山西阳泉某医院病房大楼结构设计毕业设计.doc

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1、 毕业设计（论文）中文题目：山西阳泉某医院病房大楼结构设计（1） 英文题目：Structural design of Yangquan ，Shanxi hospital ward building(1) 年 月 日学士论文版权使用授权书本学士论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学士论文的规定。特授权北京交通大学可以将学士论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日目 录工作日志1工作日志15毕业设计

2、任务书16开题报告21中文摘要32Abstract33第一章工程设计基本资料341.1初步设计资料341.2选用荷载资料35第二章结构布置和计算简图372.1 梁、柱截面尺寸的初选372.2框架结构的计算简图37第三章 重力荷载代表值的计算393.1永久荷载代表值393.2 可变荷载代表值463.3 重力荷载代表值46第四章 横向水平荷载作用下框架内力和侧移计算494.1 水平地震作用下框架的内力和侧移计算494.2 横向风荷载作用下的框架结构的内力64第五章 竖向荷载作用下框架结构的内力计算705.1 计算单元705.2 荷载计算715.3 内力计算74第六章 内力组合946.1 框架内力组

3、合946.2 框架梁内力组合946.3 框架柱内力组合100第七章 框架梁、柱截面配筋设计1077.1 基本理论1077.2 框架梁的截面配筋设计1097.3 柱的配筋设计1227.4 框架梁柱节点核心区剪压比检算和受剪承载力验算157第八章 楼板的设计159第九章 楼梯设计1639.1 一层楼梯的设计1639.2 地下一层，第二层、第三层和第四层楼梯的设计167第十章 基础设计17110.1 荷载计算17110.2 确定基础底面积17210.3 基础结构设计173第十一章 PKPM结果输出17611.1 荷载计算17611.2 基本参数的输入17711.3 抗震验算结果18511.4 基础设

4、计213结束语217参考文献219外文翻译（原文）220外文翻译（译文）232题目：山西阳泉某医院病房大楼结构设计专业：土木工程 学生姓名：张小冬 学号： 09231123 时 间2013年2月14日 至2013年3月3日工作重点1. 查阅资料2. 外文文献翻译3. 撰写开题报告查阅资料：在毕业设计选题结果公布以后，我先查看自己所选中的毕业设计题目和导师，并与导师约定某个时间开会讨论关于毕业设计的相关问题。我的毕业设计题目是：山西阳泉某医院病房大楼框架结构设计。在开始进行毕业设计之前 ，我根据导师的推荐和要求，在图书馆查找和借阅关于框架结构以及医院病房大楼建筑设计和结构设计方面的图书和资料。外

5、文文献翻译：在大四下学期开始之后，我便在前期准备完成的情况下继续进行外文文献的翻译。文献翻译的重点首先在于对于土木工程专业英文单词意思的基本了解和翻译过程中语句的通顺，而且不仅要会翻译，同时也要了解整篇文献的大致内容。阅微阁小说撰写开题报告：根据我的毕业设计论文题目，再加上前期准备中对于框架结构的了解，我开始着手撰写开题报告。作为一个结构设计者需要在遵循各种规范下大胆灵活的解决一些结构方案的难点重点。通过开题报告，我对自己毕业设计的内容有了更多更深的了解，对接下来的工作任务以及流程有了大概的规划。指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填

6、写内容较多，此表可另附页。题目：山西阳泉某医院病房大楼结构设计专业：土木工程 学生姓名： 张小冬 学号： 09231123 时 间 2013 年 3月 5 日 至 2013 年 3 月 15 日工作重点1. 建筑设计2. 绘制建筑图建筑设计：首先查阅关于房屋建筑设计相关的一些规定和要求，并且查看一些关于病房大楼的建筑设计实例，从中了解一些关于建筑设计的要求。其次根据自己的毕业设计任务书中的要求进行了简单的建筑设计。由于关于建筑设计方面的知识不够扎实和了解，在建筑设计中出现了很多的问题，特别是在绘制建筑图的过程中。绘制建筑图： 根据自己先前对于本设计中的病房大楼的建筑设计，着手进行建筑图的绘制。

