建筑結構設計作業(yè)指導書

建筑結構設計作業(yè)指導書TOC\o"1-2"\h\u21975第1章緒論 3170591.1建筑結構設計的基本概念 3262141.2建筑結構設計的目標與原則 4143011.3建筑結構設計的基本步驟 423460第2章結構體系與材料 5318632.1結構體系分類與選擇 5142002.1.1結構體系分類 5102982.1.2結構體系選擇 5169152.2建筑結構材料功能要求 5317082.3常用建筑結構材料及其特點 554962.3.1木材 674022.3.2磚石材料 6200182.3.3混凝土 6220662.3.4鋼材 6211422.3.5玻璃 610351第3章結構荷載與作用 7279783.1結構荷載的分類與取值 754293.1.1永久荷載 774093.1.2可變荷載 778013.1.3偶然荷載 7189733.1.4特殊荷載 718363.2作用的組合與計算 7240623.2.1荷載組合 714633.2.2荷載組合計算 7182843.3荷載代表值及其效應組合 8244183.3.1荷載代表值的確定 8105423.3.2荷載效應組合 823533第4章結構分析與計算方法 89564.1結構靜力分析 8150664.1.1荷載分類及組合 8322034.1.2結構靜力計算方法 8246474.1.3結構靜力分析步驟 9190344.2結構動力分析 9238714.2.1動力荷載特性 9246114.2.2動力計算方法 9225094.2.3動力分析步驟 955334.3結構穩(wěn)定性分析 9148744.3.1穩(wěn)定性分析基本概念 935614.3.2線性穩(wěn)定性分析 92154.3.3非線性穩(wěn)定性分析 1016434.3.4結構穩(wěn)定性分析步驟 107752第5章鋼筋混凝土結構設計 10209525.1鋼筋混凝土材料功能 1099555.1.1混凝土 10299505.1.2鋼筋 1034985.2鋼筋混凝土基本構件設計 10150015.2.1梁 1038765.2.2板 11324885.2.3柱 11105265.2.4墻 11145675.3鋼筋混凝土結構抗震設計 11116455.3.1抗震設計基本要求 11139095.3.2抗震構件設計 11124625.3.3抗震措施 11268655.3.4抗震驗算與施工圖 1222639第6章鋼結構設計 12221616.1鋼結構材料功能 12302166.1.1材料選擇 1228166.1.2鋼材力學功能 12284646.1.3鋼材腐蝕防護 1286506.2鋼結構連接設計 12212946.2.1焊接連接 12285056.2.2螺栓連接 1297256.2.3焊接與螺栓連接的組合 12194786.3鋼結構穩(wěn)定性設計 13310876.3.1整體穩(wěn)定性 13228856.3.2局部穩(wěn)定性 13278246.3.3抗震穩(wěn)定性 1360726.3.4防火設計 1311414第7章砌體結構設計 1376957.1砌體材料功能 1391097.1.1材料種類及要求 1316957.1.2材料強度 13159697.1.3材料耐久性 133667.2砌體結構基本構件設計 1347307.2.1墻體設計 13177117.2.2柱設計 14241177.2.3梁設計 1460527.3砌體結構抗震設計 14220217.3.1抗震設防目標 14128687.3.2抗震構造措施 1443677.3.3抗震計算 14115267.3.4抗震驗算 1414155第8章木結構設計 14103568.1木結構材料功能 15260468.1.1材料分類 15311018.1.2材料功能 1586058.1.3材料等級 