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1、烟台大学土木工程学院土木工程专业毕业设计指导书题 目： 某多层住宅建筑结构设计设计期限： 自2012年02月20日至2012年06月03日班 级：土101-s2学生姓名：孙伟民学 号：9指导教师：教研室主任： 第1部分 设计题目及要求1. 项目概况该项目为钢筋混凝土结构多层住宅设计，位于烟台市莱山区。根据规划和初步设计方案要求，该项目的总建筑面积约3000平米左右，户型75平米左右，两室一厅一卫一厨，层数为6层（含1层储藏层），坡屋面。1）0.000相当于绝对标高4.60m，室内外高差600mm。2）墙体工程、室内防水工程、屋面工程、门窗工程、外装饰工程、内装饰工程、保温工程、防火设计等按照普
2、通住宅建筑及国家和地方的规程、标准图集设计。 2. 经济技术指标莱山区位于烟台市东部四十里湾海岸，属中纬度温带海洋性季风气候，年平均气温12，年平均降水量在700多毫米，年均日照2673小时，年相对湿度为64。滨海新城位于莱山区与高新区相邻处，属于滨海平原地貌，平均海拔高度5m 左右，根据勘察资料，该场地属于II类场地，地下水埋藏平均深度为3.5m。岩土的工程性质及地基承载能力见岩土工程勘察报告该区域为新建住宅小区，场地五通一平已完成，运输、施工及材料供应条件良好。3. 设计要求及参考资料1） 设计要求（1）查阅资料，了解建筑设计的一般原则与方法；（2）具有根据规划和功能要求，进行建筑设计的初
3、步能力；（3）熟练地进行建筑施工图的绘制，达到实际施工的基本要求；（4）具有结构选型与结构布置的能力；（5）掌握结构分析的基本原理、方法与步骤，能够熟练应用结构分析软件；（6）具有分析、调整设计结果的能力，绘制结构施工图，基本达到实际施工的要求；具有进行结构设计与施工的初步能力。以上工作分三个主要阶段完成：设计准备、正式设计、毕业答辩三个阶段。设计准备阶段主要任务是根据设计任务书要求，明确工程特点和设计要求，收集有关资料，拟定设计计划。正式设计阶段需完成建筑方案设计；结构手算和电算及对比分析；这一阶段分为：建筑设计、结构设计、施工设计等不同阶段。毕业答辩阶段是总结毕业设计过程和成果，让学生清晰
4、准确地反映所作工作，并结合自己的设计深化对有关概念、理论、方法的认识。第2部分 设计内容和进度安排1、建筑设计内容及其要求1） 建筑设计的前期准备（1）熟悉设计任务书明确建设项目的设计要求。建筑物的名称、建造目的和总体要求，从而了解拟建建筑物的性质及其大概的使用要求。建筑物的规模、具体使用要求以及各类用途房间的面积分配情况，包括建筑面积、层数，内部房间的组成、大小和使用要求。拟建建筑物地段的描述：包括基地的范围、大小、形状；自然地形；周围原有建筑、道路、环境的现状；并附基地平面图（含道路及建筑红线图）。对建筑设计的特殊要求。建筑设计的完成期限和图纸要求。（2）收集必要的设计原始资料地质水文资料
5、：应要求建设单位提供拟建建筑场地的地质报告。该地质报告应由具有资质的勘察设计单位对拟建场地进行勘察后提出。另外，还应了解场地所在地区的抗震设防烈度。气象资料：即所在地区的温度、湿度、日照、雨雪、主导风向和风速，以及冻土深度等。水电等设备管线资料：基地地下的给水、排水、电缆等管线的布置情况，以及基地上的架空线等供电线路情况。与设计项目有关的国家及所在地区的具体规定。收集同类型建筑设计资料，了解该类型建筑的设计规范要求和设计特点。（3）了解建筑设计的国家法规和规范民用建筑设计通则无障碍设计建筑防火设计2）方案设计（1）建筑平面设计各种类型的建筑，从组合平面各部分面积的使用性质来分析，可归纳为使用部
6、分和交通联系部分两大类。使用部分的平面设计使用部分是由许多房间组成的，又分为使用房间（包括生活用房间、工作用房和公共活动用房）和辅助房间。生活用房间：如住宅、宿舍中的起居室、卧室、旅馆、招待所中的客房、餐厅等。在设计时应考虑有较好的朝向和采光与通风，并认真细致地布置室内各种活动空间与家具。工作、学习用房间：如各类建筑中的办公室、值班室，学校建筑中的教室、实验室，医院建筑的疗养室，以及工业建筑中的各种生产车间等。这类房间的功能要求比较复杂，如一般对于办公室、学习室、阅览室，希望有安静的环境；绘图室、阅览室等，希望有良好、均匀的光线；医院的手术室，要求清洁无菌；而对有些实验室、工业厂房的车间，则要