7、在这个过程中出现了很多问题，由于之前只是进行了大概的建筑设计，并没有详细地设计。而在绘制建筑图时，却发现有些具体地方的设计不够完善，特别是门窗的布置和平面功能布局，导致建筑图要进行很大的修改，之后在咨询同学和再查阅相关文献后，才使得建筑图能够按时完成。指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填写内容较多，此表可另附页。题目：山西阳泉某医院病房大楼结构设计 专业： 土木工程 学生姓名： 张小冬 学号： 09231123 时 间 2013 年 3 月15 日 至 2013 年 4 月 1 日工作重点1. 结构选型2. 重力荷载代表值3. 框架

8、侧移刚度的计算结构选型：结构选型主要是根据自己在建筑设计的结构下，大致的确定结构的梁、柱、板的尺寸以及做法。同时还要确定填充墙的尺寸和做法。根据跨度以及规范限值，初步选定框架主梁的尺寸为250 mm600mm，次梁的尺寸为250 mm500mm，框架柱的尺寸为550 mm550mm。根据选定的各构件截面尺寸以及框架结构构件布置规则，进行结构布置以及框架计算简图的确定。重力荷载代表值计算： 重力荷载代表值是指结构和构件自重标准值和各可变荷载组合值之和。顶层的重力荷载代表值包括：屋面荷载、50%的屋面雪荷载、顶层梁自重、顶层半层墙柱自重。其它层重力荷载代表值包括：楼面恒载、50%楼面均布荷载、该层

9、梁自重、该层上下各半层柱及墙体自重。在进行重力荷载代表值计算之前，首先要根据之前梁、柱、墙、楼板、和屋面板的尺寸和做法的确定来统计每层楼的荷载，以此来计算每层楼的重力荷载代表值。框架侧移刚度的计算： 采用D 值法计算框架柱横向侧移刚度，采用底部剪力法计算水平地震作用，再算出最大层间位移角。若最大层间位移角大于1/550，那么说明该建筑刚度太小，需要增大构件尺寸来增大刚度；若小于限值1/550，说明符合要求。指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填写内容较多，此表可另附页。题目：山西阳泉某医院病房大楼结构设计 专业： 土木工程 学生姓名：

10、 张小冬 学号： 09231123 时 间 2013 年 4 月3 日 至 2013 年 4 月14 日工作重点1. pkpm建模2. 内力计算3. 内力组合pkpm建模： 本工程运用建研院编制的PKPM 软件，采用PMCAD 建立模型，采用SATWE 进行计算。本工程为5层框架结构（包括地下室），将建筑平面负一层，第二层、第三层定义为第一结构标准层，将第一层定义为第二结构标准层，第四层定义为第三结构标准层。荷载标准层也是相应的定义三个标准层。然后进行荷载输入，荷载输入过程中主要是将填充墙变成均布荷载加到框架主次梁上，同时给每一层楼板和东曾屋面板加上恒载和活载。内力计算：内力计算的内容主要包括

11、：水平地震作用、风荷载和重力荷载作用下框架的内力。我选取的是9号轴线上的一榀框架进行计算，根据分层法、底部剪力法等将框架内的柱和梁的内力计算出来，并通过CAD绘制内力图。内力组合: 在做内力组合时，首先最重要的就是规定好一系列内力的方向问题。内力组合分为不考虑地震作用和考虑地震作用。在组合过程中，最关键是个组合中系数的确定，所以此部分要认真查阅相关规范。指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填写内容较多，此表可另附页。题目：山西阳泉某医院病房大楼结构设计 专业： 土木工程 学生姓名： 张小冬 学号： 09231123 时 间 2013