15277978.2木結構基本構件設計 15146728.2.1梁 1590038.2.2柱 15109178.2.3桁架 15259838.3木結構連接設計 1581388.3.1螺栓連接 15215868.3.2釘連接 15247558.3.3銷連接 152758.3.4粘接 1617692第9章混合結構設計 16267389.1混合結構的概念與分類 16213299.1.1概念 16272619.1.2分類 16231239.2混合結構的受力特點 16298749.2.1受力功能 1625899.2.2荷載傳遞 16301339.3混合結構設計方法 16253619.3.1設計原則 16121619.3.2設計步驟 17240249.3.3設計要點 1725676第10章建筑結構施工圖設計 173052210.1結構施工圖基本要求 173161310.1.1圖紙規(guī)范與標準 172655410.1.2準確性與完整性 172646910.1.3可行性與經(jīng)濟性 171969710.1.4安全性與可靠性 18654810.2結構施工圖的繪制與表達 183149610.2.1結構平面圖 1877010.2.2結構立面圖 18787510.2.3結構剖面圖 181802510.2.4結構節(jié)點詳圖 182378510.3結構施工圖審查與優(yōu)化建議 181395310.3.1審查內(nèi)容 191692910.3.2優(yōu)化建議 19第1章緒論1.1建筑結構設計的基本概念建筑結構設計是建筑工程的重要組成部分，其涉及到建筑物的安全性、可靠性、經(jīng)濟性和美觀性。建筑結構設計是根據(jù)建筑物的用途、功能、地理位置及業(yè)主需求，運用力學、材料力學、結構力學等基本理論，對建筑物的結構體系進行合理布局和計算分析，以保證結構的安全、適用和經(jīng)濟。1.2建筑結構設計的目標與原則（1）目標建筑結構設計的主要目標如下：1)保證建筑物在預定使用年限內(nèi)的安全性、可靠性和耐久性；2)滿足建筑物使用功能和美觀要求；3)符合經(jīng)濟性原則，降低建造成本；4)考慮施工工藝和施工過程中的可操作性；5)符合我國相關法規(guī)、標準和規(guī)范。（2）原則建筑結構設計應遵循以下原則：1)科學合理：根據(jù)建筑物的用途和功能，選擇合理的結構體系；2)安全可靠：保證結構在正常使用和極端工況下均能保持穩(wěn)定；3)經(jīng)濟適用：在滿足功能和安全的前提下，力求降低建造成本；4)美觀大方：結構布局應與建筑物的整體風格相協(xié)調(diào)；5)環(huán)保節(jié)能：選用綠色、環(huán)保、節(jié)能的材料和施工工藝。1.3建筑結構設計的基本步驟建筑結構設計主要包括以下幾個步驟：（1）前期調(diào)研：收集建筑物的用途、功能、地理位置、業(yè)主需求等相關信息；（2）方案設計：根據(jù)前期調(diào)研結果，提出結構體系、材料、施工工藝等初步方案；（3）結構計算：運用力學和結構力學理論，對結構體系進行計算分析，確定各部分尺寸和配筋；（4）結構施工圖設計：根據(jù)計算結果，繪制結構施工圖，包括結構布置圖、節(jié)點詳圖等；（5）施工圖審查：對施工圖進行審查，保證符合相關法規(guī)、標準和規(guī)范；（6）施工技術指導：在施工過程中，對結構施工進行技術指導和質(zhì)量控制；（7）驗收與維護：對建筑物進行驗收，并在使用過程中進行定期檢查和維護。第2章結構體系與材料2.1結構體系分類與選擇結構體系是建筑物的骨架，承擔著承受各種荷載、保證建筑物安全穩(wěn)定的重要任務。結構體系的選擇直接關系到建筑物的安全、經(jīng)濟、適用及美觀。本章將對常見的結構體系進行分類與選擇分析。