度）可由公式 確定 ，計(jì)算表格 見(jiàn) ： y=y0+y1+y2+y3 （ ） 式中 ： y0 為無(wú)量綱標(biāo)準(zhǔn)反彎點(diǎn)高度，由 n， j， ?k 和倒三角荷載或均布荷載查相關(guān)附表得到； y1 為上下層梁剛度比值變化的修正值； y2 為上下層高度變化的修正值； y3 為下層層高變化的修正值；這些值均可查《混凝土》后的相關(guān)附表得到。 31 Eknj jjiii FHGHGF???1 （ ） 由于上式未能充分考慮高振型的影響，結(jié)構(gòu)頂部受力有較大差別。 表 柱側(cè)移剛度修正系數(shù) c? 位置 邊柱 中柱 c? 簡(jiǎn)圖 ?K 簡(jiǎn)圖 ?K 一般層 cbb iiiK 2 21 ??? cbbbb i iiiiK 2 4321 ????? KKc ??2? 底層 (固接 ) cbiiK 2?? cbb i iiK 21 ??? KKc ?? ＋? 注 :其中 ?K 表示為梁柱線(xiàn)剛度比 各層柱的側(cè)移剛度 Di 值的計(jì)算見(jiàn)表 。 表 可變 荷載的組合值系數(shù) 可變荷載種類(lèi) 組合值系數(shù) 雪荷載 屋面積灰荷載 屋面活荷載 不計(jì)入 按實(shí)際情況考慮的樓面活荷載 按等效均布荷載考慮的樓面活荷載 藏書(shū)庫(kù)、檔案庫(kù) 其他民用建筑 吊車(chē)懸吊物重力 硬鉤吊車(chē) 軟構(gòu)吊車(chē) 不計(jì)入 注：硬鉤吊車(chē)吊重較大時(shí)，組合值系數(shù)宜按實(shí)際情況考慮 在框架結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，重力荷載代表值集中于各樓層處。這種方法求地震反應(yīng)時(shí)需要計(jì)算結(jié)構(gòu)的各個(gè)自振頻率和振型，然后將各振型的地震作用效應(yīng)以平方和開(kāi)方法求得結(jié)構(gòu)地震作用效應(yīng)，運(yùn)算比較復(fù)雜。 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(xiàn)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(huì)受荷載形式的影響。 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。 ⑵ 基本計(jì)算理論 ① 水平荷載作用下的反彎點(diǎn)法 22 風(fēng)和地震對(duì)框架結(jié)構(gòu)的水平作用，一般都可以簡(jiǎn)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。 地震作用通過(guò)地震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜簡(jiǎn)化為地震作用的等效靜力，然后再采用彈性靜力方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力分析。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(hào)相反。 20 表 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) ∨ ∨ 6～ 8 度抗震設(shè)防 ∨ ∨ ∨ 9 度抗震設(shè)防 ∨ ∨ ∨ ∨ 注：只有在建筑高度超過(guò) 60m 時(shí)，才同時(shí)考慮風(fēng)與地震產(chǎn)生的效應(yīng)。 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(lái)計(jì)算設(shè)計(jì)荷載。 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 Geq=，多質(zhì)點(diǎn)取Geq=；豎向地震作 用時(shí)，多質(zhì)點(diǎn)取 Geq=。 ⑤ 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)。當(dāng)施工中采用附著式塔吊、爬式塔吊等對(duì)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。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。 ⑷ 節(jié)點(diǎn)的簡(jiǎn)化 在現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系中，將其簡(jiǎn)化為剛接節(jié)點(diǎn)。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。 16 計(jì)算簡(jiǎn)圖及荷載的確定 1 計(jì)算簡(jiǎn)圖的確定 ⑴ 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。 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 ㎜?？蚣芰旱慕孛娓叨榷嗳?400、 450、 500、 550、 600、 650、 700、750、 800、 850、 900、 950、 1000 ㎜；其截面寬度一般為 180、 200、 2 250、 300、350 ㎜。 ⑾ 角柱截面尺寸可以較邊柱截面尺寸放大一號(hào)，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。 ⑼ 現(xiàn)澆框架的混凝土強(qiáng)度等級(jí)，當(dāng)按一級(jí)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)時(shí)不宜低于 C30，按二～四級(jí)抗震等級(jí)和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)低于 C20。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。剪力墻結(jié)構(gòu)的縫寬按以上數(shù)值的 70％取用。 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?？v向柱列的布置對(duì) 結(jié)構(gòu)的受力也有很大的影響，一般取為建筑開(kāi)間 （小柱網(wǎng)），但當(dāng)開(kāi)間較小、層數(shù)較少時(shí)，柱距過(guò)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(kāi)間設(shè)一個(gè)柱距 （大柱網(wǎng)） 。 3 框架結(jié)構(gòu)布置 ⑴ 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(mǎn)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。 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?？蚣苤慕孛嫘问匠榫匦?，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。