12、年 4月 15日 至2013 年4月30日工作重点1. 梁配筋计算2. 柱配筋计算梁配筋计算：梁配筋计算包括梁正截面承载力计算和梁斜截面抗剪承载力计算两个部分。在梁的正截面承载力计算时，要同时考虑地震作用和非地震作用下的情况，根据先前的内力组合，算出最不利的，配置钢筋最多的截面，同时要列表算出每一根梁的配筋。梁斜截面承载力计算的考虑内容与正截面承载力计算相同，只是计算内容不同。柱配筋计算：柱配筋计算也是包括柱正截面承载力计算和柱斜截面抗剪承载力计算两个部分。而且在柱的正截面承载力计算时，要同时考虑地震作用和非地震作用下的情况，根据先前的内力组合，算出最不利的，配置钢筋最多的截面，同时要列表算出

13、每一根柱的配筋。斜截面承载力计算类似。指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填写内容较多，此表可另附页。题目： 山西阳泉某医院病房大楼结构设计 专业： 土木工程 学生姓名： 张小冬 学号： 09231123 时 间2013 年 5 月 2 日 至 2013 年 5月10 日工作重点1. 楼板设计2. 楼梯设计3. 基础设计楼板设计： 本工程楼板和屋面板均为整体现浇。由于楼板与支撑构件整体浇筑，计算跨度均取支撑中心线之间的距离。本工程的楼板均按双向板进行计算。楼梯设计：楼梯设计的内容有梯段板的配筋设计、平台板配筋设计以及梯梁配筋设计。其中

14、梯段板和平台板的配筋设计与楼板的配筋设计相同，同样也是取一米宽版带，但是由于楼层层高不同，要进行不同的计算。基础设计：本工程采用的是独立扩展基础，设计内容包括荷载计算、确定基础底面尺寸、基础冲切破坏验算和基础配筋计算四部分。基础设计时要特别注意荷载的计算，以为此处内力不是直接取一层柱下端的组合内力进行计算而是根据规范采用标准组合值。另外计算基础底面内力时，要注意将基础顶面剪力对地基产生的弯矩加上。指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填写内容较多，此表可另附页。题目： 山西阳泉某医院病房大楼结构设计 专业： 土木工程 学生姓名： 张小冬

15、 学号： 09231123 时 间 2013 年 5 月 20 日 至 2013 年6月 5日工作重点1. 绘制结构施工图2. 论文整理排版绘制结构施工图： 根据前面的结构设计及计算，以及施工图绘制标准等相关制图标准，接下来的工作就是在PKPM所出的施工图的基础上进行修改。施工图的绘制不仅要结合剂字的结构设计及计算，还要符合制图规范，这就要求我们在制图的过程中要注意各种细节。论文整理、排版： 当所有工作完成后，要对论文进行统一的整理、排版，以达到美观，思路清晰的目的，好的排版能为自己的毕业设计加分润色。最后将整理排版完的论文进行最后的装订。指导教师意见： 签字： 日期： 备注：此表每两周记录一

16、次，将作为学生毕业设计成绩评价的依据。 如填写内容较多，此表可另附页。题目： 山西阳泉某医院病房大楼结构设计 专业： 土木工程 学生姓名： 张小冬 学号： 09231123 责任指导教师： 杨维国 指导组组长意见：（重点考察学生的工作日志是否完整，内容是否翔实；责任指导教师的指导工作是否到位等项目，明确是否同意学生参加毕业设计答辩。）是否同意参加答辩： 签字： 日期： 备注：学生毕业设计答辩前，土木工程专业（含铁道工程方向）至少需填报7份工作日志，环境工程专业学生至少需填报8份工作日志，否则不能参加答辩。题 目： 山西阳泉某医院病房大楼结构设计 适合专业： 土木工程 指导教师（签名）： 杨维国

