[建筑]手把手教你结构设计(入门到熟练)(4)

2025-06-28

的理论知识、经验和判断,设计人员必须自己承担设计的全部责任,可以不受推荐性规范的约束。我国的设计规范则是强制性的,是设计人员必须遵守的法律,如有违反,一切责任由设计人自负,而出了事故,设计人员也可凭规范推卸责任。几十年来,这种做法已在工程设计界深入人心,因而对规范的制订工作也就提出了很高的要求。强制性规范的不足之处是,不能灵活适应设计中遇到的各种情况,难以照顾到设计者可能遇到的各种特殊问题,而且客观上不利于发挥调动甚至限制设计人员的创造性。强制性规范的利弊值得仔细探讨。

长期以来,我国规范由政府部门管理,随着政府机构精简和政府功能转变,有人担心在规范管理的力度上会否削弱。今后可否借助各种学会、协会的积极性,委托学会、协会来编制和管理,而政府部门则起批准监督作用。如果将规范的课题研究,规范的编制和规范的批准分成独立的不同层次,是否会更好一些。在规范的编订和管理上,如何能更好地适应既是社会主义。又是市场经济的体制,有必要作细致的研究。

结构设计的重点

1.结构应尽量配合建筑要求,建筑是龙头,建筑布置好比是人的灵魂,而结构就是人的骨干.

2.建筑材料的选定.规范及其他的一些要求,我们在做设计时都应斟酌选定.

3.最优的结构设计,不只是用材料最少,而且还要看整体利益,它包括:易施工;力结构布置要尽量齐整,力传递直接;结构要稳定且有足够的刚度,并注意裂缝;耐用.维修少等.

4.构件的设计已经标准化了,而符合经济范围亦大.如梁的高度变化,其造价也随着变化,梁的造价与梁高度之间呈曲线关系,曲线在最小造价附近是平坦的.

5.整体的稳定性.在大多数情况下,我们都将三维结构简化为二维结构来分析,这时候很易忽略第三维的稳定性,此时可以通过加斜杆.节点固结或补加强板等来解决.

6.▲电脑分析.现在用电脑来作结构分析已经很普及啦,但在应用电脑软件时要小心,要知道软件的应用范围及限制条件,如弹性.挠度.刚性板.受压失稳等.我们不能完全依赖电脑,输入数据时要复

核结构的几何图形.荷载.边界条件等等.输出结果时要复核平衡条件及边界条件,要多对几个结构模型变换参数来复核结构对参数的灵敏度及可靠性.结构的分析结果与结构的实际效应是有差别的,在作动态运算时,结构的模型及假定最为重要,只有经过多方面变换参数及参考有实际经验的方案,才能有效地保证运算的合理性.

7.结构概念.首先要注意静定与超静定的区别.如简支梁(静定)其内力可从力学平衡而得,它不会随支承沉降.梁刚度变化而变化,如果是连续梁(超静定)的话,其内力会随支承沉降.梁刚度变化而变化.对于许多重要构件,如转换梁等应尽量用静定结构,使结构内力传递清晰,以便设计;其次,要认识分辨主应力和次应力,如在桁架中,主应力为轴力,次应力为力矩,在设计时可不必考虑力矩.在一般的梁板结构中,主应力是力矩,次应力是扭矩等等. 以上说明还有不到之处,望各位同仁补充.谢谢. ---------- 结构工程师的职责就是在保证结构安全的前提下力求经济、美观,安全是第一位的 ------------没错!我们不能完全依赖电脑,输入数据时要复核结构的几何图形.荷载.边界条件等等.输出结果时要复核平衡条件及边界条件,要多对几个结构模型变换参数来复核结构对参数的灵敏度及可靠性.

---------只要造价不会增加太大的情况下,还是偏安全一点为好.

结构设计若干问题

这是本人10年结构设计经验的总结,属于一家之言,看看也好,别太当真。欢迎交流探讨指教。 1.关于箱、筏基础底板挑板的阳角问题:

(1).阳角面积在整个基础底面积中所占比例极小,干脆砍了。可砍成直角或斜角。

(2).如果底板钢筋双向双排,且在悬挑部分不变,阳角不必加辐射筋,谁见过独立基础加辐射筋的?当然加了也无坏处。(独立基础接近刚性角与薄底板受力差之远矣。独立基础有裂缝无妨,悬挑底板纵向为构造筋至阳角处双向为构造,加放射筋能抵抗集中应力,防止漏水,岂能马虎。) (3).如果甲方及老板不是太可恶的话,可将悬挑板的单向板的分布钢筋改为直径12的,别小看这一改,一个工程省个3、2万不成问题。 2.关于箱、筏基础底板的挑板问题:

