建筑结构设计流程及要点

建筑构造设计实务零距离Buildingstructuredesignpracticefacetoface!第一篇建筑构造设计流程及要点目录1.建筑设计中的构造1.1建筑设计必须遵遵法律、法规和规范1.2建筑设计既综合又详细1.3从整体上把握建筑构造1.4建筑构造设计的定义1.5建筑构造设计要点示意图2.各设计阶段构造设计要点2.1方案设计阶段2.2初步设计阶段2.3施工图设计阶段

3.构造与建筑的关系3.1方案设计阶段，构造工种需要及早介入3.2技术设计阶段，构造设计必须不断优化4.施工图的绘制原则4.1目录编排4.2图幅控制4.3百分比选择4.4文字阐明4.5构件索引4.6轴线编号4.7尺寸标注4.8构件编号顺序4.9字符大小4.10线宽设定5.工程技术交底及施工会审

5.1技术交底一般内容5.2施工会审原则1.建筑设计中的构造1.1建筑设计必须遵守现行法律、法规和规范1997年11月1日，主席令第91号公布《建筑法》。2023年1月10日，国务院令第279号公布《建筑工程质量管理条例》。2023年9月25日，国务院令第293号公布《建设工程勘察设计管理条例》。2023年12月11日，历经23年的奋争与期待，中国正式成为WTO第143个组员国）2023年8月23日，建设部令第134号公布《房屋建筑和市政基础设施工程施工图设计文件审查管理措施》。（目前全国施工图审查一次经过率约为50％。）……地措施规。现行国标、行业原则以及地方原则。1.2建筑设计既综合又详细建筑的三要素，涉及建筑功能、建筑技术和建筑形象。其中，建筑功能是主导原因，它对建筑技术和建筑形象起决定作用。建筑技术是实现建筑功能的手段，它对功能起制约或增进发展的作用。建筑形象也是发展变化的，在相同的功能要求和建筑技术条件下，能够发明出不同的建筑形象，达成不同的美学条件。由此可见，建筑工程设计既综合又详细，既有形又无形，所以，建筑师在设计思想上经常而且首先强调总体而不是个别单元。许多有创见的建筑师和构造工程师，已经充分认识到在形成使用特征的同步（而不是后来）形成构造空间形式的主要性，并致力于纠正构造工程师中存在一种不良倾向－－等待建筑师给出一种体现空间形式的方案（非构造的），然后设法去完毕它。在当代技术条件下，建筑物应是建筑师和工程师发明性合作的产物。1.3从整体上把握建筑构造1.3.1一栋建筑就是一根镂空的柱子一栋建筑就是一根镂空的柱子，这是从整体上对建筑构造在竖向荷载作用下的把握。短柱承载力为强度所控制，长柱承载力为稳定所控制。高层建筑构造的高宽比控制相应于长柱的长细比控制，整体构造的主轴两方向的刚度接近相应于柱子的等稳定性控制……1.3.2一栋建筑就像一根镂空的悬臂梁将一栋建筑旋转90°就是一根镂空的悬臂梁，这是从整体上对建筑构造在水平荷载作用下的把握。短梁承载力为剪力所控制，以剪切变形为主；长梁承载力为弯矩所控制，以弯曲变形为主。建筑构造的整体侧向变形由剪切变形和弯曲变形共同构成，高宽比较大时，以弯曲变形为主，高宽比较小时，以剪切变形为主。……1.4建筑构造设计的定义《建筑构造设计术语和符号原则》GB/T50083-97有关建筑构造设计的定义

“2.3.1建筑构造设计designofbuildingstrctures在满足安全、合用、耐久、经济和施工可行的要求下，按有关设计原则的要求对建筑构造进行总体布置、技术与经济分析、计算、构造和制图工作，并谋求优化的全过程。”1.5建筑构造设计要点示意图2.各设计阶段构造设计要点

2.1方案设计阶段

ConceptionDesign2.1.1方案设计阶段工作目的建筑物的整体构造可行性，柱、墙分布及楼面梁的支承条件的合理性，以便建筑专业进一步深化，形成一种各专业都可行，且大致合理的建筑方案。2.1.2方案设计阶段工作内容1)构造选型2)构造分缝3)构造布置如下三项应用于复杂或超高层建筑的方案比选4)构造试算5)构造计算成果的判断6)超限鉴别

