结构设计范文
时间：2023-03-14 10:56:35
结构设计范文第1篇
论文摘要:结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要实现的东西。
1结构设计的概念及内容
结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要实现的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础,墙,柱,梁,板,楼梯,大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。结构设计的内容可分为:基础的设计,上部结构的设计和细部设计。
2结构设计的阶段
结构设计的阶段大体可以分为三个阶段,结构方案阶段,结构计算阶段和施工图设计阶段。方案阶段的内容为:根据建筑的重要性,建筑所在地的抗震设防烈度,工程地质勘查报告,建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式(例如,砖混结构,框架结构,框剪结构,剪力墙结构,筒体结构,混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式)。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。
结构计算阶段的内容为:2.1荷载的计算。荷载包括外部荷载(例如,风荷载,雪荷载,施工荷载,地下水的荷载,地震荷载,人防荷载等等)和内部荷载(例如,结构的自重荷载,使用荷载,装修荷载等等)上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。2.2构件的试算。根据计算出的荷载值,构造措施要求,使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。2.3内力的计算。根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算,包括弯矩,剪力,扭矩,轴心压力及拉力等等。2.4构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制(比如,轴压比,剪跨比,跨高比,裂缝和挠度等等)来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。
施工图设计阶段的内容为:根据上述计算结果,来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。
3各设计阶段的基本方法
根据方案阶段的主要内容,其基本方法就是根据各种结构形式的适用范围和特点来确定结构应该使用的最佳结构形式,这要看规范中对于各种结构形式的界定和工程的具体情况而定,关键是清楚各种结构形式的极限适用范围。还要考虑合理性和经济性。
在结构计算阶段,就是根据方案阶段确定的结构形式和体系,依据规范上规定的具体的计算方法来进行详细的结构计算,规范上的方法有多种,关键是结合工程的实际情况来选择合适的计算方法,以楼板为例,就有弹性计算法,塑性计算法及弹塑性计算法。所以选择符合工程实际的计算方法是合理的结构设计的前提,是十分重要的。
在施工图设计阶段,就是根据结构计算的结果来用结构语言表达在图纸上。首先表达的东西要符合结构计算的要求,同时还要符合规范中的构造要求,最后还要考虑施工的可操作性。这就要求结构设计人员对规范要很好的理解和把握。另外还要对施工的工艺和流程有一定的了解。这样设计出的结构,才会是合理的结构。
4规范、手册及标准图集和计算机在具体工作中的应用
结构设计的准则和依据就是各种规范和标准图集。在进行不同结构形式的设计时必须要紧扣不同的规范,但这些规范又都是相互联系密不可分的。在不同的工程中往往会使用多种规范,在一个工程确定了结构形式后,首先要根据《建筑结构可靠度设计统一标准》来确定建筑的可靠度和重要性;然后再根据《中国地震动参数区划图》,《建筑抗震设防分类标准》《建筑抗震设计规范》确定建筑在抗震设防方面的规定和要求,在荷载的取值时要按照《建筑结构荷载规范》来确定,这是建筑总体需要运用的规范。在工程的具体设计方面,涉及到砌体部分的要遵循《砌体结构设计规范》的规定;涉及到混凝土部分的要遵循《混凝土结构设计规范》的规定;涉及到钢筋部分的要遵循《钢筋焊接及验收规程》和《钢筋机械连接通用技术规程》的规定;在基础部分的设计时需要遵循的是《建筑地基基础设计规范》的规定。最后在结构绘图时则要符合《建筑结构制图标准》的要求。
在各种结构设计手册中,给出了该结构形式设计的原理,方法,一般规定和计算的算例以及用来直接选用的各种表格。这对于深刻理解和具体设计各种结构形式具有良好的指导作用。推荐最好能参照设计手册来手算典型的结构形式。
标准图集是依据规范来制定的国家和省市地方统一的设计标准和施工做法构造。不同的结构形式有不同的标准图集。设计中常用的有,结构绘图时采用:平法制图(03G101-1),砌体中的钢筋混凝土过梁采用:过梁(L03G303),砖混结构抗震构造详图采用:L03G313,钢筋混凝土结构抗震构造详图采用:L03G323,地沟及盖板采用:02J331。需要说明的是,在选用标准图集时一定要根据具体工程的实际情况来酌情选用,必要时应说明选用的页号和图集号,不可盲目采用。
计算机在结构设计设计中起着极其重要的作用,现在工程中已经很少用手来绘制施工图,绝大部分的图纸是靠计算机来完成的。这就需要设计者要精通设计软件和软件的计算原理。现在结构设计中用到的软件种类很多,其中以中国建筑科学研究院的PKPM最为普及,当然还有很多应用CAD,天正,广夏结构等等。
结构设计范文第2篇
【关键词】房屋结构 设计优化技术 意义 问题 应用
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
0 前言
眼下，我国正处于科技和经济飞速发展的时期，人们对居住条件及生活环境要求越来越高，而对建筑房屋进行优化设计，使其结构与美观相互协调、同时适用、安全、经济以及便利是提高人们生活环境的关键因素。房屋结构设计优化技术注重实际，以工程建设的基本状况为出发点，以计划成本为控制为中心来进行的结构优化设计，其内容就是利用对建筑基础的结构、屋盖系统的结构方案以及围护系统结构方案等环节，建立起一种关于结构优化设计的模型，通过对各种不同的影响变量参数中的若干关键参数的科学计算，来制定建筑工程结构设计方案。
1 房屋结构设计优化的意义
1.1结构优化设计可以降低总造价。进行结构优化设计中，多层住宅和高层住宅相比较，层数越多，总建筑面积增大，单位建筑面积占用的土地面积就越小，节约了用地成本，但建筑层数的增多，建筑总高度也会加大，楼与楼之间的间距也要加大，这时占用的土地节约量就不与建筑层数增加比例相同了。另如屋盖部分，一栋楼只有一个屋盖，并不会因为层数的增加而有所改变，它的成本下降会比较明显。对于基础部分而言，虽然也是各层共用的，但是层数增加，传给基础的荷载将会增大，我们需要增大基础，这样单位面积的造价有所降低，
但是却没有屋盖的效果那样明显。
1.2结构优化设计可以提高建筑结构经济性。与传统的结构设计相比，采用结构设计优化方法可以使建筑工程造价降低 6%- 34%。优化方法的技术性实现，可以最合理的利用材料性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，不仅可以实现建筑美观、实用，而且在造价方面也有较大的节省，达到了建筑工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求。通过使用优化设计手段，达到上述五个方面的最佳结合，符合现今建筑商对于建筑结构的效益的需求，也符合市场可持续发展的需求。
2 房屋结构设计中结构设计优化技术的问题2.1从现在的建筑结构设计工作来看，普遍缺少详细的勘察地质资料，只是简单的依据相临建筑的情况进行图纸设计。勘察施工场地的作用是保证科学的进行地基基础工作，并且达到最基本的安全保障。往往房屋设计工作人员只是把耐力数值控制到最小，就简单认为房屋建筑结构没有问题了，这种技术问题为房屋埋下了安全隐患。在对较软地基进行处理时，忽略了垫层换土设计，只是根据经验判断处理。房屋结构设计过程中，对于较软地基存在的安全隐患没有足够认识，单纯依据个人经验使用砂垫层强化承载力，对于其宽厚度缺乏精确计算，也造成了费用的浪费。
2.2在抗震房屋结构设计中，施工设计人员普遍认为六度设防可以看成是没有设防。为了方便受力分析，施工设计人员往往把柱体横截面较小设计，增加梁线的刚度，将梁设计成为铰支梁，柱体的抗压能力设计成轴心抗压。这种操作方法能够方便分析房屋结构的受力，但是针对整体的房屋结构安全带来了危险。忽视了梁与柱之间的弯矩约束，还有柱体的截面积较小，整个房屋结构一旦受力，抗弯能力明显不足，造成了梁底显现裂缝。2.3房屋结构设计承重能力时主要是通过楼板设计完成的，在房屋建筑时经常将一些没有承重能力的墙体安置在楼板山，之后还会这部分算在同等效果的荷载力范围内，楼板的配筋也会依据这个数据进行计算。除此之外，设计人员将立砖斜砌隔墙顶位置，造成楼板顶部出现裂缝。两个方向同时产生弯矩的双向板中的钢筋是要叠放并且要保持纵横方向，计算时应该依据双方向的高度。
3 结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用房屋建筑结构设计优化技术实践应用是当前建筑业非常关注的一个课题，目的在通过结构优化设计技术逐步改善房屋建筑的使用性能的基础上，提高经济性，大力降低工程成本造价。主要应用可以体现在以下几个方面：
3.1房屋建筑结构在设计中应遵循结构设计规范。房屋建筑结构优化设计的目的是追求适用、安全、经济、美观以及便利施工，因此，房屋建筑结构优化设计不但要求结构设计工程师有丰富的设计经验，也同时也要要对房屋建筑结构规范的条文有较为详细的了解，在房屋建筑结构设计规范的基础上，能够把自身的结构设计方案科学的融入到整个项目工程中。对于一些大面广的工程中，某些条文规定不可避免的的偏于保守，同时，也有些条文对一些特殊、复杂工程的设计工程条文安全性不足。因此，房屋建筑结构工程师在优化设计中，应该充分利用扎实专业知识与丰富的经验，对上述问题做出科学与正确的判断，从而能够把握设计，使设计成果逐步优化，不断创新。
3.2房屋结构工程师要积极主动参前期工程规划。房屋建筑结构工程师要积极主动参前期工程规划是实施结构优化技术的重点内容。因为，在在实际施工中，房屋建筑结构工程建筑师难以把握对结构体系的受力的正确分析，相关房屋建筑结构工程师要积极主动地参与前期方案设计，帮助建筑师构思与逐步创新，使整个建筑的优化功能能够全部体现出来。