2.1.1結構體系分類（1）按結構材料分類：可分為木結構、磚石結構、混凝土結構、鋼結構等。（2）按受力特性分類：可分為靜定結構、超靜定結構、框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構、筒體結構等。（3）按結構層數(shù)分類：可分為單層結構、多層結構、高層結構等。2.1.2結構體系選擇結構體系的選擇應考慮以下因素：（1）建筑物的用途、規(guī)模及功能要求。（2）建筑物的地理位置、氣候條件及地震烈度。（3）建筑材料的供應情況、價格及施工技術。（4）建筑物的經(jīng)濟性、適用性及安全性。（5）建筑物的美觀及與環(huán)境協(xié)調(diào)。2.2建筑結構材料功能要求建筑結構材料在選用時，需要滿足以下功能要求：（1）強度：材料應具有較高的抗拉、抗壓、抗彎、抗剪強度。（2）剛度：材料應具有足夠的彈性模量，保證結構在荷載作用下的變形控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。（3）耐久性：材料應具有良好的抗腐蝕、抗老化、抗疲勞功能。（4）穩(wěn)定性：材料應具有一定的抗傾覆、抗滑移、抗屈曲能力。（5）施工性：材料應便于加工、運輸、安裝及施工。2.3常用建筑結構材料及其特點2.3.1木材木材是一種可再生、可循環(huán)使用的綠色建筑材料。其具有以下特點：（1）強度較高，重量輕。（2）良好的抗震功能。（3）保溫、隔熱功能好。（4）加工、安裝方便。2.3.2磚石材料磚石材料具有以下特點：（1）抗壓強度高。（2）耐久性好。（3）良好的熱工功能。（4）施工技術成熟。2.3.3混凝土混凝土具有以下特點：（1）抗壓強度高。（2）耐久性好。（3）良好的可塑性。（4）適用范圍廣。2.3.4鋼材鋼材具有以下特點：（1）強度高，重量輕。（2）彈性模量高，剛度好。（3）良好的抗震功能。（4）施工速度快，工業(yè)化程度高。2.3.5玻璃玻璃具有以下特點：（1）透明、美觀。（2）良好的光學功能。（3）耐腐蝕、耐久。（4）施工技術成熟。本章對建筑結構體系與材料進行了詳細闡述，旨在為建筑結構設計作業(yè)提供理論指導。在實際設計過程中，應根據(jù)具體項目要求，合理選擇結構體系與材料。第3章結構荷載與作用3.1結構荷載的分類與取值3.1.1永久荷載永久荷載是指在設計基準期內(nèi)，其值不隨時間變化或其變化可以忽略不計的荷載。永久荷載包括結構自重、預應力、地基土的側壓力、圍護結構的土壓力等。其取值應依據(jù)相關規(guī)范和實際情況確定。3.1.2可變荷載可變荷載是指在設計基準期內(nèi)，其值隨時間變化的荷載?？勺兒奢d包括樓面活荷載、屋面活荷載、風荷載、雪荷載、溫度作用等。可變荷載的取值應根據(jù)相關規(guī)范、工程經(jīng)驗及實際情況合理確定。3.1.3偶然荷載偶然荷載是指在設計基準期內(nèi)，可能出現(xiàn)也可能不出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)其值很大且持續(xù)時間很短的荷載。偶然荷載包括爆炸、撞擊、地震等。其取值應依據(jù)相關規(guī)范和工程實際情況確定。3.1.4特殊荷載特殊荷載是指在某些特定情況下，需要考慮的荷載，如疲勞荷載、腐蝕荷載等。特殊荷載的取值應根據(jù)相關規(guī)范和工程實際情況確定。3.2作用的組合與計算3.2.1荷載組合荷載組合是指將各種荷載按照一定的規(guī)律進行組合，以考慮它們共同作用對結構的影響。荷載組合應按照以下原則進行：（1）永久荷載、可變荷載、偶然荷載應分別組合；（2）同類型荷載應按照最不利情況進行組合；（3）不同類型荷載組合時，應考慮相互影響。