2.2初步设计阶段

BasicDesign2.2.1初步设计阶段工作目的在方案设计阶段的基础上调整、优化，使得构造布置和构件截面合理、经济，并作为施工图实施根据。2.2.2初步设计阶段工作内容1)构造布置和构造计算（含构造优化）2)基础选型，以及地下水抗浮设计水位确实定3)构造特殊处理4)构造、构件或节点是否需要作试验5)初步设计构造阐明文本编制6)初步设计图纸绘制7)如需超限审查，按要求准备文本

2.3施工图设计阶段

ConstructionDocumentsDesign2.3.1施工图设计阶段工作目的现场施工实施技术文件，要确保设计图纸的质量（完整性、科学性、深度要求）。2.3.2施工图设计阶段工作内容1)构造详细计算2)图纸目录编排3)图幅控制及布图技巧4)文字阐明5)构件配筋要求3.构造与建筑的关系房屋建筑尤其是民用建筑中的构造与建筑的关系相当亲密。工业建筑中的构造很大程度上要服从工艺、生产流程的需要，其中的柱网布置、层高等空间尺寸往往由生产上的需要决定，构造只是在此基础上有条件地选择合理的楼盖、屋盖及支承支撑构件的构造型式。而民用建筑因为使用用途各不相同、建筑体型及立面千变万化，尤其是高层建筑的出现，使得构造工种在其中处于举足轻重的位置，因而形成构造工种与建筑工种的相互渗透、相互制约的亲密关系。3.1方案设计阶段，构造工种必须及早介入方案设计阶段，构造工程师的任务是：根据建筑使用功能、平面尺寸、总高度以及抗风抗震要求，利用概念设计的手段，拟定合适的构造体系和构造类型、合理的柱网尺寸、抗侧力构件的合适位置和大约数量、恰当的层高以及建筑平面是否要设缝等。即从大方向确保建筑方案在构造上是可行的、宏观上基本是合理的，当然不必拘泥于细部尺寸或详细构造。构造工程师及早介入方案设计，不但使方案可行而增强工程设计接标的竞争能力，而且更主要的是能够防止建筑方案被采纳而构造上是不可行或存在非常不合理的被动局面甚至处于骑虎难下的窘境，后一种情况在建筑功能较复杂、设防烈度高的高层建筑的方案设计中更显突出。正确的介入措施是沿着建筑师的思绪，将必要的合理的构造想法毫不张扬地隐含于海阔天空的建筑创作中。构造工种切忌喧宾夺主，以免堵塞建筑师的创作源泉。3.1.1方案设计阶段构造工种的主要工作1)为方案的可行性、合理性提供保障；2)在构造选型、构造布置、抗风抗震等方面提供专业意见；3)主动配合、随时处理方案在构造方面的问题。3.1.2《抗规》GB50011-2023

有关构造整体性方面的要求“3.4.1（强条）建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性。不规则的建筑应按要求采用加强措施；尤其不规则的建筑应进行专门研究和论证，采用尤其的加强措施；严重不规则的建筑不应采用。注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。3.7.1（强条）非构造构件，涉及建筑非构造构件和建筑附属机电设备，本身及其与主体构造的连接，应进行抗震设计。“3.5.2（强条）构造体系应符合下列各项要求：1具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。2应防止因部分构造或构件破坏而造成整个构造丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。3应具有必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。4对可能出现的单薄部位，应采用措施提升其抗震能力。3.5.3构造体系宜符合下列各项要求：1宜有多道抗震防线。2宜具有合理的刚度和承载力分布，防止因局部减弱或突变形成单薄部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中。3构造在两个主轴方向的动力特征宜相近。”3.1.3《高层建筑混凝土构造技术规程》