7、考虑恒温恒湿、防震防爆、防腐蚀、防辐射等要求。平面的形状、大小应根据具体功能来确定。公共活动用房间：如文娱、体育、展览、集会等活动所用的观众厅、比赛厅、展览厅等。此类房间使用人数多，功能复杂，在设计中需要解决视线、声觉、安全疏散、采光照明及大跨度结构等诸多问题。为了满足这些功能和技术上的要求，此类房间在处理上往往与一般房间不同，除矩形以外，还常采用圆形、梯形、多边形等多种平面形状。辅助用房间：浴室、厕所、盥洗室等，这类房间用水量大，上、下管道多，在平面布置中应尽量集中，与主要房间既要联系方便，又要适当隔离和隐蔽，而且采光、通风要好，容易清洁排除异味；有的属于服务供应用的厨房、各类设备机房等，应
8、按工艺过程、操作要求及设备情况进行设计；衣帽间、贮藏室等房间，应满足贮藏物品的需要及物品进出方便的要求。辅助房间在建筑中应处于次要地位，在不影响使用的前提下，应尽量利用建筑物的暗间、死角、夹层及不利朝向，并要尽量节约面积。 交通联系部分的平面设计建筑物内部交通联系部分可分为以下几个方面。水平交通联系部分-走廊、过道、连廊该部分的主要功能是连接同一层内的各个房间、楼梯、门厅（过厅）等，以解决建筑物中水平联系和疏散问题，要求其宽度满足人流通畅和建筑防火的要求。在有些建筑中还附带有其他功能，如医院的走道常常兼作候诊之用等，在设计上要充分考虑，予以加宽。人员密集的建筑，如剧院、体育馆等的走道宽度要根据
9、其相应的百人疏散指标计算得出。垂直交通联系部分-楼梯、坡道、电梯和自动扶梯楼梯：楼梯是楼层人流疏散的必经之路，是二层以上建筑不可缺少的组成部分，其各部分尺寸的确定及在建筑中的位置应满足民用建筑设计通则和建筑防火的要求。坡道：坡道一般用于有大量人流出入的场所、有无障碍设计要求的建筑和有车通行之处，如车库。另外，在医院建筑中有时也设坡道，以利于病人手推车或担架车的上下。电梯、自动扶梯：电梯通常在多层或高层建筑中使用，一些有特殊要求的建筑，如医院中也常使用；观光电梯也是客梯的一种，具有垂直运输及观光双重功能，可供乘客在轿厢内凌空观览室内外景物，适用于多、高层旅馆、商业建筑、游乐场等公共建筑；自动扶梯
10、是建筑物楼层之间连续运输效率最高的载客设备，适用于具有频繁而连续的大量人流的车站、码头、地铁、航空港、商场及公共大厅等大型公共建筑中，自动扶梯可正、逆运行，在停机时，亦可作临时楼梯使用。交通联系枢纽-门厅、过厅等门厅是建筑物主要出入口处的内外过渡、人流集散的交通枢纽，起着转换方向，与走道、楼梯或其他房间联系等作用。门厅的设计还应该组织好各个方向的交通路线，尽量减少来往人流的交叉、干扰。在一些公共建筑中，门厅除了交通联系外，还兼有适应建筑类型特点的其他功能要求。如旅馆建筑门厅中的服务台、问讯处、小卖部等，医院建筑门厅中的挂号、收费、取药等。门厅面积的大小主要是由建筑物的使用性质和规模决定的。在实
11、际工作中，可根据相应的建筑标准，参考不同建筑类型的一些面积定额来确定。安全疏散也是门厅设计的一个重要内容。门厅对外出入口的总宽度不应小于通向该门厅的过道、楼梯宽度的总和。人员密集的公共建筑的门厅，一般按百人疏散指标来计算，并且应采用外开门或弹簧门。此外，由于门厅是人们进入建筑物首先要到达、经常经过或停留的地方，因此对门厅内的空间组合和建筑造型的要求也是一些公共建筑的门厅设计中的重要内容之一。过厅通常设在走廊之间、走廊与楼梯的连接处，起到交通路线的转折和过渡的作用。有时为了改善走廊的自然采光、通风条件，也在走廊的中部设置过厅。建筑平面的组合设计建筑平面的组合设计应注意以下几点：考虑基地的大小、形
