3.6 框架结构截面初定
1.梁柱截面尺寸初估算
建筑方案确定后，需要结构工程师选择结构方案，对于框架结构，主要是确定柱网及初估梁和柱截面尺寸。对于有多年设计经验的工程师来说，可能初估一次截面尺寸，就能直接通过计算，或者只经过一两次的调整就能满足要求。而对于刚毕业的学生或设计经验不足的工程师来说，往往会不知所措，布置的柱网和构件截面尺寸不是太小就是太大，只有在计算机上重复试算，把大部分精力浪费在了调整模型上。设计人员刚开始做设计时不可能具备足够的设计经验，因此，平时做设计时应注意收集和记住一些常用到的工程设计数据，提高设计效率。为了方便设计人员选取截面，下面给出了一些常用的结构构件截面估算尺寸及估算办法，供设计人员参考。
（1）梁、板截面估算 梁截面高度和板的厚度初步估算可参考表3.5给出的数据。
表3.5 梁、板截面尺寸估算表
注：表中L为梁、板的计算跨度（井字梁为短跨）。
（2）柱截面估算 柱轴压力的计算，与柱网尺寸和楼屋面设计荷载有关，当为矩形柱网时，柱的受荷范围一般近似取该柱在X、Y两个方向邻跨跨度中线所围合成的矩形，作为受荷面积。初步估计时可以按照地上每层荷载标准值12～15kN/m2，地下每层荷载标准值22kN/m2计算，总层数迭加后，乘以受荷面积和设计值转换系数1.25，即直接确定轴压力。例如某框架结构，柱网尺寸8m×8.4m，地上12层，抗震等级二级。依据《高规》表6.4.2査得轴压比限值为0.75，柱子混凝土强度等级为C30，fc=14.3N/mm2，估算中柱轴压力设计值为：
中柱尺寸确定后，边角柱就可近似取相同截面，再建模计算，微调后基本就能满足要求。下面给出在不同柱底轴力下柱截面尺寸的参考表格（表3.6），该表编制时选取一般框架结构的中柱、设防烈度7度、抗震等级二级为计算依据，设计时先手算出柱底轴力，按照表中给出的数据，就可以初定柱截面尺寸，从而大大节省设计人员的时间。
表3.6 框架柱截面尺寸估算 （单位：mm）
从上面表格中柱截面尺寸可以看出，对于C40的柱子，建筑10层高时一般取800×800，建筑20层高时一般取1200×1200。当柱子材料为混凝土中加钢骨时，以上截面面积一般还可以再压缩掉30%～35%，也就是说C40的钢骨混凝土柱子，以上条件均不变的话，建筑10层高时可减少到650×650，20层时可减少到1000×1000。如果设计人员把一个10层左右框架结构（8m×8m柱网）的首层柱截面取1000×1000或以上的柱子，作为一名资深设计人员就应判断出，这个柱子截面肯定偏大，有优化的余地，至少可以取到800×800。
2.恒载、活载估算
结构设计时必须记住一些经常用到的建筑结构荷载，这是判断一个结构工程师是否合格，是否具备设计能力的一个重要指标。
（1）恒荷载估算取值
1）普通楼面（住宅、办公）：2.0kN/m2（不包括楼板自重）
2）轻质隔墙（固定或自由）：2.0kN/m2（100mm厚）
3）普通屋面（有保温防水）：4.0kN/m2（不包括屋面板自重）
（2）活荷载估算取值
1）不上人屋面：0.5kN/m2
2）上人屋面：2.0kN/m2
3）屋顶花园：3.0kN/m2
4）楼面均布活荷载。《建筑结构荷载规范》GB 50009—2012（以下简称《荷载规》）第5.1.1条给出了常用的民用建筑楼面均布活荷载标准值值，为了便于记忆，将常见活荷载内容汇总为表3.7。
表3.7 民用建筑楼面均布活荷载标准值分类表 （单位：kN/m2）
（续）
3.不同直径钢筋面积
结构设计除了整体计算外，主要是构件配筋，而钢筋的面积对于刚做设计的结构人员来说很重要，必须熟记一些常用到的钢筋截面面积（见表3.8），这样就可以快速校核计算机给出的构件配筋是否合理。
表3.8 各种规格的钢筋截面积
4.梁内单排钢筋最大根数
按照《混规》第9.2.1条规定：梁上部钢筋水平方向的净间距不应小于30mm和1.5d；梁下部钢筋水平方向的净间距不应小于25mm和d。当下部钢筋多于2层时，2层以上钢筋水平方向的中距应比下面2层的中距增大一倍；各层钢筋之间的净间距不应小于25mm和d，d为钢筋的最大直径。设计人员应能熟记常用到的不同梁宽单排最多能放置各种规格钢筋的总根数，见表3.9。
表3.9 梁纵向钢筋单排最大根数
5.混凝土强度设计值
《混规》第4.1.2条规定：素混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15；钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20；采用强度等级400MPa及以上的钢筋时，混凝土强度等级不应低于C25。预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。承受重复荷载的钢筋混凝土构件，混凝土强度等级不应低于C30。工程中常用的混凝土强度设计值见表3.10。
表3.10 混凝土轴心抗压强度和轴心抗拉强度设计值
记忆方法：
（1）混凝土轴心抗压强度设计值，约等于混凝土强度等级数值的1/2减去1或2。
即：
（2）混凝土轴心抗压强度设计值为其前后相邻数值和的平均值。
即：
（3）混凝土轴心抗拉强度设计值约为轴心抗压强度设计值的1/10～1/16。
即：ft=fc/10，（C30～C40）；ft=fc/12，（C45～C55）；ft=fc/14，（C60～C70）；ft=fc/16，（C75～C80）。