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建筑结构设计中多层框架结构设计浅析辛红

发表时间：2018-08-30T13:00:13.037Z 来源：《防护工程》2018年第8期作者：辛红1 王桂敏2

[导读] 为了充分发挥其作用，本文阐述了框架结构的主要特征，对建筑结构设计中多层框架结构设计的主要原则及其设计要点进行了探讨分析，旨在保障建筑结构工程质量。

辛红1 王桂敏2

1.潍坊市规划设计研究院山东潍坊 261041；

2.山东万特置业发展有限公司山东潍坊 261041

摘要：框架结构是指一种由梁和柱结构连接而成的一种承重结构，其在实际应用过程中，不仅有着一个良好的承重作用，还对建筑空间结构有着良好的维护分隔作用，有效提高了建筑工程的使用功能，为了充分发挥其作用，本文阐述了框架结构的主要特征，对建筑结构设计中多层框架结构设计的主要原则及其设计要点进行了探讨分析，旨在保障建筑结构工程质量。

关键词：框架结构；特征；建筑结构设计；多层框架结构设计；原则；要点

1.框架结构的主要特征

建筑结构有很多类型，而且各自具有不同的特性，框架结构在建筑施工中应用比较广泛，而且施工效果也比较好。此外框架结构可以提高建筑的稳定性，施工过程中具有操作简便的特性，其可以在保证建筑质量的前提下，加快施工的进度。框架结构的特征主要有：

1.1自重比较轻。设计这种结构的建筑单位，可以有效的控制工程造价，降低施工成本，建筑施工的目的是提高经济效益，这种结构的建筑施工可以节省大量成本，同时也可以提高建筑收益，具有较强的经济性。

1.2灵活性强，有利于平面空间结构的设计，可以调整建筑平面空间布局，使其更加合理。这样可以使建筑的空间结构得到更充分的利用，可以扩展更多的空间面积，提高其利用率，而且这样的建筑内部结构也更加和谐。

1.3具有增强稳定性的特点，这样的结构可以使其构件更加标准，而且可以使施工更加规范，有利于提高施工人员的技术，对这种结构的有效利用，可以使整个建筑结构更加安全，而且对其的规范也可以提高施工人员的工作效率，从而加快施工的进度，提高企业的经济效益。

1.4框架结构设计也是建筑设计者比较青睐的建筑类型。这种结构稳定性高，而且可以使设计师充分发挥自己的能力与构思，可以根据施工单位的要求，在施工的过程对设计进行修改，具有灵活性，这种结构的设计增加了建筑的功能，也有助于设计师提高自己的设计水平。

2.建筑结构设计中多层框架结构设计的主要原则

建筑结构设计中多层框架结构设计的原则主要表现为：

2.1强剪弱弯的原则。建筑结构设计中多层框架结构设计过程中的强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位的结构在遭遇地震的过程中能以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构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。

2.2强柱弱梁节点的原则。建筑结构设计中多层框架结构设计过程中，需要对各个梁端和截面进行控制以及对抗弯能力进行处理，这是当前钢筋混凝土框架结构设计的关键，更是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，保证柱不被压溃的关键控制措施。并且尽可能将柱的截面尺寸设计的大些，并控制柱的轴压比要满足规范要求，以增加延展性。在进行截面承载力验算时，将柱的设计弯矩按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋。框架梁加密区箍筋肢距应满足混凝土结构设计规范的要求。

3.建筑结构设计中多层框架结构设计要点的分析

通常多层框架结构设计采用柱下独立基础，并且《抗震规范》中指出，当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时，不超过8层且高度在24m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房，可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。这就是说，在8度以下地震区，大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。但这些建筑在基础设计时应考虑风荷载的影响。因此在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中，必须输入风荷载。

3.1建筑结构设计中多层框架结构基础设计中的抗震荷载设计要点分析。建筑结构设计中多层框架结构设计基础设计过程中，对于8度地震区的房屋建筑基础设计中，满足上述条件的钢筋混凝土建筑结构设计中多层框架结构设计形式房屋建筑，就不需要进行建筑地基或者基础的抗震承载设计验算。但是，在结合建筑房屋的设计施工实际情况，在进行该种情况与类型的房屋建筑基础设计中虽然不需要进行房屋建筑基础以及地基的抗震承载设计验算，但是需要在建筑地基荷载设计中，需要对于建筑地基的风力荷载影响进行设计考虑。一些钢筋混凝土建筑结构设计中多层框架结构设计建筑基础荷载设计中，设计人员往往会因为建筑工程处于地震区高层建筑的范围之外，因此，在进行建筑基础设计中，就忽视对于建筑基础风荷载的设计验算，这是建筑结构设计中多层框架结构设计建筑基础荷载设计中存在比较突出和严重的问题，应注意进行避免。