12、状、地势和周围道路的走向，以及建筑物的间距和朝向，并兼顾建筑的艺术形象表现，来确定建筑物在基地内的具体位置、平面形象、室外用地范围及室内外联系等各个方面的问题.建筑的平面组合；可以归为走廊式组合-常用于单个房间，同类房;间多次重复的平面组合，如办公、学校、旅馆、宿舍等建筑类型中学习或生活等使用房间的组合；套间式组合-即在房间的使用顺序和连续性较强，且使用房间不需要单独分隔的情况下形成的组合方式，如展览馆、车站、浴室等建筑类型常采用此种组合方式；大厅式组合-常以一个面积较大，活动人数较多，有一定的视、听等使用特点的大厅为主，其他辅助房间布置在大厅的周围，如电影院、体育馆等建筑类型的平面组合形式。
13、建筑的平面组合与结构布置的关系：走廊式和套间式的平面组合，当房间面积较小、建筑为多层或低层时，常采用以墙体承重、水平构件为钢筋混凝土梁板的混合结构体系。当房间的面积较大、层高较高、荷载较重或建筑物的层数过多时，常采用钢筋混凝土或钢框架结构体系；对于大厅式平面组合，需要解决面积和体量都很大的厅室的覆盖和围护问题。如厅的跨度较小、平面为矩形时，可采用由柱和屋架组成的排架结构体系。如厅的跨度较大、平面为矩形或异性平面时，则可采用各种形式的空间结构体系。2）建筑剖面设计 剖面高度的确定房间的高度可以用层高或净高表示。层高为净高加上建筑的结构高度（如梁板的高度），净高则为室内地面到顶棚或其他屋顶构件底面
14、的距离。房间净高与房间的使用性质、室内采光和通风有关系、结构类型、设备设置有关系。此外，为了营造不同的气氛，室内空间比例不同，人们的心理感受也不一样。宽而低的房间通常给人压抑的感觉，狭而高的房间又会使人感到拘谨。面积不大的房间在满足卫生的要求下，高度低一些会使人感到亲切。 建筑剖面的空间组合高度相同、使用性质接近或相同的房间，如教学楼中的普通教室、实验室等，应组合在同一屋面或楼面下。高度相差不大、使用关系上密切的房间，在满足使用功能的前提下可以适当调整房间之间的高岔，统一这些房间的高度，以满足结构方案合理和施工方便等方面的要求。高度相差较大的房间，在剖面上不可能组织在同一屋面和楼面下时，则可以
15、采用脱开或毗邻出；也可以采用夹层的处理方法。在高层建筑中也可采用分层组合的方式。3）建筑立面设计建筑的立面图反映的是建筑四周的外部形象。立面设计是在满足房间的使用要求和技术经济条件下，运用建筑造型和立面构图的一些规律，紧密结合平面、剖面的内部空间组合而进行的。因此在立面设计中一应反映出建筑的性格，即建筑的使用性质；二应反映内部空间及其组合情况；三应反映自然条件和民族特点的不同；四应适应基地环境和建筑规划的总体要求。建筑立面设计的基本步骤为：根据初步确定的房屋平、剖面的内部空间组合关系，绘出建筑各个方向立面的基本轮廓作为设计基础。推敲立面各部分的体量和总的比例关系，同时考虑几个立面之间的统一，相
16、邻立面之间的协调。调整各个立面上的墙面处理和门窗安排，以满足建筑立面形式美的原则。最后对入口、雨篷、建筑装饰等进行重点及细部处理。4）方案设计阶段的基本步骤和成果要求分析基地的条件、所处环境以及建筑物外部空间的使用要求，从而初步确定建筑物的基地中的位置、总体布局、层数、大致体型、主要出入口的位置和基地内道路、绿化等的基本布置，并考虑改、扩建的可能性。单体建筑方案：建筑方案是由平、立、剖面图从不同角度综合表达出来的。首先要根据建筑类型、层数选择合理的结构形式，在了解房间的合理高度的前提下从平面图入手，合理地进行各使用房间的平面组合。再通过几个关键性部位的剖面图的分析，建筑的体型也有了大致的确定，
17、并在此基础上进行立面的设计。对建筑平、立、剖面进一步反复推敲、调整、发展，以使方案逐步合理化、具体化。绘制正式方案图，此为建筑方案设计的最后一步，是成果的输出。包括建筑的各层平面及主要剖、立面：标出建筑的主要尺寸、房间面积、部分室内家具和设备的布置。常用比例为1：100-1：2003. 施工图设计1）在方案设计的基础上深化，为现场施工服务。所以要求施工图中的尺寸完全而准确，同时在尺寸的确定上也要考虑建筑模数及施工方便的要求。如在砖砌墙体中，小于1000mm宽的墙，其宽度的确定应符合砖的模数，以方便施工。2）确定构造根据构造设计原理及方法，选择合适的建筑材料，确定合理的构造层次和节点作法，并借节