JGJ3-2023有关构造设计的基本要求

“4.1一般要求4.1.2（与《抗规》GB50011-2023第3.4.1、3.5.2条相同，略）4.1.3（与《抗规》GB50011-2023第3.5.3条基本相同，略）4.2房屋合用高度和高宽比4.3构造平面布置4.4构造竖向布置4.5楼盖构造4.6水平位移限值和舒适度要求4.7构件承载力设计体现式4.8抗震等级4.9构造要求”3.1.4构造体系的选定选择构造体系时，应渗透如下概念设计原则①抗震概念设计原则②建筑形体的规则性符合规范要求注：形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。③构造布置受力明确，传力途径直接简朴④合理的刚度和承载力分布⑤合理设置构造缝⑥技术创新和新技术、新材料的应用1)抗侧力构造体系的选择在选择抗侧力构造体系时，要综合考虑建筑物的高度、平面尺寸和建筑物的用途及功能要求，其中首要的原因是建筑高度。目前广泛应用的四大构造类型如下：①框架构造构造布置灵活，侧向刚度小，抗震性能差，合用高度低。7度区，限高50m（旧规范55m）。②剪力墙构造侧向刚度很大，抗震性能很好，但布置不灵活。7度区，限高120m。③框架－剪力墙构造构造布置较灵活，侧向刚度较大，抗震能力很好，是比较理想的构造类型。7度区，限高120m。④筒体构造（主要涉及框架－筒体和筒中筒等两种）侧向刚度大，抗震性能好。7度区，框架－筒体构造限高130m，筒中筒构造限高150m。2)楼盖构造体系的选择在选择楼盖构造体系时，要综合考虑建筑物的抗侧力构造体系、平面尺寸和建筑物的用途及功能要求，其中首要的原因是跨度。目前广泛应用的四大楼盖构造类型如下：①无梁楼盖－－板底平整，施工以便一般RC楼面跨度≤6m；预应力RC楼面跨度≤9m。带柱帽时合用跨度可合适增长。每个方向不宜少于三跨。②肋形楼盖（涉及单向板和双向板两种）跨度不限。当梁高不受限制时，最为经济。③井式楼盖－－肋形双向板楼盖的特例跨度大而梁高又限制时采用。④密肋楼盖（涉及现浇空心RC楼盖）－－井式楼盖的特例跨度大而梁高又限制时采用，肋距0.9~1.5m。一般RC楼面跨度≤9m；预应力RC楼面跨度≤12m。

3)构造构件截面的初选构造构件截面确实定，取决于构造在荷载作用下，其整体抗侧刚度、承载能力和延性能否满足规范的要求，以及其截面的实际配筋、节点构造的可行性等。①楼板厚度：一般取100～120，加强层取150～180。单向板≥L/35，双向板≥L/40，无梁板≥区格长边的1/35~1/32。经济跨度：单向板为1.5～3m，双向板为4～6m；②梁的截面：梁高h，次梁取L/18～L/12，主梁取L/14～L/8，井字梁取L/20～L/15；梁宽b一般取h/3～h。经济跨度，次梁为4～6m，主梁、井字梁为5～8m。③柱的截面：每十层柱约0.3～0.4m2，轴压比按0.6～0.8控制。④剪力墙厚度：以30层为参照，取400～200，轴压比≤0.6控制。⑤混凝土强度等级：以30层为参照，竖向构件取C50～C30；水平构件取C40～C25。

3.1.5建筑构造的合理构成1)构造的匀称性①构造的刚心与质心尽量接近，两个主轴的动力特征相近，以免构造在风载或水平地震作用下产生较大的扭转效应。②抗侧力构造刚度和承载力沿竖向均匀变化，防止突变。③抗侧力构件刚度和承载力沿平面布置均匀（合理），以利于构造整体性能和抗震延性的实现。④关键筒与周围构造的刚度协调均匀，以免构造在风载或水平地震作用下产生较大的扭转效应，并确保构造整体性能的实现。

2)荷载（作用）的传递直接①重力荷载传递直接－－楼盖的构造布置，尽量使重力荷载传递到竖向构件的途径最短。－－竖向构件的的布置，尽量使其重力荷载作用下的压应力水平接近。－－转换层的构造布置，尽量将转换次数控制在二次如下。②水平荷载（作用）传递直接－－整体抗侧力构造体系明确，传力直接。－－楼盖要具有一定的刚度和强度，有效地传递水平力，协同空间构造各部分抗侧力构造工作。－－填充墙用轻质材料，且与主体构造柔性连结。