3.3涉及到房屋结构设计的各个专业应该相互协调与合作房屋建筑结构优化是一个复杂性的系统工程，涉及到的专业也很广，各个专业必须相互协调与配合。依据建筑学发展角度出发，现代建筑是综合性产品，包括建筑、结构以及设备等要素。因此，房屋建筑工程在工程实施中，应该大力加强分工与合作，将各个构成要素进行充分有机结合，为打造出完美的作品夯实基础。在房屋建筑工程项目设计中，最重要的环节是建筑设计与结构设计，只有将这两个环节充分结合，房屋建筑工程的实用美观大方效果才能充分体现，同时，房屋的建造结构受力更趋向合理性，大大降低了成本，简化了施工。但在建筑设计中，一些许建筑设计人员不遵循建筑的基本力学规律，过于注重设计方案创作的新奇性，导致这房屋建筑结构出现一些后遗症，因此，房屋建筑结构优化必须通过强化各个专业的合作与协调，才能够实现结构合理，成本降低。3.4房屋结构优化设计要将概念设计结合细部结构进行设计优化。概念设计即是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法，是通过设计概念将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计。但是概念设计应用于没有具体数值量化的状况时，计算式不可避免与实际出现较大的差异，譬如在地震设防烈度就没与不确定性，计算式与实际差别较大，因此，房屋建筑结构在优化设计中，通过采用概念设计的方法，将数值作为辅助和参考的依据，同时设计人员在设计过程中还需灵活运用结构设计优化的方法。在整个设计过程中贯穿一种抗震设防的思想且以概念设计作为重点指导设计。同时在设计的过程中，注重优化细部的结构设计，譬如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝，可划分为矩形板。在选择钢筋型号时，充分考虑其极限抗拉力等。
4结语
综上所述，房屋结构设计优化技术在建筑行业中意义重大。需要高科技人才运用结构分析软件才能完成。这个技术的应用不仅能够降低工程建设造价还可以使房屋结构优化贯穿于整个设计过程，成分发挥自身价值，满足人们现代化生活水平的需要，以此来确保建筑行业持续稳步发展。
结构设计范文第3篇
关键词:结构设计概念设计 地基设计
1住宅结构设计常见的问题
1.1结构选型
建筑结构设计,不仅要求具有足够的承载力,而且必须使结构具有足够抵抗侧力的刚度,使结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规定的范围内.基于上述基本原理,工程综合分析了结构的适用,安全,抗震,经济,施工方便等因素,选取了结构方案.结构为框架体系,由钢筋混凝土框架承担竖向力和侧力。钢筋混凝土框架刚度布置相对比较均匀,在满足建筑功能情况下,尽量减少平面扭转对结构的影响。
1.2部分结构设计不合理,安全隐患比较多
如《建筑抗震设计规范》第7.1.8条(强制性条文)规定“底部框架-抗震墙结构,上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐”。有些设计把底层设计成大空间,抗震墙很少,上部砌体抗震墙大部分与底部的框架梁或抗震墙不对齐,造成结构体系不合理,传力不明确;有些设计中抗震分类、场地类别选用错误,导致整个结构设计错误。一些混凝土构件,特别是悬挑构件的最小配筋率达不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都达不到，有些设计中荷载取值没有按规范要求来确定,常见漏算错算现象，有些结构设计与提供的计算书不一致,结构强度远远低于计算结果,设计常见严重安全隐患。
1.3设计深度达不够
一些设计人员制作图纸“偷工减料”,设计粗糙,过于简单,施工图中应有的系统图、大样图、相关剖视图漏缺;一些重要的、应该用图纸反映的内容只标注“见图集”、“由设备厂家确定”等,施工图设计表述不全,细部大样不详,不能反映工程的全貌;一些重要的设计依据、设计参数、工程类别、安全等级、耐火等级、防火消防处理等在设计总说明中没有标明或交待不全。这些问题的产生,有的是由于设计人员没有对一般住宅尤其是多层住宅设计引起高度重视,盲目参照或套用其他的设计的结果;有的则是由于设计过程中对设计规范和设计方法缺乏理解;还有的是由于设计者的力学概念模糊,不能建立正确的计算模式,对结构电算结果也缺乏判断正确与否的经验。
2住宅结构设计的概念设计与地基设计
2.1必须及早介入建筑结构的概念设计
住宅设计无论是多层砖混或框架剪力墙结构,都不同于以往的静力设计,必须从抗震的角度,采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此,结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计,方案设计阶段应正确把握建筑结构的概念设计,对不同形式的住宅建筑掌握各自概念设计中容易疏忽的要点。
（1）对一般多层砌体住宅结构,应按《建筑抗震设计规范》要求做到优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系:纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处;不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
（2）对钢筋混凝土多、高层结构住宅,力求做到结构布置尽量采用规则结构。对复杂结构,可以设置防震缝,把它分割成各自规则的结构单元。结构布置以少设缝为宜,一旦设缝,则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一;框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力;框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态,除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外,还需采取措施,保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。
2.2加强住宅地基结构设计
为防止或减少由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏,可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。诸如:避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置;避免立面体形变化过大;将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干个单元;加强上部结构和基础的刚度;同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。地基的结构设计应分别就高层建筑与多层建筑考虑不同的设计。
（1）对高层建筑来说,由于需要一定的埋置深度,从经济的角度考虑,基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式。此时应保证箱体的整体刚度,群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合;当土层有较大起伏时,应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中,并应考虑可能产生的液化影响。
（2）对多层建筑而言,从经济的角度考虑,一般不愿意采用长桩的方案。但对软土层覆盖层厚度较大的地区,一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多,但在选择地基处理方案前,必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况,并根据工程设计要求,确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标,以及各种处理方面的适用性。同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验,进行多方案比较,最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后,还必须满足规范所规定的强度和变形要求。
3住宅结构设计的要求
为避免出现上述结构设计问题,在住宅结构设计时首先必须从结构计算和构造上满足规范的相关要求。
3.1结构计算注意的问题
（1）免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符,基础底板上多算或少算土重。
（2）底框砌体结构验算。底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响,通常对底层地震剪力乘以1.2～1.5的增大系数;底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底层框架结构中只有底层框架抗震墙,应采用双保险的方法,抗震墙承担全部剪力,框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时,框架不折减,抗震墙折减到弹性刚度的20%～30%;应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。
（3）避免楼板计算中方法不正确。连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替;双向板查表计算时,不能忽略材料泊松比的影响,否则由于跨中弯矩未进行调整,将使计算值偏小。
（4）对电算结果的正确性作出有效评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算,如何对计算结果进行分析、评价,是一个非常重要的方面。因此必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断,根据其正确与否,决定能否作为施工图设计的依据。
3.2构造设计注意的问题
（1）严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。
（2）注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性,又必须满足最小配筋的要求。
（3）按抗震构造要求设置的构造柱,应在整个建筑物高度内上下对准贯通,上至女儿墙压顶,下至浅于500mm基础圈梁,或伸入室外地面以下500mm的构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。
4结束语