17、 提交日期： 2013 年 6月 16日学院：土建学院 专业： 土木工程 学生姓名： 张小冬 学号： 09231123 毕业设计（论文）基本内容和要求：基本内容：本工程为山西阳泉某医院的病房大楼，占地3200m2,建筑面积5000 m2,其中地下1200 m2，地上3800 m2。建筑基底面积1200 m2。地下1层，地上3层，局部4层，建筑高度20m；防火设计的建筑分类为一类，其耐火等级为地上一级，地下一级；建筑布局：地上为病房及相关设备设施用房，地下一层为自行车库及设备用房。柱网布置可参照下图1。电梯设置：本工程在建筑内布置两部电梯，电梯均可达地下。墙体采用200厚空心砌块用M5砂浆砌筑；

18、 图1建筑建筑结构形式：框架结构，建筑结构类别为乙类，使用年限50年，抗震设防烈度为六度；本工程持力层为粘质粉土、粉质粘土，地基承载力标准值为fk=300Kpa场地土类别为III类。根据以上资料，完成病房大楼的建筑和结构设计，并编写结构设计说明书。要求：一、建筑设计的要求和内容1、 平面设计（1） 根据设计要求，研究拟建建筑物的位置及朝向，确定建筑物的平面分区及各房间的平面形状面积大小及位置。（2） 按使用功能要求及经济合理性选择结构体系。（3） 根据防火要求，分析确定门厅、走廊、楼梯、电梯等位置和数量。（4） 根据墙的围护、承重作用及柱网等确定墙的厚度、柱的尺寸及轴线位置。2、 剖面设计（1

19、） 根据建筑物功能确定各层层高。（2） 根据选定的结构体系，估算主要构件的尺寸，如梁、板、柱等。（3） 确定楼梯及建筑物部分剖面尺寸。3、 立面设计（1） 根据平面和剖面设计，绘制建筑立面轮廓图。（2） 根据体型组合，调整各部分比例尺度，使其完整均衡，比例恰当，主次分明，并使体型简洁，与环境协调。（3） 运用各种手法，进行立面处理，使建筑具有一定美感，并对门廊、雨篷等部分进行重点处理。（4） 选择合适的装修材料，并进行色彩配置，使建筑物具有鲜明的表现力。4、 结构方案考虑及平面、剖面草图绘制（1） 主体结构方案：确定结构承重体系，楼屋盖结构形式，并从抗震角度分析层高、总长、抗震墙间距以及结构构

20、造要求，使之满足抗震设防要求（2） 根据伸缩缝、沉降缝、抗震缝的设置原则及基础方案设计墙柱连接部位尺寸。（3） 绘制平立剖面方案草图，进行方案讨论并确定方案。5、 绘制施工图（1） 首层平面图1：100（2） 标准层平面图1：100（3） 正立面图1：100（4） 剖面图1：100（5） 编制建筑设计说明书二、结构设计内容及要求1、结构选型: 根据在建筑设计阶段已考虑的结构承重体系、柱网布置，确定主要构件的尺寸，如梁、板、柱等。2、编制结构设计中各种作用的计算原理（如风荷载、地震作用等），不同体系结构分析的简化计算方法。掌握简化计算方法的假定条件、原理、计算步骤以及荷载效应组合等内容。3、荷载

21、计算：根据初定的建筑结构方案，以及荷载规范、抗震规范进行荷载的统计计算，计算各楼层重量（包括楼面恒载、活荷载，隔墙重量等）。4、选择一榀框架进行各种荷载下结构内力计算，（手算）并运用建研院编制的PKPM软件进行校核。5、对构件内力标准值进行组合。6、梁、柱构件的配筋计算。7、指定楼层楼板配筋计算。8、楼梯配筋计算。9、绘制结构施工图基础布置与配筋图1张梁配筋图1张柱配筋图1张现浇楼板配筋图1张楼梯配筋图1张主要节点详图编制结构设计说明书毕业设计（论文）重点研究的问题：1、结构设计计算的方法及思路。2、设计规范的正确应用。3、掌握混凝土框架结构的设计计算方法。4、掌握水平荷载（风与地震作用）、竖

