天津市聚龙园幼儿园教学楼设计毕业设计论文.doc

北京科技大学天津学院本科生毕业设计（论文）

本科生毕业设计(论文)

题 目:
天津市聚龙园幼儿园

教学楼设计

英文题目:
A design of a kindergarten teaching

building in TianJin julong garden

系 :
土木工程系

专 业:
土木工程

班 级:
土木班

学 生:

学 号:

指导教师:

职称:

指导教师:

职称:

-4-

摘　　要
本工程根据设计任务书设计一幢教学楼，楼房结构体系为现浇钢筋混凝土框架结构。长53m，宽21m，屋面板顶面标高为15.6m，总建筑面积4000-5000m2，4层，层高3.6米，室内地面标高：±0.00，室外标高：-0.45m。建筑耐久年限50年，抗震等级三级，抗震设防烈度7度。基本风压0.40KN/m2，雪荷载0.40KN/m2。该工程是教学建筑，是幼儿园小朋友活动教学的场所。在设计上以规整的一字形安排平面，充分利用场地。
框架结构是由梁和柱连接而成的高次超静定结构，既承受竖向荷载，又承受水平荷载和水平地震作用等侧向力的影响。本设计包括建筑设计和结构设计两部分。其中建筑设计主要包括工程概况和建筑设计条件资料。这栋建筑物是一座以教学为主的现代建筑，力求充分体现现代化的特点。在整体造型上突出现代、新颖，做到简洁、明快、虚实相接、刚柔相济，给人以蓬勃向上的感觉。设计上采用框架结构、外装饰铝板、拉索点式玻璃幕墙等新技术、新材料，突出框架结构特点，混凝土、玻璃、铝板有机结合，创造一个满足功能、符合环境、有鲜明现代性的建筑形象。
结构设计主要包括：结构布置、刚度计算、荷载汇集、水平地震作用下结构内力的计算、竖向荷载作用下结构内力计算、内力组合、构件截面设计等。根据规范要求，妥善地处理好建筑与结构的关系做到与环境相协调，同时满足教学和消防抗震的要求，最终确定了柱、框架梁、楼盖、屋面、楼梯等的设计。
综上所述，建筑设计，结构设计（平面布置，荷载和地震作用计算，内力计算和组合，框架梁、柱部分抗震设计等）和施工图是整个毕业设计的主体部分。相信在老师的悉心指导下，我将通过自己的努力圆满完成全部设计任务。

关键词：框架结构，混凝土，建筑设计，结构设计
A design of a kindergarten teaching building in TianJin julong garden

Abstract
This project uses concrete frame structure, 53meters, 21meters wide, the main structure for the four layers; storey are 3.6m, indoor and outdoor with the height difference 0.45m; frame beams, columns and panels are cast; housing Panel top elevation of 15.6m. The project is a office building, is the administrative staff in the workplace. Designed to shape the arrangements of a regular plane, full use of space.
Frame structure is connected by the beams and columns made of high indeterminate structure, not only to withstand vertical loads, but also to withstand the horizontal load and horizontal seismic effects such as lateral force. The building is a modern building with teach-based, and strive to fully reflect the modern features. Prominent in the overall shape of modern, innovative, be concise, crisp, deficiency and excess phase, hardness and softness, gives a vigorous feeling. Design of a framework structure, external decorative aluminum, glass curtain wall cable point and other new technologies, new materials, highlighting structural features of the framework, concrete, glass, aluminum combine to create a meet function, consistent with the environment, have clear-cut modern building image.
Structural design include: structural arrangement, stiffness calculation, load collection, internal force under horizontal seismic calculations, the vertical load calculation of internal force, internal force composition, component cross-section design. According to the code requirement, processes the construction and the structure relations properly does is coordinated with the environment, simultaneously satisfies the work and the fire earthquake resistance request, has determined the column, frame Liang, the ceiling, the roofing, the staircase finally and so on design.
In summary, the architectural design, structural design (layout, calculation of load and seismic force is computed and the combination of frame beams, columns and other parts of seismic design) and construction plans is the main part of the graduation project. I believe, under the guidance of the teacher, I will, through their own efforts to the successful completion of all design tasKey Words：frame structure, normal concrete, architectural design, structural design

ks.