结构设计范文第4篇
关键词：住宅结构；设计；问题分析；对策
Abstract: In the residential design, there are still many problems that we do not pay attention there will be mistakes. With the author many years of work experience, this paper put forward the thinking of a number of issues in the design of residential structures.Key words: residential structure; design; problem analysis; countermeasures
中图分类号：F287.8 文献标识码：A 文章编号：
0 前言：
住宅工程质量的优劣直接关系到人们的生命安全。住宅质量的好坏主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。相对而言,住宅设计是一项繁重而又责任重大的工作,直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。但在实际设计工作中,常常发生住宅结构设计的种种概念和方法上的差错。我国自2000年全面推行建设工程施工图设计审查制度以来,通过施工图设计审查发现并纠正了不少违反《工程建设标准强制性条文》及其他一些违规设计问题,对规范设计市场秩序,确保设计质量,起到了积极作用。本文结合笔者多年参加施工图设计和审查的工作经验,对住宅结构设计质量存在的问题进行了剖析,提出了住宅结构设计满足结构设计规范要求应注意的问题,并重点论述了住宅结构概念设计和地基设计,以避免或减少上述类似的情
况发生,确保住宅设计质量能上一个台阶。
1住宅结构设计存在的问题及其原因分析
1．1防火设计问题比较突出
一些设计人员对防火规范、规定不熟悉,对建筑物分类有错误,导致在设计中对防火标准执行有误,消防处理不当,存在许多安全隐患;一些重要场所的安全疏散出口、疏散门开启方向不正确,影响安全疏散;有些设计中的防火分区面积过大,防火间距过长,设计存在随意性;有些消防设施设计不合理、不配套,建筑物一旦失火,消防设施将不能有效发挥作用。
1．2部分结构设计不合理, 安全隐患比较多
如《建筑抗震设计规范》第7. 1. 8条(强制性条文)规定“底部框架- 抗震墙结构,上部的砌体抗震墙与底部的框架梁或抗震墙应对齐或基本对齐”。有些设计把底层设计成大空间,抗震墙很少,上部砌体抗震墙大部分与底部的框架梁或抗震墙不对齐,造成结构体系不合理,传力不明确;有些设计中抗震分类、场地类别选用错误,导致整个结构设计错误。一些混凝土构件,特别是悬挑构件的最小配筋率达不到要求,有的相差一半,有的甚至一半都达不到;有些设计中荷载取值没有按规范要求来确定,存在漏算错算现象;有些结构设计与提供的计算书不一致,结构强度远远低于计算结果,设计存在严重安全隐患。
1．3设计深度达不到规定要求
一些设计人员制作图纸“偷工减料”,设计粗糙,过于简单,施工图中应有的系统图、大样图、相关剖视图漏缺;一些重要的、应该用图纸反映的内容只标注“见图集”、“由设备厂家确定”等,施工图设计表述不全,细部大样不详,不能反映工程的全貌;一些重要的设计依据、设计参数、工程类别、安全等级、耐火等级、防火消防处理等在设计总说明中没有标明或交待不全。
这些问题的产生,有的是由于设计人员没有对一般住宅尤其是多层住宅设计引起高度重视,盲目参照或套用其他的设计的结果;有的则是由于设计过程中对设计规范和设计方法缺乏理解;还有的是由于设计者的力学概念模糊,不能建立正确的计算模式,对结构电算结果也缺乏判断正确与否的经验。
2住宅结构设计的规范要求
为避免出现上述结构设计问题,在住宅结构设计时首先必须从结构计算和构造上满足规范的相关要求。
2．1结构计算应注意的问题
（1） 免荷载计算的错误。诸如漏算或少算荷载、活荷载折减不当、建筑物用料与实际计算不符,基础底板上多算或少算土重。
（2） 底框砌体结构验算。底部剪力法仅适用于刚度比较均匀的多层结构,对具有薄弱层的底层框架混合结构,应考虑塑性变形集中的影响,通常对底层地震剪力乘以1. 2～1. 5的增大系数;底层框架混合结构的剪力分配不能简单地按框架抗震墙的方法。因为底层框架结构中只有底层框架抗震墙,应采用双保险的方法,抗震墙承担全部剪力,框架按刚度比例承担剪力。刚度计算时,框架不折减,抗震墙折减到弹性刚度的20% ～30%;应考虑底层框架柱中地震作用产生倾覆力矩所引起的附加轴力。
（3） 避免楼板计算中方法不正确。连续板计算不能简单地用单向板计算方法代替;双向板查表计算时,不能忽略材料泊松比的影响,否则由于跨中弯矩未进行调整,将使计算值偏小。
（4） 对电算结果的正确性作出有效评价。目前结构计算大多采用结构设计计算程序进行计算,如何对计算结果进行分析、评价,是一个非常重要的方面。因此必须根据工程设计的经验对计算结果进行分析、判断,根据其正确与否,决定能否作为施工图设计的依据。
2．2构造设计应注意的问题
（1） 注意构件最大配筋率和最小配筋率的限值。尤其是在抗震设计中既要保证建筑结构在地震发生时具有一定的延性,又必须满足最小配筋的要求。
（2） 严格按照规范要求,保证钢筋在各个部位所需满足的锚固、延伸和搭接长度,材料选用也必须满足强度要求。
（3） 为了防止屋面温度应力引起的墙体开裂,必须采取有效的通风融热措施。
（4）按抗震构造要求设置的构造柱,应在整个建筑物高度内上下对准贯通,上至女儿墙压顶,下至浅于500mm基础圈梁,或伸入室外地面以下500mm的构造柱与圈梁、楼板和墙体的拉接必须符合规范要求。
3住宅结构设计的概念设计与地基设计
3．1必须及早介入建筑结构的概念设计
住宅设计无论是多层砖混或框架剪力墙结构,都不同于以往的静力设计,必须从抗震的角度,采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此,结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计,否则将会导致建筑结构设计的不合理,给以后的结构设计带来难度。住宅结构的概念设计是指一些在计算中或在规范中难以作出具体规定的问题,必须由工程师运用“概念”进行分析,作出判断,以便采取相应的措施。例如结构破坏机理的概念、力学概念以及由震害试验现象等总结提供的各种宏观和具体的经验等。这些概念及经验贯穿在方案确定及结构布置过程中,也体现在计算简图或计算结果的处理中。住宅结构的概念设计在整个设计过程中起着举足轻重的作用,一幢建筑物的设计,如果没有事先经过全盘正确的概念设计,以后的计算模式再准确、计算再精确、配筋再合理,也不可能是一个经济、合理的优秀设计工程。因此在建筑物的方案设计阶段应正确把握建筑结构的概念设计,对不同形式的住宅建筑掌握各自概念设计中容易疏忽的要点。
（1） 对一般多层砌体住宅结构,应按《建筑抗震设计规范》要求做到优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系:纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处;不宜采用无锚固的钢筋砼预制挑檐。
（2） 对钢筋砼多、高层结构住宅,力求做到结构布置尽量采用规则结构。对复杂结构,可以设置防震缝,把它分割成各自规则的结构单元。结构布置以少设缝为宜,一旦设缝,则应使防震缝的设置与伸缩缝、沉降缝相统一;框架与抗震墙等抗侧力结构应双向布置,以便各自承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的地震力;框剪体系的各抗侧力结构要形成空间共同工作状态,除了控制抗震墙之间楼、屋盖的长宽比及保证抗震墙本身的刚度外,还需采取措施,保证楼、屋盖的整体性及其与抗震墙的可靠连接。
3．2加强住宅地基结构设计
为防止或减少由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏,可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。诸如:避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置;避免立面体形变化过大;将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干个单元;加强上部结构和基础的刚度;同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。地基的结构设计应分别就高层建筑与多层建筑考虑不同的设计。
（1） 对高层建筑来说,由于需要一定的埋置深度,从经济的角度考虑,基础一般采用桩箱或桩筏结合的形式。此时应保证箱体的整体刚度,群桩布置的形心应与上部结构重心相吻合;当土层有较大起伏时,应使用同一建筑结构下的桩端位于同一土层中,并应考虑可能产生的液化影响。
（2） 对多层建筑而言,从经济的角度考虑,一般不愿意采用长桩的方案。但对软土层覆盖层厚度较大的地区,一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多,但在选择地基处理方案前,必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况,并根据工程设计要求,确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标,以及各种处理方面的适用性。同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验,进行多方案比较,最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后,还必须满足规范所规定的强度和变形要求。
4结束语
总之,建设工程是一种特殊商品,工程投资大、建设周期长,其工程设计质量不仅关系到工程的投资效益、使用要求,而且直接关系到人民群众的生命财产安全。因此抓好设计质量管理工作显得非常重要。针对当前设计质量状况,设计单位应加强内部的质量管理,设计管理部门要加大对设计质量的监督管理,结合施工图设计审查、专项检查、质量抽查等工作,加强对业主、勘察、设计单位的市场监管力度。特别是设计单位在进行住宅结构设计时必须在满足国家设计规范要求的前提下,加强住宅结构的概念设计和地基设计,才能提高住宅结构设计水平,确保住宅设计质量不断提升,以使住宅的结构设计工作做到更安全、更合理。
[参考文献]
[1] 熊丹安. 21世纪土木工程类专业丛书―――结构构造原理与设计(第二版) [M].武汉:武汉理工大学出版社, 2003.