22、向荷载的计算分析方法。5、掌握荷载组合的概念及应用。毕业设计（论文）应完成的工作：1、设计说明书部分：（1）、设计任务书；（2）、中英文摘要；（3）、建筑设计说明书；（4）、结构设计说明书，包括：结构方案、构件的选型、材料的确定、荷载计算、计算简图、计算公式和计算数据，内力组合、构件断面计算、结构构造说明及抗震验算等。文字叙述要简明扼要，语句精练，条理清楚，整齐。（5）、附件：开题报告（含文献综述），外文参考资料翻译（含原文）。（6）结束语2、设计图纸参考资料推荐：1. 建筑抗震设计规范（GB50011-2001）2. 混凝土结构设计规范(GB50010-2002)3. 建筑结构荷载规范(GB

23、50009-2001)4. 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)5. 建筑制图标准GB T 50104-20016. 建筑结构制图标准GB T 50105-20017. 钢筋混凝土结构教材8. 钢筋混凝土结构设计范例中国建工出版社，2003。9. 土木工程毕业设计指导科学出版社，2002。10. 新编高层建筑结构，中国水利出版社，2001。11. 高层建筑混凝土结构技术规程理解与应用中国建筑工业出版社，2003。12. 建筑抗震设计规范统一培训教材中国建筑工业出版社，2002。13. 混凝土结构设计规范算例中国建筑工业出版社，2003。14. 高等学校建筑工程专业毕业设计指导中国建

24、筑工业出版社，2000。其他要说明的问题： 熟练运用计算机及分析软件。 题 目： 山西阳泉某病房大楼钢筋混凝土框架结构设计 学院：土建学院 专业：土木工程 学生姓名：张小冬 学号：09231123文献综述：1. 框架结构概述框架结构是由楼板、梁、柱及基础相互联结并一起承受荷载的，主要是由梁和柱共同组成一个框架系统来地震、风荷载等作用下的水平荷载和竖向荷载，所以框架结构是承受结构竖向和水平擢用的空间结构体系。一般情况下框架结构房屋的墙体不承受荷载，只是起到维护和分隔作用。一般框架结构的侧移刚度小，抵抗水平作用下变形的能力较差，在强震下结构定点水平位移与层间相对水平位移都较大。并且，当层数较大的时

25、候，框架结构并不适用。 在全世界的建筑中采用框架结构进行设计的建筑越来越多，所以框架结构的设计是现代建筑设计中的重要环节。近十年来，钢筋混凝土框架结构在建筑行发展迅速。但是随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是在工业建筑还是在民用建筑中，遇到的难题也跟着技术的提高需求而日益增多。所以作为一个结构设计者需要在遵循各种规范下大胆灵活的解决一些结构方案的难点重点。2. 框架结构的特点 框架结构体系主要是有柱子和梁通过刚性节点（极个别情况下做成铰节点或半铰节点）连接组成的，不仅承担竖向荷载，又承担水平荷载。刚铰节点主要承受并传递轴力、剪力和弯矩，从而使梁与柱作为一个整体，成为几何不变体系，共同承

26、受荷载。因而梁柱节点往往是框架建筑结构设计中容易破坏的部位，它不仅是框架结构中梁柱传力的关键部位，也是应力集中的部位。由于近几年来，我国地震的频发，国家有关部门修改了规范中的相关内容，从修改的部分中可以看出，抗震设计相较于以往来看变得更加严苛，这说明抗震设计是框架结构设计过程中不可或缺的部分，同时框架结构的变形也是抗震设计的重要环节。但是，根据要求，按照规范进行合理的设计，框架接搜也是可以抵抗好大的变形，并能有效地小号地震能量。然而，目前我们还要更加注意过大的层间变形引起的非结构构件的破坏，所以在结构设计时，也要加强非结构构件，从而能够抵抗荷载和变形。 框架结构的优点：建筑平面布置灵活，造型多

