建筑结构设计快速入门

1、建筑结构设计快速入门之重点笔记 上部结构的落脚点是基础， 基础的落脚点是地基， 也就是持力层 看勘察报告时，直接看结束语和建议中的持力层土质，地基承载 力特征值和地基类型以及基础砌筑标高。 10ka 1t/ m2 1kN 100kg 一般认为持力层土提供的承载力特征值不小于 180kPa （即卩18t）的为好土，低于180kPa的土可认为土质不好。按照地基承载力从大到小排序为：稳定岩石，碎石土密实或中 密砂稍密实粘土粉质粘土回填土和淤泥质土 回填土的承载力特征值一般为 60 80kPa 在不危及安全的前提下，基础尽量要浅埋。因为地下部分所占的造价一般是工程总造价的30% 50 %，这笔费用是很

2、可观的。 除了浅埋外，还有埋深的上限，就是基础至少不得埋在冻土深度 范围内，否则基础会受到冰反复胀缩的破坏性影响。 结合钻探点号看懂地质剖面图，并一次确定基础埋置标高。 重点看结束语或建议中对存在饱和沙土和饱和粉土的地基，是否 有液化判别。饱和软土的液化判别对地基来说是至关重要的一项技术 指标，必须要明确提供，责任重大，不得含糊。 重点看两个水位：历年来地下水的最高水位和抗浮水位。 特别注意结束语或建议中定性的预警语句，并且必要时将其转写 进基础的一般说明中。这些条款如下：1. 本工程地下水位较高，基槽边界条件较为复杂，应妥善选择降水及基坑边坡支护方案， 并在施工过程中加强观测。 降水开始后须

3、经设计人员同意后方可停止2. 采用机械挖土时严禁扰动基地持力层土，施工时应控制机械挖土深度，保留300mn厚土层，用人工挖至槽底标高，如有超挖现象，应保持原状，并通知勘察及设计单位进行处理，不得自行夯填。3. 基槽开挖到位后应普遍钎探，并及时通知勘察及设计单位共同验 槽，确认土质满足设计要求后方可进行下步施工。4. 基槽开挖较深，施工时应注意，在降水时应采取有效措施，避免 影响相邻建筑物。5. 建议对本楼沉降变形进行长期观测（此条款多用于加层，扩建建 筑物和基础设计等级为甲级或者复合地基或软弱地基上基础设计等 级为乙级的建筑物与受到临近深基坑开挖施工影响或受到场地地下 水等环境因素变化影响的建

4、筑物， 当然也包括那些需要积累建筑经验 或进行设计反分析的工程） 特别注意结束语或建议中场地类别，场地类型，覆盖层厚度和地面下15m范围内平均剪切波速。 一般看好土下是否存在不良工程地质中的局部软弱下卧层，若果 有，要根据自己所做的的基础形式验算一下软弱下卧层的承载力是否 满足要求。 梁的高度：主梁 L 悬挑梁 L；（梁的荷载较大时，截面高度取较大值，必要时应计算挠度及裂缝宽度，梁的设计荷 载的大小，一般以均布设计荷载 40kN/m为界，可认为是属于荷载较大） 板的厚度：双向板 L 单向板 L 悬挑板 L （要注意，跨度 L 的含义和取值还有长跨和短跨之分， 以及何时取长跨， 何时取短跨？ 比

5、如双向板跨度肯定取短跨， 因为短跨受力大， 厚度肯定要和受力大 的主要受力方向相关） 关于荷载的取值1恒荷载：楼面符载统一取2.0kN/ m2,这是建筑专业楼面做法的自重，目的是为装修改造留有适当的余地， 不包括楼板结构自重和板底 做法的重量。2. 住宅中轻质隔墙的自重，无论是轻质隔墙还是位置有可能灵活自由布置的隔墙，统一按恒荷载考虑，一律取值为 2.0 kN/ m。3. 住宅的活荷载，也是取 2.0 kN/ m（三个2.0 kN/ m：楼面做法自重，轻质隔墙自重，活荷载取值）4. 屋面恒荷载 4.0 kN/ m 屋面活荷载 上人时 2.0 kN/m2不上人时0.5kN/ m2 （而对于轻钢结

