建筑结构设计实务作业指导书

建筑结构设计实务作业指导书TOC\o"1-2"\h\u22018第1章绪论 4257161.1建筑结构设计概述 4290721.2设计流程与要求 4322121.3结构设计的基本原则 526478第2章结构体系与材料 5173742.1结构体系分类与选择 5218942.1.1框架结构体系 550122.1.2剪力墙结构体系 521892.1.3框架剪力墙结构体系 6173192.1.4砌体结构体系 635732.1.5钢结构体系 679742.1.6木结构体系 6129112.2建筑结构材料功能 677932.2.1混凝土 6147282.2.2钢材 663702.2.3木材 6161642.2.4砌体材料 6155812.3结构材料的应用与搭配 6312082.3.1混凝土与钢材 7187102.3.2混凝土与砌体 735342.3.3钢材与木材 764802.3.4绿色建筑材料 722647第3章结构荷载与作用 7271173.1荷载分类与取值 7115143.1.1荷载类型 743433.1.2荷载取值 7254093.2荷载组合 783413.2.1荷载组合原则 8325613.2.2荷载组合计算 8179283.3结构作用效应分析 856803.3.1结构作用效应计算 845123.3.2结构作用效应组合 835293.3.3结构作用效应分析要求 830539第4章结构分析与计算方法 8257274.1结构静力分析 952914.1.1荷载分类与组合 9322574.1.2结构体系与计算模型 9288904.1.3静力平衡方程 9303204.1.4内力与位移计算 9192624.2结构动力特性分析 9236304.2.1动力方程建立 9312694.2.2振型分解法 9284824.2.3自振周期与振型计算 979244.2.4反应谱分析 9127834.3结构稳定性分析 9259124.3.1线性稳定分析 9203174.3.2非线性稳定分析 9273564.3.3稳定系数计算 1063434.3.4稳定极限承载力计算 109025第5章钢筋混凝土结构设计 10181295.1钢筋混凝土基本构件设计 10215345.1.1设计原则 10167485.1.2钢筋设计 105885.1.3混凝土设计 1030705.1.4基本构件设计 1056025.2钢筋混凝土框架结构设计 1080605.2.1框架结构布置 10308025.2.2框架结构计算 1027085.2.3框架结构设计 10175175.3钢筋混凝土剪力墙设计 11123365.3.1剪力墙结构布置 1180505.3.2剪力墙结构计算 11324475.3.3剪力墙结构设计 1119341第6章钢结构设计 1138916.1钢结构材料与连接 11183026.1.1钢结构材料 11206356.1.2钢结构连接 11113206.2钢结构基本构件设计 11198926.2.1钢柱设计 11165696.2.2钢梁设计 11173906.2.3钢板设计 12157286.3钢结构框架与空间结构设计 12163146.3.1钢结构框架设计 12173756.3.2空间结构设计 12205026.3.3高层钢结构设计 1229801第7章砌体结构设计 12132397.1砌体材料与构件 1270147.1.1砌体材料 12133767.1.2砌体构件 12307027.2砌体结构设计方法 12185297.2.1基本原则 12291887.2.2设计步骤 1271317.2.3设计计算 137697.3砌体结构抗震设计 13216937.3.1抗震设防目标 