目　　录
摘　　要 1
Abstract 2
引 言 1
1设计任务 3
1.1工程概况 3
1.2设计资料 3
1.2.1气象条件 3
1.2.2抗震设防烈度 3
1.2.3设计依据 3
1.2.4主要结构材料 4
1.3设计要求 4
1.4设计成果 4
2建筑设计 6
2.1设计要点 6
2.2平面设计 7
2.3立面设计 8
2.4剖面设计 8
2.5平面图 9
2.6立面图 9
2.7剖面图 9
3结构设计 10
3.1结构设计概况 10
3.1.1结构类型的选择 10
3.1.2结构体系的选择 10
3.1.3屋盖（楼面）体系的选择 11
3.1.4基础选型 11
3.1.5结构设计所遵循的主要设计规范规程 11
3.1.6本工程结构选型 11
3.2框架结构平面布置 12
3.2.1结构布置原则 12
3.2.2柱网布置和层高的确定 12
3.2.3承重框架的布置 13
3.2.4变形缝 14
3.3柱网布置及计算简图 15
3.3.1计算简图与计算单元简图 15
3.3.2柱网布置 17
3.4梁、柱截面尺寸估算 17
3.4.1梁截面尺寸确定 17
3.4.2柱截面尺寸确定 18
4荷载计算 20
4.1荷载标准值计算 20
4.2三轴框架梁上荷载标准值 22
4.2.1恒载计算 22
4.2.2活载计算 24
4.3地震荷载计算 26
4.4风荷载计算 30
5内力计算与分析 33
5.1柱的侧移刚度计算 33
5.2恒荷载作用下框架内力计算 34
5.2.1恒载作用下框架弯矩计算 34
5.2.2恒载作用下框架剪力计算 36
5.2.3恒载作用下框架轴力计算 37
5.3活荷载作用下框架内力计算 38
5.3.1活载作用下框架弯矩计算 38
5.3.2活载作用下框架剪力计算 40
5.3.3活载作用下框架轴力计算 40
5.4地震荷载作用下框架内力计算 41
5.5风荷载作用下框架内力计算 42
5.5.1求各柱的剪力值 43
5.5.2求反弯点高度 43
5.5.3框架内力值 44
6内力组合 49
6.1框架内力组合 49
6.2框架柱内力组合 51
6.2.1柱内力组合 51
6.2.2柱端弯矩值设计值的调整 51
7框架梁柱配筋计算 55
7.1框架梁配筋 55
7.1.1框架梁正截面承载力计算 55
7.1.2框架梁斜截面承载力计算 56
7.2 框架柱配筋 57
7.2.1 B轴框架柱配筋 57
7.2.2 C轴框架柱配筋 60
7.3结构布置图 62
7.4配筋图 62
结　　论 63
参 考 文 献 64
附 录A 66
附 录B 72
在 学 取 得 成 果 75
致　　谢 76

引 言
本设计的目的是综合应用所学的基础课、专业课知识和相应技能，来解决在具体的土木工程设计中所遇到的问题。在建筑设计方面：要求建筑物简单明快、具有时代感;结构布局要合理，便于使用。在结构设计方面：要求运用合理的理论知识，使建筑物满足安全性、实用性、耐久性、可模型好、整体性好的功能要求。
本设计的意义通过设计来进一步了解钢筋混凝土框架结构体系的特点：1)建筑平面布置灵活，使用空间大。2)延性较好。3)整体侧向刚度较小，水平力作用下侧向变形较大（呈剪切型），所以建筑高度受到限制。4)非结构构件破坏比较重。
本设计的指导思想是根据设计任务书的要求和一些必要的基础资料，结合技术条件和建筑设计的要求，对结构体系、总体布置、空间组合等进行合理的安排，然后再进行结构设计、构件设计和构造设计等具体结构设计。
1850年前后，法国人取得了钢筋混凝土的专利权，我国预拌混凝土的市场潜力也是相当大的，随着商品混凝土产量和人均预拌混凝土消费量的增加，其增长率将逐步下降，中国商品混凝土行业有望从高速发展期进入成熟期。
框架结构的研究，对于建筑的荷载情况，分析其受力，采用框架结构近似计算法，求竖向荷载作用下的内力用弯矩分配法；求水平荷载作用下的内力时用D值法等，求水平地震作用的时候采用底部剪力法。结合所学过的知识，通过查阅参考资料完成初步设计，再交给指导老师审查，审查通过后，利用CAD和手工完成绘图，利用Word完成设计说明及其他内容的编写。
框架结构的配筋主要是对梁、柱、节点进行配筋。在按照规范规定的方法对内力进行组合，求出控制界面的最不利荷载后，就可以以此为依据进行结构的配筋。同时，结构的配筋还必须满足规范规定的构造要求。
完成配筋后，整个结构设计就基本完成了。通过该结构设计可以锻炼自己的结构设计能力，复习了以前学习过的知识，并且将学过的知识进行了综合应用，为以后继续深造打下良好的基础。
本结构计算选用一榀框架为计算单元，采用手算的简化计算方法，其中计算框架在竖向荷载下的内力时使用弯距二次分配法，不但使计算结果较为合理，而且计算量较小，是一种不错的手算方法。本设计主要通过工程实例来强化大学期间所学的知识，建立一个完整的设计知识体系，了解设计总过程，通过查阅大量的相关设计资料，提高自己的动手能力。