3.2.2荷載組合計算荷載組合計算應遵循以下步驟：（1）確定荷載組合類型；（2）根據(jù)相關規(guī)范，選取荷載代表值；（3）計算各荷載代表值的效應；（4）將各荷載效應進行組合，得到結構總體效應；（5）根據(jù)結構總體效應，進行結構設計。3.3荷載代表值及其效應組合3.3.1荷載代表值的確定荷載代表值是指在設計過程中，用以代表某一荷載在一定概率水平下的取值。荷載代表值的確定應考慮以下因素：（1）荷載的性質(zhì)和概率分布；（2）設計基準期；（3）荷載組合類型；（4）相關規(guī)范的要求。3.3.2荷載效應組合荷載效應組合是指將各種荷載代表值產(chǎn)生的效應進行組合，以考慮它們共同作用對結構的影響。荷載效應組合應遵循以下原則：（1）同類型荷載效應應按照最不利情況進行組合；（2）不同類型荷載效應組合時，應考慮相互影響；（3）根據(jù)結構設計要求，選擇合適的組合方法。第4章結構分析與計算方法4.1結構靜力分析4.1.1荷載分類及組合(1)永久荷載(2)可變荷載(3)偶然荷載(4)荷載組合4.1.2結構靜力計算方法(1)分層法(2)框架法(3)空間網(wǎng)格法(4)有限元法4.1.3結構靜力分析步驟(1)確定計算模型(2)荷載作用分析(3)內(nèi)力計算(4)應力與位移計算(5)結果評價與調(diào)整4.2結構動力分析4.2.1動力荷載特性(1)自振特性(2)阻尼特性(3)動力荷載作用4.2.2動力計算方法(1)等效靜力法(2)精確動力法(3)振型疊加法(4)逐步時程分析法4.2.3動力分析步驟(1)建立動力計算模型(2)確定動力特性參數(shù)(3)計算動力響應(4)結果評價與調(diào)整4.3結構穩(wěn)定性分析4.3.1穩(wěn)定性分析基本概念(1)穩(wěn)定性的定義(2)穩(wěn)定性的影響因素(3)穩(wěn)定性分析方法4.3.2線性穩(wěn)定性分析(1)能量法(2)瑞利李茲法(3)桿件穩(wěn)定性計算4.3.3非線性穩(wěn)定性分析(1)非線性有限元法(2)彈塑性穩(wěn)定性分析(3)失穩(wěn)臨界荷載計算4.3.4結構穩(wěn)定性分析步驟(1)確定穩(wěn)定性分析模型(2)選擇合適的穩(wěn)定性分析方法(3)計算穩(wěn)定性指標(4)結果評價與調(diào)整第5章鋼筋混凝土結構設計5.1鋼筋混凝土材料功能5.1.1混凝土（1）混凝土的分類與特性（2）混凝土的強度等級及選用（3）混凝土的彈性模量、泊松比等基本物理功能（4）混凝土的長期功能與耐久性5.1.2鋼筋（1）鋼筋的分類與特性（2）鋼筋的強度等級及選用（3）鋼筋的彈性模量、屈服強度、抗拉強度等基本力學功能（4）鋼筋的錨固、焊接及連接技術5.2鋼筋混凝土基本構件設計5.2.1梁（1）梁的受力分析（2）梁的配筋設計（3）梁的撓度與裂縫寬度控制（4）梁的施工圖繪制5.2.2板（1）板的受力分析（2）板的配筋設計（3）板的撓度與裂縫寬度控制（4）板的施工圖繪制5.2.3柱（1）柱的受力分析（2）柱的配筋設計（3）柱的軸壓比、偏心受壓控制（4）柱的施工圖繪制5.2.4墻（1）墻的受力分析（2）墻的配筋設計（3）墻體的穩(wěn)定性與裂縫控制（4）墻的施工圖繪制5.3鋼筋混凝土結構抗震設計5.3.1抗震設計基本要求（1）抗震設防目標與設防類別（2）抗震設計原則與設計方法（3）地震作用與地震反應譜（4）場地類別與地震動參數(shù)5.3.2抗震構件設計（1）框架結構抗震設計（2）剪力墻結構抗震設計（3）框架剪力墻結構抗震設計（4）其他結構形式抗震設計5.3.3抗震措施（1）結構布局與規(guī)則性要求（2）防震縫的設置（3）構造措施與施工要求（4）減震與隔震技術及其應用5.3.4抗震驗算與施工圖（1）地震作用效應組合（2）構件抗震驗算（3）施工圖繪制與審查（4）抗震設計文件編制與審批第6章鋼結構設計6.1鋼結構材料功能6.1.1材料選擇在鋼結構設計中，應根據(jù)工程需求及環(huán)境條件選擇合適的鋼材。