建筑工程结构设计要点及规范

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1、建筑工程结构设计要点及规范　　摘要：本文对建筑工程结构设计的要点作了总结，主要从设计条件梳理、结构选型、构件布置、分析计算等方面进行阐述。分析了主要设计规范的内容架构，指出了规范应用应当注意的事项。　　关键词：结构设计；结构选型；经济性；指标控制；规范　　近三十几年来，随着市场经济飞速发展，我国建筑业取得了举世瞩目的成就。据国家统计局网站数据，我国建筑年竣工面积从1996年亿平方米增长到XX年的亿平方米。就建筑技术水平而言，迄今为之，建设完成的结构复杂、技术含量高、设计理念超前的建筑不胜枚举。作为身处其中的结构设计师，

2、我们扮演了重要的角色，同时也受惠良多。　　初识建筑，掌握其要素　　建筑方案设计阶段，建筑设计师会提供建筑物的主要平面、立面及剖面图纸。如同解一道数学应用题，此时正是重要的读题阶段。全面敏锐地关注涉及结构设计的建筑要素至关重要。这些要素主要包括：建筑安全等级、高度、体量、最大跨度、平面规则性、竖向规则性等。通过对这些要素的提炼，可以比较全面地掌握拟建建筑的结构要素，将注意力集中在这些要素上就可以避免出现忽视结构设计的重要先决条件。　　掌握环境条件　　拟建建筑存在的外部环境对结构设计会产生极大影响。这其中主要包括外荷载、地

3、质条件、耐久性影响因素等。外荷载主要包括地震荷载以及风荷载，应着重关注地震设防烈度、基本风压，其次还要注意地形地貌对设防烈度及基本风压的修正。地质条件主要包括：场地是否存在地震断裂带、土体的稳定、地基承载能力、是否处在暗河、溶洞等不利于承载区域等。耐久性影响因素主要包括高温、高湿环境、侵蚀性气体、水及土壤对建筑材料的腐蚀性等。　　评估建筑方案，提出修改建议　　方案评估和修改过程是结构设计师同建筑师重要的技术交流阶段。也是最适合结构师提出拟建建筑可能造成结构设计的不适宜、不合理、不经济等专业性建议的时间点。例如，场地与地

4、震断裂带的避让距离不足或土体存在滑裂破坏等地质灾害可能导致的不适宜建造；地基承载力较低或抗震设防烈度较高对于建造较高高层建筑的不经济；建筑竖向的严重不规则导致抗震、抗风不利的不合理等。结合这些因素对建筑方案作出准确的量化指标评价，综合权衡建筑物的安全、经济、美观适用要求，提出必要的修改建议。这个阶段是规避方案性错误的重要阶段，决定了之后结构设计的合理性甚至可行性。　　结构选型　　建筑上部结构体系大致分为：砌体结构、框架结构、框架-支撑结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构以及筒体结构。各结构体系有其自身的力学性能及适用范围

5、。针对不同的承载需求，提供合理的强度及刚度是结构选型的核心内容；当然，建筑空间及外观的需求也是必须兼顾的。另外就是楼、屋面水平结构受力体系的优化比选，尤其对于大跨、重荷载的情况一般应多方案量化比较。通常采用的密肋楼盖、预应力混凝土结构、钢实腹梁结构、钢桁架结构、乃至钢网架结构均有其适用情形。基础选型同样如此，基础必须具备足够的承载及抗变形能力。基础类型大致可分为：独立基础、条形基础、筏板基础、箱型基础、桩基础。基础选型是针对不同的荷载需求及地基承载力，选择能可靠传递荷载并控制建筑沉降变形的基础形式。基础选型对结构设计经

6、济性控制所起到重要作用，尤其对于地基条件较为复杂的情况。因此，基础选型也应进行多方案比较，结合当地及同条件项目经验显得尤为必要。　　构件布置　　结构体系一旦确定，结构材料也基本确定完成，同时非结构构件材料也应会同业主进行认定，例如填充墙以及楼、屋面建筑面层做法等。这些非结构构件材料的确认是为下一步荷载计算及截面预估做准备。构件布置主要内容包括确定结构构件的类型、截面尺寸以及布置位置，从而绘制结构平面布置图。模板图的设计要求在每一处构件布置时都应协调好建筑的影响与结构自身构建的合理。截面尺寸的准确预估，布置位置的合理，可

7、以避免后续结构模型计算时的大量反复调整工作。经验丰富的设计师能够高效率，很多时候是对模板图设计的精准把握。　　准确建模及参数设定　　目前，主体结构计算分析大多采用中国建筑科学研究院开发的PKPM系列软件。准确地建立计算模型是做好计算分析的前提。主要应从截面尺寸、材料强度、荷载计算以及边界条件等方面进行控制。截面尺寸与材料强度应力求与施工图精准一致。就荷载布置而言，恒荷载应确保精确，活荷载应充分考虑使用阶段可能出现的载荷情况；地震及风荷载应遵照规范条文进行必要的修正。梁柱节点的刚性假定，构件支座约束情况等边界条件的设定应

8、充分体现实际力学响应，不合理的边界条件设定可能导致构件乃至整个结构体系的受力分析错误，极易造成严重的设计责任事故。PKPM软件分析和设计控制参数主要包括总信息、计算控制信息、荷载信息、设计配筋信息等几大类。需要充分理解参数的意义，掌握其对分析设计的响应，同时结合规范条文、软件使用手册、设计经验才能设定准确。这里例举部分重要的SAT