1设计任务
1.1工程概况
本工程根据设计任务书设计一幢教学楼，楼房结构体系为现浇钢筋混凝土框架结构。长53m，宽21m，屋面板顶面标高为15.6m，总建筑面积4000-5000m2，4层，层高3.6米，室内地面标高：±0.00，室外标高：-0.45m。该工程是教学建筑，是幼儿园小朋友活动教学的场所。在设计上以规整的一字形安排平面，充分利用场地。
1.2设计资料
1.2.1气象条件
本地区基本风压0.40KN/m2，基本雪荷载0.40KN/m2，地面粗糙类型C型。主导方向：冬季主导东北风，夏季主导东北南。夏季最热月平均28℃，最高温度40.7℃，冬季最冷月平均气温11.3℃，最低温度-14℃。夏季相对湿度73%,冬季相对湿度81%。年平均降雨量为1034.1mm，月最大降水量179.3mm。
1.2.2抗震设防烈度
1、抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组
2、抗震等级：三级
3、建筑结构安全等级：二级
4、建筑抗震设防类别：丙类；
5、建筑场地土类别：Ⅱ类；
6、建筑耐久年限为50年
1.2.3设计依据
1、主管部门规划意见书和审批通过的初步设计批文；
2、甲方设计任务书；
3、主要设计规范规程包括：
①建筑结构荷载规范(GB50009-2012)；
②混凝土结构设计规范（GB50010-2010）；
③建筑抗震设计规范（GB50011-2010）；
④建筑工程抗震设防分类标准（GB50223-2008）；
⑤混凝土结构耐久性设计规范（GB50476-2008）；
1.2.4主要结构材料
结构类型：钢筋混凝土框架结构
工程地段：天津市北辰区
主要材料：混凝土柱，梁，板采用C25
基础垫层采用C15
构造柱，过量采用C20
钢材采用Q235，Q335
砌体采用加气混凝土空心砌块
1.3设计要求
1、图纸要求：使用AutoCAD软件绘制图纸，要求制图所选用的线型及尺寸标注、编号等符合《建筑结构制图标准》,要求图面整洁，饱满，布置匀称。
2、计算书要求：结构计算书内容应完整、清楚，计算步骤要条理分明，选用参数或引用数据应有可靠依据，构件编号、计算结果应与图纸一致。
3、建筑和结构设计均应符合有关国家规范要求，施工图绘制规范，表达清楚。结构分析要认真仔细[1]。
1.4设计成果
设计成果包括建筑设计、结构设计和施工图两部分。
1、建筑设计和结构设计要求包括以下内容：
①设计概况；
②建筑设计说明；
③结构设计说明；
④结构设计计算书。
2、施工图要求包括以下内容：
①建筑施工图
a.首层、标准层、及屋顶平面图；
b.轴立面图；
c.建筑剖面图。
②结构施工图
a.标准层的配筋图；
b.框架梁、柱及节点的配筋详图。