3.2建筑结构设计中多层框架结构基础设计中的基础顶面荷载设计要点分析。在建筑结构设计中多层框架结构设计建筑基础荷载设计验算中，进行建筑独立基础部分的设计时，对于建筑基础顶面上的外荷载设计中，只是通过建筑基础顶面荷载的轴力设计值以及弯矩设计值，进行荷载作用设计验算，容易忽略建筑基础顶面荷载中的剪力作用设计，甚至一些建筑基础顶面荷载设计中，只是通过轴力计算进行建筑基础顶面荷载设计计算，这都容易对于建筑基础以及上部结构的安全质量产生很大的影响，也是建筑结构设计中多层框架结构设计建筑基础荷载设计中存在比较突出的另一问题，需要在设计中进行注意和避免。

3.3建筑结构设计中多层框架结构设计抗震等级以及振型组合数设计要点分析。主要表现为：

3.3.1建筑结构设计中多层框架结构抗震设计中，对于振型组合数的设计选取，相关要求与规定指出，建筑抗震设计中合理的振型数量选取确定多是以振型参与质量在总质量中的90%振型数为主。需要注意的是，在进行建筑抗震设计中，对于振型组合数的选取确定，首先应注意振型个数要小于建筑结构中原有的振型总数量；其次，在进行耦联计算的建筑结构中，振型组合数的选取通常为9个；最后，在进行建筑抗震设计中振型组合数的选取确定时，还需要注意一个建筑结构的振型组合数量应比振型有效质量系列化的90%大。

3.3.2建筑结构设计中多层框架结构工程的抗震设计中，应注意建筑工程的具体类型，比如房屋建筑，在建筑抗震等级设计中，就被划

建筑结构设计

65 建筑结构设计分析张亚超魏强西安骊山建筑规划设计院摘要：本文主要介绍建筑结构的基本内容,然后针对目前建筑结构设计当中墨守成规的现象,提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性,推动结构设计的发展，对建筑结构设计常见问题做了分析，为以后的设计提供参考。关键词：建筑；结构设计；方法；概念设计而建筑结构设计优化方法的应用则既能满足建筑美观、造型优美的要求，又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实质意义上的“经济适用”房。 1 结构设计的基本内容 1.1 屋顶（面）结构图当建筑是坡屋面时,结构的处理方式有两种:梁板式及折板式。梁板式适用于建筑平面不规整,板跨度较大,屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。反之,则适用折板式。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于 120 厚。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法, 建议采用剖面示意图加大样详图的表示方法（实践证明此方法便于施工人员正确理解图纸）。1.2 结构平面图在绘制结构平面布置图前有个问题需要说明一下, 就是要不要输入结构软件进行建模的问题。当建筑地处抗震设防烈度为 6 度区时,根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算的但应符合有关的抗震措施要求。那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模的,直接设计即可,但要注意受压和局部受压的问题。必要时进行人工复核。对于局部受压的防御措施是要按规定对梁下设梁垫以及设置构造柱等措施。如果时间不是很紧张的话建议还是输入建模较好, 有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算。另外，当建筑地处抗震设防烈度为 7 度及以上时我的观点是必须要输入软件建模计算的, 绘制结构平面图时如果没有建模的话就可以直接在建筑的条件图上来绘制结构图了, 这一步必不可少的是删除建筑图中对结构来讲没有用的部分,简单快捷的方法是利用软件的图层功能,直接冻结相关的层。然后再建立新的结构图层:圈梁层、构造柱层、梁层、文字层、板钢筋层等等。这样做的目的是提高绘图效率, 方便在不同结构平面图间的拷贝移动和删除。1.3 楼梯楼梯梯板要注意挠度的控制, 梯梁要注意的是梁下净高要满足建筑的要求, 梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一。局部不合适处可以采用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中。阁楼层处的楼梯由于有分户墙的存在要设置抬墙梁。注意梁下的净空要求, 并要注意梯板宽度的问题。首段梯板的基础应注意基础的沉降问题, 必要时应设梯梁。1.4 基础基础要注意混凝土的标号选择应符合结构耐久性的要求。基础的配筋应满足最小配筋率的要求（施工图审查中心重点审查部位）。条基交接部位的钢筋设置应有详图或选用标准图。条基交叉处的基底面积不可重复利用,应注意调整基础宽度。局部墙体中有局部的较大荷载时也要调整基础的宽度（因软件计算的是墙下的平均轴力）。基础图中的构造柱,当定位不明确时应给予准确定位。 2 概念设计所谓的概念设计一般指不经数值计算, 尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中, 依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想, 从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法, 可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择,易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的经济可靠性能，同时,也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。概念设计的重要性：概念设计是展现先进设计思想的关键，一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。一般认为，概念设计做得好的结构工程师，随着他的不懈追求，其结构概念将随他的年龄与实践的增长而越来越丰富，设计成果也越来越创新、完善。遗憾的是，随着社会分工的细化，大部分结构工程师只会依赖规范、设计手册、计算机程序做习惯性传统设计，缺乏创新，更不愿（不敢）创新，有的甚至拒绝对新技术、新工艺的采纳（害怕承担创新的责任）。大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天，对计算机结果的明显不合理、甚至错误不能及时发现。 3 建筑结构设计常见问题（下转第67页）