13272497.3.2抗震设计原则 13264457.3.3抗震设计方法 13232347.3.4抗震构造措施 1357567.3.5抗震验算 1325710第8章木结构设计 13278768.1木结构材料与连接 13234428.1.1材料选择 1367958.1.2连接方式 1348708.2木结构基本构件设计 13179358.2.1梁和柱的设计 14249518.2.2桁架和屋架的设计 1450948.2.3楼梯和扶手的设计 14184528.3木结构框架与屋架设计 14319508.3.1框架结构设计 1440348.3.2屋架结构设计 1452938.3.3节点设计 1464058.3.4结构稳定性分析 14116238.3.5设计实例 1415344第9章基础与地下结构设计 14239299.1地基与基础类型 14166079.1.1地基分类 14287639.1.2基础类型 14327199.2基础设计与计算 15140649.2.1基础设计原则 15254749.2.2基础计算方法 1583449.2.3基础构造要求 15140509.3地下结构设计 1524559.3.1地下结构类型 1556799.3.2地下结构设计原则 15209769.3.3地下结构计算方法 15273979.3.4地下结构构造要求 15102169.3.5地下结构施工技术 1520806第10章结构施工图绘制与审查 15301810.1结构施工图基本要求 162978010.1.1准确性：结构施工图应真实、准确地反映建筑物的结构形式、构件布置、材料种类及尺寸等信息。 163242110.1.2标准性：遵循国家及地方相关规范、标准和规定，保证图纸的合规性。 161211610.1.3明确性：图纸内容应清晰明确，避免歧义，便于施工人员理解和执行。 16719110.1.4完整性：结构施工图应包括所有结构部分的图纸，如基础、主体结构、屋面、地下室等，以及必要的细节图纸。 162055410.2结构施工图绘制技巧 16804310.2.1图纸布局：合理安排图纸布局，保持图纸整洁、有序，便于查阅。 16750010.2.2线型与符号：采用标准线型和符号，明确表达结构构件的类别、属性和尺寸。 16576810.2.3尺寸标注：尺寸标注应准确、齐全，便于施工人员按图施工。 162973410.2.4施工图说明：提供详细的施工图说明，包括材料要求、施工工艺、特殊要求等。 162292210.2.5检查与修正：在绘制过程中，不断检查和修正图纸中的错误，保证图纸质量。 162459710.3结构施工图审查要点 162150210.3.1结构体系合理性：审查结构体系是否符合设计规范、安全可靠。 16782710.3.2构件布置与连接：检查构件布置是否合理，连接方式是否正确、可靠。 162178010.3.3结构计算书：核对结构计算书与施工图的一致性，保证结构安全。 16493310.3.4材料与构造：审查材料种类、规格、功能是否符合设计要求，构造措施是否合理。 16160310.3.5施工可行性：评估施工图的可施工性，保证施工过程中顺利进行。 162778310.3.6预埋件与预留孔洞：检查预埋件、预留孔洞的设置是否符合设计要求，保证建筑设备安装的便利性。 162565210.3.7图纸完整性：确认图纸是否齐全，包括平面图、立面图、剖面图、节点图等，以及各类图纸之间的协调性。 16第1章绪论1.1建筑结构设计概述建筑结构设计是建筑工程的重要组成部分，其质量直接关系到整个建筑工程的安全、适用和美观。建筑结构设计是根据建筑设计的要求，运用力学、材料力学、结构力学等基本原理，对建筑物的结构体系进行合理计算和设计的过程。