2建筑设计
本次设计的建筑是位于天津市北辰区聚龙园幼儿园教学楼。造型美观，设计合理，占地面积约为1092.96m2。
2.1设计要点
多层框架结构适合于在办公楼、教学楼、公共建筑、图书馆等建筑中采用。框架结构的特点是由柱承受梁和板传递来的竖向和横向荷载，墙体只起围护、分隔作用，承重结构和维护结构分工明确。框架结构本身并不形成空间，只为形成的空间提供一个骨架，这就为自由灵活的分隔空间创造也十分有利的条件。多层框架结构的设计对于土木工程专业的学生来讲，是很重要的毕业设计的一部分，而且重点在结构设计上，建筑设计作为一般了解的内容，其侧重点在建筑平面、立面和剖面设计上。
鉴于毕业设计的时间不长，建筑设计又走在结构设计之前，没有反复推敲的可能，为了在较短时间内完成建筑设计图纸，需要掌握的设计要点如下：
1、建筑平面设计
①依据建筑功能的要求，门窗的立面形式一定要确定各房间的开间和进深；
②根据交通、防火与疏散的要求，确定楼梯间的位置和尺寸；
③确定墙体所用的材料和厚度，以及门窗的型号与尺寸。
2、建筑立面设计
①确定门窗的立面形式。门窗的立面形式一定要与立面整体效果相协调；
②与平面图相对照，核对雨水管、雨篷、阳台等的位置及做法；
③确定立面装饰材料做法、色彩以及分格艺术处理的详细尺寸。
3、建筑剖面设计
①分析建筑物空间组合情况，确定其最合适的剖切位置。一般要求剖到楼梯间及有高低错落的位置；
②进一步核实外围墙窗台、过梁、围梁、楼板等在外墙高度上的构造关系，确定选用哪种类型的窗台、过梁、围梁、楼板及其形状和材料；
③根据平面图计算确定的尺寸，核对楼梯的在高度方向上梯段的尺寸，确定平台梁尺寸[2]。
2.2平面设计
该四层框架结构教学楼位于抗震设防烈度为7度的区域，对抗震要求比较高，所以在平面设计上力求简单、规则、对称，因而采用“一”字形建筑平面以利于抗震，而且有利于自然采光和通风。在框架结构的平面布置上，柱网是竖向承重构件的定位轴线在建筑平面所形成的网格，是框架结构的脉络。柱网布置既要满足建筑平面布置和使用功能的要求，又要使结构受力合理，构建种类少，施工方便。柱网布置还应该与建筑分隔墙布置互相协调，一般常将柱子设在纵横建筑墙交叉点上，以尽量减少柱网对建筑使用功能的影响。
进行平面设计，主要考虑使用部分和交通联系部分两方面。在进行使用部分的平面设计时，主要考虑教室及其他一些服务性用房的使用要求，分析房间的面积大小，形状和尺寸、门窗在房间平面的位置，采光要求等；交通联系部分的平面设计，首先具体确定走廊、楼梯等通行疏散要求的宽度，具体确定门厅、过厅等人们停留和通行所必需的面积。框架结构常见的柱网布置方式有，内廊式、外廊式、等跨式、对称不等跨式等。本多层框架结构教学楼采用内廊式柱网布置，也就是中间为走廊，两边为教室。考虑到走廊长度大于40m，两面布置房间时，走廊最小净宽度为1.8m，所以中间走的跨度取为2.1m。横向的柱跨度分为7.5m、2.1m、7.5m；纵向柱跨度大部分为3.3m。纵向一共有16跨，总长度53m，总宽度为21m。其长宽比为2.52，满足7度设防区建筑长宽比不允许超过5.0的要求。
该教学楼根据建筑使用功能的要求，首层设有门厅、值班室、男女卫生间、晨检室、活动室及教师办公室。主楼梯设在建筑物中央，正对着门厅以利于工作人员与来访人员的垂直交通。另外，考虑到建筑物的防火与疏散，在建筑物的两端部分别设置辅助楼梯，从而满足安全疏散距离不超过30m的要求，楼梯间采用乙级防火门，并向疏散的方向开启，考虑教学楼的防火和紧急时刻疏通人流，所以首层设置了三个门，以便于疏散人群。