结构设计范文第5篇
论文摘要:结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要实现的东西。
1结构设计的概念及内容
结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要实现的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础,墙,柱,梁,板,楼梯,大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。结构设计的内容可分为:基础的设计,上部结构的设计和细部设计。
2结构设计的阶段
结构设计的阶段大体可以分为三个阶段,结构方案阶段,结构计算阶段和施工图设计阶段。方案阶段的内容为:根据建筑的重要性,建筑所在地的抗震设防烈度,工程地质勘查报告,建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式(例如,砖混结构,框架结构,框剪结构,剪力墙结构,筒体结构,混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式)。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。
结构计算阶段的内容为:2.1荷载的计算。荷载包括外部荷载(例如,风荷载,雪荷载,施工荷载,地下水的荷载,地震荷载,人防荷载等等)和内部荷载(例如,结构的自重荷载,使用荷载,装修荷载等等)上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。2.2构件的试算。根据计算出的荷载值,构造措施要求,使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。2.3内力的计算。根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算,包括弯矩,剪力,扭矩,轴心压力及拉力等等。2.4构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制(比如,轴压比,剪跨比,跨高比,裂缝和挠度等等)来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。
施工图设计阶段的内容为:根据上述计算结果,来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。
3各设计阶段的基本方法
根据方案阶段的主要内容,其基本方法就是根据各种结构形式的适用范围和特点来确定结构应该使用的最佳结构形式,这要看规范中对于各种结构形式的界定和工程的具体情况而定,关键是清楚各种结构形式的极限适用范围。还要考虑合理性和经济性。
在结构计算阶段,就是根据方案阶段确定的结构形式和体系,依据规范上规定的具体的计算方法来进行详细的结构计算,规范上的方法有多种,关键是结合工程的实际情况来选择合适的计算方法,以楼板为例,就有弹性计算法,塑性计算法及弹塑性计算法。所以选择符合工程实际的计算方法是合理的结构设计的前提,是十分重要的。
在施工图设计阶段,就是根据结构计算的结果来用结构语言表达在图纸上。首先表达的东西要符合结构计算的要求,同时还要符合规范中的构造要求,最后还要考虑施工的可操作性。这就要求结构设计人员对规范要很好的理解和把握。另外还要对施工的工艺和流程有一定的了解。这样设计出的结构,才会是合理的结构。
4规范、手册及标准图集和计算机在具体工作中的应用
结构设计的准则和依据就是各种规范和标准图集。在进行不同结构形式的设计时必须要紧扣不同的规范,但这些规范又都是相互联系密不可分的。在不同的工程中往往会使用多种规范,在一个工程确定了结构形式后,首先要根据《建筑结构可靠度设计统一标准》来确定建筑的可靠度和重要性;然后再根据《中国地震动参数区划图》,《建筑抗震设防分类标准》《建筑抗震设计规范》确定建筑在抗震设防方面的规定和要求,在荷载的取值时要按照《建筑结构荷载规范》来确定,这是建筑总体需要运用的规范。在工程的具体设计方面,涉及到砌体部分的要遵循《砌体结构设计规范》的规定;涉及到混凝土部分的要遵循《混凝土结构设计规范》的规定;涉及到钢筋部分的要遵循《钢筋焊接及验收规程》和《钢筋机械连接通用技术规程》的规定;在基础部分的设计时需要遵循的是《建筑地基基础设计规范》的规定。最后在结构绘图时则要符合《建筑结构制图标准》的要求。
在各种结构设计手册中,给出了该结构形式设计的原理,方法,一般规定和计算的算例以及用来直接选用的各种表格。这对于深刻理解和具体设计各种结构形式具有良好的指导作用。推荐最好能参照设计手册来手算典型的结构形式。
标准图集是依据规范来制定的国家和省市地方统一的设计标准和施工做法构造。不同的结构形式有不同的标准图集。设计中常用的有,结构绘图时采用:平法制图(03g101-1),砌体中的钢筋混凝土过梁采用:过梁(l03g303),砖混结构抗震构造详图采用:l03g313,钢筋混凝土结构抗震构造详图采用:l03g323,地沟及盖板采用:02j331。需要说明的是,在选用标准图集时一定要根据具体工程的实际情况来酌情选用,必要时应说明选用的页号和图集号,不可盲目采用。
计算机在结构设计设计中起着极其重要的作用,现在工程中已经很少用手来绘制施工图,绝大部分的图纸是靠计算机来完成的。这就需要设计者要精通设计软件和软件的计算原理。现在结构设计中用到的软件种类很多,其中以中国建筑科学研究院的pkpm最为普及,当然还有很多应用cad,天正,广夏结构等等。
结构设计范文第6篇
论文摘要:结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要实现的东西。
1结构设计的概念及内容
结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要实现的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础,墙,柱,梁,板,楼梯,大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。结构设计的内容可分为:基础的设计,上部结构的设计和细部设计。
2结构设计的阶段
结构设计的阶段大体可以分为三个阶段,结构方案阶段,结构计算阶段和施工图设计阶段。方案阶段的内容为:根据建筑的重要性,建筑所在地的抗震设防烈度,工程地质勘查报告,建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式(例如,砖混结构,框架结构,框剪结构,剪力墙结构,筒体结构,混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式)。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。
结构计算阶段的内容为:2.1荷载的计算。荷载包括外部荷载(例如,风荷载,雪荷载,施工荷载,地下水的荷载,地震荷载,人防荷载等等)和内部荷载(例如,结构的自重荷载,使用荷载,装修荷载等等)上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。
2.2构件的试算。根据计算出的荷载值,构造措施要求,使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。
2.3内力的计算。根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算,包括弯矩,剪力,扭矩,轴心压力及拉力等等。2.4构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制(比如,轴压比,剪跨比,跨高比,裂缝和挠度等等)来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。
施工图设计阶段的内容为:根据上述计算结果,来最终确定构件布置和构件配筋以及根据规范的要求来确定结构构件的构造措施。
3各设计阶段的基本方法
根据方案阶段的主要内容,其基本方法就是根据各种结构形式的适用范围和特点来确定结构应该使用的最佳结构形式,这要看规范中对于各种结构形式的界定和工程的具体情况而定,关键是清楚各种结构形式的极限适用范围。还要考虑合理性和经济性。