其主要目的是保证结构在预定的使用条件下，能够承受各种荷载作用，具有良好的安全功能、适用功能和耐久功能。1.2设计流程与要求建筑结构设计流程主要包括以下几个阶段：（1）前期准备：收集并分析建筑设计资料、地质勘察报告、荷载规范等相关资料。（2）结构方案设计：根据建筑物的用途、规模、地形地貌等因素，选择合理的结构体系，进行初步设计和方案比较。（3）结构计算：运用结构分析软件，对结构体系进行详细的内力分析和计算。（4）结构施工图设计：根据计算结果，绘制结构施工图纸。（5）施工图审核：对施工图纸进行审核，保证图纸符合设计规范和施工要求。设计要求：（1）遵循国家及地方相关设计规范、标准和规定。（2）充分考虑建筑物的使用功能、安全功能、经济功能和美观功能。（3）保证结构在正常使用和极端条件下，具有足够的安全储备。（4）注重结构细部设计，提高施工质量和建筑物的使用寿命。1.3结构设计的基本原则（1）安全可靠：结构设计首要任务是保证建筑物在使用过程中的安全可靠，防止因结构失效导致的人员伤亡和财产损失。（2）适用性：结构设计应满足建筑物的使用功能，保证建筑物具有良好的舒适性和便利性。（3）经济性：在满足安全、适用的前提下，力求降低工程成本，提高经济效益。（4）美观性：结构设计应与建筑设计相协调，追求建筑物的美观性和艺术性。（5）可持续性：注重环境保护和资源节约，提高建筑物的节能功能和环保功能。（6）便于施工：结构设计应考虑施工工艺和施工条件，便于施工组织和施工管理。第2章结构体系与材料2.1结构体系分类与选择建筑结构体系是建筑设计的基础，其选择直接关系到建筑的安全、经济、适用及美观。结构体系根据受力特性、材料及构成方式的不同，可分为以下几类：2.1.1框架结构体系框架结构体系是由柱、梁、板等构件组成的空间结构体系。其受力特点为：梁柱节点承受剪力、弯矩，具有较好的抗震功能和适用性。框架结构适用于多层及高层建筑。2.1.2剪力墙结构体系剪力墙结构体系主要由剪力墙、梁、板等构件组成。剪力墙承受大部分水平荷载，具有较好的抗侧刚度。适用于高层及超高层建筑。2.1.3框架剪力墙结构体系框架剪力墙结构体系结合了框架结构和剪力墙结构的优点，具有较好的抗震功能、适用性和经济性。适用于多层及高层建筑。2.1.4砌体结构体系砌体结构体系采用砖、砌块等材料砌筑而成，具有良好的耐火性、耐久性和施工方便性。适用于低层及多层建筑。2.1.5钢结构体系钢结构体系具有强度高、自重轻、施工周期短等优点，但防火、防腐功能较差。适用于高层、大跨度及特殊建筑。2.1.6木结构体系木结构体系具有良好的抗震性、环保性和可再生性，但防火功能较差。适用于低层及多层建筑。2.2建筑结构材料功能建筑结构材料是建筑结构体系的基础，其功能直接影响到建筑的安全、适用和耐久性。以下为常见建筑结构材料的功能特点：2.2.1混凝土混凝土具有强度高、耐久性好、取材广泛、成本较低等优点。可分为普通混凝土、高强度混凝土、预应力混凝土等。2.2.2钢材钢材具有强度高、韧性好、施工方便等优点。建筑钢材主要有碳素结构钢、低合金高强度钢、不锈钢等。2.2.3木材木材具有强度高、重量轻、抗震性好、可再生等优点。建筑木材主要有针叶树材、阔叶树材等。2.2.4砌体材料砌体材料包括砖、砌块、石材等，具有良好的耐火性、耐久性和施工方便性。2.3结构材料的应用与搭配合理选择和搭配结构材料是保证建筑结构安全、经济、适用和美观的关键。以下为结构材料的应用与搭配原则：2.3.1混凝土与钢材混凝土与钢材的搭配可充分发挥两种材料的特点，如：预应力混凝土结构、钢筋混凝土结构等。适用于大跨度、高层及超高层建筑。