27、变，可提供较大的建筑空间，同时可让功能布置上有较多的创新，框架结构的梁柱多为标准尺寸和形状，可让其在制作过程中更快，甚至更好，从而缩短施工工期；现浇混凝土框架结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且梁和柱在现浇的过程中课根据结构的需要浇筑成不同的截面形状；在取材方面，由于混凝土框架结构多采用混凝土、钢筋、砖等材料，所以其取材钢鞭、造价低廉、而且混凝土不仅耐久性好，而且耐火性也好；承受竖向荷载作用合理、结构自重较轻，而且对支座不均匀沉降比较敏感。 框架结构的缺点：框架结构在梁柱节点处容易出现应力集中，并且很显著；框架结构的侧向刚度小，属于柔性结构，在强烈地震擢用下，结构所产

28、生水平位移较大，容易造成严重的非结构性破坏；框架结构承受水平力（如风荷载和水平地震作用）的能力较小；当高度较大，层数较多时，框架结构底层柱所承受轴力就会变得很大，并且由水平荷载所产生梁柱上的弯矩也明显增加，这就会导致梁柱截面尺寸增大，并且钢筋也会增多、增大，不仅给建筑平面布置带来了较大的困难，同时也小号较大量的材料，提高了工程造价，所以层数较多的建筑一般不采用框架结构来设计。 受力特点：框架结构的抗力主要来自于梁、柱的抗弯、抗拉压、抗剪和抗扭能力。单层框架柱底完全固结，单层梁的刚度也大到可以完全限制柱顶的转动，此时在侧向荷载作用下，柱的反弯点在柱的中间，其承受的弯矩为全部外弯矩的一半，另一半由

29、柱子的轴力形成的力偶来抵抗。这种情况下的梁、柱之间的相互作用即为框架作用的理想状态完全框架作用。实际的框架作用往往介于完全框架作用与悬臂梁排架柱之间，梁、柱等线性构件受建筑功能的限制，截面不能太大，其线刚度比较小，故而抗侧刚度比较小。在水平荷载的作用下框架结构底层柱子的轴力、剪力和弯矩最大，且由下向上减少。一般情况下每根柱子都有反弯点，但当梁的刚度比柱子刚度小很多时，柱子可能没有反弯点。 变形特点：在水平荷载作用下框架结构的侧向变形主要由两部分构成：第一部分是由于柱和梁的弯曲变形产生的侧移。这部分侧移呈现剪切型特征；第二部分是由于柱的拉伸、压缩产生的侧移，这部分侧移呈现弯曲型特征。于是框架结构

30、总的侧向变形科表示为第一部分侧移与第二部分侧移的和。其中在框架结构中，柱和梁的弯曲变形产生的侧移是主要的。随着框架结构的高度的增大，柱的拉伸、压缩产生的侧移会逐渐增大，进而在总的侧移中所占比重逐渐增大，但由于框架结构所能适用的最大高度有限，故两部分侧移合成后的框架总位移仍然主要呈现剪切变形的特征。 3. 结构布置（1）首先，框架结构布置之前先设置有柱网，柱网通常采取方形或矩形布置。在柱网的基础上，框架结构的平面形状根据规划用地、建筑用途及建筑造型等因素确定的。同时，在柱网的前提下，可以变换建筑的平面形状。 （2）抗震框架结构的平面布置应力要求简单、规则、均匀、对称，使刚度中心与质量中心尽量减少

31、偏差，并尽量使框架结构的纵向、横向具有相近的自振特性。同时，当建筑物某一方向长度过大时要在适当的位置设缝，避免整个结构出现扭转。 （3）框架结构应布置并设计为双向抗侧力体系，主体结构的梁柱间不应采用铰接，也不应采用横向为刚接、纵向为铰接的结构体系。 （4）多层框架结构的平面布置形式非常的灵活，框架结构按照承重方式的不同分为以下三类：横向框架承重方案：以框架横梁作为楼盖的主梁，楼面荷载主要由横向框架承担。由于横向框架数往往较少，主梁沿横向布置有利于增强房屋的横向刚度。同时，主梁沿横向布置还有利于建筑物的通风和采光。但由于主梁截面尺寸较大，当房屋需要大空间时，净空较小，且不利于布置纵向管道。 纵向