在结构计算阶段,就是根据方案阶段确定的结构形式和体系,依据规范上规定的具体的计算方法来进行详细的结构计算,规范上的方法有多种,关键是结合工程的实际情况来选择合适的计算方法,以楼板为例,就有弹性计算法,塑性计算法及弹塑性计算法。所以选择符合工程实际的计算方法是合理的结构设计的前提,是十分重要的。
在施工图设计阶段,就是根据结构计算的结果来用结构语言表达在图纸上。首先表达的东西要符合结构计算的要求,同时还要符合规范中的构造要求,最后还要考虑施工的可操作性。这就要求结构设计人员对规范要很好的理解和把握。另外还要对施工的工艺和流程有一定的了解。这样设计出的结构,才会是合理的结构。
4规范、手册及标准图集和计算机在具体工作中的应用
结构设计的准则和依据就是各种规范和标准图集。在进行不同结构形式的设计时必须要紧扣不同的规范,但这些规范又都是相互联系密不可分的。在不同的工程中往往会使用多种规范,在一个工程确定了结构形式后,首先要根据《建筑结构可靠度设计统一标准》来确定建筑的可靠度和重要性;然后再根据《中国地震动参数区划图》,《建筑抗震设防分类标准》《建筑抗震设计规范》确定建筑在抗震设防方面的规定和要求,在荷载的取值时要按照《建筑结构荷载规范》来确定,这是建筑总体需要运用的规范。在工程的具体设计方面,涉及到砌体部分的要遵循《砌体结构设计规范》的规定;涉及到混凝土部分的要遵循《混凝土结构设计规范》的规定;涉及到钢筋部分的要遵循《钢筋焊接及验收规程》和《钢筋机械连接通用技术规程》的规定;在基础部分的设计时需要遵循的是《建筑地基基础设计规范》的规定。最后在结构绘图时则要符合《建筑结构制图标准》的要求。在各种结构设计手册中,给出了该结构形式设计的原理,方法,一般规定和计算的算例以及用来直接选用的各种表格。这对于深刻理解和具体设计各种结构形式具有良好的指导作用。推荐最好能参照设计手册来手算典型的结构形式。
标准图集是依据规范来制定的国家和省市地方统一的设计标准和施工做法构造。不同的结构形式有不同的标准图集。设计中常用的有,结构绘图时采用:平法制图(03G101-1),砌体中的钢筋混凝土过梁采用:过梁(L03G303),砖混结构抗震构造详图采用:L03G313,钢筋混凝土结构抗震构造详图采用:L03G323,地沟及盖板采用:02J331。需要说明的是,在选用标准图集时一定要根据具体工程的实际情况来酌情选用,必要时应说明选用的页号和图集号,不可盲目采用。
计算机在结构设计设计中起着极其重要的作用,现在工程中已经很少用手来绘制施工图,绝大部分的图纸是靠计算机来完成的。这就需要设计者要精通设计软件和软件的计算原理。现在结构设计中用到的软件种类很多,其中以中国建筑科学研究院的PKPM最为普及,当然还有很多应用CAD,天正,广夏结构等等。
结构设计范文第7篇
关键词：结构设计；标准；混凝土；抗震；刚度
中图分类号：TU247 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）19-0108-02
1 工程概况
拟建的广州白云新城广州万达广场项目位于广州市白云区，旧白云机场范围内。其B区总建筑面积约22万平方米，规划为综合商业购物娱乐用地。地上部分最高为六层，两层地下室（西侧公寓式办公楼大部份区域无地下室）。地面由百货楼、娱乐楼、酒楼、商铺、步行街及公寓式写字楼等建筑物组成；地下室主要功能为平时车库和设备用房、超市。
2 结构设计
2.1 结构设计标准
2.1.1 本工程各部位混凝土强度等级取值范围、环境类别及环境作用等级参考表1。
2.1.2 一般构件的挠度控制值：（1）[f]=L0/200，当L09m。
2.1.3 裂缝宽度控制标准参考表2。
根据广东省标准《建筑地基基础设计规范》DBJ15-31-2003并结合场区实际（东侧有小河，整地块地面坡度较大）为地下水结构设计防水位，分区域取建筑物的室外路面标高。
2.2 结构体系与形式
本工程结构采用钢筋混凝土框架结构体系，其楼面采用普通钢筋混凝土梁楼盖。基本板厚110mm，梁基本截面其中框架梁300×700，其余250×550，基本柱截面800×800。
2.3 抗震措施
本工程的钢筋混凝土框架的抗震等级参考表3，主要柱网尺寸为8.4m×8.4m，8.4m×7.0m，8.4m×9.0m等。由于建筑功能的要求，各层平面均出现了不同程度的开洞现象（主商业区开洞率约14%），对结构抗震不利，因此设计时须加强孔洞边的梁板柱截面及配筋，增强其抗剪、受拉、抗震能力；影院区域局部有夹层使楼板局部不连续，该区域的楼板应采取加强措施，板厚为150mm，钢筋双层双向拉通设置；局部抽柱形成屋面大跨度梁，采取单向密肋梁布置及双向肋型梁布置；商业主入口及建筑平面大空间需要在首层以上局部抽柱，需设置转换柱以减小梁（悬臂梁）跨度，转换梁加强截面及配筋，增强其抗震能力，转换梁附近楼板加强厚度及配筋。对局部梁（悬臂梁）截面受限制处拟采用预应力梁，解决梁裂缝及挠度问题。
2.4 结构材料
2.4.1 钢材。热轧钢筋：HPB235钢筋，fy=210N/mm2；HRB335钢筋，fy=300N/mm2；HRB400钢筋，fy=360N/mm2。框架梁、柱纵筋优先采用机械连接接头。
2.4.2 各部位混凝土强度等级参考表4。
2.4.3 混凝土的抗渗等级。地下一层侧壁、室外部分地下室顶板、屋面板混凝土抗渗等级为P6；地下二层侧壁、地下室底板混凝土抗渗等级为P8。
2.4.4 墙体材料的选用。采用轻质墙体材料，墙体干容重不大于10kN/m3，强度等级不低于MU5，采用M5混合砂浆砌筑。
2.5 基础形式
2.5.1 根据《广州白云新城万达广场岩土工程勘察报告》及由业主组织的并经专家论证的基础方案，本工程主要采用静压预应力管桩基础，桩端持力层选在中风化岩或微风化岩。静压预应力管桩基础选用PHC400AB型桩（配置H2型桩尖），外径400mm，壁厚95mm，单桩竖向承载力特征值800kN。经与地保办协商，为有效减少挤土效应对附近地铁的不利影响，距地铁墙趾外边线20m范围内的基桩采用引孔法压桩，引孔直径为300mm，引孔深度不小于地铁隧道底面标高以下2m。
2.5.2 部分区域因受阻于基坑支护锚杆，采用600径钻（旋挖）孔灌注桩，单桩竖向承载力特征值为1000kN，桩端持力层选在中风化岩或微风化岩下300。
2.5.3 由于本场区为岩溶区域，地质复杂，除单桩竖向承载力特征值取较低值外，视桩施工资料及现场反馈，对桩底持力层有疑问及发现土洞的位置拟作灌浆处理。
3 结构刚度
在建筑结构设计中，除了参考现行的规范《建筑混凝土结构技术规程》外，还要对地方规范进行深入地学习，充分参考地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定，重视工程的结构刚度设计。
（1）为保证建筑结构具有必要的刚度，应对其层间位移加以控制。这个控制实际上是对构件截面大小、刚度大小的一个相对指标。大多数工程实践证明，建在较硬场地上的建筑可以按变形控制，以柔克刚，既安全又经济。建筑的抗侧刚度对结构的抗震性有很大的影响，本工程由于土质较好，基岩埋深也普遍较浅，且建筑多采用桩基础，有一至二层的地下室，持力层坐落在中、微风化岩层或者中硬场地土层，地基的特征周期值较小，在此条件下，建筑的抗侧高度一般可以设计得柔些，参考规程相关规定以结构的极限变形能力作为控制值。在满足变形限值的前提下，结构刚度尽可能设计得小些，这样既降低了地震作用，也使场地与建筑物发生共振的可能性减小，而且也达到了经济目的。
（2） 在建筑的基础设计中，为了确保工程结构刚度，还应综合考虑建筑场地的地质状况及水位、上部结构类型、使用功能、施工条件以及相邻建筑的相互影响，以保证建筑物不致发生过量沉降或倾斜，同时还应注意了解相邻地下构筑物及各类地下实施的位置和标高，以保证基础的安全和确保施工中不发生问题。
4 结束语
建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程。在此过程中，任何遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂，使设计结果存在不安全因素。因此，在每个过程都应该进行认真反复分析和计算，并且要不断地优化设计，最终达到满意的结果。
参考文献：
[1]GB50153-2008.工程结构可靠性设计统一标准[S].
