框架结构毕业设计指导书

框架结构设计指导书（土木工程专业）二○一四年三月第一部分结构设计提纲一、首先要编写结构设计提纲俗话说“纲举目张”，实践证明结构设计提纲是指导结构施工图设计的纲领性文件。

结构设计提纲是为开展结构施工图设计工作而编写的．因此，一切有关亊项,相关数据，甚至重大问题的决策过程都应该编写进去。

内容包括：（一）工程概况1. 建设单位和工程项目的名称，或子项目工程的名称．2. 建设地点，该地区的地震烈度．3. 结构平面划分区段，每个区段的结构类型、层数,主要使用功能、主要生产设备。

4. 相邻建筑物的情况和影响关系，施工时深基坑的围护措施和其它注意如项。

（二）设计依据1．本工程应遵循的主要结构设计规范的名称和代号。

2．察报告3．各种结构设计等级的确定抗震设防烈度、设计近震和远震、建筑物抗震重要性的分类、现浇钢筋混凝土结构的抗震等级；混凝土结构的安全等级；防火的建筑物分类和耐火等级；应用其它规范时的相应等级。

4. 特殊的设计要求．如耐高温、防渗漏、楼面机械派动、结构或构件的变形限制等。

（三）荷载取值1. 风荷载、雪荷载、楼面荷载和特殊荷载的标准值,必要时说明其分项系数和组合系数。

T=2～3秒）高层建筑的地震荷载2. 地震荷载的调整系数．例如次长周期（1调整系数可取1.5～1.8（自振周期越长、系数越大）。

（四）上部结构1.结构选型、根据所设计建筑物的情况，选择适合本建筑物的最佳形式。

2.温度伸缩缝、沉降缝和防震缝的设置和做法。

3. 材料（框架结构说明填充材料）。

4. 主要计算参数5. 结构计算原则、方法和手段；手算时应说明其依据或出处；电算时应说明软件的编制单位名称、代号和版本。

6. 主要构件的截面尺寸和控制配筋率。

7. 主要构造措施和施工要求。

（五）地基基础1．地基处理方法,经处理后采用地基土承载力设计值。

采用桩基时单桩竖向承载力标准值或设计值。

2．沉降观测的布置和要求,沉降计算方法。

3．基础选型。

4．基础材料。

5．主要计算参数。

6．基础计算原则方法和手段：手算时应说明依据或出处；电算时应说明软件的编制单位名称、代号和版本。

7．主要构件（或部件）的截面尺寸和控制配筋率。

8．主要构造措施和特殊施工要求。

（六）其它第二部分结构方案确定及结构计算一、结构体系的选择和结构布置（一）结构体系的选择在设计钢筋混凝土多层及高层地筑结构时．可供选择的结构体系有；框架结构；框架——剪力墙结构；剪力墙结构；框支剪力墙结构；筒体结构和巨型结构等．目前，我国采用较多的是前5种．设计中究竟采用哪种结构体系，要经过方案比较确定，这主要要看拟建筑物的高度、用途和施工条件和经济比较等．如果拟建建筑物为宿舍，高度又比较高，那么自然要选择剪力墙结构。

因为居住建筑要有足够的隔墙．如拟建建筑物为厂房或实验室，则最好采用框架结构，因为这类建筑要求开间大，多变，布置灵活，竖向构件越少越好．再如拟建建筑为高层办公楼或公寓，当高度不太高时，宜采用框架——剪力墙结构；当高度较高宜采用外框架内核芯筒结构；再高时最好采用筒中筒结构，即采用外框架筒和内核芯筒结构．此类结构外框架筒可以开窗以满足采光要求，在内筒中布置楼电梯井,管道竖井及生活间等．而在竖井周围布置大面积房间作为公用房，隔墙可采用轻质的或采用半隔断的，这样布设灵活、自由，（二）结构布置高层框架结构应在纵横两个方向都布置成框架，不得采用横向为框架、纵向为铰接排架的结构体系。