18、点构造详图表达出来。可以选用标准图和通用图，即国标和省标，在设计中可以根据具体情况加以选用。3）解决矛盾在结构计算和设计之后，可能会与方案产生一些矛盾，在施工图设计时，要综合考虑，结合方案和结构设计合理的解决，避免施工图中建筑与结构部分不统一。4）绘制施工图平面图A标注建筑纵横轴线（细点划线）及轴线编号B标注建筑各部分尺寸：(A)外墙：分三道尺寸，即：a总尺寸 (外包八寸)表示总长度和总进深b轴线尺寸c门窗洞口尺寸及墙段尺寸(B) 内墙：标注墙厚尺寸(要表明墙与轴线的关系)、洞口位置及大小(C)标注墙上预留孔洞位置，孔底标高等。(D)底层室外踏步、台阶、散水等尺寸。C标注各层标高及室外地坪标高
19、，一般标在入口处或公共走道上，若房间或外廊地面低于同层标高时，要在该处注明高差尺寸。D标注门窗编号，凡高、宽与形式均同者为同一编号，不同者另编一号门用M-1、M-2表示，窗用C-1、C2表示；画出门的开启方式或方向。E家具及设备布置（阅览室、卫生间）F标注剖面图、详图的位置及索引编号，剖切线只能绘在底层平面图中G标注房间名称、图名及比例。H楼梯间要求绘出踏步数、平台、栏杆扶手及上下行箭头方向。 立面图A表明建筑外形、门窗、雨篷、外廊或阳台及雨水管等的形式与位置B标注尺寸：C总高：从室外地坪至屋顶高处。D各层高度尺寸。E门窗高度尺寸、标高。F必要部位的标高，如：门廊、雨篷等的标高G注明外墙材料及
20、做法，饰面分格线，立面细部详图索引号。H节点详图索引号。I立面名称及比例，立面名称用所表示的立面的边轴线表示。 剖面图(应剖在门厅、楼梯间位置)A要表明建筑内外部位的高度关系，标三道尺寸：第一道：建筑总高。第二道：层间尺寸，楼地层标在面层表面；屋顶标在屋面板表面。当平屋面为结构找坡时，要标出屋面坡度。第三道；门窗洞及窗间尺寸。B标注标高：包括楼地面、层高、室外地坪、门窗洞口、雨篷底及楼梯平面等处的标高。C节点详图索引。D楼地面、屋顶构造做法。E剖面图名称、比例。4）屋顶平面图：屋顶平面图是假设由天上俯视屋顶所得的平面图，因而所有线条均为可见线(细实线)A标注各转角部位定位轴线及其间距，出水口旁
21、轴线及尺寸。B标注四周围的出檐尺寸及屋面各部分标高（指结构层表面标高）。C屋面排水方向，坡度及各坡面交线、天沟、檐沟、泛水、出水口、水斗等位置。D屋面上人孔或出入口，女儿墙等的位置尺寸。E图名及比例。 图纸尺寸要求及图标A 图纸应按建筑制图标准GBJl86图纸幅面，采用2或1图。1#图纸841mm594mm 2#图纸594mm420mm2#加长图纸(594mm+594mm/3)420mm或(594mm+594mm/2)420mmB 图幅尺寸规范，图签格式正确，图面布置均衡，标注完整，线型等级清晰，字体采用工程仿宋体，各种制图符号及字体大小符合制图规范。2、结构设计内容及要求1.结构设计准备1）
22、熟悉设计任务书设计任务书是进行设计的依据性文件，应仔细阅读、明确设计任务书对结构的要求及最后设计成果的表达要求。2）正确处理建筑设计和结构设计的关系结构设计是在建筑设计的基础上进行的，但在建筑方案设计阶段就应考虑到主体结构方案。通过协调二者的关系，力争将合理的结构形式与建筑使用和美观需要统一起来。3）明确结构设计应满足哪些建筑功能要求建筑物按用途分类，可分为民用建筑、工业建筑、园林建筑、其他建筑(含构筑物)四类，而民用建筑根据使用功能，又可分为居住建筑和公共建筑。不同用途的建筑有不同的功能要求，这往往对房屋的跨度、柱距提出相应要求，对梁、柱的截面需加以控制。如公共建筑往往需要布置较大空间，因而
23、底层层高通常较大，大厅中央不能设置柱子；邮电、金融建筑以及高级宾馆等建筑通常设有结构夹层，专门用于各类管道、设备线路的布置与通行；住宅建筑上下层厕所、楼梯间、电梯井要对齐；建筑层高的变化会影响楼梯的设计；临街住宅底层是否需要大开间用于车库或商店等；为满足美观、经济的要求而使柱子不外露于墙，住宅中常用异型柱代替传统的矩形柱；为了满足住户能自由的改造室内布局，现在住宅更多地采用框架结构非承重墙，而不是砖混结构承重墙体系。而且现在各种集餐饮、娱乐、商住于一体的建筑越来越多，对结构的要求也更为复杂，甚至影响结构选型。对于工业建筑，结构设计要明确工艺流程、设备布置、吊车吨位等工艺要求，这是柱网布置、轴线