[2]GB50009-2001.建筑结构荷载规范[S].
结构设计范文第8篇
摘要：幕墙结构设计、风荷载、温度应力、地震作用力
Abstract: the design of curtain wall structure, related to the construction of curtain wall, curtain wall maintenance and maintenance, as well as the approval, directly affects the cost of the project, structure design, not only the construction, maintenance and the maintenance are convenient, but also can reduce the engineering cost. I will design wind load, temperature stress, seismic force is expounded, and provide the basis for future maintenance work, for reference.
Abstract: the design of curtain wall structure, wind load, temperature stress, seismic force
中图分类号： TU318文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
引言随着社会的发展,外墙的装饰越来越向美观、豪华发展,如玻璃幕墙、铝塑板幕墙、石材幕墙等高级装饰越来越多,在满足了外墙美观需要的同时,怎样保证幕墙的安全性也是人们关注的问题。按规定,外墙幕墙应有专业设计图纸,发包给有施工资质的队伍施工，幕墙结构设计，直接关系到幕墙的施工，幕墙的保养与维护，以及验收，直接影响工程造价，好的结构设计，不仅施工、保养与维护方便，更能降低工程造价。本人就结构设计中风荷载、温度应力、地震作用力发表自己的看法。
正文幕墙结构设计
计算时通常考虑材料的自重、所受风荷载及地震荷载，并根据荷载作用方式对其进行组合。其相应分项系数及组合系数都应严格按规范要求取用，对某些特殊的建筑物，设计说明书中对相应荷载计算取值会有特殊要求，在计算时应和规范对照取其最大值。对干挂体系进行计算时，应根据刚体的力的传递的特性，确定其所受荷载进行力学计算。有时。一些荷载不易确定时，可通过模拟试验来确定其大小。
1、风荷载
对于高层建筑，风荷载是主要的外力作用，在建筑物的生存期内，幕墙不应由于风荷载而损坏，因此宜采用50年一遇的最大风力，《建筑结构荷载规范》GBJ9-87图6.12《全国基本风压分布图》中的基本风压值是30年一遇，10分钟平均风压值，进行幕墙设计时，应采用阵风最大风压，即换为50年一遇的最大风力。根据这个要求，10分钟平均风速应转换为3秒的阵风风压，幕墙设计时采用的风荷载体型系数，应考虑风力在建筑物表面分布的不均匀性。
作用在幕墙上的风荷载标准值可按下式计算：
WK＝βoUzUsWo
式中WK椬饔糜诮ㄖ磺缴系姆绾稍乇曜贾?
βo－阵风风压系数
Uz－风荷载体型系数
Us－风压高度变化系数
Wo－基本风压(KN／m2)，应根据《建筑结构荷载规范》GBJ9-87
图6.12《全国基本风压分布图》中的数据采用。
一般高层建筑幕墙风荷载值应再加大10％。
淮北地区基本风压为343N/m2，大厦楼顶标高达到35至40m，根据计算，辽宁交通大厦的最大风荷载达到了2130.03N／m2,折合217.35Kg／m2。
2、温度应力
幕墙设计时要考虑年温度变化T所产生的温度应力，T一般由两种原因产,一是每年夏季最高温度与冬季最低温度之差，二是幕墙本身材料的反射和吸热性质，为安全计，T可考虑为80℃。
3、地震作用力
我国是一个多地震国家，6度以上地区占中国国土面积70％以上，绝大多数的大、中城市都考虑设防，辽宁也不例外。
在地震作用下，幕墙构件和连接件会受到猛烈的动力作用，其破坏很容易发生，防止震害的主要途径，我们考虑为加强构造措施，使幕墙处于弹性状态。在常遇地震作（比设防烈度低1.5度，大约50年一遇），幕墙不能破坏应保持完好，在中震作用下，（相当于比设防烈度高1.5度，大约1500-2000年一遇），必须会严重破坏，玻璃破碎，但骨架不应脱落倒塌，幕墙的抗震构造措施，应保证上述设计目标的实现。
根据国际上通用的抗震设计要求，我们认为：
平面外地震作用可按下式计算：
QE=βEamaxG
平面内的水平震作用可按下式计算：
PE=βEmaxG
目前，在玻璃幕墙中，除全玻幕外，一般均采用热反射镀膜玻璃，生产这种玻璃有多种方法，如：真空磁控阴极溅射镀膜法，热喷涂法，电浮化法，化学凝胶镀膜法等，不同的工艺生产的产品其质量是有差异的。根据我们多年从事幕墙专业的经验以及国外的许多资料，认为选用真空磁控阴极溅射镀膜玻璃和热喷镀膜玻璃比较好。国内比较好的生产厂家有阳光玻璃公司，南方玻璃公司，兴业玻璃公司，他们的玻璃质量应该是非常好的，仅是某个厂家更专长于某种颜色系列，国外玻璃厂家较好的有PittsburgPlateGlass，Inc.，（简称PPG）FordPlateGlassInc.，旭硝之公司。
由于最近十年来，我国的玻璃工业发展迅猛，质量水平已达到相当高的层次，不比国外的逊色，国产玻璃已完成可以适应各种幕墙的要求，价格又比进口的要低。
耐候胶、结构胶属硅酮胶类，世界上最优秀的硅酮胶集中在美国，以GE、创高DowCorning为最优。以下以GE胶作一个介绍。
结构硅酮胶分为中性结构胶、酸性结构胶、中性结构胶分为单组为SCS-4000，双组分SCS-4400，主要应用于陷框和半隐框玻璃幕墙上玻璃与铝型材的粘贴，任何一个工程，均要对玻璃与结构胶做相容性试验，以确保安全，酸性结构胶为SCS-1200，主要应用于全玻璃幕墙中玻璃之间的粘结，其特点为透明色。
耐候硅酮胶最常用的是SCS-2000，应用于幕墙分格胀缩缝的防水处理，其良好的耐候性、弹性完成可以保证幕墙的防水性能。
铝合金型材，幕墙用铝合金型材有着极其严格的要求，其合金成份要符合建筑用铝型材国际标准的要求，合金成份代号为6063。型材表面要进行阳极氧化处理，氧化膜厚度为15μ，质量应符合GB5237-93的规定。国内型材质量较好的的厂家有无锡锡厦、深圳华加日、广东大明等。
幕墙的保养与维护，为了使幕墙在使用过程达到和保持设计要求的功能，达到预期使用年限和确保不发生安全事故，按照国际惯例，幕墙在正常使用时，除了正常的定期和不定期的检查和维修外，还应每隔5年进行一次全面检查，以确保幕墙的使用安全。对玻璃、密封条、密封胶、结构硅酮密封胶在不利的位置进行耐老化性检查。