高层建筑结构纵横两个方向都承受很大的水平力，都必须做成多次超静定的抗侧力结构。

若纵向做成铰接排架结构是不适宜的。

因此，高层框架柱宜采用方形截面或近似于方形截面，截面高度与宽度之比不宜大于1.5。

高层框架梁、柱轴线宜在一个平面内，尽量避免梁位于柱的一侧。

反之，如果梁偏置，则内力计算中必须考虑附加的偏心弯矩，而且节点构造也要考虑偏心的不利影响。

框架的填充墙宜放在框架平面内，砌体墙每隔500-600mm应用2φ6水平拉结钢筋与柱子可靠拉结。

当层高大于4m时，在半层高处宜加设一道水平钢筋带。

如果建筑上必须将填充墙外贴在柱子上，则每层宜设一道圈梁，并沿柱子全高都要与填充墙用水平拉结钢筋可靠拉结。

唐山地震中，北京百货大楼顶层角部外贴砖墙倒坍就是构造不当的典型例子，所以外贴砖墙尽量不采用。

在全装配框架中，柱接头比较难处理，特别是层数多、荷载大的情况下，柱的主筋直径大、根数多，焊接工作量大，操作困难；节点的后浇混凝土往往不密实，出现孔洞、间隙。

所以，装配式框架宜优先采用预制梁板现浇柱的方案，柱用工具式模板现场浇灌，施工时预制梁可以直接支承在柱内或支承在工具式钢模板上，到达指定强度后拆除柱的模板。

预制梁宜采用叠合梁，使楼板锚固在粱的叠合部分中，以加强楼板的整体刚度。

高层框架梁柱的混凝土强度不宜低于C25级(25MPa)。

柱的混凝土强度一般用C30级以上。

当层数多、荷载大时，混凝土强度可用至C40级(40MPa)。

节点区的混凝土强度应与柱的混凝土强度一致。

因此，最好柱的施工缝留在梁上皮标高上，柱与节点区的混凝土同时浇筑。

但目前许多工程的施工方法常常是将柱的施工缝留在梁下皮标高上，节点区的混凝土与框架梁一并浇筑。

这种情况下如果梁的混凝土强度低于柱混凝土强度太多，节点区的混凝土强度必然也会低于柱子混凝土强度太多，就会形成节点区的薄弱点，对抗震非常不利。

所以，如果没有采用专门措施来浇筑节点区混凝土，有可能使节点区的混凝土强度较低，梁、柱混凝土强度相差不应大于5MPa 。

(三)框架柱的截面尺寸框架柱截面宜采用正方形或接近于正方形，在两个主轴方向上，刚度不宜相差太大，矩形柱的边长比不宜超过1:1.5。

柱截面尺寸应考虑以下要求：(1) 截面高度c h 不宜小于400mm ；截面宽度c b 不宜小于350mm ；(2) 柱净高0c H 与截面高度c h 之比宜大于4，在有抗震设计要求时不得小于3； (3)柱承受的水平剪力c V 应符合以下要求：c c c c f h b V 025.0≤ (无地震作用组合) (1) c c c REc f h b V 02.0γ≤(有地震作用组合)（4）地震作用和重力荷载共同作用下产生的轴压比c c c c f h b N /=μ应满足表1的要求。

初估柱子的轴向力 21ββωγs G c SN N = (2) 式中G γ—分项系数，取为1．25；当柱的净高与截面长边尺寸之比小于4时，轴压比限值应予减小0．05。

Ⅳ类场地土的较高建筑物也应从严控制。

不作抗震设计时，柱的轴压比可以放宽至不超过1.0。

当轴压比不能满足要求时，首先应考虑加大柱的截面面积c A ，其次可以提高混凝土的强度c f 。

框架结构的重量约为12—142/m kN ，所以在初步设计中，估算柱子截面可按下列公式ω一单位面积重量，取12—142/m kN ；S 一柱的承载楼面面积(2m )； s N —截面以上楼层数；1β—一级、二级抗震设计角柱为1.3，其余情况为1.0； 2β—由于水平力使轴力增大的系数：非抗震设计、6度及7度抗震设计：05.12=β；8度抗震设计：1.12=β；9度抗震设计2.12=β。