6、构的屋面，一定要在结构总说 明中写明：本工程为不上人屋面，活荷载设计值为 0.5 kN/ m,严禁 超载）5. 需要记住三个数据： 2.5 kN/m 4.0 kN/m 7.0 kN/ m2.5 kN/ m适用于人或物可能比较集中的楼面，如一般楼梯，一 般阳台, 一般厕所, 一般厨房, 会议室, 阅览室, 医院门诊, 教室等。4.0 kN/ m适用于人或物有可能更集中更密集的楼面，比如健身房，看台，舞厅，商店，旅客等候室，展览厅，消防疏散楼梯等。7.0kN/川用于两个机房和一个变电室，即通风设备机房，电梯机 房和高压变压室。 因为这些地方不仅有设备荷载， 还有设备基础的荷 载也是很大的。6. 地

7、下一层顶板，或者近似认为是± 0.000 板，它的活荷载取 值为810 kN/讥 因为施工到士 0.000时，施工单位往往工程备料统 统堆放在地下一层顶板上， 这样便于施工随时随地取用。 同时要注意 的是，当士 0.000板活荷载取值810 kN/川时，此时恒荷载中的隔墙 自重可取为1.0 kN/川或者更小，因为堆放大批施工备料时，隔墙的 施工一般还未完成。（设计士 0.000 板时，在截面尺寸相同的情况下，板和梁的配筋 往往要比其他楼层大）概念第一位，计算第二位 结构或构件尽可能拉结成整体，不宜各自为政单独柱基间宜设置拉梁 拉梁的实际作用就是将各单独柱基拉结成一体， 以避免个别独立

8、基 础个体独自沉降，导致基础之间产生沉降差，对结构产生次生应力， 致使结构产生开裂等其他不良影响； 拉梁的截面尺寸要足够大， 具备 一定的刚度，拉梁的高度应为跨度的 1/201/15加层屋顶各柱间同样要设置构造拉梁用拉梁把本来各自为政的独立悬臂柱拉结为一个整体， 即一柱 受侧力，立即波及扩散到其他各柱，共同抵抗水平力。加固改造项目中后作构件与原结构构件均宜有构造拉结改造工程中的原则：尽量少或不破坏原结构，即多保留少破坏 有关钢筋锚固的构造原则优先采用平直段锚固，并且构件优 先自锚水平直段优先，弯折段为辅助在承受静力荷载为主的情况下，水平段的粘结能力起主导作 用，弯折后的锚固效果还不足水平段的

9、70% 构件内的钢筋锚固尽量在本构件内部完成原因是如果进入其他构建中锚固，一方面会造成其他构件内部 钢筋密集，混凝土难浇筑，难振捣，另一方面，和其他构件的内部钢 筋也会有位置打架的可能，所以要尽量避免 当本构件锚固确实不能满足锚固长度的规范要求时， 再被迫进入其 他的构件内锚固，以补足长度要求 次要让位于主要的原则明确哪些钢筋的位置对结构设计来说 更重要原则：构件让支座柱与主梁一般情况下为了外墙与柱外皮平齐的美观效果， 承托外墙的梁 的外皮也必须与柱的外皮平齐。 此时梁的外侧纵筋就会与柱的外侧纵 筋打架。这时候，柱是梁的支座，是主要的受力构件，柱的纵筋就更 重要一些，因此梁的纵筋就要避让柱的纵