关于全面检查时间问题，国外一般为8-10年，对幕墙的使用情况进行一次全面检查，特别是半隐框、隐框幕墙、使用玻璃、耐候硅酮密封胶和结构硅酮密封胶，要在不利位置进行切片检查，观察玻璃、耐候胶和结构胶有无变化，若没有变化或是在正常变化范围内，则可继续使用。本规范规定为5年全面检查一次，主要考虑二个方面，一方面考10年时间太长如幕墙在正常使用情况下妈生质量不能及时发现和处理。另一方面，幕墙在竣工交付使用时，安装施工单位提高了10年保险年限质量证书，在此期限内可进行二次全面检查，对幕墙的使用安全更有说服力。
结构设计范文第9篇
关键词钢结构;用钢量;刚度;稳定性;耐火保护层
中图分类号TU2文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0095-01
随着我国城市化进程加快及钢产量快速提高,钢结构在建筑结构的应用日益广泛,钢结构设计队伍逐步扩大。特别是近年建筑行业的高速发展和原材料匮乏,长期在多层建筑领域占统治地位的粘土砖逐渐退出历史舞台。但与此同时,钢结构建设资源的合理利用及可持续发展问题日益突出。
当前,制约我国钢结构建筑发展的主要因素是:钢结构建筑的造价高于钢筋混凝土结构。因此,在满足钢结构建筑规范的前提下,对钢结构建筑进行优化设计,减少结构用钢量,降低工程造价有重要意义。
1钢结构概述
1.1钢结构的含义及特点
钢结构是由型钢和钢板等组成的结构,形式多样:桁架、框架、网架、门刚等等;各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接。
钢结构的特点:钢材的组织结构均匀,接近于各向同性匀质体,因而钢结构的理论计算结果比较符合实际受力情况;钢材强度和弹性模量也高,因此与同强度才来相比,体积轻便:钢结构塑性和韧性好、适宜于承受振动和冲击荷载;钢结构便于机械化制造,精确度较高,安装方便,是工程结构中工业化程度最高的一种结构;施工较快,可尽快地发挥投资的经济效益。钢结构的密封性较好,但耐锈蚀性和耐火性较差,需采取防腐防锈及防火措施。
1.2钢结构的适用范围
基于以上优点,钢结构通常用于跨度大、高度大、荷载大、动力作用大的各种工程结构中,如工业厂房的承重骨架和吊车梁、大跨度的屋盖结构、高层建筑的骨架、大跨度的桥梁、起重机结构、塔架和桅杆结构、石油化工设备的框架、工作平台和海洋采油平台、管道支架、水工闸门等;也常用于可装拆搬迁的结构,如临时性展览馆、建筑工地用房、混凝土模板等。轻型钢结构常用于小跨度轻屋面的各类房屋、自动化高架仓库等。此外,容器结构、炉体结构和大直径管道等也常用钢材制成。
2影响钢结构用钢量的主要因素
在钢结构设计中,影响用钢量的因素主要有以下三点:
1)刚度条件。一般来讲,设计时要求变形越小则用钢量越大。变形与构件的长度密切相关,即与工程结构的高度、跨度、柱距等方面有关。如单层轻钢结构厂房若控制跨度≤30m、檐口高度≤9m、柱距≤9m,则用钢量一般是比较节省的。
2)整体稳定条件。过去传统钢结构设计往往采用拉压杆体系解决稳定性,现在设计中则较多采用拉杆体系支撑,现行的国家标准该问题规定不明,部分设计人员对结构件间在互相连接作用下约束效果考虑不够,易造成了为增加稳定性而加宽构件翼缘,使得实际用钢量比设计所需有所增加。笔者认为:设计时应适当考虑构件的相互约束(如设计刚架梁时考虑檩条对梁的约束),就可以把为解决整体稳定而多用的钢材节省下来。
3)局部稳定条件。国标GBJl7-88《钢结构设计规范》用于轻钢结构设计是偏于安全的。国家标准CECSl02:98《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》及上海、北京等地制订的有关轻钢结构设计方面的技术规程在刚度和稳定性条件等方面也未作出具体规定,设计时,我们应综合考虑其结构安全性和用钢量,来确定结构设计。
3基于轻钢结构设计的具体过程
3.1刚度设计
国标GBJl7-88《钢结构设计规范》对多层框架和有重级工作制吊车的厂房变形控制的要求作了较明确的规定。对普通单层结构,国标CECSl02:98《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》做出了具体的规定。
结构变形主要涉及到适用性的问题,一般对结构的安全性涉及并不太深。而单层轻钢结构屋面一般是不上人的。笔者认为,设计时对单层轻钢结构厂房的变形控制是可以适当放宽的。放宽变形对于那些主要由变形控制的建筑有非常重要的经济意义。根据上海市已建成投入使用的轻钢结构单层厂房、仓库等实践经验,对于檐口高度不超过9m的单层轻钢厂房,设计时可以只考虑强度条件,而不必考虑刚度变形要求。这种做法与欧美等国标准的规定也是比较接近的。
3.2整体稳定设计
3.2.1框架构件设计
整体稳定系数计算公式:
式中:――梁整体稳定系数;
――梁整体稳定等效弯矩系数;
――梁侧向支撑点间对接弱轴的长细比;
――按受压纤维确定的梁毛截面抗矩;
――梁毛截面面积;
――梁截面全高;
――梁受压翼缘厚。
由上式(1)可知,构件整体稳定承载能力与成反比。由于与受压翼缘的自由长度成正比,故解决整体稳定最经济有效的办法是对受弯构件的受压翼缘增加侧向支撑以减少。因为在轻钢结构设计中,由于檩条彩板屋盖结构的檩条的侧向支撑作用(檩条间距一般为l200-1500mm),梁的整体稳定往往有保证。这样就可以不必为整体稳定而加宽翼缘,增加用钢量。
设计时还应注意,檩条只能约束屋面梁上翼缘和柱外翼缘。但是由于轻钢结构屋面往往较轻,风荷的改变往往会改变内力的方向,因此梁下翼缘及柱内翼缘也都存在受压的可能。对于这种情况,设计时通过设置隅撑来解决。隅撑连接梁下翼缘(或柱内翼缘)与檩条,使之形成侧向约束,来解决梁下翼缘(或柱内翼缘)的整体稳定。
3.2.2檩条设计
采用Z型、C型檩条时,设计成搭接的连续性檩条而成为连续梁计算模式比以简支梁为模式的效果好。因为连续梁模式比简支梁模式的刚度大,稳定性优于简支梁。在笔者查阅的欧美等国钢结构图纸与技术中,他们计算稳定的自由长度取值是连续梁跨中反弯点之间的长度。这比我国现在一般取的自由长度要小,因此稳定性也优于简支梁。接照连续梁模式设计成的檩条,其檩条的拼接处一般都在跨度的五分之一处。
3.3局部稳定设计
据弹性理论,四边简支板的临界剪应力为:
由式(2)知:板的局部失稳临界剪应力与(h/tw)2成反比,故h/tw越小越好,设计时为了节省钢材就须增大h/tw值以提高构件的抗弯模量。这时解决局部失稳往往可以不必增大腹板厚tw,一般是通过设加劲肋的方法来解决。在国标CBJl7-88《钢结构设计规范》中,h/tw ≥ 80设加劲肋的规定就是基于临界剪应力与抗剪屈服应力相等定出的。这个规定对于普通钢结构是合适的。但对于轻钢结构,因为荷载较小,往往剪应力也很小,要远远低于抗剪屈服应力。在低剪应力下,即使h/tw ≥ 80也不会产生局部失稳现象。因此,设计时若剪应力未达屈服剪应力,可不设加劲肋,这一点在轻钢设计中可适时考虑
3.4焊缝设计
