结构设计要点和规范

1、结构设计要点及规范吴俊龙在项目决策阶段结束以后，进入项目的实施阶段，项目实施阶段的第一步是 设计准备阶段，主要任务是编制设计任务书，然后进入设计阶段，主要内容包括 初步设计、技术设计、施工图设计。设计方的项目管理主要服务于项目的整体利 益和设计方本身的利益，包括：成本目标、设计的进度目标、设计的质量目标以 及项目的投资目标。作为身处其中的结构设计师，我们扮演了很重要的角色，同 时也燮益良多。仁结构设计条件的梳理：1.1熟悉建筑图纸在建筑方案设计阶段，建筑设计师首先画建筑物的主要平面图、立面图以及 剖面图。结构工程师要通过这些图纸全面掌握拟建建筑物的结构要素，包括：建 筑抗震等级、髙度、最大跨度

2、、平面规则性等。1 2掌握外部环境条件世界上没有两栋完全一样的房子，即使地上建筑设计完全一样，地下部分也 不尽相同，拟建建筑物的外部条件对结构设计也会产生极大的影响。其中主要包 括结构设计的几个要点，如：地震荷载、风荷载、地质条件、水文条件、耐久性 等。地震荷载主要是根基地区选择抗震设防烈度，风荷载主要是根据建筑物的高 度和地区选择基本风压，地质条件主要是地基承载能力和土体的稳定性，水文条 件主要包括是否存在暗河以及地下水位，耐久性的影响因素主要包括高温、侵蚀 性气体、地下水和土壤对建筑物的腐蚀性等。2、结构选择和构件布置2. 1结构选型建筑物的基础类型大致包括：独立基础、条形基础、筏板基础、

3、箱型基础、 桩基础、砖基础等。基础的选型时根据不同的荷载需求以及地基承载能力，选择 能可靠传递荷载并控制建筑物沉降变形的基础形式。基础的选型对结构设计经济 性控制起着至关重要的作用，尤其对于地基条件较为复杂的情况。要从成本控制 方面选择经济型且符合建筑物上部结构承载力要求的基础。建筑物的上部结构体 系主要包括：砌体结构、框架结构、框架-剪力墙结构以及筒体结构等。各种结 构体系都有其自身的力学性能和适用范围。针对不同的荷载需求，选择合适的结 构体系。2. 2构件布置结构体系确定以后，构件材料也基本确定完成，同种非结构构件材料也应会 同业主进行认定。构件布置主要内容包括确定构件的类型、截面尺寸以及

4、布置位 置，从而在pkpm软件里面建模。pkpm建模要求每一处的构件布置都协调好建筑 的需求以及结构自身刚度的需求。截面尺寸的准确预估，布置位置的合理性，可 以避免后续模型的大量反复的调整。3、计算分析及指标控制3. 1准确建模及参数设定目前，主体结构的计算分析主要采用pkpm软件，这是一款中国建筑科学研究院 开发的结构计算辅助软件。准确的用pkpm建模是做好结构设计的前提。用pkpm 建模主要从截面尺寸、材料的强度、荷载的选择以及边界条件等方面进行控制。 截面尺寸和材料强度必须与施工图完全一致。对于荷载来说，恒荷载应确保精确， 活荷载应充分考虑建筑物使用阶段可能出现的荷载情况，地震和风荷载应

5、该遵守 规范要求选择修正系数，进行必要的修正。梁柱节点的刚性假定也是至关重要的 一步，构件支座约束情况等便捷条件的设定应该充分体现实际的力学响应。pkpm 软件设计参数主要包括：总信息、计算控制信息、荷载信息、设计配件信息等几 大类。要充分理解每个参数的意义，掌握其对分析设计的影响，并且结合规范条 文、pkpm使用手册以及自己的设计经验。其中主要的参数包括：楼板的刚性假 定、箍筋间距、考虑双向地震作用、梁柱重叠部分刚域、柱配筋计算原则、抗震 等级信息。这些参数对分析结构结果的重要指标及配筋控制起着重大的作用。3. 2补充计算绝大多数的结构构件都能通过软件的整体分析完成设计，但是对于特殊构件 或

6、者节点，例如弧形梁、复杂的转换构件、重要的连接节点等需要借助于其他计 算程序或者人工进行补充计算设计。目前，同我国规范结合比较好且应用较为普 遍的结构分析软件有3d3s、midasketabs；复杂节点应力分析、非线性 分析一般采用通用有限元分析程序。如ansys、abaqusk对于特殊构件及复 杂节点，结构设计者必须充分掌握其应力应变状态、承载力水平，在构造设计中 才能做到有的放矢。3. 3指标控制分析结构的各项指标控制实质是对结构设计经济、安全性的量化控制。重要 的控制指标有：“刚度比”、“轴压比”、“位移比”、“周期比”、“刚重比”、 “抗剪承载力比”、“倾覆力矩百分比”、“剪重比”、“

7、位移角”、“配筋率”、 “有效质量系数”等。准确理解这些指标的概念、控制意义以及影响因素十分重 要。只有理解了这些，才能有目的地进行结构布置的调整从而控制好各项指标, 使拟建建筑的结构获得必要的强度与合理的刚度。4、规范分析我国建筑工程结构设计主要采用的标准规范有：建筑抗震设防分类标准、 建筑结构荷载规范、混凝土结构设计规范、建筑地基基础设计规范、建 筑抗震设计规范、刚结构设计规范、砌体结构设计规范、高层民用建筑钢 结构技术规范、工程结构可靠性设计统一标准等。这些规范主要从“布置规 定”、“材料选择”、“荷载计算”、“分析原则”、“计算控制”、“构造要 求”等几部分构架了完整的结构设计规定，全

8、面系统地制定了建筑工程结构设计 的规则。我国的规范标准按等级可分为国家标准、行业标准、地方标准、企业标 准。相互之间的应满足：下一级标准必须遵守上一级标准，下一级标准的规定不 得宽于上一级标准，但是可以严于上一级标准。由此可知，在运用下一级规范时 我们需要掌握严于上一级的条文，另外就是结合行业或者当地实情细化的、更为 明确的条文。规范条文按属性分为强制性条文和推荐性条文。强制性条文通常采 用“应”提出遵守要求，对于黑体字着重提出的是强制性要求遵守的；推荐性条 文通常采用“宜”提出遵守建议。总之，规范条文是最低的设计要求，通常情 况都应该遵守采纳。5、结语结构设计师一定要理解配合施工的重要性，优秀的结构工程师一定是喜欢跑 工地的，因为结构专业负责建筑安全，施工过程能否