结构设计步骤简单描述.doc

结构设计步骤简单描述本文是送给刚接触结构设计及希望从事结构设计的新手的，其目的只是为了向新手们对结构设计的过程以及结构设计所包括的内容有一个大致的了解，老手可跳过.一，看懂建筑图 结构设计，就是对建筑物的结构构造进行设计，首先当然要有建筑施工图，还要能真正看懂建筑施工图，了解建筑师的设计意图以及建筑各部分的功能及做法，建筑物是一个复杂物体，所涉及的面也很广，所以在看建筑图的同时，作为一个结构师，需要和建筑，水电，暖通空调，勘察等各专业进行咨询了解各专业的各项指标。在看懂建筑图后，作为一个结构设计人员，这个时候心里应该对整个结构的选型及基本框架有了一个大致的思路了. 二，建模(以框架结构为例) 1.三维建模 当结构师对整个建筑有了一定的了解后，可以考虑建模了，建模就是利用软件，把心中对建筑物的构思在电脑上再现出来，然后再利用软件的计算功能进行适当的调整，使之符合现行规范以及满足各方面的需要.现在进行结构设计的软件很多，常用的有PKPM，广厦，TBSA等，大致都差不多。这里不对软件的具体操作做过多的描述，有兴趣的可以看看，每个软件的操作说明书。每个软件都差不多，首先要建轴网，这个简单，反正建筑已经把轴网定好了，输进去就行了，然后就是定柱截面及布置柱子。柱截面的大小的确定需要一定的经验，作为新手，刚开始无法确定也没什么，随便定一个，慢慢再调整也行。柱子布置也需要结构师对整个建筑的受力合理性有一定的结构理念，柱子布置的合理性对整个建筑的安全与否以及造价的高低起决定性作用.不过建筑师在建筑图中基本已经布好了柱网，作为结构师只需要对布好的柱网进行研究其是否合理.适当的时候需要建议建筑更改柱网.当布好了柱网以后就是梁截面以及主次梁的布置.梁截面相对容易确定一点，主梁按1/12跨度考虑，次梁可以相对取大一点主次梁的高度要有一定的差别，这个规范上都有要求。而主次梁的布置就是一门学问，这也是一个涉及安全及造价的一个大的方面.总的原则的要求传力明确,次梁传到主梁，主梁传到柱.力求使各部分受力均匀。还有，根据建筑物各部分功能的不同，考虑梁布置及梁高的确定。梁布完后，基本上板也就被划分出来了，当然悬挑板什么的现在还没有，需要以后再加上.,梁板柱布置完后就要输入基本的参数啦，比如混凝土强度啊，每一标准层的层高啊，板厚啊，保护层啊，这个每个软件设置的都不同，但输入原则是严格按规范执行.当整个三维线框构架完成，就需要加入荷载及设置各种参数了，比如板厚啊，板的受力方式啊，悬挑板的位置及荷载啊什么的，这时候模形也可以讲基本完成了，生成三维线框看看效果吧，可以很形象的表现出原来在结构师脑中那个虚构的框架. 2.计算 计算过程就是软件对结构师所建模型进行导荷及配筋的过程，在计算的时候我们需要根据实际情况调整软件的各种参数，以符合实际情况及安全保证,如果先前所建模型不满足要求，就可以通过计算出的各种图形看出，结构师可以通过对计算出的受力图，内力图，弯矩图等等对电算结果进行分析，找出模型中的不足并加以调整，反复至电算结果满足要求为止，这时模型也就完全的确定了.然后再根据电算结果生成施工图，导出到CAD中修改就行了，通常电算的只是上部结构，也就是梁板柱的施工图，基础通常需要手算，手工画图,现在通常采用平法出图了，也大大简化了图纸有利于施工. 3.绘图 当然，软件导出的图纸是不能够指导施工的,需要结构师根据现行制图标准进行修改，这就看每个人的绘图功底了，施工图是工程师的语言，要想让别人了解自己的设计，就需要更为详细的说明，出图前结构师要确定，别人根据施工图能够完整的将整个建筑物再现于实际中，这是个复杂的过程，需要仔细再仔细，认真再认真。结构师在绘图时还需要针对电算的配筋及截面大小进一步的确定，适当加强薄弱环节，使施工图更符合实际情况，毕竟模型不能完完全全与实际相符.最后还需要根据现行各种规范对施工图的每一个细节进行核对，宗旨就是完全符合规范，结构设计本就是一个规范化的事情.我们的设计依据就是那几十本规范，如果施工图中有不符合规范要求的地方，那发生事故，设计者要负完全责任的.