2.3立面设计
立面设计是为了满足使用功能和美化环境的需要而进行的。同时，还可起到改善环境条件、保护结构和装饰美化建筑物的作用。并且要考虑它的耐久性、安全性、经济性；要正确处理与施工技术的关系。
该四层教学楼在建筑外立面上采用宽大而明亮玻璃窗，从而可以表现简洁和现代感。建筑的立面和竖向剖面上力求规则，避免立面凹进或凸出，使结构的侧向刚度变化均匀，有利于结构抗震。另一方面该教学楼在体型上比较矮，所以在立面设计上尽量多采用竖线条，避免视觉上的矮胖效果，也可以通过将立面进行分层划分，使各层自成一个良好的比例关系，从而在视觉上分散人对立面整体的注意力。还要调整各个立面上的墙面处理和门窗的安排，以满足建筑立面形式美的原则。最后对主入口、雨篷、女儿墙、建筑装饰等进行重点及细物处理，门厅部分的主入口采用突出的形式，与门厅两侧的房间和雨篷有机的形成一个整体，以强调主要出入口处，还有立面上窗上皮和们上皮处于同一标高上，进而形成立面上和谐的关系[2]。
2.4剖面设计
建筑物的剖面设计是对各房间和交通联系部分进行竖向的组合布局。它的主要内容有明确房间的剖面形状，建筑物各部分高度和层数，进行建筑剖面组合，研究建筑空间的利用。
在建筑物的层高上，考虑到建筑空间比例的要求，一般房间高度与进深的合适比例为1：2，该教室的进深为7.5m，有考虑到提供足够的房间净高度，以避免高低的房间给人压抑的感觉。因此综合考虑层高采用3.6m。根据总建筑面积的要求，该教学楼采用四层，总建筑高度为15.6m，其高宽比为0.23m，满足7度抗震设防烈度区建筑物高宽比不允许超过3的要求。另外从室内采光和通风的角度考虑，窗台的高度取为1m，窗高度取为1.8m，屋顶女儿墙高度为1.2m。
本工程第一层至第四层层高均为3.6m，设两部封闭楼梯。所有楼梯均采用双跑。楼梯设计均采用踏步高126mm、宽300m。根据楼层不同。楼梯间进深为7.5m，开间为3.3m，梯段宽1.8m。楼梯下设置200厚过梁，以承受荷载。
2.5平面图
见附图建施2
2.6立面图
见附图建施7
2.7剖面图
见附图建施7