在设计规范中受力焊缝已有明确的规定。此处所讲的焊缝指的是梁、柱腹板与翼缘板之间的焊缝。因为这些焊缝在轻钢结构的制作中占了绝大部分的焊接工作。梁柱腹板与翼缘之间的焊缝主要是传递翼缘与腹板之间的剪应力。翼缘与腹板之间剪力很小,因此所需焊缝亦可很小。在美国钢结构施工图中,这些焊缝的处理广泛地采用了单面焊缝,这使得焊接工作量大大地减少了。用自动焊机的生产能力提高了一倍左右。国内未能采用单面焊缝原因大致有:①目前国内大多数轻钢结构生产厂家还没有解决单面焊缝的非对称变形;②长期以来设计人员已形成习惯。笔者认为,若解决非对称变形问题,对梁翼缘与腹板之间的焊缝可以使用单面焊。至于那些受力大的重要部位仍须双面焊,如吊车梁、牛腿等。
4钢结构耐火保护层设计
钢结构或钢构件存在耐火性能差会导致严重的安全隐患,这使得完善和充实钢结构规范中的防火设计显得愈来愈迫切。
现有的研究结果表明,经过保护后构件的升温规律除时间滞后外,其温度场分布规律与未保护时相同。因此,耐火保护层的厚度计算可采用如下假设:在要求的耐火极限时间内,使被保护的构件吸收的热量及钢表皮所达到的温度与未保护时构件的耐火极限内构件中吸收的热量及钢表皮所达到的临界温度相等。对于钢构件的防火保护层厚度可根据国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98的附录7“钢构件防火保护层厚度计算”。
受保护的钢结构的耐火性能受其保护方式、保护材料类型及其厚度、施工质量等影响。不同的钢结构保护材料具有不同的特性和用性,选用时应根据保护结构的形式、环境条件、建筑内主动消防设施情况、当地消防管理水平等具体情况,通过经济分析综合确定。要保护这些保护方法在火灾时发挥预定功能,还应加强施工中产品质量、施工质量和日常维护管理的控制。采用水泥砂浆保护时,由于其附着力差且容易开裂剥落,在施工时建议采用钢结构外加焊钢丝网,再在钢丝网上进行抹水泥砂浆或高压喷枪喷射水泥砂浆成型。
参考文献
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结构设计范文第10篇
关键词：建筑结构 剪力墙结构 设计 方案 优化
前言
近年来，建筑结构设计的水平得到不断的提升，在建筑的结构设计上不仅需要满足销售及居住的质量要求，同时还要求具有较好的经济适用性。剪力墙结构由于侧移较小，抗侧刚度较大，而且具有较强的抗震性能，所以在现代建筑中得到广泛的应用。但在当前建筑剪力墙结构的应用和设计过程中，还存在着一些问题，所以还需要加强对其设计方法进行优化，从而确保建筑的安全性、经济性和实用性。
一、剪力墙结构的基本定义
剪力墙作为建筑结构中的重要组成部分，其可以承担较强的风荷载及地震作用，所以通常也将剪力墙称为抗风墙或抗震墙。目前高层建筑较多，但在高层建筑结构设计时，则不宜将所有墙体都采用剪力墙结构进行设计，对于需要应用较多剪力墙时，则需要布置一定的筒体，这样利用剪力墙和筒体可以对水平力来进行抵抗。
二、剪力墙结构设计的基本样式
（一）壁式框架。这种样式的剪力墙更多的在联肢墙中进行应用，由于其洞口较大，所以墙肢的刚度往往较弱，而连梁的风度则较强，这种情况下的剪力墙在受力上表现的与框架结构更过于接近。但其与框架结构的梁柱还具有较大的不同，厚度上较小。通常上框剪结构中，壁式框架剪力墙可以进行单独设置，同时也可以利用其他一些墙体来进行设置，所以在目前的房屋建筑中壁式框架剪力墙应用的更为广泛。
（二）整体剪力墙。整体剪力墙由于没有洞口或是只有少量的洞口，其作为建筑的主体结构存在，所以在设计时往往可以忽视洞口的存在，在现代建筑结构中作为极其重要部分，对建筑起着支撑的作用。
（三）联肢墙。联肢墙上往往是有一列或是多列洞口存在，而且洞口的尺寸也较大，各连梁承担着主要的受力，其可以说是由于多组连梁连接起来的特殊剪力墙，而且各墙肢具有比连梁更强的刚度，所以每一个墙肢的作用都不可忽视。
三、剪力墙结构方案的选择
在建筑结构设计时，剪力墙的设计方案具有多样化的特点，但在确保建筑结构安全的情况下，需要选择经济性较好的方案，可以有效的降低工程的成本。特别是在设计的初期阶段，对于剪力墙结构体系、材料及构件截面尺寸的选择，都会直接影响到建筑工程的造价。
目前高层建筑结构中，利用框支剪力墙较多，这样就可以在上部结构中可以采用短肢剪力墙结构，同时为了尽量的减少上下层在刚度上的变化，则可以适当的减少上层短肢剪力墙来减少剪力墙的刚度，而加大下层刚度，这种结构方案可以在保证整体结构安全的基础上，具有良好的经济性。
因建筑的层数过大，对于结构的刚度要求增加，也需要结构底部具有良好的抗剪系数，控制好层部位移和顶点位移值，确保结构的安全性，所以如果利用短肢剪力墙结构则无法满足各方面的要求，使Y构的安全性无法得到保证。
对于层数在20层以下的住宅建筑若采用传统的现浇剪力墙结构，由于墙体多为构造配筋，各墙肢的实际轴压又一般会比计算值偏小，就会导致墙体的承载力不能充分发挥出来，而采用短肢剪力墙结构，就可以很好地解决这些问题，既加大了结构的延性，提高结构的抗震性也使得工程费用随之降低。
四、剪力墙结构的优化设计措施
（一）基础方案与承重构件的优化设计。剪力墙结构的基础设计方案应根据工程项目地质与水文条件，各项工艺、技术指标与相邻建筑的分布状态要进行科学、合理的规划，以最大限度发挥基础方案的实际作用，设计人员应尽量在原基础上进行相应的修订与整改。设计人员在进行实地考察后，应按照相关标准与规范进行承重构件的设计和选择，其根本目的是确保建筑主体结构的安全性、可靠性。例如：在剪力墙承重构件的设计中，必须考虑到墙体配筋率的问题，在国内现阶段执行的相关标准中明确指出：抗震等级为一、二、三级的剪力墙中，竖向与水平分布筋的最小配筋率应≥0.25%，而部分框支剪力墙的底部加强部位实际配筋率则要≥0.3%。与上世纪80年代相比，现在规定的配筋率已经明显提高，而且基本实现了与国外建筑行业要求的配筋率接轨，所以，在剪力墙结构设计工作中，设计人员在基础方案与承重构件的优化设计中，必须注重相关标准与工艺参数的合理选用，特别是要符合国家建筑主管部门出台的最新设计标准，以保证设计方案通过审核。
（二）有效提升建筑整体结构性能。在剪力墙设计优化过程中要对其抗震性能进行强调，所以在设计时力求简单、规则，明确结构各部位受力情况，避免在灾难发手时出现局部结构受力不均衡的情况，实现对危害的有效控制。设计时要尽量避免出现结构薄弱部位，所以在设计时需要充分利用相关经验及技术参数，及时对可能产生薄弱的部位进行分析，并对方案进行修订，从而有效的提升整体结构的抗震性能。
（三）合理应用剪力墙结构设计理念与计算方法。在剪力墙结构设计中，必须选择合理的设计方案，这是保证建筑主体结构质量的重要环节。剪力墙结构处于受弯工作状态时才能有展现良好的延性，所以，剪力墙的形式应以高细为主，如果剪力墙过长，可能形成低宽剪力墙，由于剪力墙呈现为脆性，难以满足抗震要求。因此，在剪力墙结构设计中，必须经过精确的计算，虽然国内在设计工作中已经基本实现了计算机代替人工操作，但是在部分环节的计算中仍需依靠设计人员丰富的工作经验予以解决。
五、结束语