(1).从结构角度来讲,如果能出挑板,能调匀边跨

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底板钢筋,特别是当底板钢筋通长布置时,不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋,较节约。 (2).出挑板后,能降低基底附加应力,当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时,加挑板就可能采用天然地基。必要时可加较大跨度的周圈窗井。

(3).能降低整体沉降,当荷载偏心时,在特定部位设挑板,还可调整沉降差和整体倾斜。

(4).窗井部位可以认为是挑板上砌墙,不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然此问题并不绝对,当有数层地下室,窗井横隔墙较密,且横隔墙能与内部墙体连通时,可灵活考虑。

(5).当地下水位很高,出基础挑板,有利于解决抗浮问题。

(6).从建筑角度讲,取消挑板,可方便柔性防水做法。当为多层建筑时,结构也可谦让一下建筑。 3.关于箍筋在梁配筋中的比例问题(约10~20%): 例如一8米跨梁,截面为400X600,配筋:上6根25,截断1/3,下5根25,箍筋:8@100/200(4),1000范围内加密。纵筋总量 :3.85*9*8=281kg,箍筋:0.395*3.5*50=69,箍筋/纵筋=1/4, 如果双肢箍仅为1/8,箍筋相对纵筋来讲所占比例较小,故不必在箍筋上抠门。且不说要强剪弱弯。已经是构造配箍除外。 4.关于梁、板的计算跨度:

一般的手册或教科书上所讲的计算跨度,如净跨的1.1倍等,这些规定和概念仅适用于常规的结构设计,在应用日广的宽扁梁中是不合适的。梁板结构,简单点讲,可认为是在梁的中心线上有一刚性支座,取消梁的概念,将梁板统一认为是一变截面板。在扁梁结构中,梁高比板厚大不了多少时,应将计算长度取至梁中心,选梁中心处的弯距和梁厚,及梁边弯距和板厚配筋,取二者大值配筋。(借用台阶式独立基础变截面处的概念)柱子也可认为是超大截面梁,所以梁配筋时应取柱边弯距。削峰是正常的,不削峰才有问题。 5.纵筋搭接长度为若干倍钢筋直径d,一般情况下,d取钢筋直径的较小值,这是有个前提,即大直径钢

筋强度并未充分利用。否则应取钢筋直径的较大值。如框架结构顶层的柱子纵筋有时比下层大,d应取较大的钢筋直径,甚至纵筋应向下延伸一层。其实,两根钢筋放一起,用铁丝捆一下,能起多大用,还消弱了钢筋与混凝土的握裹力。所以,钢筋如有可能尽量采用机械连接或焊接。(锚固搭接全靠混凝土握裹,铁丝捆一下仅作钢筋定位,如非受拉,远比焊接可靠.机械联接成本过高,若非钢筋直径过大()25),能省则省。) 6.钢筋锚固长度为若干倍钢筋直径d,这是在钢筋强度被充分利用的前提下的要求,在钢筋强度未被充分利用时,如梁上小挑沿纵筋,剪力墙的水平筋端部等,锚固长度可折减。如剪力墙的水平筋端部仅要求有10d的直钩即可。

7.柱子造价在框架结构中是很小的,而在抗震时起的作用是决定性的。经实验,考虑空间作用时,柱子纵筋加大至计算值的2.5倍左右才可保证塑性铰不出现在柱子上。可不按计算配筋,大幅度增加纵筋,同时增大箍筋。(加大柱配筋能保证塑性铰不出现在柱子上,实验依据何在。常规0.8~1.0%柱配筋x2.5=2.0~2.5%,高得离谱。 ) 8.抗震缝应加大,经统计,按规范要求设的防震缝在地震时有40%发生了碰撞。故应增大抗震缝间距。

9.锚固?搭接?:例如,中柱节点处,框架梁下纵筋锚入柱内LAE,其搭接长度:2*LAE-柱宽,如钢筋直径25,LAE=40D,柱宽500,2*25*40-500=1500,既其搭接长度,已经达到了1500,远大于1.2*LAE=1200。而柱变断面,如上下柱断面相差50,上柱锚入下柱40D,此处按锚固还时搭接?

