结构设计基本常识

1、建筑物的结构设计包括上部结构设计和基础设计。一、上部结构设计:1.根据建筑设计来确定结构体系、确定结构主要材料;2.结构平面布置;3.初步选用材料类型、强度等级等,根据经验初步确定构件的截面尺寸;4.结构荷载计算及各种荷载作用下结构的内力分析;5.荷载效应组合;6.构件的截面设计。此外还包括某必要些构造措施。需要依据结构专业相关规范、图集等。二、基础设计:1,根据工程地质勘察报告、上部结构类型及上部结构传来的荷载效应和当地的施工技术水平及材料供应情况确定基础的形式,材料强度等级,一般有浅基础(如:独立基础、条形基础等和深基础(如:桩基;2,基础底面积的确定及地基承载力验算;3,基础内力计算及配

2、筋计算。4,考虑必要的构造措施结构设计的成果体现在绘制的结构施工图上,该图纸是结构工程师的语言,是直接面对施工现场及相关工程技术人员的,应该按照一定的规范绘制。建筑常见结构形式设计注意事项:一、框架结构1、柱、梁截面应合理:由位移、轴压比、配筋率等控制,梁大跨取大截面,小跨取小截面,连续跨梁截面宽度宜相同。柱截面应每隔3层左右收小一次,以节约投资,每次收小时应每侧不小于50mm,以方便支模,也不宜大于200mm,以免刚度突变,最上段(顶上几层可用300mm×300mm(应满足计算要求。收小柱截面,也可相应增加使用面积。3、柱设计:但未要求箍筋可焊成封闭环式。3一个截面宜一种直径,宜对

3、称配筋,方便施工,自己设计也简单;钢筋直径不宜上大下小。有个2层的小工程,共16根柱子,KZ116,1、2层配筋还有不同,共有32种截面,何苦呢?4强柱弱梁,纵筋不要太小,除一、二层框架可用16、18外,最好用20以上。5箍筋肢距:一级抗震等级不宜大于200mm及20d(d为箍筋直径的较大值,二、三级抗震等级不宜大于250mm(89规范三级300mm及20d的较大值,四级抗震等级不宜大于300mm.何为“箍筋肢距”规范无定义,一般设计人员都认为是两根箍筋在水平方向之间的距离。箍筋肢距也不要太小,如600×600柱用6肢箍、500×500柱用5肢箍、400×400柱

4、用4肢箍太密,无必要,也影响混凝土浇注,可对主筋隔一拉一,节约钢筋。6配箍率:新规范比89规范大,与柱轴压比、混凝土强度等级、箍筋抗拉设计强度有关。7用平法表示,不要用列表法,03G101-1图集的列表法也不直观。4、钢筋混凝土结构中的楼梯:1不可用砌体支承。2用“小框架”支承,梁柱宜符合三级抗震要求(箍筋6150。5、钢筋混凝土结构中的构造柱(GZ:1上端与梁板应弱连接,不连应是可以的,也可用112连接,GZ上端应与梁板离开2030mm,否则会改变上端梁板的受力状况。2GZ的箍筋可不加密,它不是抗震构件(有些标准图集有加密的。3GZ必须先砌填充墙(留马牙槎后浇,施工单位有先浇的,极为不妥。7

5、、钢筋混凝土结构中的电梯机房楼板、水箱等不可用砌体支承,高规是强条。二、剪力墙结构算时,是将L形等剪力墙等只要其中的一肢达到一般剪力墙的要求,则不归入短肢剪力墙,在相同的结构中,这样算得的短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩就有可能不大于50%,建议宜按TAT计算该项指标。4、剪力墙的计算配筋应为墙肢一端的配筋量。结构设计总说明内容:2.1 结构类型概况、设计使用年限、结构安全等级。2.2 抗震设防烈度、场地类别、抗震设防类别。2.3 钢筋混凝土结构的抗震等级。2.4 设计荷载的取值。对建筑结构荷载规范GB50009-2001未作具体规定的荷载标准值应注明。2.5 地基基础设计等级,持力层

6、类别、承载力特征值,地下水类别、标高,设计防水水位,有无软弱下卧层,基坑开挖支护措施。2.6 混凝土结构环境类别及耐久性的要求,地下工程防水等级,防水混凝土抗渗等级。2.7 混凝土强度等级,钢筋种类与级别,砌体结构施工质量控制等级,砌体、砂浆种类和强度等级。需要作结构性能检验的应说明检验的方法要求。2.8 建筑耐火等级、构件耐火极限,受力钢筋的混凝土保护层厚度。2.9 结构统一做法,标准图的选用,施工的注意事项,如后浇带设置,封闭时间及所用材料。常用规范:一、建筑2、建筑设计防火规范3、高层民用建筑设计防火规范4、公共建筑节能设计标准5、民用建筑节能设计标准6、建筑地面设计规范7、建筑制图标准