10、筋。具体做法是，梁的外侧 纵筋提前向内做 1:6 的斜坡，待绕过柱纵筋后， 再做 1:6 的斜坡归位。主梁与次梁主梁与次梁的上部纵筋也不可避免的会打架， 此时当然是主梁 更重要，次梁的纵筋要避让主梁的纵筋。具体做法是，次梁的上部纵 筋提前向内做 1:6 的斜坡，待绕过主梁上部纵筋后， 再做 1:6 的斜坡 归位。梁和板梁和板的上部钢筋也会发生打架，同理，梁是重要构件，板的 上部钢筋要避让梁的上部钢筋。 具体做法是， 板的上部纵筋提前向内 做 1:6 的斜坡，待绕过梁上部纵筋后，再做 1:6 的斜坡归位。 双向板双向板配筋时上下双层双向钢筋，哪个方向放在外侧，哪个方 向放在内侧？谁放在外侧，谁的

11、有效高度就大，就有利，当然是重要的钢筋放 在外侧；谁是重要钢筋呢， 显然受力大的钢筋是重要钢筋；于是得出 结论，受力大的钢筋放在外侧，另一方向的钢筋放在内侧。技术交底时，一般要说：图纸上钢筋直径大，间距密的钢筋放 在外侧，相反的就放在内侧剪力墙顾名思义， 剪力墙的主要作用是抗剪， 而抗剪主要是由箍筋 也就是水平钢筋来发挥作用的， 所以要把水平钢筋放在竖向钢筋的外 侧混凝土挡土墙混凝土挡土墙的主要作用是挡土压抗弯，而主要发挥抗弯作用 的是竖向钢筋，所以要把竖向钢筋放在外侧，水平钢筋放在内侧 地下室的外墙地下室的外墙，既是竖向贯穿全楼始终的剪力墙，同时又式担 负着挡土，抗弯的挡土墙， 它的情况要具

12、体分析，关键是看地下室外 墙的竖向位置：当位于地下一层时，抗震和挡土同样重要，但为了方 便施工的连续和统一，可以同地上剪力墙一样处理，水平筋放外侧； 但是地下室墙位于地下二层及以下位置时， 由于地下二层及以下的墙 深埋于土中，可不用考虑抗震，而竖向埋深越深，土压力越大，所以 这种挡土墙的性质就越突出， 故此竖向筋宜放置在外侧， 水平筋宜放 置在内侧。混合结构未必都可采用框架结构按抗震设计时， 严禁采用局部 砌体承重之混合形式既然是框架结构，柱梁就是承重和抗侧力的主体构件，因为砖 墙同框架相比材料刚度小， 只能是自承重或当作轻质隔墙使用。 如果 局部出现砖墙参与承重或抗侧力， 就意味着让材料刚度

13、小的承担材料 刚度大的任务，砖墙肯定不能胜任，最终要提前垮掉。抗震设计时应有意识的设置多道防线， 使得地震作用先破坏刚 度较大的第一道防线，当一部分地震作用耗散在大刚度的材料上之 后，其余较小的地震力再被刚度小的材料来吸收， 这样的设计才是合 理的，框架 - 砖墙承重的混合形式使得地震作用一次集中破坏了两种 承重材料，没有体现多道防线的设计理念。、 钢筋和混凝土强度等级何处用高，何处用低。钢筋钢筋在做吊钩时，应该用低强度的 HPB235钢筋，电梯吊钩一 般为直径© 22或© 25的一级钢，因为一级钢延性好，破坏前征兆明 显，预警性能好。在施工图中还必须注明：不得使用冷加工钢

14、筋，原 因是冷加工钢筋虽然强度提高，但是延性变差，用于吊挂重物不合适。直径大于等于12mm受力控制时的钢筋，宜优先选用HRB335和HRB40（钢筋。还有一个经济学的常识，当箍筋直径为 12时宜选用二级或三级钢， 因为市面上直径为12的一级钢数量很少，难以买到。设计图纸中的大地梁，框支梁或剪力墙约束边缘构件箍筋以及柱子箍筋用HRB335和HRB40C钢筋重要构件如梁柱，主筋宜优先采用HRB335和HRB40（钢筋。主筋首 选较大直径的的HRB40啲钢筋丫如 28和 32右时甚土用到40.现浇板中的钢筋用HRB40（级钢筋就会避免浪费的问题。混凝土基础中要慎用高强度混凝土。因为高强度混凝土，水泥