10. 关于回弹再压缩: 基坑开挖时,摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束,不反弹,坑中心的地基土反弹,回弹以弹性为主,回弹部分被人工清除。当基础较小,坑底受到很大约束,如独立基础,回弹可以忽略,在计算沉降时,应按基底附加应力计算。当基坑很大时,相对受到较小约束,如箱基,计算沉降时应按基底压力计算,被坑边土约束的部分当做安全储备,这也是计算沉降大于实际沉降的原因之一。 11. 柱下条基一般认为在刚度较大,柱子轴力和跨度相差不大时,可按倒楼盖计算。实际大部分都可以按倒楼盖计算。即采用修正倒楼盖。先按平均反力计算连续梁,然后将求得的支座反力与柱子轴力相平衡,将差值的正值加到柱两边的1/3梁上,负值加在梁跨中1/3,相对来讲,跨中1/3的压应力较小。可能要修正多次,直到支座反力与柱子轴力接近平衡。

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12. 主梁有次梁处加附加筋:一般应优先加箍筋,附加箍筋可认为是:主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺,在次梁两侧补上,象板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但不应绝对。规范说的清楚,位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载,应全部由附加横向钢筋承担。也就是说,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大,次梁荷载较大时,应加附加筋。当主梁高度很高,次梁截面很小、荷载很小时,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大,如工艺要求形成的主次深梁,而荷载相对不大,主梁也可不加附加筋。总的原则,当主梁上次梁开裂后,从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时,主梁可不加附加筋。梁上集中力,产生的剪力在整个梁范围内是一样,所以抗剪满足,集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时,也可满足。话又说回来,也不差几根箍筋。但有时画图想偷懒时可用此与老总狡辩。 13. 一般情况下,悬挑梁宜做成等截面,尤其出挑长度较短时。与挑板不同,挑梁的自重占总荷载的比例很小,作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋,每个都不一样,加大施工难度。变截面梁的挠度也大于等截面梁。当然,大挑梁外露者除外。外露的大挑梁,适当变截面感官效果好些。

14. 现浇板一般应做成双向板。其一,双向板的支承边多,抗震的稳定性好,垮了两边还有两边。单向板垮一边板就下来了。二,双向板经济。从计算上讲,例如四边简支支承的双向板,其单向跨中弯距系数约1/27,两边简支的单向板跨中弯距系数为1/8,二者比为2*1/27 / 1/8,约为60%。从构造上,双向板的板厚为1/40~50,单向板为1/3~40,双向板薄,再着,即使是单向板,其非受力边也得放构造筋。 15. 梁垫:为了减小支座反力偏心对砖墙体产生的附加弯距,可做成内缺口梁垫。 16. 一般认为,板的上筋直径为8以上时,可防止施工时踩弯,而现场经验看,只有螺纹12以上的才能保证。

17. 现浇阳台栏板,从施工条件来讲,当布单排筋

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时,板厚应大于80,双排筋时,应大于120。因

振捣棒最小为30,布单排筋时,板厚如为60,双向钢筋直径如为8+6,则钢筋两边仅剩23,无法振捣。

18. 当某一房间采用双向井字次梁时,板应考虑整体弯距。即,井字次梁分隔成的4个角上的小板块,负筋应考虑按房间开间进深尺寸截断,而不是仅仅按本小板格截断。即次梁仅认为是大板的加劲肋。

19. 当建筑大多数房间较小,而仅一两处房间较大时,如按大房间确定基础板厚会造成浪费,而按小房间确定则造成配筋困难,当承载力能满足要求时,可在大房间中部垫聚苯卸载,按小房间确定基础板厚。

20. 挑梁端部的挠度并不完全取决于本身的变形,其支座内垮的影响很可能超过挑梁本身的变形。

结构分析的目的、结构模型以及分析与结构设计的关系

在工程设计、结构安全鉴定等众多工程实践过程中,我们经常会遇到诸如结构分析的深度,如何简化结构模型以便迅速找到合理误差范围内结构或构件的计算结果等许多问题,本文就其中结构分析的目的、分析与设计的关系及关于结构模型的问题谈谈笔者的一些体会。 1 结构分析

结构分析是确定在给定荷载下结构中产生的内力和变形,以便使结构设计得合理并能检查现有结构的安全状况。

在结构设计中,必须先从结构的概念开始拟定一种结构形式,然后再进行分析。这样做能确定构件的尺寸以及所需要的钢筋,以便a). 承受设计荷载而不致出现结构或结构构件的破坏(承载能力极限状态设计);b). 结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的规定(正常使用极限状态设计)。

由于通常在工作荷载作用下,结构处于弹性状态,因此以弹性状态假设为基础的结构理论就适用于正常状态。结构的倒塌通常在远远超出材料弹性范围,超出临界点后才会发生,因而建立在材料非弹性状态基础上的极限强度理论是合理确定结构安全性,防止倒塌所必需的。不过弹性理论可