2.3.2混凝土与砌体混凝土与砌体的搭配可提高结构的整体稳定性，如：框架砌体结构。适用于多层及低层建筑。2.3.3钢材与木材钢材与木材的搭配可减轻结构自重，提高抗震功能，如：木结构框架与钢连接节点。适用于低层及多层建筑。2.3.4绿色建筑材料绿色建筑材料具有环保、节能、可再生等优点，如：竹材、秸秆等。在建筑结构设计中的应用可降低对环境的影响。建筑结构体系与材料的选择和搭配应综合考虑建筑的使用功能、地理环境、经济条件等因素，保证建筑结构的安全、适用、经济和美观。第3章结构荷载与作用3.1荷载分类与取值3.1.1荷载类型结构荷载主要包括以下几类：永久荷载、可变荷载、偶然荷载和地震作用。各类荷载应根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》（GB50009）进行分类和取值。3.1.2荷载取值（1）永久荷载：永久荷载的取值应考虑结构自重、建筑构件及围护结构的重量、预应力、地基土的作用力等。（2）可变荷载：可变荷载的取值应考虑楼面活荷载、屋面活荷载、风荷载、雪荷载、温度作用等。（3）偶然荷载：偶然荷载的取值应考虑爆炸、撞击、火灾等偶然事件。（4）地震作用：地震作用的取值应按照现行国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011）执行。3.2荷载组合3.2.1荷载组合原则结构设计时应考虑各种荷载组合，包括基本组合、特殊组合和偶然组合。荷载组合应遵循以下原则：（1）同时出现的荷载应进行组合。（2）不同类型的荷载组合时，应考虑其概率关系。（3）荷载组合应满足结构安全、适用和耐久性的要求。3.2.2荷载组合计算荷载组合计算时，应按照以下步骤进行：（1）确定荷载组合类型。（2）根据各类荷载的概率分布和统计参数，计算荷载组合的效应。（3）根据结构设计要求，对荷载组合效应进行分析。3.3结构作用效应分析3.3.1结构作用效应计算结构作用效应主要包括弯矩、剪力、轴力和扭转等。计算结构作用效应时，应考虑以下因素：（1）荷载作用位置和方向。（2）结构体系的几何特性。（3）材料的弹性模量、泊松比等力学功能参数。3.3.2结构作用效应组合结构作用效应组合应按照以下步骤进行：（1）将各种荷载作用效应进行组合。（2）考虑荷载组合的分项系数和组合系数。（3）分析结构在荷载组合作用下的响应，包括位移、内力等。3.3.3结构作用效应分析要求结构作用效应分析应满足以下要求：（1）保证结构在各类荷载组合作用下的安全。（2）考虑结构在施工和使用过程中的各种不利因素。（3）保证结构在正常使用条件下的适用性和耐久性。第4章结构分析与计算方法4.1结构静力分析4.1.1荷载分类与组合本节主要介绍建筑结构设计中所涉及的荷载分类，包括恒荷载、活荷载、风荷载、雪荷载等，并对各类荷载进行组合，为后续结构分析提供依据。4.1.2结构体系与计算模型分析不同结构体系（如框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等）的特点，选择合适的计算模型。在此基础上，建立结构计算的数学模型，包括单元划分、节点连接等。4.1.3静力平衡方程介绍静力平衡方程的推导过程，包括力的平衡、弯矩的平衡以及剪力的平衡。在此基础上，求解结构内力及位移。4.1.4内力与位移计算根据所建立的计算模型和静力平衡方程，计算结构各部分的内力及位移，为后续设计提供依据。4.2结构动力特性分析4.2.1动力方程建立介绍建筑结构动力分析的基本原理，建立结构的动力方程，包括单自由度体系和多自由度体系。4.2.2振型分解法通过振型分解法，将多自由度体系的动力问题转化为单自由度体系的动力问题，简化计算过程。