對(duì)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(jiǎn)單和剛度較均勻的建筑物。 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(chǎng)地 條件的關(guān)系。 9 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 所示： 圖 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖 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。 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(wú)地震作用組合時(shí)： S≤R （ ） 有地震作用組合時(shí)： SE≤RE/γRE （ ） 式中： R 為無(wú)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； γRE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(duì)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(jiàn)表 ，當(dāng)僅考慮豎向地震作用組合時(shí)，各類(lèi)構(gòu)件均取 。因此根據(jù)房屋總高度及結(jié)構(gòu)體系決定抗震等級(jí)是設(shè)計(jì)的先決步驟。 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。 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(guò)閱讀工程地質(zhì)勘查報(bào)告，對(duì)場(chǎng)地土層的分布和性質(zhì)有完整的概念，對(duì)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(wèn)應(yīng)及時(shí)提出，以保證工程質(zhì)量。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。 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(mén)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)。 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。 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(lèi)型以及建筑防火等主要影響因素確定房屋層數(shù)。交通聯(lián)系部分設(shè)計(jì)的主要要求有：交通路線(xiàn)簡(jiǎn)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(mǎn)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(wèn)題。 平面設(shè)計(jì)中門(mén)大小及位置的確定。 使用部分是由許多房間組成的。 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)。包括地質(zhì)水文資料，氣象資料，水電線(xiàn)網(wǎng)設(shè)備資料以及有關(guān)地區(qū)的定額指標(biāo)。 4 學(xué)習(xí)有關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。最后繪制正式建筑施工圖。設(shè)計(jì)中還要注意解決安全疏散、視線(xiàn)、聲學(xué)、照明、大跨度結(jié)構(gòu)等問(wèn)題。門(mén)的位置要方便使用。 4 建筑平面組合設(shè)計(jì)。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(mǎn)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。 對(duì)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(lèi)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。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(mǎn)足施工的藍(lán)圖。包括：圖紙目錄，建筑設(shè)計(jì)總說(shuō)明，門(mén)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。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）。 甲類(lèi)建筑的地震作用按專(zhuān)門(mén)的地震動(dòng)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。 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。 ② 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%。由這幾種單元可以組成多種結(jié)構(gòu)體系。 選擇結(jié)構(gòu)體系時(shí)還要注意選擇合理的基礎(chǔ)型式。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。 圖 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。 ② 、柱網(wǎng)布置應(yīng)滿(mǎn)足建筑平面布置的要求 對(duì)于各種平面的建筑物，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)滿(mǎn)足建筑功能及建筑造型的要求。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。 ① 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 。 4 框架設(shè)計(jì)要點(diǎn) ⑴ 整個(gè)框架結(jié)構(gòu)要承擔(dān)來(lái)自建筑物橫向和縱向兩個(gè)方向地震動(dòng)引起的地震力，因此對(duì)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。當(dāng)采用砌體填充墻時(shí)，平面和豎向布置宜對(duì)稱(chēng)均勻， 14 并采取措施以減少對(duì)主體結(jié)構(gòu)的不利影響。如超過(guò)時(shí)，節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)與柱相同。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(méi)有計(jì)算出來(lái)以前，又很難準(zhǔn)確地確定構(gòu)件的截面尺寸大小。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。 抗震設(shè)計(jì)中