7、8、民用建筑设计通则9、民用建筑热工设计规范10、外墙外保温工程技术规程11、屋面工程技术规范12、夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准13、夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准14、总图制图标准二、结构1、钢结构设计规范2、工程结构可靠度设计统一标准3、构筑物抗震设计规范4、混凝土结构设计规范5、建筑地基基础设计规范6、建筑地基处理技术规范7、建筑抗震设计规范8、建筑桩基技术规范9、建筑结构制图标准10、建筑模数协调统一标准建筑结构设计图纸:结构设计总说明、基础的平面布置图、基础的截面详图、各层的结构平面图(板、梁、柱、剪力墙、楼梯的配筋详图,有的还需要地沟平面图还有建筑水暖涉及到的一些节点要画出来

8、大致就这些了还要根据具体情况具体考虑。结构设计入门:1.结构设计的过程1,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,作为一个结构师,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.2,建模(以框架结构为例(关键3.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

9、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,现在通常采用平面法出图了,也大大简化了图纸有利于施工.到墙、梁上，不被扣除，但画平面图时不会画出钢筋。二者在 TAT、SATWE 软件中，除了 导荷方式不一样外，其他处理方法是一样的。 23、向上的楼面均布荷载可以输入负

10、值，但只对板传到梁上起作用，而对板配筋不能考虑； 程序未自动考虑梁楼面活荷载折减。 24、中间带变形缝的砖混结构，应分成两个独立模型分别建模计算；砖混结构不能处理错层 （底剪法所致） ；PMCAD 可计算带地下室的砖混结构。 25、布置次梁应满足三个条件：(1使其与房间的某边平行或垂直；(2非二级以上次梁；(3 次梁相交时，必须相互垂直。 26、次梁与主梁的连接点必为支座点；次梁与次梁的交点及主梁与主梁的交点时，当支撑梁 的高度大于此连梁高 50mm 以上是判为支点；柱和墙一定做为支座点。 27、边长或直径在 3001000 的洞口边，程序自动加筋，每侧加筋面积不小于被洞口截断的 总面积的 1

11、/2 且不小于 210，对于圆形孔洞附加 212 的环形钢筋，搭接长度 30d；边长或 直径>1000 的洞口边，应按照构造手册在其周围加梁，程序不对这种洞口设置附加筋。 28、对于框架-抗震墙结构，抗震墙的内力与配筋不应采用 PMCAD 菜单 8 的计算结果，而 应采用 TAT 或 SATWE 的计算结果；TAT 具有计算底框功能，TAT-8 不能计算底框。 29、板的裂缝与挠度计算：程序采用与梁裂缝计算完全相同的公式计算板裂缝；挠度计算分 两部分：(1双向板：使用按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影响的刚度 B 代替静 力计算手册中的 Bc， 。弯矩值分别是相应于荷载效应的标准组合

12、和准永久组合计算的，准 永久值系数程序取 0.5。挠度系数根据板的边界条件和长宽比查静力计算手册中相应的 表格求得。刚度 B 按砼规第 8 章第 2 节相关规定求得；(2单向板：采用与梁挠度完全相同 的计算方法。 30、 计算震型个数：对于一般工程，不少于 9 个。但如果是 2 层的结构，最多也就是 6 个， 因为每层只有三个自由度，两层就是 6 个。对复杂、多塔、平面不规则的就要多选，一般要 求“有效质量系数”大于 90%就可以了。 二、Pmcad 荷载输入时应注意的问题： （1）所有荷载均输入标准值，而非设计值。 （2）楼面均布恒载应包含楼板自重；增加了计算板自重的功能，此时楼面均布恒载应

13、扣除 楼板自重。 （3）梁、墙、柱自重程序自动计算，不需输入，但框架填充墙需折算成梁间均布线载输入。 （4）地下室人防设计时，必须输入楼面均布活载，但人防荷载不计入此项，应到 SATWE 中的人防设计信息中输入“人防顶板等效荷载”。 地下室顶板的人防设计应到 PMCAD 主菜单 5 楼板计算时输入人防设计信息中的“人防顶板等效荷载”。 （5）目前混凝土结构计算程序还不能考虑墙的坡度变化情况，如山墙等。砌体结构考虑了 墙的坡度变化情况。 （6） 全房间开洞”导荷时该房间荷载将被扣除， 而“板厚为 0”导荷时该房间荷载仍能导到梁、 墙上，不被扣除，但画平面图时不会画出板钢筋，(房间荷载设为 0。全