多层混凝土框架结构设计文献综述

多层混凝土框架结构设计 1.前言随着社会的发展,钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍.由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点；与钢结构相比又具有造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。因此，在我国钢筋混凝土结构是多层框架最常用的结构型式。近年来，世界各地的钢筋混凝土多层框架结构的发展很快，应用很多。一般框架结构是由楼板、梁、柱及基础4种承重构件组成的，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。文献[1]认为，在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置比较的灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。多层钢筋混凝土框架结构设计可以分为四个阶段：一是方案设计，二是结构分析，三是构件设计，四是绘施工图。结构分析和构件设计是结构设计中的计算阶段，在现代，已由电子计算机承担这一工作，常采用PKPM建模计算。但是，结构的计算并不能代替结构的设计。文献[2]中认为：良好的结构设计的重要前提，应该是合理组织与综合解决结构的传力系统、传力方式，良好的结构方案是良好结构设计的重要前提。2.关于框架结构设计文献回顾 2.1框架结构的优缺点框架结构体系是由横梁与柱子连接而成.梁柱连接处(称为节点)一般为刚性连接,有时为便于施工和其他构造要求,也可以将部分节点做成铰接或者半铰接.柱支座一般为固定支座,必要时也可以设计成铰支座.框架结构可以分为现浇整体式,装配式,现浇装配式. 文献[3]中提到:框架结构的布置灵活,容易满足建筑功能和生工艺的多种要求.同时,经过合理设计,框架结构可以具有较好的延性和抗震性能.但是,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.当层树较多或水平力较大时,水平位移较大,在强烈地震作用下往往由于变形过大而引起非结构构件(如填充墙)的破坏.因此,为了满足承载力和侧向刚度的要求,柱子的截面往往较大,既耗费建筑材料,又减少使用面积.这就使框架结构的建筑高度受到一定的限制.目前,框架结构一般用于多层建筑和不考虑抗震设防,层数较少的的高层建筑(比如,层数为10层或高度为30米以下) 2.3框架结构的布置多层框架结构的平面布置形式非常的灵活，文献[4]中将框架结构按照承重方式的不同分为以下三类：(1)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. (2)纵向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

钢结构课程设计

中南大学《钢结构基本原理》课程设计设计名称：钢框架主次梁设计专业班级：土木1112班姓名：周世超学号：指导老师：龚永智设计任务书（一）、设计题目某钢平台结构（布置及）设计。（二）、设计规范及参考书籍 1、规范（1）中华人民共和国建设部. 建筑结构制图标准[S]（GB/T50105－2001）（2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准[S]（GB/T50001－2001）（3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范[S]（GB5009－2001）（4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范[S]（GB50017－2003）（5）中华人民共和国建设部. 钢结构工程施工质量验收规范[S]（GB50205-2001） 2、参考书籍