3)构造刚度大小合理①构造整体刚度大小合理构造整体刚度太小，不符合规范要求。反之，构造整体刚度太大，则不经济。②楼盖构造刚度大小合理楼盖构造刚度太小，不符合规范要求。反之，楼盖构造刚度太大，则不经济。尤其是，局部楼盖构造刚度太小，将形成单薄部位。局部楼盖构造刚度太大，则单薄部位将发生转移。

3.2初步设计阶段，构造设计必须不断优化初步设计文件编制深度，必须满足编制施工图设计文件的需要，并作为投资额控制的根据，其内容涉及：1)设计阐明书，涉及设计总阐明和各专业设计阐明2)有关专业的设计图纸3)主要设备和材料4)工程概算书5)有关专业计算书注：项目提议书——处理“该不该建”的问题；可行性研究报告——处理“该建多大”的问题；初步设计概算——处理“最多花多少钱建”的问题；（已批复的初步设计概算，是项目建设的“最高限额”）施工图预算——处理“细化花多少钱建”的问题。所以初步设计阶段中，构造工种的主要工作是进行构造布置，然后挑选能反应构造实际工作情况的构造计算程序上机不断试算、优化。试算输入的参数、数据要正确、精确，选择的楼层构造要具代表性，并判断主要计算成果涉及构造自振周期及扭转周期比（对高层建筑而言）、位移及扭转位移比、构造单位面积重度、整体构造的剪重比、以及各构件的内力及配筋等是否属于正常情况。当某个或某些计算成果超出正常数据范围，则首先要检验输入数据是否正确，其次考虑是否必须修改构件截面以至于构造布置再重新计算。当多种计算成果都在允许范围内，宜进一步优化设计，以求整体构造的主轴两方向的刚度接近、产生的位移接近、同类构件的受力均衡、配筋率控制在经济合理范围内等。初步设计中，构造布置和截面确实定过程如下：除上部构造的试算外，还必须根据上部构造型式及场地工程地质、水文条件选择合理的基础型式。当建筑物设置地下室时，则必须拟定地下水抗浮设计水位，进行抗浮设计；同步，根据场地周围环境、基坑深度、地下水水位高下及水量多寡等条件，初步拟定切实可行且经济合理的基坑开挖、边坡支护以及截水、降水方案。附1《混规》GB50010-2023有关构造分析的基本原则“5.1.3构造分析所需的多种几何尺寸，以及所采用的计算图形、边界条件、作用的取值与组合、材料性能的计算指标、初始应力和变形情况等，应符合构造的实际工作情况，并应具有相应的构造确保措施。构造分析中所采用的多种简化和近似假定，应有理论或试验的根据，或工程实践验证。计算成果的精确程度应符合工程设计的要求。5.1.4构造分析应符合下列要求：1应满足力学平衡条件；2应在不同程度上符合变形协调条件，涉及节点和边界的约束条件；3应采用合理的材料或构件单元的本构关系。5.1.6构造分析所采用的电算程序，应经考核和验证，其技术条件应符合本规范和有关原则的要求。对电算成果，应经判断和校核；在拟定其合理有效后，方可用于工程设计。”附2《高规》JGJ3-2023有关构造分析的原则“5.1.3高层建筑构造的内力与位移可按弹性措施计算，框架梁及连梁等构件可考虑局部塑性变形引起的内力重分布。5.1.4高层建筑构造分析模型应根据构造实际情况拟定。所选用的分析模型应能精确地反应构造中各构件的实际受力情况。高层建筑构造分析，可选择平面构造空间协同、空间杆系、空间杆-薄壁杆系、空间杆-墙板元及其他组合有限元等计算模型。5.1.5进行高层建筑内力与位移计算时，可假定楼板在其本身平面内为无限刚，相应地设计时应采用必要措施确保楼板平面内的整体刚度。当楼板会产生较明显的面内变形时，计算时应考虑楼板的面内变形或对采用楼板面内无限刚假定计算措施的计算成果进行合适调整。