15、含量较 多，水化热较大，很容易造成干缩裂缝，而基础全在地下，一旦有裂 缝产生，防水和钢筋水腐蚀的问题就会接踵而来基础设计中，一般通过扩大混凝土构件截面的方法，来满足地 梁或者筏板的强度要求，而不是一味提高混凝土强度等级。素混凝土垫层也不宜用强度太高的混凝土，一般设计成 C10或 C1&而施工单位一般更愿意强度等级设计到 C15,因为商品混凝土 一般泵送的最低强度等级就是 C15,尤其当筏板垫层面积较大时，泵 送施工速度快。 结构设计时，（特别是基础设计时）何时用荷载设计值，何时用 标准值。荷载设计值是为了安全起见或人为或科学的安全放大 上部结构设计中： 采用标准值的：变形（挠度或刚度）

16、计算，裂缝计算 采用设计值的：强度，内力，配筋等的计算基础结构设计中： 采用标准值的：地基承载力计算（确定基础底面积以及埋深）， 地基变形计算（建筑物沉降），稳定性验算（土压力，滑坡推力、地 基以及斜坡的稳定性）采用设计值的：基础结构承载力计算（基础或承台高度、结构截 面、结构内力、配筋以及材料强度验算）特别指出：基础一般底面积计算对应采用标准值，标准值为荷 载设计值除以一个系数，过去旧规范时一般取为1.25. ；而对于新规范，民用建筑的柱、基础等构件，转换系数宜取1.261.31 （以恒荷载占到总荷载的比例为标准） 结构设计中哪些构件和哪些部位适合直接静力手算，哪些部位必 须准确电算。适合手

17、算的：现浇混凝土板配筋、以承受竖向荷载为主的梁 （一 般放大系数取 1.21.5 ）、柱的构造配筋率控制和截面确定、地下结 构的构件埋深较深而不考虑地震时（如地下室的外墙，附壁柱，各类 基础）适合电算的：钢结构工程、柱的内力组合、上部结构的地震作 用各类基础的实用简化算法单独柱基及柱基间拉梁 单独柱基尺寸初估的实用经验算法 单独柱基底板尺寸初估的简化经验算法 单独柱基底板尺寸 =柱基底的内力标准值： 设计假定基础和拉梁的分工非常清楚， 基础 承担柱基底的轴力，拉 梁承担柱基底弯矩，所以柱基底的内力标准值就简化为轴力。 此轴力可以通过电算得到精确值 （特别要注意的是电算给出的是设 计值，确定柱基

18、底面积时一定要用标准值，而非设计值；标准值 =设计值 /1.26 ）；也可以通 过经验手算得到大概值：地上每层荷载近似按1315kN/川 地下每层荷载近似按2225kN/ ，此法比较保守，用于初估。修正后的地基承载力特征值，用公式f =f + n y (b-3) + n 丫 (d-0.5 )这个修正实质上是提高了原始的地基承载力特别需要注意的是： f 规范称为地基承载力特征值， 实质上是一个 标准值，经过修正后的 f 依然是标准值单独柱基高度的经验确定 柱基的高度要满足受冲切承载力的要求 在单独柱基工程中，基础的混凝土强度一般为C30。工程中持力层土质较好时，修正后的地基承载力特征值一般在 1