24、定位、确定房屋标高以及计算设计荷载的前提。还需注意到其他行业的工艺条件图的绘制习惯、尺寸模数均与土建专业有所不同，应充分考虑，仔细核对。如果有设备置于钢筋混凝土楼板上，要考虑在设备下附设承重梁：此外，还需考虑设备振动与否，建筑物的远景规划等问题。类似的问题设计中会遇到很多，对于缺乏设计经验的大学毕业生而言，需要平时多注意观察，设计前多查阅相关资料，设计中多与相关人员协商，充分论证结构方案后再开始结构计算，否则欲速则不达。4）掌握拟建场地相关资料在开始结构设计之前，结构设计人员应初步掌握建筑场地的地质情况，明确建筑物所在地区设防烈度和结构抗震等级，才能对结构做出正确的总体规划。（1）阅读和应用工
25、程地质勘察报告工程地质勘察报告是房屋结构设计的重要依据，正确使用勘察报告成果，可正确进行基础选型，甚至上部结构的选型，从而使结构设计更经济合理。通过阅读工程地质勘察报告，要对场地土层的分布和性质取得清楚和完整的概念，特别应注意对工程起关键作用的土层及土工问题。对于报告中提出的基础设计方案及地基处理意见的建议，设计人员在采纳之前应分析其依据是否合理充分，勘察方法是否可靠，对本工程是否适用。若有矛盾或疑问，应设法查明或进行补充勘察，以保证工程质量。（2）明确地区设防烈度和结构抗震等级地震作用是建筑结构承受的主要荷载之一，而地震作用的随机性和巨大破坏力会给人们生命财产造成严重损失。首先明确地区设防烈
26、度和结构抗震等级，关系到安全使用和建造成本，它对结构选型、平面布置、材料选用、构造措施、结构计算、施工技术等都有相应的要求，因此对结构设计具有重要的指导意义。设计时一般应了解和明确地区设防烈度、地震影响参数、建筑物抗震分类、结构抗震等级等相关信息和内容。5）了解结构设计的依据结构设计的合法依据是设计规范，它是国家建筑方针和技术政策在本专业工作中的具体体现，具有法律效力，必须遵照执行。如要突破规范的某些规定时，必须持慎重态度，做到论据充分。毕业设计中常用的结构设计规范有：建筑抗震设计规范、混凝土结构设计规范、钢结构设计规范、砌体结构设计规范、建筑结构荷载规范、建筑地基基础设计规范、建筑结构制图标
27、准等。此外还要用到有关的标准图集和计算手册。2.结构方案设计及优选1）结构方案设计内容、意义结构方案设计即根据设计任务书的要求和收集到的必要基础资料，结合基地环境，综合考虑技术经济条件和建筑艺术的要求，对结构体系、总体布置、空间组合等进行切实可行的、经济合理的安排。在此基础之上，才能进行结构计算、构件设计和构造设计等具体结构设计。结构方案设计时，首先应选择合理的结构体系。结构体系是指结构抵抗外部作用的结构构件组成方式。结构设计中，采用先进的结构理论与精确的计算方法固然十分重要，但在方案阶段正确进行建筑结构体系的选型也是至关重要的。根据工程实践经验，如果建筑结构体系选型不当，那么任凭再先进的结构
28、理论和精确的计算方法，也较难做出安全可靠、经济合理的建筑结构设计。2）建筑结构体系选型结构选型是个综合性问题，需明确各类结构型式的优缺点、应用范围、结构布置原则和大致的构造尺寸等，调查研究，综合分析，结合具体建设条件考虑，从而做出最终的选定。具体内容包括：合理选用结构材料、选择结构受力体系。3）结构布置结构体系确定后，应当密切结合建筑设计进行结构总体布置，使建筑物具有良好的造型和合理的传力路线。结构体系受力性能与技术经济指标能否做到先进合理，与结构总体布置密切相关。建筑结构的总体布置，是指其对高度、平面、立面和体型等的选择，除应考虑到建筑使用功能、建筑美学要求外，在结构上应满足强度、刚度和稳定
29、性要求。地震区的建筑，在结构设计时，还应保证建筑物具有良好的抗震性能。设计要达到先进合理，首先取决于清晰合理的概念，而不是仅依靠力学分析来解决。确定结构布置方案的过程就是一个结构概念设计的过程，学生往往因这一阶段的计算分析较少而不够重视，导致后续设计发生困难。（1）结构总体布置原则包括：控制高宽比、减少平面和竖向布置的不规则性、变形缝的设置等。（2）框架结构体系布置A结构布置原则(A)结构平面形状和立面体型宜简单、规则，各部分刚度均匀对称，减少结构产生扭转的可能性。(B)控制结构高宽比，以减少水平荷载下的侧移。(C)尽量统一柱网及层高，以减少构件种类规格，简化设计及施工。(D)房屋的总长度宜控