3结构设计
3.1结构设计概况
3.1.1结构类型的选择
钢筋混凝土、钢和砌体三种材料是建筑中常见的重要材料。根据所使用的材料不同，建筑结构可分为以下几种类型：
①砌体结构；
②混凝土结构；
③钢结构；
④钢-钢筋混凝土组合结构。
在不同国家、不同地区、不同条件下，选择合适的建筑材料，充分利用其优点，克服其缺点，已经成为房屋建造的一个重要经济指标。砌体结构主要用于建造多层住宅、办公楼、教学楼以及轻型工业厂房等；钢结构多用于超高层建筑、大跨度空间结构建筑以及重型或特殊要求的工业厂房等；其他情况均可考虑采用钢筋混凝土结构。
钢筋混凝土结构：由于具有取材丰富，造价低廉，强度高、刚度大，耐火性好、耐久性好以及延性良好，而且结构布置灵活方便，可组成多种结构体系等优点，因此，目前在发展中国家的各类型建筑中得到较广泛的采用。我国已建造了高达200的63层钢筋混凝土结构─广州国际大厦。但是钢筋混凝土结构的主要缺点是结构自重大、体积大、容易开裂、施工速度慢等，为了克服这些缺点，近年来不断开发了高强度混凝土、轻骨料混凝土、预应力混凝土等，都得到了很好的发展。由于混凝土结构系列凸显的优点，发达国家的混凝土结构高层建筑也日益增加[3]。
3.1.2结构体系的选择
结构体系是指结构抵抗外部作用构件的组成方式。特别是在高层建筑中，抵抗水平力成为设计的关键环节。建筑中常用的5种结构体系如下：
①框架结构体系；
②剪力墙结构体系；
③框架-剪力墙结构或板柱-剪力墙结构体系；
④筒体结构体系；
⑤其他结构体系。
3.1.3屋盖（楼面）体系的选择
多层与高层建筑中各竖向抗侧力结构（框架、剪力墙、筒体）是依靠水平楼面结构连成整体的，水平力通过楼板平面进行传递和分配。因此，要求楼板在自身平面内有足够大的刚度。常用的楼板体系有，现浇楼面结构和装配整体式楼面结构体系。抗震区一般优先采用现浇楼板结构，因此本设计采用现浇楼面结构体系，以提高框架结构的整体性和结构的抗侧刚度。
3.1.4基础选型
多层与高层建筑的基础选型应根据上部结构形式、工程地质、施工条件等因素综合考虑确定。可以选用的基础形式有，柱下独立基础、条形基础、十字交叉基础、筏板基础、箱形基础以及桩基础。基础的埋置深度也必须满足地基变形和稳定的要求，以减少建筑物的整体倾斜，防止倾覆和滑移。基础的埋置深度，采用天然地基时可以不小于建筑物高度的1/12；采用桩基础时可以不小于建筑物的高度的1/15，桩的长度不计埋置深度之内[3]。
该四层教学楼由于采用框架结构，层数不多，柱轴力不大，而且地基条件比较好，其地基承载力特征值可达180kPa，所以采用柱下独立基础，其埋置深度为标准冻结深度0.8m以下。
3.1.5结构设计所遵循的主要设计规范规程
该四层框架结构教学楼结构设计中，主要参考的设计规程和规范有：
①建筑结构荷载规范（GB50009-2010）；
②混凝土结构设计规范（GB50010-2010）；
③建筑抗震设计规范（GB50011-2010）；
④混凝土结构耐久性设计规范（GB50476-2008）；
3.1.6本工程结构选型
采用钢筋混凝土现浇框架结构（纵横向承重框架）体系。对于四层教学楼，可选用钢筋混凝土框架结构。该建筑开间和跨度较大，要求布置灵活。同时，考虑到该建筑处于7度地震区，故选用框架结构。由于将承受纵、横向水平地震作用，选用纵、横向承重框架体系，四柱三跨不等跨的形式[8]-[11]。
其他结构选型：
(1)屋面结构：采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度取100mm。
(2)楼层结构：采用现浇混凝土楼板。
(3)楼梯结构：由于楼梯段水平投影长度小于3m，故采用钢筋混凝土板式楼梯。
(4)过梁：窗过梁以及带雨篷的门过梁均采用钢筋混凝土梁，并采用纵向框架梁兼作窗过梁。
(5)天沟：采用现浇天沟
3.2框架结构平面布置
3.2.1结构布置原则
1、结构平面形状和立面体型宜简单、规则、使各部分刚度均匀对称，减少结构产生扭转的可能性；
2、控制结构高宽比，以减少水平荷载下的侧移；
3、尽量统一柱网及层高，以减少构件种类规格，便于设计与施工；
4、房屋的总长度宜控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为若干温度区段。
该教学楼根据上述结构布置的原则，结构平面采用单一的“一”字形平面；立面上也采用平整的立面，避免凹进或凸出。平面上个房间尽量布置对称，楼梯的布置也要对称，使各部分的刚度均匀，减少结构产生扭转的可能性。该框架结构的高宽比为，16.5/18=0.92，小于《高层规程》JGJ3-2002第4.2.3条规定的高宽比限值为3的要求。在柱网布置上尽量采用统一的柱网，横向采用7.6m和2.8m；两种跨度；纵向大部分采用10m的单一跨度，便于设计与施工。另外，该教学楼的总长度为70m，虽然超过了《砼规范》GB50010-2002第9.1.1条伸缩缝的最大间距55m的要求，但采用一些构造和施工措施，不设伸缩缝[17]。
3.2.2柱网布置和层高的确定
在该框架结构在柱网布置上，根据建筑平面设计和结构布置的原则，采用内廊式的建筑平面，中间为走廊，两侧为教室。因此，横向为四排柱的三跨对称布置的框架，其跨度分别为7.5m、2.1m、7.5m；在纵向有11榀横向框架，横向框架之间的跨度均为3.3m。
根据建筑剖面和立面设计的要求，每层高均采用3.6m，首层需考虑到人员比较集中和各种管线较多。
3.2.3承重框架的布置
在柱网确定后，沿房屋的纵横两方向用梁把柱子联系起来，形成框架结构。由于实际的框架结构是一个空间受力体系，为了计算方便起见，可以把实际空间框架结构看成纵横两个方向的平面框架，这样简化仅限于方形或矩形的规则平面。沿建筑物长向的称为纵向框架，沿建筑物短向的称为横向框架。它们分别承受各自方向上的水平力，而楼面竖向荷载则依楼盖结构布置方式的不同以不同的方式传递。