4.2.3自振周期与振型计算计算结构自振周期和振型，分析结构动力特性，为抗震设计提供依据。4.2.4反应谱分析介绍反应谱分析方法，计算结构在地震作用下的反应，为抗震设计提供参考。4.3结构稳定性分析4.3.1线性稳定分析对结构进行线性稳定分析，包括弹性屈曲分析和弹性稳定方程的建立。4.3.2非线性稳定分析考虑材料非线性和几何非线性，对结构进行非线性稳定分析，提高分析的准确性。4.3.3稳定系数计算根据线性稳定分析和非线性稳定分析结果，计算结构的稳定系数，评估结构的稳定性。4.3.4稳定极限承载力计算根据稳定系数，计算结构在稳定极限状态下的承载力，为结构设计提供参考。第5章钢筋混凝土结构设计5.1钢筋混凝土基本构件设计5.1.1设计原则本节主要阐述钢筋混凝土基本构件设计的设计原则，包括强度、稳定性、耐久性及经济性等方面的要求。5.1.2钢筋设计介绍钢筋选型、配筋及锚固长度等设计要求，包括钢筋的强度、直径、间距、保护层厚度等参数的确定。5.1.3混凝土设计阐述混凝土强度、抗渗性、抗碳化性等功能指标，以及混凝土配合比设计方法。5.1.4基本构件设计分析梁、板、柱、墙等基本构件的设计方法，包括受力分析、计算简图的选取、内力计算及配筋设计。5.2钢筋混凝土框架结构设计5.2.1框架结构布置介绍框架结构的类型、特点及适用范围，分析框架结构的布置原则，包括柱网、跨度、层高等参数的确定。5.2.2框架结构计算阐述框架结构内力分析的方法，包括静力平衡方程、弯矩分配法、位移法等，以及相应的计算步骤。5.2.3框架结构设计分析框架结构的梁、柱及节点设计方法，包括内力组合、配筋设计、抗震设计等方面内容。5.3钢筋混凝土剪力墙设计5.3.1剪力墙结构布置介绍剪力墙结构的类型、特点及适用范围，分析剪力墙结构的布置原则，包括墙肢长度、厚度、开洞等参数的确定。5.3.2剪力墙结构计算阐述剪力墙结构内力分析的方法，包括等效均匀分布法、悬臂梁法、剪力分配法等，以及相应的计算步骤。5.3.3剪力墙结构设计分析剪力墙结构的墙肢、连梁及节点设计方法，包括内力组合、配筋设计、抗震设计等方面内容。注意：本篇内容仅作为建筑结构设计实务作业指导书的一部分，实际设计过程中需根据相关规范、标准及工程实际情况进行调整和优化。第6章钢结构设计6.1钢结构材料与连接6.1.1钢结构材料本节主要介绍适用于钢结构设计的常用钢材种类、功能及选用原则。包括碳素结构钢、低合金结构钢等，并对材料的力学功能、化学成分、焊接功能等方面进行详细阐述。6.1.2钢结构连接本节讨论钢结构中常用的连接方式，包括焊接、螺栓连接和高强度螺栓连接等。对各种连接方式的适用范围、构造要求及计算方法进行详细讲解。6.2钢结构基本构件设计6.2.1钢柱设计本节介绍钢柱的设计原则、计算方法及构造要求，包括轴心受压、偏心受压及双向受压钢柱的稳定性、强度和刚度计算。6.2.2钢梁设计本节讲解钢梁的设计方法，包括简支梁、连续梁及悬臂梁的受力分析、强度、刚度及稳定性计算。6.2.3钢板设计本节探讨钢板在建筑结构中的应用，包括楼板、屋面板及墙板的设计原则、计算方法及构造要求。6.3钢结构框架与空间结构设计6.3.1钢结构框架设计本节阐述钢结构框架的组成、分类及设计原则，包括框架结构体系的受力特点、计算方法及构造要求。6.3.2空间结构设计本节介绍空间结构的设计方法，包括网架、网壳、悬索结构等，对空间结构的受力功能、计算模型及稳定性分析进行详细讲解。6.3.3高层钢结构设计本节针对高层钢结构的特点，讨论其设计原则、计算方法及构造要求，包括抗侧力体系、柱网布置、梁柱连接等关键问题。通过本章的学习，使读者掌握钢结构设计的基本原理、方法及构造要求，为实际工程中的钢结构设计奠定基础。