（1）沈祖炎等. 钢结构基本原理[M]. 中国建筑工业出版社，2006 （2）毛德培. 钢结构[M]. 中国铁道出版社，1999 （3）陈绍藩. 钢结构[M]. 中国建筑工业出版社，2003 （4）李星荣等. 钢结构连接节点设计手册（第二版）[M]. 中国建筑工业出版社，2005 （5）包头钢铁设计研究院?中国钢结构协会房屋建筑钢结构协. 钢结构设计与计算（第二版）[M]. 机械工业出版社，2006 （三）、设计内容某多层图书馆二楼书库楼面结构布置示意图如图一所示，结构采用横向框架承重，楼面板为120mm厚的单向实心钢筋混凝土板。荷载的传力途径为：楼面板—次梁—主梁—柱—基础，设计中仅考虑竖向荷载与动荷载的作用。框架按照连续梁计算，次梁按照简支梁计算。其中框架柱为焊接H型钢，截面尺寸为H600X300X12X18，楼层层高取3.9米采用的钢材为Q345，焊条为E50 柱网尺寸9 ×9，永久荷载5，活荷载10 活荷载分项系数为1.4 恒荷载分项系数为1.2 （四）、设计内容要求 1)验算焊接H型钢框架柱的承载能力，如不满足请自行调整 2)设计次梁截面CL-1（热轧H型钢）。 3)设计框架主梁截面KL-1（焊接工字钢）。 4)设计框架主梁短梁段与框架柱连接节点，要求采用焊缝连接，短