19、80250kPa 之间杂填土的地基承载力经验为 80kPa 单独柱基底板配筋的简化算法 第一步，基底内力不需要进行轴力 N弯矩M,剪力V的最不利组合， 直接用竖向荷载产生的轴力 N控制弯矩内力计算； 因为独基设计中要设置拉梁，弯矩 M剪力V产生的内力都让拉梁来 承担 第二步，设计中采用简化公式来计算板底配筋，误差亦不会太大。M =N/10(0.775L-a)M =N/10(0.775B-b)当柱间跨度过大时， 柱间未设置拉梁或设置了拉梁， 但不考虑拉梁平 衡柱底弯矩时， 此时柱基设计要考虑偏心受压。 当有偏心受压的正方 形柱基时，在两边缘压力不超过 1:4 仍然可以采用上式，但要用 N =(0

20、.8p +0.2p )A代替上式中的N采用，其中，A=LX B为正方形柱基 面积。单独柱基间拉梁的实用简化设计拉梁设置的部位拉梁的设置部位，推荐在柱基上部或柱子底部为好。除非刚好拉梁下皮在柱基上皮，否则拉梁下皮和柱基上皮之间必然形成一段短柱，这段短柱切记要箍筋加密或采取其他加强措施。拉梁的截面尺寸一般经验认为，当两个柱基间的夸大大于8m时，设置拉梁就没有必要了。拉梁的截面高度应大于L/15L/20，截面宽度为高度的一半拉梁的配筋单独柱基的拉梁是要考虑抗震的，因此拉梁的构造要满足抗震要求，尤其是在梁端箍筋应该设加密区，箍筋间距至少为100.（因为拉梁的截面刚度比柱子小，塑性铰不会出现在柱底而是出

21、现在拉梁端 部，因此拉梁端部塑性铰区域要设加密区）基础地梁或柱间条基中基础梁，则不设箍筋加密区（因为它们的截面尺寸很大，刚度也就比柱子大，塑性铰不会出现在它们的端部，而是出现在柱底）拉梁主筋配筋率在不考虑承托竖向荷载时，一般在1%1.6咗右；8m跨度，300mM550mrrff勺拉梁，上下铁一般在 46个HRB4O0I勺25 或 22。，配箍一般为 © 8© 10100（200）拉梁主筋的近似简化算法：A =M/（ y f h ）Y 一般对于梁近似取为0.875，对板近似取为0.9M为拉梁需平衡的的柱底弯矩与承托在拉梁上的竖向荷载产生的弯矩的组合设计值条形基础条形基础可以分

22、为三类：墙下条形基础、柱间条形基础、混凝土墙 -柱下混合条形基础（一般用于框架剪力墙结构）墙下条形基础验算底板根部截面抗剪承载力、 确定底板根部厚度是条形基础设计 的要点单独柱基时接近方形的双向受力构件， 需要验算冲切力； 条形基础 是单向受力的长条形构件，需要验算剪切力。条形基础底板宽度 =墙下条基的基础底板中不需要设置暗地梁 基础底板根部厚度的手算确定： 精确计算：底板根部厚度，由素混凝土截面抗剪控制VW0.7X Bx f x bx h 经验估计：取条基（净）半宽的1/61/4墙下条基配筋的简化算法：配筋主要考虑受弯的影响弯矩最大的截面即条基底板的根部截面的弯矩起控制作用： M=p a12

23、(其a为净挑跨度)求出弯矩以后，可以由以下公式求得配筋A =M/(0.9f h )地规中规定，每延米分布钢筋的面积不小于受力钢筋面积的 1/10 当条基基宽大于等于 2500mm 时，为了节省，受力钢筋长度一般取 宽度的 0.9 倍，交错布置，单独基础也有此要求。柱间条形基础柱间条基底板根部厚度、底板配筋 都与墙下条基计算方法相同柱间条基内基础梁的尺寸确定：基础梁的宽度为 柱宽+2X 50;高 度一般由基础梁抗剪公式控制， 当基础梁有悬挑时， 两个控制截面一 个是外挑跨度根部截面， 一个是柱间跨度内支座处的截面， 哪个截面 承受剪力大，取大剪力控制该截面高度。V=maxqx L/2, qx a