总的来讲，结构施工图包括设计总说明，基础说明及基础平面布置，如果是桩基础就还有桩位图，柱网布置及柱平法大样图，每层的梁平法配筋图，每层板配筋图，层面梁板的配筋图，楼梯大样图等，其中根据建筑复杂程度，有几个到几十个结点大样图. 4.校对审核出图 当然，一个人做如此复杂的事情往往还是会出错，也对安全不利，所以结构师在完成施工图后，需要一个校对人对整个施工图进行仔细的校对工作，校对通常比较仔细资格也比较老，水平也比较高，设计中的问题多是校对发现的，校对出了问题后返回设计者修改。修改完毕交总工审核，总工进一步发现问题返回设计者修改，通常修改完毕后的施工图，有错误的可能性就很低了，就是有错误，也对整个结构不会产生灾难性的后果.然后签完字，盖完出图章和注册章，拿去晒图吧.5.联系单或设计变更在建筑物的施工过程中，有时候实际情况与设计考虑的情况不符或，设计的施工难度过大，施工无法满足就需要设计变更，由甲方或施工队提出问题，返回设计修改，在施工过程中，设计也需要多次到工地现场进行检查，看施工是否是按照自己的设计意图来做的，不对的地方及时指出修改.如何看建筑施工图.1建筑施工图的组成部分 结构设计第一步就是看懂建筑施工图，建筑专业是整个建筑物设计的龙头，没有建筑设计其他专业也就谈不上设计了，所以看懂建筑施工图就显得格外重要。大体上建筑施工图包括以下部分：图纸目录，门窗表，建筑设计总说明，一层屋顶的平面图，正立面图，背立面图，东立面图，西立面图，剖面图（视情况，有多个），节点大样图及门窗大样图，楼梯大样图（视功能可能有多个楼梯及电梯）。作为一个结构设计师必须认真严谨的把建筑图理一遍，不懂的地方需要向建筑及建筑图上涉及的其他专业请建，要做到绝对明了建筑的设计构思和意图。2。图纸目录及门窗表 图纸目录是了解整个建筑设计整体情况的目录，从其中可以明了图纸数量及出图大小和工程号还有建筑单位及整个建筑物的主要功能，如果图纸目录与实际图纸有出入，必须与建筑核对情况。门窗表相信大家不会陌生，就是门窗编号以及门窗尺寸及做法，这对大家在结构中计算荷载是必不可少的。3。建筑设计总说明 建筑设计总说明对结构设计是非常重要的，因为建筑设计总说明中会提到很多做法及许多结构设计中要使用的数据，比如：建筑物所处位置（结构中用以确定设防列度及风载雪载），黄海标高（用以计算基础大小及埋深桩顶标高等，没有黄海标高，施工中根本无法施工），墙体做法地面做法楼面做法.等等做法（用以确定各部分荷载），总之看建筑设计说明时不能草率，这是结构设计正确与否非常重要的一个环节。4。建筑平面图 建筑平面图就比较直观了，主要信息就是柱网布置及每层房间功能墙体布置门窗布置楼梯位置等。而一层平面图在进行上部结构建模中是不需要的（有架空层及地下室等除外），一层平面图是在做基础时使用，至于如何真正的做结构设计本文不详述，这里只讲如何看建筑施工图。作为结构设计师在看平面图的同时，需要考虑建筑的柱网布置是否合理，不当之处应该讲出理由说服建筑修改，通常不影响建筑功能及使用效果上的修改，建筑也是会同意修改的，如果建筑不改那就只有哭哭再看图(人家是老大，没办法的.），看建筑平面图，了解了各部分建筑功能，基本上结构上的活荷载取值心中就大致有值了，了解了柱网及墙体门窗的布置，柱截面大小梁高以及梁的布置也差不多有数了，反正有墙的下面一定有梁，除非是甲方自理的隔断，轻质墙也最好是立在梁上.值得一提的是，注意看屋面平面图，通常现代建筑为了外立面的效果，都有层面构架，通常都比较复杂，需要仔细的理解建筑的构思必要的时候咨询建筑或索要效果图，力求使自己明白整个构架的三维形成是什么样子的，这样才不会出错.另外，层面是结构找坡还是建筑找坡也需要了解清楚.5。建筑立面图 建筑立面图，是对建筑立面的描述，主要是外观上的效果，提供给结构师的信息，主要就是门窗在立面上的标高布置及立面布置以及立面装饰材料及凹凸变化。通常有线的地方就是有面的变化，再就是层高等等信息，这也是对结构荷载的取定起作用的数据。6。建筑剖面图 建筑部面图的作用是对无法在平面图及立面图表述清楚的局部剖切以表述清建筑设计师对建筑物内部的处理，结构工程师能够在剖面图中得到更为准确的层高信息及局部地方的高低变化，剖面信息直接决定了剖切处梁相对于楼面标高的下沉或抬起，又或是错层梁，或有夹层梁，短柱等。