用来确定延性结构强度的安全近似值(塑性下限逼近法),在钢筋混凝土设计中通常采用这种方法。基于这种原因,在本文中仅仅采用结构的弹性理论。 2 结构模型

仔细的观察所有结构都是三维构件的组合体,对其进行精确的分析,甚至在理想状态下,也是一个棘手的工作,即使专业人员也无从考虑。由于这种原因,分析人员工作的一个重要部分是将实际结构和荷载状态简化成一个易于合理分析的模型。

这样,结构框架系统可分解成板和楼盖梁,楼盖梁是由柱支撑的交叉梁系,柱将荷载传递到基础上。因为传统的结构分析不能分析板的作用,所以经常理想化成类似于梁的条形系统。同样,普通的方法不能处理三维框架系统,因此利用平面结构组合系统建立整个结构的模型,分别加以分析。现代的有限元法可以分析整个系统从而革新了结构分析,这样可对荷载作用下结构的性能做出更可靠的预测。

实际荷载状态也是很难确定和很难客观表达的,为了进行分析,必须进行简化。例如:桥梁结构上的交通荷载主要是动载和可变荷载,通常理想化成静态行使的标准汽车或分布荷载,以用来模拟实际产生的最危险的荷载状态。

同样,连续梁有时简化为简支梁,刚性结点简化为铰结点,忽略填充墙,把剪力墙简化成梁。在决定如何建立一个结构模型使之比较客观,但又比较简单时,分析人员必须记住每个这样的理想化都将使所求的结果更加可疑。分析的越客观,产生的信心越大,所取的安全系数(或可忽略的因素)可以越小。这样,除非规范条款控制,工程师必须估算出结构精确分析所需追加的费用与结构中可能节省的费用相比,是否合算。 3 结构分析与结构设计的关系

结构分析的最重要的用处是在结构设计中作为一种工具。它通常是反复试算过程中的一个环节,在这种方法中,首先,在假定的恒载下对假定的结构体系进行分析,然后根据分析结果设计各构件,这个阶段称为初步设计。由于这种设计常常在变化,通常采用粗略的快速分析方法就足够了。在此阶段,估计结构的成本,修正荷载及构件特性,并对设计进行检查以便改进。至此,所作的更改已纳入到结构中,需进行更精细的分析,并

修改构件设计。这种设计过程会收敛,收敛的速度取决于设计者的能力。很清楚,为了设计需要从“迅速而粗略”到“精确”的各种分析方法。 因而,有能力的分析人员必须掌握严密的分析方法,必须能够通过适当的假设条件进行简化分析,必须了解可利用的标准设计和分析手段以及建筑规范中允许的简化方法。同时,现代的分析人员必须精通结构矩阵分析的基本原理及其在数字计算机中的应用以及会应用现有的结构分析程序及有关软件。

结构设计技术总结

结构设计技术总结

一、拿到作业图不要盲目建模计算。先进行全面分析,与建筑设 计人员进行勾通,充分了解工程的各种情况(功能、选型等)。

二、建模计算前的前处理要做好。比方荷载的计算要准确,不能估计。要完全根据建筑做法或使用要求来输入。

三、在进行结构建模的时候,要了解每个参数的意义,不要盲目修改参数,修改时要有依据。 四、在计算中,要充分考虑在满足技术条件下的经济性。不能随意加大配筋量或加大构件的截面。这一点要作为我们的设计理念之一来重视。 五、梁、柱、板等电算结束后要进行大量的调整和修改,这都要有依据可循(可根据验算简图等资料)。 具体有以下集中修改或注意事项: a、梁: 1、梁的标高(是否确定梁底标高及梁上翻等问题) 2、梁的支座负筋不能太疏,要人为加密。 3、梁的跨数要核对。

4、尽量减少钢筋的种类和级差(≤2级)

5、有雨蓬等外挑构件处的梁要加强(可以将此处的箍筋加密、设置抗扭钢筋等措施)

6、钢筋在梁中的放置必须满足净距要求,特别是梁上部钢筋的净距(≥1.5d或30mm)

7、碰到电算结果的井字梁(有主次关系)处,要分清主次关系,在主要梁支座处标出支座筋 8、搁在边梁上的连梁等,在靠边梁处的支座筋不宜过大,宜减小,从而减少对边梁的扭矩

9、有主次梁关系,从梁截面上也有区别,次梁适当放小。 b、柱:

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1、满足轴压比要求(≤0.9)

2、大跨度的厂房等,柱子截面宜选用长方柱。 3、构造柱的设置(细查规范《建筑抗震设计规范》P72) c、板:

1、负筋不宜选用过细的钢筋,可以用较大直径的钢筋代替,可避免施工时被踩下;较大

直径 钢筋不宜过疏,否则受力不力或容易开裂。 2、在结构平面图中须注明标高及板剖面图。 3、屋面板的钢筋须全部拉通。

4、板配筋要表达清楚,不能让施工人员猜测。 5、在结构平面图中,注明雨蓬、阳台、檐口等位置及尺寸,并画出大样。 d、基础:

1、不能将深基础与浅基础混用。

2、基础荷载计算时,千万别漏算荷载(包括底层墙体荷载重量等)

3、基础(包括地梁、承台等)的标高要满足上部管线的通过,一般其上预留300mm。 e、其它:

11.结构人员在设计中的注意事项

下面是我院总师办给每个结构人员在设计中的注意事项,现发上来供大家参考!!!

2000系列新规范执行初期结构设计注意事项 根据建设部要求2003年1月1日起全面执行新规范,相应的89系列规范废止。为正确理解、有效执行各有关2000系列规范,提出以下要点,请各结构设计人员予以注意: 一. 一般规定

1、 设计说明应注明工程设计使用年限,安全等级,选用的建筑材料,应注明规格、型号、性能等技术指标,其质量必须符合国家标准的要求。 2、 2003年签订合同的设计项目,一律采用与新规范配套的软件作计算分析,TBSA用6.0版,SATWE用2003.1及以后的版本。

3、 用新版本软件计算结果用钢量将会提高,我院规定用新版本软件计算梁、柱主筋,钢材优先采用HRB400。一级柱箍筋优先采用HRB400. 4、 风荷载取值,南京地区设计周期50年,w0=0.40Kpa,设计周期100年w0=0.45,对风荷载敏感的建筑以及60米以上的高层建筑按w0=0.45取值。

5、 基本雪压,南京地区设计周期50年,取0.65Kpa,设计周期100年取0.75Kpa。

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6、 对小塔楼的界定应慎重,当塔楼高度对房屋结构适宜高度有影响时,小塔楼应报院结构专业委员会确定。

7、 施工图涉及到钢网架、电梯及其它设备予留的孔洞、机坑、基础、予埋件等一定要写明:“有关尺寸在浇筑混凝土之前必须得到设备厂家签字认可方可施工。”

8、 砌体结构不允许设转角飘窗。

9、 钢结构工程设计必须注明:焊缝质量等级,耐火等级,除锈等级,及涂装要求。 10、 砌体工程设计必须注明设计采用的施工质量控制等级。(一般采用B级)。

11、 砌体结构不宜设置少量的钢筋混凝土墙。 12、 砌体结构楼面有高差时,其高差不应超过一个梁高(一般不超过500mm)。超过时,应将错层当两个楼层计入总楼层中。 二.结构计算

13、 结构整体计算总体信息的取值:

(1) 钢筋混凝土容重(KN/m3)取26~27,全剪结构取27,若取25,对于剪力墙需输入双面粉层荷载。(规范取24~25)

(2) 地下室层数,取实际地下室层数,当含有地下室计算时,不指定地下室层数是不对的,请审核人把关。

(3) 计算振型数,取3的倍数,高层建筑应至少取9个,考虑扭转耦联计算时,振型应不少于15个,对多塔结构不应少于塔数×9。计算时要检查Cmass-x及Cmass-y两向质量振型参与系数,均要保证不小于90%,达不到时,应增加振型数,重新计算。

(4) 地震信息中的“活荷质量一般折减系数”RMC取0.5,具体问题时按照《抗震》5.1.3条)。 (5) 自振周期应考虑填充墙体对刚度的影响进行折减。当添充墙为砖墙时: 框架结构0.6-0.7,框剪结构 0.7-0.8,剪力墙结构 0.9-1.0。 (6) 活荷载信息中“柱、墙活荷载是否折减”,一般不折减,“传到基础的活荷载是否折减”,应折减。

(7) 调整信息中“中梁刚度增大系数”BK取2.00;

“梁端弯矩调幅系数”BT=0.85~0.9;

“梁跨中旁矩增大系数”BM=1.05~1.10,一般取1.05;活荷载大于3.0Kpa的多高层,1.1~1.2 “连梁刚度折减系数”BLZ取0.50~0.7,在内力


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