24、V=0.25f bh柱间条基内基础梁配筋的简化算法跨中正弯矩，即上铁弯矩： M=qL /8A =M/(0.875f h )柱支座处负弯矩，及下铁弯矩： M=qa /2A =M/(0.875f h ) 第一，基础梁端箍筋不需要按照抗震加密， 仅按静立强度要求配置箍 筋，箍筋可按 90°弯钩设计，无需 135°弯钩。 第二，基础梁纵筋伸入支座长度应按非抗震考虑 第三，纵筋锚固长度，接头要求等也一律按非抗震要求混凝土墙 -柱下混合条形基础这种基础多用在框架 -剪力墙结构中。剪力墙端部(有时也有中部) 会和混凝土柱浇筑在一起，形成柱中有墙，墙中有柱的结构，这种做 法多是为了解决梁中

25、主筋锚固的问题。单独柱基与墙下条基分离式基础设计方法： 在混凝土柱下根据柱轴 力基础按照单独柱基设计， 在混凝土墙下基础根据墙的轴力按照墙下 条基设计，两者截然分开。各类板的实用简化算法双向板和单向板的界定： 矩形板在四边支撑的情况下， 相邻边长之比小于 2 为双向板，大于等于 2 为单向板设计要点：板厚的确定方法与楼板设计荷载的计算方法板内配筋的计算方法单向板配筋的简化算法 板厚一般取跨度的 1/30 弯矩：两端简支时 M = qL /8两端固定时 M =M = qL /16一端固定，一端简支时 M =M = qL /14 配筋： A =M/(0.9f h ) 板内弯矩是按照钢筋集度分布的，

26、钢筋集中使用在了支座，那么 支座会相应的多承担些弯矩， 跨中相应少一些； 钢筋集中使用在了跨 中，那么跨中会相应多承担些弯矩，支座少一些，支座和跨中的弯矩 总和为 qL /8。双向板的计算方法 板厚：一般取板块短跨尺寸的 1/40板的尺寸：四边简支情况下可以做到 11mx 11m;四边固定的情况 下可以做到12mx 12m，在正常的民用荷载作用下，不会出现问题 板的配筋：采用塑性计算方法，查表计算，注意混凝土的泊松比v =0.2 异形双向板等效为规则双向板的算法： 对于L形的双向板，可以补齐缺失的板块，然后按一个完整的大双 向板计算；构造上要在这个L形板的阴角处另外增加5根45°斜向

27、 支座的上铁。 对于很不规则的其他异形双向板， 条件允许时设一个明次梁， 将异形板分割成两个小的规则板块计算， 梁高取跨度的 1/15；条件不允许 时，可设置暗梁，梁高同大板厚，同时必须大于160m m,梁宽一般大于等于1000m m。暗梁主筋直径不宜大于 16mm。挑板配筋的算法 板厚：取净跨的 1/10板的尺寸：跨度一般不宜大于 1.5m，但可适当突破到2.0m。 悬挑构件的设计不应该过分追求经济,设计时不应该冒进,构件 荷载估计大些,配筋配大些,是明智之举,悬挑构件应该安全储备比 常规构件大些。 挑板的板厚一旦确定后，与其相邻的作为支座的板块的板厚应尽 量取和它的厚度相同。 对于大挑板板下部应该配置足够的受压钢筋，以减少因板徐变而 产生的附加挠度，一般下部钢筋为上部钢筋的 1/31/2 ，而且间距为 150mm 左右。各类梁的实用简化算法在板向梁导荷载时， 单向板和双向板是不相同的； 梁端的支座情况 不同时，其弯矩的计算也是不同的。一般梁的简化算法 截面尺寸：梁高一般取计算跨度的 1/10 ，梁宽一般取梁高的 1/2 （住宅一般取 200mm 宽） 支座嵌固度：梁的端跨处边柱与梁的连接一般视为铰接；梁的端 跨处边支座如果是剪力墙也视