30、制在最大温度伸缩缝间距内，当房屋长度超过规定值时，可设伸缩缝将房屋分成若干温度区段。B柱网和层高框架结构的柱网尺寸，即平面框架的柱距(开间)与跨度(进深)和层高，首先要满足生产工艺和其他使用功能的要求，其次是满足建筑平面功能的要求，还要力求做到柱网平面简单规则、受力合理，同时施工方便，有利于装配化、定型化和施工工业化。C钢筋混凝土承重框架的布置柱网确定后，沿房屋纵横方向布置梁系，形成横向框架和纵向框架，分别承受各自方向上的水平作用。根据承重框架布置方向的不同，框架承重体系可分为三种。(A)横向框架承重方案：横向框架承重方案是在横向上布置主梁，在纵向上设置连系梁。楼板支承在横向框架上，楼面竖向荷
31、载传给横向框架主梁。由于横向框架跨数较少，主梁沿框架横向布置有利于增加房屋横向抗侧移刚度。由于竖向荷载主要通过横梁传递，所以纵向连系梁往往截面尺寸较小，这样有利于建筑物的通风和采光。不利的一面是由于主梁截面尺寸较大，对于给定的净空要求使结构层高增加。(B)纵向框架承重方案：纵向框架承重方案是在纵向上布置框架主梁，在横向上布置连系梁。楼面的竖向荷载主要沿纵向传递。由于连系梁截面尺寸较小，样对于大空间房屋，净空较大，房屋布置灵活。不利的一面是进深尺寸受到板长度的限制，同时房屋的横向刚度较小。(C)纵横向框架混合承重方案：框架在纵横两个方向上均布置主梁。楼板的竖向荷载沿两个方向传递。由于这种方案沿两
32、个方向传力，因此各杆件受力较均匀，整体性能也较好，通常按空间框架体系进行内力分析。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，应设计为双向抗侧力体系，主体结构不应采用铰接，也不应采用横向为刚接、纵向为铰接的结构体系。3. 结构设计要求结构设计时，要考虑可能发生的各种荷载的最大值以及它们同时作用在结构上产生的综合效应。各种荷载性质不同，发生的概率和对结构的作用也有区别。经过统计和实践检验，荷载规范规定了必须采用荷载效应组合的方法。建筑结构设计应当保证在荷载作用下结构有足够的承载能力及刚度，能保证结构的安全和正常使用。对于高层建
33、筑，当其高宽比大于5时，还宜进行整体稳定性验算和抗倾覆验算。在使用荷载及风荷载作用下，结构应处于弹性阶段或仅有微小的裂缝出现。结构应满足承载能力及限制侧向位移的要求。在地震作用下，结构用两阶段设计方法，要求达到三水准目标。在第一阶段设计中，除要满足承载力及侧向位移限制要求，还要满足延性要求。延性要求通过采取一系列抗震措施来实现。在某些情况下，要求进行第二阶段验算，即进行罕遇地震作用下的计算，以满足弹塑性层间变形的限制要求。1）荷载效应组合所谓荷载效应，是指在某种荷载作用下结构的内力或位移。通常，在各种不同荷载作用下分别进行结构分析，得到内力和位移后，再用分项系数与组合系数加以组合。抗震规范也规
34、定了抗震设计时荷载效应的组合方法。无地震作用荷载效应组合： （1） 有地震作用荷载效应组合： （2）2）承载力计算按极限状态设计的要求，承载力计算的一般表达式如下：无地震作用组合时： （3）有地震作用组合时： （4）3）水平位移验算过大的侧移会使人不舒服，影响正常使用；过大的层间变形会使填充墙及一些建筑装修出现裂缝或损坏；过大的侧移会使主体结构出现裂缝甚至破损，限制结构裂缝宽度就要限制结构的侧向变形及层间变形；过大的侧移会使结构产生附加内力，严重时会加速倒塌。结构的刚度要求表达为限制结构侧向变形，即 （5）4）内力组合及最不利内力内力组合的主要目的是按照可能与最不利原则，选择构件截面的设计内力
35、。其一般步骤为：由恒载、活载、风载及地震作用分别计算框架梁、柱、每片剪力墙、每根连梁内力，对某些内力值进行处理之后，按照荷载效应组合规定，选取可能的多种组合类型，进行内力叠加。然后在各种组合类型中，根据控制截面和其相应的最不利内力类型，挑选最不利内力。最后用此最不利内力进行构件截面设计。4. 主体结构分析与设计1）明确结构设计步骤根据建筑功能确定了结构体系之后，就进入了结构分析计算过程，它是结构设计的主要内容，多层、高层建筑结构的结构分析设计步骤大致如下：结构设计步骤1.计算模型2.结构计算截面尺寸估算计算单元选取确定计算简图荷载和地震作用计算侧移验算及控制水平、竖向荷载内力计算内力组合3.构