5.1.6高层建筑按空间整体工作计算时，应考虑下列变形：－梁的弯曲、剪切、扭转变形，必要时考虑轴向变形；－柱的弯曲、剪切、轴向、扭转变形；－墙的弯曲、剪切、轴向、扭转变形。”3.3施工图设计阶段，构造设计必须配合其他工种不断完善初步设计经审批后，如各主管部门无甚意见，则可顺利地进入施工图设计。此时，构造初步设计基本上能够继续沿用；而更多的情况是，因为规划、交通、消防、人防、绿化或卫生防疫等原因，在进入施工图设计阶段，建筑设计或多或少要进行修改完善，此时，构造工种必须与之紧密配合，如属大修改，则必须开展新一轮的初步设计；如属局部小修改，则原有构造初步设计大构架能够不变，仅作相应的局部修改就能够转入施工图设计阶段。施工图设计阶段的构造设计，因系工程真正实施、构造工种必须要求建筑工种提供已汇总本专业以及给排水、电气、暖通、（消防）等专业实际需要的详尽且精确的设计条件，才干进行构造施工图设计。这些条件归纳如下：1)±0.000相对海拔高程、室内外高差、室外是否要填土（涉及到基坑开挖深度，地下室露天顶板的标高及荷重计算）。2)楼层构造标高与建筑标高的相互关系（决定建筑面层荷重和支承梁截面高度）。3)楼层使用功能详细分布、楼层孔洞位置及尺寸（决定楼层构造布置）。4)设备用房位置、设备外型尺寸及重量（拟定楼面荷载及设备吊装井尺寸）。5)楼梯编号及其定位尺寸（拟定楼梯的构造型式和支承条件）。6)电梯基坑深度、消防梯集水坑位置及深度（涉及基础或承台型式及其顶标高）。7)自动扶梯平面位置、长度、宽度、基坑平面尺寸及深度（决定其支承条件和衡量楼层净高尺寸）。8)地下室斜车道坡长，车道出入口部高度（决定坡道的支承条件，出入口处是否需要做反梁）。9)楼层厕所型式（决定下凹深度以及填充料的荷重）。10)大厨房地面做法（采用构造降板方案或建筑找平垫高方案？）。11)屋面坡度做法（采用构造找坡或建筑找坡？）。12)地下室或屋面水池平面位置及尺寸（拟定合理的支承条件）。13)天棚吊顶做法（全部吊顶或局部吊顶，或不吊顶需做平板构造）。14)门窗尺寸及立面做法（拟定梁高及窗框做法）。15)外墙饰面材料（拟定围护构造材料品种）。16)室内间隔墙布置情况（固定的或是灵活隔断）。17)设备管道穿行形式（是否需要穿楼层梁或剪力墙）。18)地下室防水做法（防水层材料类别），地下室底板集水坑位置及尺寸。19)电梯门旁或门顶指示灯设置位置及尺寸（决定剪力墙予留孔洞）。建筑工种提供以上设计条件时，一方面需对本工种所负责的建筑物使用空间、立面造型、各部位的建筑构造等有明确的想法和做法，另一方面需对设备工种所提供的设计条件进行统筹兼顾、合理调配，整合后以统一的设计条件提供给构造工种。构造工种在收到这些条件时，不可采用被动态度，而应该主动、主动配合。假如所提供的设计条件对构造布置无大碍则应主动接纳，假若对构造受力极不利或造成构造布置极不合理，则可反提条件，请建筑工种在征询设备工种的意见之后作修改调整，以达成全方面性和整体性的合理，即最终完毕的建筑物设计，对全部各个工种来说，可能不都十全十美，但都是能够接受的。最忌讳的设计是对某个工种来说，它是“完美无缺的”，而对于构造工种来说却是最糟的情况。如建筑图中未全方面反应上述条件，为了工作主动和谨慎起见，构造责任人宜以书面列清单形式由建筑（有时涉及甲方）确认。构造与建筑之间在各个阶段的关系能够用下面框图表达：4.施工图的绘制原则衡量施工图绘制质量的优劣，不但指详细各张图纸的体现，而且还涉及整个工程图纸的目录编排、图幅控制、百分比选择、文字阐明、构件索引等，前者是微观的，后者则是宏观的。4.1目录编排应按图纸内容的主次关系，有系统有规律地排列。