鋼材應符合國家現(xiàn)行標準的規(guī)定，包括力學功能、化學成分、焊接功能等。6.1.2鋼材力學功能鋼材的力學功能主要包括抗拉強度、屈服強度、伸長率、冷彎功能等。設計時應根據(jù)實際需求選用合適的鋼材牌號，保證結構安全。6.1.3鋼材腐蝕防護鋼結構在潮濕、腐蝕性環(huán)境下易發(fā)生腐蝕。設計時應考慮采取相應的防腐措施，如涂層保護、陰極保護等。6.2鋼結構連接設計6.2.1焊接連接焊接連接是鋼結構中常見的連接方式。設計時應考慮焊縫類型、焊接材料、焊接工藝等因素，保證焊縫質(zhì)量。6.2.2螺栓連接螺栓連接具有施工方便、可拆卸等優(yōu)點。設計時應選用合適的螺栓規(guī)格、材質(zhì)和預緊力，保證連接的可靠性。6.2.3焊接與螺栓連接的組合在實際工程中，焊接與螺栓連接可組合使用。設計時應充分考慮二者的相互作用，合理分配受力。6.3鋼結構穩(wěn)定性設計6.3.1整體穩(wěn)定性鋼結構在受力過程中，需考慮整體穩(wěn)定性。設計時應根據(jù)結構形式、受力特點采取相應的穩(wěn)定措施，如設置支撐、增加截面尺寸等。6.3.2局部穩(wěn)定性鋼結構中的局部失穩(wěn)可能導致整個結構的破壞。設計時應針對局部薄弱部位采取加強措施，如增加加勁肋、設置角鋼等。6.3.3抗震穩(wěn)定性鋼結構在地震作用下，需具備一定的抗震穩(wěn)定性。設計時應根據(jù)地震設防烈度、場地條件等因素，采取合理的抗震措施。6.3.4防火設計鋼結構在高溫作用下易發(fā)生軟化、變形等問題。設計時應考慮防火措施，如采用防火涂料、防火板等，提高結構的耐火功能。第7章砌體結構設計7.1砌體材料功能7.1.1材料種類及要求砌體結構設計中，常用的砌體材料包括普通磚、混凝土小型空心砌塊、蒸壓加氣混凝土砌塊等。各類砌體材料應符合國家及行業(yè)標準的要求，包括強度、干密度、吸水率、線性收縮率等物理力學功能指標。7.1.2材料強度砌體材料的強度是砌體結構設計的基礎。應根據(jù)不同砌體材料的強度等級，結合工程實際情況，合理選用砌體材料。砌體抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度等功能指標，應依據(jù)相關規(guī)范進行計算和確定。7.1.3材料耐久性砌體結構在設計過程中，應考慮材料的耐久性。根據(jù)工程所在地的環(huán)境條件，選用具有良好耐久性的砌體材料，保證砌體結構在使用壽命期內(nèi)滿足安全、可靠的要求。7.2砌體結構基本構件設計7.2.1墻體設計墻體的設計應考慮其受力特點、材料功能、構造要求等因素。墻體的截面尺寸、厚度、拉結筋設置等應符合規(guī)范要求。墻體的承載力、穩(wěn)定性、抗震功能等應滿足相關設計標準。7.2.2柱設計砌體結構中的柱子，應按照其受力特點、荷載組合及材料功能進行設計。柱子的截面尺寸、配筋、錨固等構造要求應符合規(guī)范規(guī)定，保證柱子的承載力和穩(wěn)定性。7.2.3梁設計砌體結構中的梁設計，應考慮其支座條件、跨度、荷載等因素。梁的截面尺寸、配筋、支座錨固等應符合規(guī)范要求，保證梁的受力功能和耐久性。7.3砌體結構抗震設計7.3.1抗震設防目標砌體結構抗震設計應滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設防目標。根據(jù)工程所在地的地震烈度、場地類別等因素，確定合理的抗震設防標準。7.3.2抗震構造措施砌體結構應采取以下抗震構造措施：（1）合理設置防震縫，減小結構單元的尺寸；（2）加強墻體連接，提高墻體的整體性；（3）設置構造柱、圈梁等抗震構件，提高結構的抗震能力；（4）加強樓、屋面的整體性，防止局部破壞。