同时对窗顶是框架梁充当过梁还是需要另设过梁有一个清晰的概念。7。节点大样图及门窗大样 建筑师为了更为清晰的表述建筑物的各部分做法，以便于施工人员了解自己的设计意图，需要对构造复杂的结点绘制大样以说明详细做法，不仅要通过结点图更一步了解建筑师的构思，更要分析结点画法是否合理，能否在结构上实现，然后通过计算验算各构件尺寸是否足够，配出钢筋。当然，有些结点是不需要结构师配筋的但结构师也需要确定该结点能否在整个结构中实现。门窗大样对于结构师作用不是太大，但个别特别的门窗，结构师须绘制立面上的过梁布置图，以便于施工人员对此种造形特殊的门窗过梁有一个确定的做法，避免发生施工人员理解上的错误。8。楼梯大样图 楼梯是每一个多层建筑必不可少的部分，也是非常重要的一个部分，楼梯大样又分为楼梯各层平面及楼梯剖面图，结构师也需要仔细分析楼梯各部分的构成，是否能够构成一个整体，在进行楼梯计算的时候，楼梯大样图就是唯一的依据，所有的计算数据都是取得之楼梯大样图，所以在看楼梯大样图时也必须将梯梁，梯板厚度及楼梯结构形式考虑清晰。楼梯可是要写计算书的哦，怎么写看看教科书吧. 基本上将建筑图看懂了以后，荷载的取定也就不会出错了，梁高也不会出现大问题（当年我就是经常没看清建筑图，把梁做高了，结果和窗子打架，出了好多联系单啊。）.整体构思也就出来了，轻轻松松建好模调调柱子就可以计算然后画施工图了.如果不看懂建筑图也许只是一两个小地方，严重的后果也是所有的工作全部重做，白白浪费很多的精力和时间。 所以劝所有结构设计新人，在做每一个项目前，请认真看懂建筑施工图，磨刀不误砍柴功，欲速则不达！ 2000系列新规范执行初期结构设计注意事项 根据建设部要求2003年1月1日起全面执行新规范，相应的89系列规范废止。为正确理解、有效执行各有关2000系列规范，提出以下要点，请各结构设计人员予以注意： 一 一般规定 1、 设计说明应注明工程设计使用年限，安全等级，选用的建筑材 料，应注明规格、型号、性能等技术指标，其质量必须符合国家标准的要求。 2、 2003年签订合同的设计项目，一律采用与新规范配套的软件作计算分析，TBSA用6.0版，SATWE用2003.1及以后的版本。 3、 用新版本软件计算结果用钢量将会提高，我院规定用新版本软件计算梁、柱主筋，钢材优先采用HRB400。一级柱箍筋优先采用HRB400. 4、 风荷载取值，南京地区设计周期50年，w00.40Kpa，设计周期100年w00.45，对风荷载敏感的建筑以及60米以上的高层建筑按w00.45取值。 5、 基本雪压，南京地区设计周期50年，取0.65Kpa，设计周期100年取0.75Kpa。 6、 对小塔楼的界定应慎重，当塔楼高度对房屋结构适宜高度有影响时，小塔楼应报院结构专业委员会确定。 7、 施工图涉及到钢网架、电梯及其它设备予留的孔洞、机坑、基础、予埋件等一定要写明：“有关尺寸在浇筑混凝土之前必须得到设备厂家签字认可方可施工。” 8、 砌体结构不允许设转角飘窗。 9、 钢结构工程设计必须注明：焊缝质量等级，耐火等级，除锈等级，及涂装要求。 10、 砌体工程设计必须注明设计采用的施工质量控制等级。（一般采用B级）。 11、 砌体结构不宜设置少量的钢筋混凝土墙。 12、 砌体结构楼面有高差时，其高差不应超过一个梁高（一般不超过500mm）。超过时，应将错层当两个楼层计入总楼层中。 二结构计算 13、 结构整体计算总体信息的取值： （1） 混凝土容重（KN/m3）取2627，全剪结构取27，若取25，对于剪力墙需输入双面粉层荷载。 （2） 地下室层数，取实际地下室层数，当含有地下室计算时，不指定地下室层数是不对的，请审核人把关。 （3） 计算振型数，取3的倍数，高层建筑应至少取9个，考虑扭转耦联计算时，振型应不少于15个，对多塔结构不应少于塔数9。计算时要检查Cmass-x及Cmass-y两向质量振型参与系数，均要保证不小于90，达不到时，应增加振型数，重新计算。 （4） 地震信息中的“活荷质量一般折减系数”RMC取0.5，具体问题时按照抗震5.1.3条）。 （5） 自振周期应考虑填充墙体对刚度的影响进行折减。当添充墙为砖墙时：框架结构0.6-0.7，框剪结构0.7-0.8，剪力墙结构0.9-1.0。 （6） 活荷载信息中“柱、墙活荷载是否折减”，一般不折减，“传到基础的活荷载是否折减”，应折减。 （7） 调整信息中“中梁刚度增大系数”BK取2.00； “梁端弯矩调幅系数”BT0.850.9； “梁跨中旁矩增大系数”BM1.051.10，一般取1.05；活荷载大于3.0Kpa的多高层，1.11.2 “连梁刚度折减系数”BLZ取0.500.7，在内力和位移计算中，最小取0.50，一般取0.55,当结构位移由风荷载控制，不宜小于0.8； “梁扭矩折减系数”TB，一般取0.40； “全楼地震力放大系数”一般1.0，当不满足”抗震规范“5.25条时，用此系数调至满足； “0.2Q0”框剪结构必须要求调整； “顶塔楼内力放大”当振型数多于9个，取1，否则需放大取3。 14、 结构审核人应在初步设计阶段对电算结果进行审核把关。对主要参数应作控制，如：剪重比、周期比（以扭转为主的基本周期与第一平动周期之比）、位移比（最大弹性层间位移与层间平均位移之比），满足规范基本要求。 15、 有斜楼座的看台、剧场由于整体性差，楼层刚度无穷大的假定难于形成，应补充单榀验算 三、对地质勘察报告的基本要求： 16、如果由设计院布置钻孔，提勘察要求，须加注明：勘察部门应根据勘察规范及现场地质情况作必要调整。若业主委托设计已完成钻探，设计人应根据以下基本要求作审查： （1） 钻孔控制点的布置应布置在建筑物的外围，即建筑物四角应有钻孔。 （2） 钻孔分一般性钻孔和控制性钻孔，对孔深要求：勘探孔深应能控制主要持力层，当基础底面宽度不大于5m时，勘探孔的深度对条形基础不应小于基础底面宽度的3倍，对单独基础不应小于1.5倍，且不小于5米；对高层建筑和需作变形验算的地基，控制性勘探孔的深度应超过地基变形计算深度。 （3） 桩基勘探深度 a. 布置1/3-1/2的勘探孔为控制性孔，且安全等级为一级建筑桩基场地至少布置3个控制性钻孔，安全等级为二级的建筑桩基不应少于2个控制性钻孔，控制性孔深度应穿过桩端以下压缩层厚度，一般性钻孔应深入桩端平面以下35米。 b. 嵌岩桩钻孔应深入持力层岩层不小于35倍桩径，当持力层较薄时，控制性钻孔应穿过持力岩层，岩溶地区，应查明溶洞、溶沟分布情况。 （4） 勘察报告，除了要作取土勘探孔，还应要求现场原位测试，单桥静力触探和标准贯入测试，对于适于采用予制桩基的场地，应要求提供JGJ94-94-公式5.2.6-1所要求的单桥静力触探比贯入阻力值估算的桩周侧阻力和桩端阻力。 （5） 嵌岩桩基，应要求勘察报告提供南京地基规范，嵌岩桩公式9.9.4-3所要求的各项系数、岩石单轴抗压强度以及基岩的完整性。 （6） 对于有地下室的工程，应要求勘察报告提供基坑支护设计所要求的各项工程特性指标。 （7） 当地下水埋藏较浅，建筑地下室存在上浮问题时，应要求勘察报告提供用于计算地下水浮力的设计水位。 （8） 勘探报告应划分场地土类型和场地土类别，并对饱和砂土及粉土进行液化判别。 （9） 桩基设计应要求勘探报告提供各种桩型的参数，以便作多种桩基方案的技术经济对比，避免只有一种桩基参数，思路受到勘探部门的限制，而不能选择更好的基础方案。 四、基础设计17、地基基础设计时，确定基础面积或桩数量，上部的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值或单桩承载力特征值。 18、 计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，不计入风荷载和地震作用。 19、 基础底板的配筋，应按抗弯计算确定，地基反力采用的是荷载效应基本组合时的地基反力设计值。承台配筋计算时，采用相应于荷载效应基本组合时的桩竖向力设计值。 20、 静载试验所确定的单桩竖向极限承载力除以安全系数2为单桩竖向承载力特征值Ra。 21、 （1）人工挖孔桩的桩长不宜大于40m，亦不宜小于6m，桩长少于6m的按墩基础考虑，桩长虽大于6m，但L/D