排在前面的应是构造设计（或施工）总阐明及构件构造通用阐明，继而是基础、竖向构件、楼层构造，最终才是水池、楼梯及其他。如有地下室，该部分图纸可独立编排，以应付分期施工或以便不同施工单位施工。因故无法同批出图、迟出图或后出图的，均应在图纸目录中列出并在备注栏中加以阐明，以示一项工程构造设计图纸的完整性。4.2图幅控制构造施工图最理想、最以便使用的图幅为1#和2#，应尽量防止使用0#、3#图及加长图。一项总体工程的图幅宜控制在三种之内。选择图幅应与图纸内容、百分比、所估尺寸相呼应，应疏密有序，布图不能过于饱满，也不能太空旷（使用电脑制图更应注意防止后者）。同一楼层的模板图及梁板配筋图如能在同一张图中的上、下或左右排列布图绘制，则是一种较理想的布置方案，不但以便设计内部的校审，而且也以便现场施工的操作。4.3百分比选择构造施工图常用百分比有：1：150、1：100、1：50、1：30。前两种百分比多用于楼层构造平面，后两种百分比多用于大样图、构造详图等。楼层构造平面的百分比大小取决于楼层构造布置的复杂简朴、稀疏密集，当构造布置较复杂、较密集时用1：100百分比，不然可考虑用1：150甚至1：200百分比。4.4文字阐明涉及整项工程的构造总阐明、构件构造通用阐明以及每张图纸的特殊阐明。前两种阐明要注意全方面完整、不漏掉；后者则应尽量简短，文字文法要简洁、精确、清楚，文字论述的内容应是该图中极少数的特殊情况或者是具有代表性的大量情况。4.5构件索引必须按图纸目录或施工顺序先后有别，有先才可有后，即背面的可索引前面的，而不能将要施工的去索引未施工的。楼层梁板只限索引一次，且应具有代表性。4.6轴线编号轴线编号及其定位尺寸应提早与建筑工种约定做到规范化和科学性。轴线编号应正确辨别主、附加轴线的使用方法，不可也不必将砌体构造中的定位轴线措施套用到钢筋砼骨架构造中。主轴线一般为竖向构件的定位轴线，除带转换层构造外，上部楼层的主轴线号应出目前基础平面或首层构造平面中。骨架构造中的填充墙如编定位轴线应为附加轴线。一般地，边柱宜以其外边沿定位，中柱宜以底层柱中心定位，剪力墙宜以墙中或不收级一侧定位；变形缝应以缝两侧的双柱或墙柱的净距定位，且必须采用主轴线。4.7尺寸标注平面图中应清楚明确地表达梁、柱、墙等构件与邻近轴线的关系尺寸。一般构造的尺寸线为三道尺寸（总尺寸、轴线尺寸、构件定位尺寸）较为复杂的则可增长一道构件偏位尺寸。所标注的尺寸应尽量接近要表达的构件，位于平面中部及远端的构件定位尺寸应就近另加标注。悬臂构件的定位尺寸应标注其支承端轴线（或梁中、梁边）至构件端部的距离，孔洞除标注其与轴线或柱、梁、墙的关系尺寸外，还需注其孔洞净尺寸。4.8构件编号顺序构造平面图中全部受力构件（涉及梁板、柱墙）均应予编号并注上截面尺寸。各类构件的编号顺序都应从平面的①×(A)轴（即左下角）开始，以右上角结束。中间需加插某一构件时，其编号均以其邻近同类构件的编号加下标表达；连续编号中有删除造成缺号的要在该图文字阐明中加以注明，以防止校审及施工为寻找该缺号构件而挥霍时间。4.9字符大小同类的文字、数字之字符高度必须一致，不但同一张图是如此，就是整项工程全部图纸都必须如此。合适的字符高度为2.5mm、3.5mm、5mm、7mm。4.10线宽设定为了满足构造施工图制图原则的要求，严格辨别轴线、尺寸线、梁（柱、墙）线、钢筋线以及字符等的粗细大小，绘图时一般用图层、颜色和线型加以控制，而不同颜色的线条在喷印图时用不同的线宽绘出。为了统一起见，可按下表的设定绘图：颜色红黄绿青蓝粉红白色号1234567线宽(mm)

0.10.30.250.150.20.180.60.50.40.350.20.185.工程技术交底及施工会审