7.3.3抗震計算砌體結構抗震設計應進行以下計算：（1）水平地震作用計算，確定地震作用效應；（2）結構整體抗震功能計算，包括層間位移角、剪力墻間距等指標；（3）構件抗震承載力計算，保證構件在地震作用下的安全功能。7.3.4抗震驗算根據(jù)相關規(guī)范，對砌體結構進行抗震驗算，包括構件承載力、結構層間位移、整體穩(wěn)定性等指標的驗算。驗算結果應符合規(guī)范要求，保證砌體結構的抗震功能。第8章木結構設計8.1木結構材料功能8.1.1材料分類木結構設計中，常用的木材按樹種可分為針葉材和闊葉材兩大類。針葉材具有良好的力學功能和耐久性，適用于承重結構；闊葉材紋理美觀，適用于非承重結構及裝飾。8.1.2材料功能木材的力學功能包括抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等。在設計時，應根據(jù)木材的種類、等級和受力狀態(tài)，選用適當?shù)牧W功能指標。8.1.3材料等級木材按其力學功能和缺陷程度，可分為一等材、二等材和三等材。設計時應根據(jù)結構的安全性和經(jīng)濟性，選擇合適的木材等級。8.2木結構基本構件設計8.2.1梁木梁的設計應考慮其跨度、截面尺寸、受力狀態(tài)等因素。梁的截面形狀有矩形、工字形、T形等。在設計時，應保證梁的承載能力、剛度和穩(wěn)定性。8.2.2柱木柱的設計應考慮其受力狀態(tài)、長度、截面尺寸等因素。柱的截面形狀有圓形、方形、工字形等。設計時，應保證柱的承載能力、剛度和穩(wěn)定性。8.2.3桁架木桁架是由若干根木桿件通過節(jié)點連接而成的結構體系。設計時，應考慮桁架的幾何形狀、桿件截面尺寸、節(jié)點連接方式等因素，保證其承載能力和穩(wěn)定性。8.3木結構連接設計8.3.1螺栓連接螺栓連接是木結構中常用的一種連接方式，具有施工方便、受力功能好等優(yōu)點。設計時，應選用合適的螺栓規(guī)格、數(shù)量和間距，并考慮連接的可靠性。8.3.2釘連接釘連接是木結構中另一種常用的連接方式，適用于小型構件或非承重結構。設計時，應選用適當?shù)尼攺?、長度和間距，并考慮連接的穩(wěn)定性。8.3.3銷連接銷連接適用于連接木結構中的關鍵部位，如節(jié)點、梁柱連接等。設計時，應考慮銷的直徑、長度和數(shù)量，并保證連接的可靠性。8.3.4粘接粘接是一種新型的木結構連接方式，具有施工簡便、受力均勻等優(yōu)點。設計時，應選擇合適的粘接劑和粘接面積，并考慮粘接的耐久性和可靠性。第9章混合結構設計9.1混合結構的概念與分類9.1.1概念混合結構是指由兩種或兩種以上不同材料或不同結構形式的構件組成的結構體系。這種結構體系能充分發(fā)揮各種材料的力學功能，適應不同工程需求，提高結構整體功能。9.1.2分類混合結構按組成材料可分為：鋼混凝土混合結構、木混凝土混合結構等；按結構形式可分為：框架剪力墻混合結構、框架核心筒混合結構等。9.2混合結構的受力特點9.2.1受力功能混合結構具有以下受力特點：（1）不同材料或結構形式在受力過程中相互補充，提高結構承載能力；（2）具有良好的抗側移功能，能有效地減小結構在水平荷載作用下的側移；（3）結構受力分布合理，有利于減小構件尺寸，降低結構自重。9.2.2荷載傳遞混合結構中，荷載傳遞方式多樣，主要包括以下幾種：（1）直接傳遞：荷載直接由一種材料或結構形式傳遞給另一種材料或結構形式；（2）間接傳遞：荷載通過連接件（如螺栓、焊縫等）在兩種材料或結構形式之間傳遞；（3）摩擦傳遞：荷載通過接觸面之間的摩擦力傳遞。9.3混合結構設計方法9.3.1設計原則混合結構設計應遵循以下原則：（1）充分發(fā)揮各種材料的力學功能，合理選擇結構形式；（2）保證結構安全、可靠，滿足適用性、耐久性要求；（3）考慮施工工