32、框架承重方案：以框架纵梁作为楼盖的主梁，楼面荷载由框架纵梁承担。由于横梁截面尺寸较小，有利于设备管线的穿行，可获得较高的室内净空。但房屋横向刚度较差，同时进深尺度受到预制板长度的限制。 纵横向框架混合承重方案：纵横向框架混合承重方案是沿纵横两个方向上均布置有框架梁作为楼盖的主梁，楼面荷载由纵，横向框架梁共同承担。它具有较好的整体工作性能。4. 框架结构设计要求设计原则： 对于框架结构，允许其出现塑性铰，如果结构在承载能力基本保持不变的情形下，仍能具有较大的塑性变形能力，具有这种特点的结构成为延性结构。但框架结构的塑性铰只能出现在梁上，这样可以通过梁的塑性变形来提高结构的延性，但倘若塑性铰出现在

33、柱子上，那么结构就会成为机动体系，就会导致结构破坏，这就是强柱弱梁的概念。通常用位移延性比=u/y来表示结构的延性，其中u为结构仍能保持一定承载力时的最大顶点位移，y为结构进入塑性状态时的顶点位移。 延性比是结构抗震性能的一个重要指标。延性大的结构说明其在地震作用下保持一定承载力时能有较大的顶点位移，这样能吸收和耗散大量的地震能量，此时建筑就不会出现超出抗震要求的严重破坏或倒塌。相反，若结构延性交叉，在地震作用下容易发生脆性破坏，甚至倒塌。5. 钢筋混凝土框架结构设计过程中注意的问题5.1概念设计上着重注意的问题 （1）强柱弱梁的措施。强柱弱梁指的是使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求。用以提

34、高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。“强柱弱梁”不仅是手段，也是目的，其手段表现在人们对柱的设计弯矩人为放大，对梁不放大。其目的表现在调整后，柱的抗弯能力比之前强了，而梁不变。即柱的能力提高程度比梁大。这样梁柱一起受力时，梁端可以先于柱屈服。保证直到罕遇水准地面运动下框架中均能形成合力的塑性变形（塑性铰）分布格局，以使结构的总延性能力能得到良好发挥。因此，当建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯矩按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成

35、塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。 （2）“强剪弱弯”的措施：使钢筋混凝土构件中与正截面受弯承载能力对应的剪力低于该构件斜截面受剪承载能力的设计要求。使结构构件在发生受弯破坏前不先发生剪切破坏。用以改善构件自身的抗震性能。强剪弱弯是保证构造延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大个别承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关规范要求。当我们强调加强构件抗弯能力的同时，也要适当增强构件的抗剪强度，当剪跨比过大或过小时，都会有可能出现构件的脆性破坏，所以为了避免脆性破坏，则可适当增加箍筋和弯起

36、钢筋。 （3）构造措施。对于大跨度柱网的框架结构，在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连，使得楼梯间处的柱可能成为短柱，因此应对柱箍筋全长加密。这一点，在设计中容易被忽略，应引起重视。对框架结构外立面为带形窗时，应设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，应注意加强构件措施。对于框架结构长度略超过规范限值，建筑功能需要不允许留缝时，为减少有害裂缝（规范规定裂缝宽度小于0.3mm），建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋，构造间距小于150mm，屋面应该设置后浇带，后浇带处按构造措施适当加强。5.2 设计构造方面的问题 （1）框架节点核心区箍筋配置应该满足规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍

37、筋最小体积配箍率的要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，但对于建筑抗震设计规范（GB50011-2010）中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍筋率分别不宜小于0.6%、0.5%和0.4%。柱剪跨比不大于2的框架节点核芯区，体积配箍率不宜小于核心区上，下柱端的较大体积配箍率。”设计中常被忽视，尤其是保证节点核心区延性的重要构造措施，应严格遵守。 （2）底层框架柱箍筋加密区范围应满足建筑抗震设计规范（GB50011-2010）中规定的“底层柱，柱根处箍筋加密区范围不小于柱净高的1/3”这是在建筑抗震设计规范（GB50011-2001）2008年版中新增加的要求，设计中应该重点说明。 （3）

38、框架梁的纵向配筋率应注意：建筑抗震设计规范（GB50011-2010）规定的“梁端箍筋加密区的长度、箍筋最大间距和最小直径应按表6.3.3采用，当梁端纵向受拉钢筋配筋大于2%时，表中箍筋最小直径数值应大于2mm。”在目前的设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足，应该引起足够的重视。 （4）框架梁上部纵筋部水平锚固长度应满足混凝土结构设计规范（GB50010-2010）中的规定：“框架端节点处，当框架梁上部纵筋水平直线段锚固长度不足时，应伸至住外边并向下弯折，弯折钱的水平投影长度不应小于0.4LabE”当框架柱截面尺寸小于400mm400mm时，应注意梁上部纵筋直径的选择，否则这一项要求不容

39、易得到保证。6. 钢筋混凝土框架结构优化设计 一个项目建设的全过程需要经历策划、设计和施工等三个价额段，虽然在这三个阶段中设计所花费的费用只占整个工程费用的1%2%。通过结构优化设计来降低工程造价是控制工程投资的一个有效途径，而正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键。但是由于在设计过程中，设计人员没有结构优化的意识，或者是因为工程量大、设计任务重、时间紧迫等原因，选择结构方案时按照个人经验选取，不注重概念设计，导致方案达不到经济性的要求，发生结构选取不合理等情况。建筑结构设计的首要任务是满足建筑功能的需求，实现建筑适用、安全、美观、经济的目标。到目前为止，国内还没有一个适用于大多数结构优

40、化的数学模型，往往都是根据具体情况酌情处理，最终都要使所有的结构构件达到极限承载能力时，此时即为最优解，这也是结构优化的核心思想。6.1 常用的结构优化设计方法 结构优化设计大致分为三类：尺寸优化、性能指标优化、拓扑优化。（1） 尺寸优化对结构进行优化最简单和最直接的做法是修改结构单元尺寸，也就是在优化设计中将结构的尺寸参数作为设计变量，这种方法成为结构尺寸优化设计，运用这种方法，我们可以对结构进行优化，已达到目标函数最优的目的。但尺寸优化不能改变原结构的形状和拓扑，很难对原设计进行较大的修改。（2） 性能指标优化 常用的形状设计方法将控制结构形状的某些边界控制点的几何信息取为设计变量，由这些

41、控制点生成结构的边界，从而达到改变结构的形状，是目标函数最优的目的。性能指标优化既可以改变结构单元的尺寸，又可以改变结构的形状。（3） 拓扑优化 结构拓扑优化方法的主要思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材料的分布问题。它不仅要解决尺寸优化问题，还要确定 节点间杆件的连接方式，是结构优化领域中最为困难，更具挑战性的课题。6.2 优化设计步骤给定参数明确设计变量构造目标函数构建约束条件 通常对钢筋混凝土结构进行优化设计，可以采用建立数学模型的方法进行优化设计，即把工程实际问题用数学表达式表示，包括选定设计变量，选择目标函数，简历约束方程等几个步骤。（如下图）主要参考文献：【1】建筑抗震设计规范（GB-50011-2010）.北京：中国建筑工业出版社，2010【2】混凝土结构设计规范（GB-50010-2010）.北京：中国建筑工业出版社.2010【3】姬晓鸣，高屿.钢筋混凝土结