14、房间开洞和板厚为 0”在 SATWE、PMSAP 和 TAT 软件中，除了上述的导荷方式不一样外，其它的处理方法是 一样的。 （11）对于向上的楼面楼面荷载可以输入负值，但只对板传到梁上起作用，而对板配筋不能 考虑。用户可以在 PMCAD 软件的“平面荷载显示校核”中选取“墙梁荷载”选项，并选择“导 算”，从显示的梁间荷载中可以看出输入了负的楼面荷载的房间，其相应导算的梁间荷载为 负值。 （12） 程序未自动考虑梁楼面活荷载折减， 用户如需进行梁楼面活荷载折减应在荷载导荷时 将活荷载折减项选上，并点取“设置折减参数”，根据规范选择所需折减项即可。 （13）对于中间带变形缝的砖混结构，用户应该分

15、别计算，因为按建筑抗震设计规范规 定砖混结构按底部剪力法计算地震力， 底部剪力法计算地震力的基本假定是结构整体布置均 匀对称、楼板连续，而中间带变形缝的砖混结构显然不符合这个基本假定，所以应该分别计 算。 （14）砖混结构不能处理错层结构，因为 PMCAD 软件中的“砖混抗震验算”是按底部剪力法 计算地震力的，而且对于砖混结构，规范也只规定了用这种方法计算地震力。用底部剪力法 计算地震力的基本假定是结构整体布置均匀对称、 楼板连续， 而砖混错层结构显然不符合这 个基本假定。 （15）PMCAD 软件可以计算带地下室的砖混结构。首先在“PM 交互式输入数据”中将地下 室作为一层输入，在进入 PM

16、8 砖混抗震计算时，将“砌体结构计算数据”参数中的“地下室结 构嵌固高度”输入层数（< 3 层）或嵌固高度（用于半地下室） 。程序会扣除地下室部分的重 力荷载进行地震计算，也能进行墙体受压计算。 （16）导荷计算中常出错溢出的原因 主菜单 1、2 输入的次梁、楼板、洞口的类别总数超出规定范围 。 某层平面上没有一个能够闭合的房间。 有的房间周围杆件的个数大于 150 梁的截面积为 0（或很小） （17）导荷方式总是单向导算，无法修改的原因 注意查看此房间是否布有预制板或是否把屈服线的角度设置为 0 了。 （18）当“生成各层荷载传到基础的数据”提示错误时的解决办法： “第 XX 号墙下无

17、轴线” 返回 PM 人机交互输入中的“网格生成”下的“节点距离”，提示“输入节点最小距离”，节点距 离改小，再将所有结构标准层“形成网点”，在 PM2、PM3 中保留原有信息即可。 “第 XX 节点处有不可识别的错误”时 查看次梁布置是否有误; PM1 找到提示的结构标准层，查看该节点处是否有大偏心布置的主梁，甚至主梁跨房间布 到别的房间里。 “梁柱关系混乱”时 a. 该项提示如果出现在蓝色标示以前，则说明用户输入的次梁有问题。 b. 该项提示如果出现在蓝色标示后、绿色标示前，则说明有些梁可能悬空。 c. 该项提示如果出现在绿色标示后，则说明有些柱、墙可能悬空。 三、关于建模的注意事项： 1、

18、当发生节点过密情况，特别是各结构标准层合并后的总网格中节点过密时，可点网格 生成菜单下的节点距离菜单，加大合并的节点距离从而把相距过近的多个节点合并为一。 2、上、下层位置应对齐的网格节点应确保对齐，以免形成总网格后的节点过多过密。 3、多使用偏心布置构件以减少过近过密网格节点产生，但不应把杆件偏心至另一相邻节 点上。 4、为减少荷载导荷出错机会，布置墙处的各层上下节点尽量对应一致，即该部位各层网 格节点不宜不同。 5、墙悬空时其下层的相应部位一定要布置梁。 6、洞口跨越墙的两个节点上下层之外，对跨越节点的洞口应作为两个洞口输入。但是， 如果按先输入大洞口， 再输入洞口上的节点网格的次序， 则程序会自动切割垮越新增节点的 洞口为两个洞口。另一方面