36、件及节点设计截面设计构造措施4.基础设计2）确定结构计算模型（1）结构计算的一般假定实际建筑结构是复杂的三维空间结构，由于结构材料、风荷载、地震作用等影响因素均具有不同程度的随机性，使结构精确分析十分困难。因此在计算模型和受力分析上必须进行不同程度的简化。一般有如下假定：结构分析的弹性静力假定平面结构假定 楼板在自身平面内刚性假定 水平荷载按位移协调原则分配（2）截面尺寸估算框架梁截面尺寸：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参考受弯构件按下式估算：梁高，其中L为梁
37、的跨度。梁宽b(1/21/3)h。在抗震结构中，梁截面宽度不宜小于200mm，梁截面的高宽比不宜大于4，梁净跨与截面高度之比不宜小于4。当采用预应力混凝土梁时，其截面高度可以乘以0.8系数。 框架柱截面尺寸：框架柱的截面形式通常大多为方形、矩形。柱截面的宽与高一般取层高的1/151/20，同时满足hL0/25、bL0/30，L0为柱计算长度。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。柱截面高度与宽度之比为12。柱净高与截面高度之比宜大于4。 为了减少构件类型，简化施工，多层房屋中柱截面沿房屋高度不宜改变。高层建
38、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，中间柱宜上下柱对齐竖向轴线，均匀内收，避免上下偏心，否则在计算中应考虑偏心的附加作用；边柱和角柱宜使截面外边线重合。 在计算中，还应注意框架柱的截面尺寸应符合规范对剪压比、剪跨比、轴压比限值的要求，如不满足应随时调整截面尺寸，保证柱的延性。抗震设计中柱截面尺寸主要受柱轴压比限值的控制，如以表示柱轴压比的限值，则柱截面尺寸可用如下经验公式粗略确定： （6） 式中：A为柱横截面面积，m2；n为验算截面以上楼层层数；F为验算柱的负荷面积，可根据柱网尺寸确定，m2；fc为混凝土轴心抗压强度设计值；为地
39、震及中、边柱的相关调整系数，7度中间柱取1、边柱取1.1，8度中间柱取1.1、边柱取1.2；G为结构单位面积的重量(竖向荷载)，根据经验估算钢筋混凝土高层建筑约为1218kN/m2。（3）材料要求当按一级抗震等级设计时，现浇框架的混凝土强度等级不宜低于C30，按二四级抗震等级和非抗震设计时不应低于C20。 梁、柱混凝土强度等级相差不宜大于5MPa。如超过时，梁、柱节点区施工时应作专门处理，使节点区混凝土强度等级与柱相同。装配整体式框架结构的混凝土强度等级不宜低于C30，其节点区混凝土强度等级还宜比柱提高5MPa。（4）计算简图的确定 确定框架结构体系计算简图要综合考虑结构体系特征、计算精度要求
40、及计算复杂程度限制，不同的结构体系采用不同的计算简图。 计算单元选取框架体系房屋是由横向框架和纵向框架组成的空间结构。在通常情况下，为了简化计算，忽略它们之间的空间联系，而按横向平面框架和纵向平面框架分别计算。这样，就可单独取出一榀框架作为计算单元。 梁、柱简化在框架计算简图中，框架梁、柱以其轴线表示，均用单线条代表。框架梁、柱连接区以节点表示，杆件长度用节点间的距离表示，荷载的作用点也转移到轴线上。 在一般情况下，等截面柱子的轴线取截面形心线，当上、下层柱截面尺寸不同时，取顶层柱的形心线作为柱的轴线，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。梁跨度取柱轴线间的距离。柱高对楼