按照楼面竖向荷载的主要传递方向和楼盖的设置不同，承重框架的布置方案可分为：横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架混合承重三种方案[18]。
1、横向框架承重方案
横向框架承重方案是在横向布置框架承重梁，在纵向布置连系梁。横向框架承受全部竖向荷载和横向水平荷载，纵向框架只承受纵向水平荷载。一般情况，横向框架跨数较少，截面较大的主梁沿横向布置有利于提高横向抗侧刚度；而纵向框架则跨数较多，所以在纵向仅需按构造要求布置连系梁。这也有利于房间室内的采光与通风等建筑要求。
2、纵向框架承重方案：
纵向框架承重方案是在纵向布置框架承重梁，在横向布置连系梁。纵向框架为主框架，承受全部竖向荷载和纵向水平荷载，横向框架只承受横向水平荷载。由于楼面荷载由纵向梁传给柱子，所以横梁高度较小，有利于设备管线的穿行。当房间需要较大开间时，可以获得较高的室内净高。此外，当地基土的物理性能在房间纵向有明显差异时，可以利用纵向框架的刚度来调节房间的不均匀沉降。房间的横向刚度差是纵向框架承重方案的缺点。
3、纵横向框架混合承重方案：
纵横向框架混合承重方案是在两个方向均需布置框架承重梁以承受楼面荷载。采用这种承重方案，两个方向的框架均同时承受竖向荷载和水平荷载。当楼面上作用较大荷载或者当柱网布置为接近正方形时，常常采用这种承重方案。楼面常采用现浇双向楼板或井式梁楼面。纵横向框架双向承重方案具有较好的整体工作性能，框架柱均为双向偏心受压构件，为空间受力体系。对于抗震要求较高的框架结构，横向和纵向均应设计成刚接框架，采用双向梁柱抗侧力体系。
由于该四层教学楼位于地震区，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，采用双向框架承重方案和现浇楼面的屋楼盖体系，而且主体结构纵横向均采用刚接的结构体系，形成双向抗侧力体系[16]。
3.2.4变形缝
变形缝是指伸缩缝、沉降缝和防震缝。在一般的房屋结构总体布局中，应当考虑温度、沉降、收缩和体型复杂等房屋结构的不利影响因素。通常用伸缩缝、沉降缝或防震缝将房屋分成若干独立部分，从而消除沉降差、温度应力和体型复杂对结构的危害。但是高层建筑出于对建筑使用要求和立面效果的考虑，以及防水处理困难等原因，往往希望少设或不设缝。特别是在地震区，由于变形缝将房屋分成几个独立的部分，地震时常常会出现建筑物之间相互碰撞而造成的地震灾害。因此，在高层建筑中，目前总的趋势是尽可能不设缝，并且从总体布置或构造上采取相应措施来减少变形缝引起的种种比较复杂的工程问题。
1、伸缩缝的设置
主要与结构的平面长度有关。该教学楼的总长度虽然超过了在《砼规范》GB50010-2002第9.1.1条的规定限制，但采用下列几项措施之后，仍不设置伸缩缝。
2、沉降缝的设置
主要与基础受到的上部荷载及场地的地质条件有关。如果要设置沉降缝，其宽度一般不宜小于50mm，而且沉降缝与伸缩缝的不同之处，在于沉降缝不但要将房屋的地上部分断开，地下部分也需要断开。在地震区，所设置的沉降缝应做成防震缝所要求的宽度，以避免沉降缝两侧的房屋互相碰撞。
3、防震缝的设置
主要与建筑平面形状、高差、刚度、质量分布等因素有关。当房屋平面复杂、不对称或是房屋各部分刚度、高度和重量相差悬殊时；在地震区，由于地震力作用下，房屋出现扭转及复杂的震动状态，在连接薄弱部位可能出现震害等情况都要设置防震缝。多层与高层建筑在下列情况时宜采用设置防震缝。
a.平面狭长或外伸部分较长而无加强措施；
b.房屋有较大错层；
c.各部分结构的刚度或荷载相差悬殊，并且没有采用有效措施。
由于该教学楼建筑平面单一规则，刚度和质量分布均匀对称，又没有错层，对于较长的平面采取了一些施工措施，因此，该教学楼不设置防震缝[4]。
3.3柱网布置及计算简图
3.3.1计算简图与计算单元简图
框架结构是是一个空间受力体系，整个结构在纵向、横向协同工作，共同承受外荷载作用。在使用计算机软件进行分析时，框架结构的内力和侧移计算应采用三维空间结构的计算简图。当使用手算方法时，就需要对结构进行合理的简化。一般教学楼建筑中横向内力和变形基本相同。因此，结构设计时一般简化为取中间有代表性的一榀横向框架作为计算单元进行计算即可。
将复杂的空间结构简化为平面框架之后，应进一步将实际的平面框架转化为力学模型——计算简图。在框架结构的计算简图中，梁、柱用其轴线表示，梁与柱之间的连接用节点表示，梁或柱的长度用节点间的距离表示。当框架各层柱截面尺寸不同，但其形心线重合时，框架柱的轴线取截面形心线。当框架各层柱截面尺寸不同且形心线不重合时，一般采取近似方法，将顶层柱的形心线作为柱子的轴线。
但是必须注意，按此计算简图算出的内力是计算简图轴线上的内力，由于此轴线不一定是各截面的形心线，故在截面配筋计算时，应将按计算简图算得的内力转化为截面形心轴处的内力。
框架柱轴线间的距离即为框架梁的计算跨度。框架柱的计算高度应为各横梁形心轴线间的距离，当各层梁截面尺寸相同时，除底层外，柱的计算高度可取各层的层高。此外，对梁柱板均为现浇的情况，梁截面的形心线可近似取至板底。对底层柱的下端，一般取至基础顶面；当设有整体刚度很大的地下室，且地下室的层间刚度不小于上部结构层间刚度的1.5倍时，可取至地下室结构的顶部。
选中KJ-1进行计算
底层柱高度从基础顶面取至一层板顶，本工程暂定基础顶面标高为-0.8米，底层取H=3600+300+500=4400mm，二至四层取层高H=3600mm。见图3.1:

图3.1 框架KJ-1示意图
在计算简图中，框架杆件用轴线表示。一般情况下，等截面柱的轴线取截面形心轴。上、下层柱截面尺寸不同时，往往取顶层柱的形心线作为柱轴线，此时应该注意按照计算简图算出的内力是计算简图轴线上的内力，对下层柱而言，此轴线不一定是柱截面的形心轴，进行构件截面设计时，应该将近似计算的内力转化为截面形心轴处的内力。
梁跨度取柱子轴心间的距离，层高取柱高，即为各层梁顶面之间的结构标高差。对底层柱取基础顶面到二层楼面间的高度。另外，对于倾斜或折线形的横梁，当坡度小于1/8时，可以简化为水平直杆。对于不等跨梁，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处理，简化后的跨度取原框架各跨跨度的平均值。
3.3.2柱网布置
框架柱的布置应使整个建筑体型规则、均匀，避免有较大的外挑和内收，结构的承载力和刚度宜自上而下逐渐的减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。详见首层建筑平面图
3.4梁、柱截面尺寸估算
3.4.1梁截面尺寸确定
框架结构的主梁梁截面高度H按（1/8~1/12）L确定，L为梁计算跨度，梁净跨与截面高度之比不宜小于4，梁的截面宽度不宜小于200mm，梁截面的高宽比不宜大于4。
框架梁的截面宽度可取bb=（1/3～1/2）h，为了使端部节点传力可靠，梁宽b≥ 250mm。次梁尺寸的选定：h＝(1/15～1/12)L b=(1/3—1/2)h 式（3.1）
纵 梁：,
取
,
取
横 梁： ，
（