按式(1)决定柱截面是否满足抗剪要求时，初步设计阶段，其剪力可按下式估算V A A V ccv c ∑=γβ (3)式中 V 一楼层剪力； c A —柱截面面积；∑cA—楼层全部柱截面面积；γ一分项系数，风荷载取为1.4；地震作用取为1.3；v β—柱剪力的增大系数，按表2取值。

为估算柱子的偏心受压承载能力，首先估算柱的弯矩的大约数值 2hV A A M c c M c ⨯=∑γβ (4) 式中 h —层高；M β一柱弯矩增大系数，按表3取值。

轴力c N 可按式(2)估算。

然后计算偏心距e 和混凝土受压区高度x ：cc c c cb f N x m h N M ec 1004.05.0α=-+=要求偏心距e 满足下式条件： [])04.0(008.021000m h h b f x he c c c y c RE-+-≤γ （5）式中RE γ—在抗震设计时取为0．8；非抗震设计时RE γ不考虑。

0,c c h b —柱截面宽度、有效高度； c f 一混凝土轴心受压强度设计值； y f —钢筋强度设计值。

柱截面尺寸满足轴压比要求(表1)、抗剪要求(式(1))、偏心受压要求(式(5))后，大体上认为合适，待正式计算时最后确定。

按国内工程实践经验，框架柱底层总截面面积与楼面面积之比大约在1.5％-3％范围内较合适。

(四)框架梁的截面尺寸 (1)基本尺寸要求框架梁的最小截面尺寸为250mm ×400mm ，一般情况下，梁高可取为跨度L 的1／8~1／12。

梁的截面高度不宜大于宽度的4倍。

由于要求框架梁柱的轴线尽量处于同一平面内，最大偏心e 不应大于柱截面边长的L/4，所以当粱边与柱边相齐时，梁宽至少为柱宽的一半。

此外，为保证梁有足够的刚度与柱连为整体，使节点区可靠工作，梁宽宜不小于柱宽的一半。

(2)抗剪要求梁的截面尺寸应符合抗剪的要求，在估算梁的截面时，梁的剪力可按下式估算： b Ev G k G b V V ββγ= （6） 式中 Gk V —梁由于直接的重力荷载产生的剪力的标准值；G γ—分项系数，取为1.25；Ev β—由于地震作用、风力作用使剪力增大的系数，Ev β取1.5-2.5；b β—梁的剪力调整系数，一级抗震时取为1.3；二级取为1.05；其余情况下取1.0。

梁的剪力b V 应满足以下条件： 无地震组合： c b b b f h b V 25.0≤有地震组合： )20.0(1c b b REb f h b V γ≤(7)式中,RE γ取为0.85。

(3)抗弯要求梁的弯矩可近似按下式估算Eb G k G b M M βγ= (8) 式中 Gk M —由直接静力荷载产生的弯矩标准值；G γ—分项系数，取为1.25；Eb β—由于地震作用和风力作用使梁端弯矩增大的系数，可取为1.5—3.0；由此可近似估算其配筋是否超筋：有地震组合 yc bs f h M A 07.075.0=(9)无地震组合 yc bs f h M A 07.0=要求025.00≤=c b ss h b A ρ 如不能满足最大配筋率的限制，宜加大截面高度。

受压区混凝土高度x 可按下式计算：cb y s f b f A x 1α=(10)要求受压区高度x 不超过0.250b h (一级抗震设计)和0.350b h (其他情况)，不满足时宜加大截面尺寸，也可以提高混凝土强度等级。

(五)、适宜周期和适宜地震作用力当然，上述梁、柱截面尺寸的估计方法还是比较粗略的，只用于方案阶段和初步设计阶段初估截面，以便进行详细的结构计算。

进行结构分析、截面设计后，如果设计结果符合下列要求时，可以认为设计是可行的： (1)位移不超过限值；(2)梁抗剪符合要求，没有超筋，受压区高度满足要求； (3)柱抗剪满足要求，没有超筋，轴压比符合要求。