41、层柱取层高，对底层柱取底部嵌固面到二层楼面间的高度。 当各跨跨度相差不超过10时，可当作具有平均跨度的等跨框架。斜形或折线形横梁当倾斜度不超过1/8时，仍可视为水平横梁计算。 节点简化在现浇钢筋混凝土框架结构体系中，由于梁和柱的纵向受力钢筋都穿过结点或留有足够的锚固长度，且现浇混凝土整体性和刚度较好，所以，一般将其简化成刚接结点。装配式钢筋混凝土框架结构一般是在连接部位预埋钢板，安装就位以后再焊接或栓接起来，故一般简化成铰接结点或半铰接结点。装配整体式钢筋混凝土框架结构，构件就位以后首先进行钢筋的焊接连接，然后再浇筑混凝土形成结点。这种结点抗转动能力也较好，也常简化成刚接结点。框架柱与基础一般
42、采用整体现浇混凝土连接，有时预制柱插人基础杯口再浇筑细石混凝土连接，故通常简化成刚接结点。（5）荷载及地震作用计算 作用在多层和高层建筑结构上的荷载有竖向荷载和水平力作用(包括风力与地震作用)。随着建筑物高度增加，水平力的影响越来越大。 竖向荷载 多、高层建筑的竖向荷载主要是结构自重(恒载)和使用荷载(活载)。 结构自重可由构件截面尺寸、长度、装修材料等直接计算，建筑材料单位体积重量、使用荷载(活荷载)及楼面活荷载折减系数均按荷载规范取用。屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑。 风荷载 垂直作用在建筑物表面的风荷载标准值（kN/m2）按下式计算： （7） 对于高层建筑和高耸结构，基本风压可乘1.1
43、的增大系数作为该建筑的基本风压值；对于特别重要和有特殊要求的高层建筑和高耸结构，其基本风压可乘1.2增大系数。其他各系数的取值规定详见荷载规范。 对于非抗震设计，水平荷载以风荷载为主；对于抗震设计，60m以下的建筑物不考虑风的影响，其水平力以地震作用为主。 地震作用 多、高层建筑一般在69度范围内进行抗震设防。6度设防时一般不必计算地震作用，只须采取必要的抗震措施；79度设防时，要计算地震作用的影响。 地震作用的计算方法可分静力法、反应谱方法(拟静力法)、时程分析法(直接动力法)三大类。抗震设计规范中规定等效水平地震荷载的计算方法分以下三种情况：A高度不超过40m、刚度和质量沿高度分布均匀的建
44、筑，可采用底部剪力反应谱法。 B除(A)中所说的情况外，一般高层建筑都要用振型分解反应谱法计算等效地震荷载。 C当房屋高度较高、地震烈度较高或房屋沿高度方向刚度和质量极不均匀时，要采用时程分析法进行补充分析。毕业设计要求手算，一般只需用底部剪力法。（6）荷载图式的简化原则楼面荷载分配在内力计算前，需将楼面上的竖向荷载分配给支承它的结构(梁、柱、剪力墙等)。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。区格板长边边长与短边边长之比大于2时沿单向
45、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传递。此时，由板传递给支承结构的荷载为三角形或梯形。为了简化内力计算，可以将三角形和梯形荷载换算成等效的均布荷载计算。 风荷载简化 在框架结构内力计算前，为简化起见，可将分布作用于墙体表面的风荷载换算成节点水平集中荷载计算。将计算单元内节点下半层和上半层墙面上的分布风荷载作用在该节点上，女儿墙和屋面上的风荷载由框架的顶节点承受。在剪力墙结构、框一剪结构内力计算时，需将实际作用于结构上的风荷载改造为典型的顶点集中荷载
46、、均布荷载或倒三角形荷载，以适应相应的协同内力计算图表。作用于出屋面小阁楼(电梯机房、水箱等)的风载传至下部结构上可按集中力F计算，然后取一层楼面处的风载值为均布荷载q，再将剩余风荷载按对基础顶面弯矩等效的原则简化为倒三角形荷载。 其他原则 作用在框架梁上的集中荷载，其位置允许移动不超过计算跨度的l/20；计算次梁传给框架主梁的荷载时，允许不考虑次梁的连续性，即按简支粱传递集中力；作用在框架上的次要荷载可以简化成与主要荷载形式相同的荷载，转化的原则是对应结构的主要受力部位维持内力等效。5 框架结构内力与位移计算 平面框架内力的计算方法较多，如弯矩分配法、无剪力分配法、迭代法等，也可以用矩阵位移法进行电算内力分析。选用计算方法时一定要注意方法的适用性，不能误差过大。毕业设计手算时竖向荷载作用下要求采用二次弯矩分配法、水平荷载作用下采用修正反弯点法(D值法)。1）框架梁、柱的抗弯刚度梁、柱线刚度按下式计算：