斜山坡多层建筑结构设计及基础处理措施

斜山坡多层建筑结构设计及基础处理措施发表时间：2019-07-10T15:31:55.603Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年5期作者：陆鸿知 [导读] 城市化的不断发展使得城市规模在不断的扩大，由此引发了城市用地紧张的问题。摘要：城市化的不断发展使得城市规模在不断的扩大，由此引发了城市用地紧张的问题。在一些城市的规划建设中，由于平原用地十分的稀少，所以建筑大都选择在低矮山坡上进行。具体分析平原建筑施工和山坡建筑施工发现，山坡建筑施工的承重、荷载和平原区域有着明显的不同，所以在相同结构的建筑施工中，山坡区域的建设其设计的要求更好，具体的操作难度更大。本文就斜山坡上多层建筑结构设计和基础处理作具体分析，旨在为实践提供指导和参考。关键词：斜山坡；多层建筑结构；结构设计；基础处理随着多层建筑施工的广泛开展，在斜山坡上进行多层建筑的施工不可避免。在斜山坡这种复杂场地上建造多层建筑时，在上部结构设计过程中，为了防止不均匀沉降造成的破坏，形成多层次的空间稳定结构体系；应用结果表明，采用的方法与措施对在斜山坡地基上进行建筑结构设计是行之有效的。为了改善山坡施工环境，基础处理的效果必须要进行强化，具体的建筑施工也需要做结构设计的综合化和细致化分析。简言之，在斜山坡行进行多层建筑施工，无论是结构设计还是基础处理都必须要实现专业和科学，所以分析这方面的具体内容现实意义显著。 1斜山坡多层建筑施工的基础处理 1.1基础分析在斜山坡多层建筑施工的基础处理中，首先要做的工作是基础的分析。基础分析包括两个方面：①地质分析。对于多层建筑的施工实践来看，地质结构的稳定结构稳定的保障，所以需要对具体区域的地质运动以土层结构做分析，这样可以更好的判断区域土壤结构的工程性。②环境分析。区域降水以及一些频繁发生的灾害（地质灾害、气象灾害）会影响的建筑的稳定，所以在基础分析中，需要对环境要素做掌握，这样，在具体的设计中可以做好趋利避害。 1.2基础设计和处理在基础分析的情况下，利用分析所得的资料和信息做设计和处理是斜山坡基础处理的坚持的重要原则。就设计处理来讲，如果是区域存在着较为明显的地质运动，那么在设计中需要强调建筑的抗震性，如果是区域土壤的湿度比较大，那么在具体结构设计的时候，需要将建筑结构的防潮登记做相应的提升。总而言之，基础设计和处理需要在具体的资料分析上基础上进行，这样，设计的合理性会更加的显著。 2斜山坡多层建筑结构设计的具体内容从当前的斜山坡多层建筑结构设计分析来看，其中包含的内容比较丰富，只有对这些内容和的设计都进行强化，其整体设计提升的效果才能够实现。 2.1地基荷载。斜山坡多层建筑结构设计中，地基的荷载是需要设计的重要内容。就地基荷载的具体分析来看，其要满足两方面的要求：①要保证荷载实现水平上的均衡。斜山坡的地基其水平荷载是不均匀的，这会导致建筑结构的承压向某一面或者某一点倾斜，而这种状况容易出现结构垮塌，所以在具体设计的时候需要对水平地基的荷载做处理，使其能够达到水平均衡的目的。②荷载要实现垂直方向上的增强。因为地基荷载在多层建筑结构中其受力的最大的，因此需要对其竖向的受力做强化，这样可以避免地基因为荷载加大而产生裂缝。 2.3挡土墙设计坡地建筑中，设计好挡土墙的意义重大，挡土墙是影响到上部结构设计的关键。挡土墙的设计及施工中都应遵循安全，经济、合理的原则，从实际场地出发，结合地形地质条件及使用要求，因地制宜，以取得最好的社会效益，山区地形地质条件千变万化，每个工程都有其特殊性。工程设计时根据实际情况，因地制宜，力求达到挡土墙建筑物的完美组合，通常坡地建筑挡土墙设计做法有两种：考虑挡土墙与主体结构分开；结合主体结构布置挡土墙。挡土墙要有足够刚度，使墙身在土压力作用下不发生移动或转动。挡土墙设计应满足以下要求，挡土墙强度计算：在静止土压力及水压力作用下，挡土墙计算模型按1m板带宽度，上端简支，下端固定的单向板进行计算，土压力按静止土压力取值，K取0.5。结构刚度要求：在挡土墙高度范围内框架柱截面高度取挡土墙厚的两倍。由于挡土墙内侧为地下室，不能直接设置泄水孔，因此在挡土墙背面底部及中部设置排水盲沟，沿挡土墙顺坡导入地下室外侧边沟。 2.2各个结构层的承重。在斜山坡多层建筑结构设计中，各个结构层的承重设计也是重要的内容。就具体的分析来看，多层结构建筑的受力层主要分为三部分[3]：①上部受力。上部受力层其承重是最小的，所以在具体设计的时候只需要对具体承重做计算考虑即可。②中部结构受力。中部结构既要对上部做支撑，又会对下部结构造成压力，因此在中部结构设计的时候要选择结构刚度和强度比较大但是质地较强的材料。③下部结构。下部结构支撑整个建筑，其承重最为明显，所以在具体设计的时候，结构密度要做合适的调整。简言之，对各个结构层的承重做分析设计，设计的合理性会更加的突出。 3、斜山坡多层建筑结构设计和基础处理效果提升的措施斜山坡多层建筑结构设计和基础处理效果要想取得普遍性的提升，需要从具体的施工实践进行资料的总结和分析，这样各方面的考虑才会更加的完善。而以下就是根据资料总结的提升具体效果的措施。 3.1多角度把握稳定性影响因素从具体的分析来看，多角度的把握稳定性影响因素并在具体的设计和处理中进行运用，建筑整体设计和处理效果会明显的提升。从具体的分析来看，所谓的多角度主要指三个方面：①地质稳定角度。斜山坡的地质结构存在着明显的受力差异性，所以其在受到外界干扰的时候，原有的结构容易受到破坏，基于这种情况，在基础处理的时候需要分析斜山坡结构不平衡现象，从而利用工程措施对原有的结构做改变，从而保证其受力的平衡。②环境稳定角度。从具体的设计考虑来看，建筑设计需要能够对抗环境中的不利因素，比如大风、地震等，所以在具体设计的时候需要对区域环境做调查分析并在环境基础上做针对性的设计。③承重稳定性。多层建构的建筑其存在的明显特点是下部的承重要高于上部，因此在设计的时候，下部的承重密度以及所需要的材料性能都要优于上部，这样，多层结构受力才不会出现头重脚轻的局面。综合分析来看，做好上述三方面的稳定分析和设计，多层结构建筑的安全性会得到明显的提升。

建筑结构设计试题及答案

建筑结构设计一、选择题（每小题1分，共20分） 1、单层厂房下柱柱间支撑设置在伸缩缝区段的（）。 A 、两端，与上柱柱间支撑相对应的柱间 B 、中间，与屋盖横向支撑对应的柱间 C 、两端，与屋盖支撑横向水平支撑对应的柱间 D 、中间，与上柱柱间支撑相对应的柱间 2、在一般单阶柱的厂房中，柱的（）截面为内力组合的控制截面。 A 、上柱底部、下柱的底部与顶部 B 、上柱顶部、下柱的顶部与底部 C 、上柱顶部与底部、下柱的底部 D 、上柱顶部与底部、下柱顶部与底部 3、单层厂房柱牛腿的弯压破坏多发生在（）情况下。 A 、0.751.0 C 无论何时 q γ＝1.4 D 作用在挡土墙上q γ=1.4 12、与b ξξ≤意义相同的表达式为（）