第7章砌体结构设计7.1砌体材料与构件7.1.1砌体材料本节主要介绍砌体结构中常用的材料，包括砖、砌块、砂浆等。详细阐述各种材料的功能、规格及选用原则，为砌体结构设计提供基础。7.1.2砌体构件介绍砌体结构中的主要构件，如墙体、柱、梁、板等。分析各种构件的受力特点、破坏模式及设计要求。7.2砌体结构设计方法7.2.1基本原则阐述砌体结构设计的基本原则，包括安全性、适用性、经济性、合理性等。7.2.2设计步骤详细介绍砌体结构设计的具体步骤，包括结构方案、内力分析、构件设计、连接设计等。7.2.3设计计算针对砌体结构的特点，介绍砌体结构设计计算的方法，包括荷载组合、内力组合、截面设计等。7.3砌体结构抗震设计7.3.1抗震设防目标明确砌体结构抗震设计的设防目标，包括小震不坏、中震可修、大震不倒。7.3.2抗震设计原则介绍砌体结构抗震设计的基本原则，如延性、强度、刚度、稳定性等。7.3.3抗震设计方法详细阐述砌体结构抗震设计的方法，包括地震作用计算、结构反应谱分析、构件抗震设计等。7.3.4抗震构造措施介绍砌体结构抗震设计中的构造措施，如加强连接、增设构造柱、设置圈梁等，以提高结构的抗震功能。7.3.5抗震验算根据相关规范，对砌体结构进行抗震验算，保证结构在地震作用下的安全功能。通过本章的学习，使读者掌握砌体结构设计的基本原理、方法及抗震设计要求，为实际工程应用提供指导。第8章木结构设计8.1木结构材料与连接8.1.1材料选择本节主要介绍木结构设计中常用的木材种类、性质及选用原则。包括木材的物理功能、力学功能、耐久功能及环境影响等方面。8.1.2连接方式介绍木结构连接的常见形式，如榫卯连接、螺栓连接、钉连接等，并对各种连接方式的适用范围、优缺点进行分析。8.2木结构基本构件设计8.2.1梁和柱的设计分析木结构中梁和柱的受力特点，介绍其设计原则、计算方法及构造要求。8.2.2桁架和屋架的设计阐述桁架和屋架的受力分析、设计方法及构造要求，包括桁架的节点设计、屋架的支撑系统等。8.2.3楼梯和扶手的设计介绍木结构楼梯和扶手的设计原则、计算方法及构造要求，重点关注其安全功能和使用功能。8.3木结构框架与屋架设计8.3.1框架结构设计分析木结构框架的受力特点，阐述框架结构的设计方法、计算过程及构造要求。8.3.2屋架结构设计介绍屋架结构的设计原则、计算方法、构造要求及与建筑物的连接方式。8.3.3节点设计针对木结构中的关键节点，如柱梁连接、桁架节点等，阐述其设计方法、受力分析及构造要求。8.3.4结构稳定性分析分析木结构整体的稳定性，包括抗倾覆、抗侧移等方面，提出相应的稳定性措施。8.3.5设计实例结合实际工程案例，详细阐述木结构框架与屋架设计的全过程，包括结构选型、材料选择、计算分析及构造设计等。第9章基础与地下结构设计9.1地基与基础类型9.1.1地基分类地基根据其构成和性质可分为天然地基和人工地基。天然地基指未经人工处理的原始土体，人工地基则是经过加固处理的土体。9.1.2基础类型基础根据结构形式可分为浅基础和深基础。浅基础包括扩展基础、联合基础、条形基础等；深基础包括桩基础、沉井基础、地下连续墙等。9.2基础设计与计算9.2.1基础设计原则基础设计应遵循以下原则：保证结构安全、适用、经济、合理；充分考虑地基土的性质、荷载特点及环境条件；合理选择基础类型和构造尺寸。9.2.2基础计算方法基础计算主要包括确定基础尺寸、计算基础内力、验算地基承载力和稳定性。计算方法包括：经验法、弹性地基梁法、有限元法等。9.2.3基础构造要求基础构造应符合以下要求：基础底面应尽量均匀受力，避免出现应力集中；基础边缘与建筑边缘应保持一定距离；