建筑结构设计作业指导书

建筑结构设计作业指导书TOC\o"1-2"\h\u21975第1章绪论 3170591.1建筑结构设计的基本概念 3262141.2建筑结构设计的目标与原则 4143011.3建筑结构设计的基本步骤 423460第2章结构体系与材料 5318632.1结构体系分类与选择 5142002.1.1结构体系分类 5102982.1.2结构体系选择 5169152.2建筑结构材料功能要求 5317082.3常用建筑结构材料及其特点 554962.3.1木材 674022.3.2砖石材料 6200182.3.3混凝土 6220662.3.4钢材 6211422.3.5玻璃 610351第3章结构荷载与作用 7279783.1结构荷载的分类与取值 754293.1.1永久荷载 774093.1.2可变荷载 778013.1.3偶然荷载 7189733.1.4特殊荷载 718363.2作用的组合与计算 7240623.2.1荷载组合 714633.2.2荷载组合计算 7182843.3荷载代表值及其效应组合 8244183.3.1荷载代表值的确定 8105423.3.2荷载效应组合 823533第4章结构分析与计算方法 89564.1结构静力分析 8150664.1.1荷载分类及组合 8322034.1.2结构静力计算方法 8246474.1.3结构静力分析步骤 9190344.2结构动力分析 9238714.2.1动力荷载特性 9246114.2.2动力计算方法 9225094.2.3动力分析步骤 955334.3结构稳定性分析 9148744.3.1稳定性分析基本概念 935614.3.2线性稳定性分析 92154.3.3非线性稳定性分析 1016434.3.4结构稳定性分析步骤 107752第5章钢筋混凝土结构设计 10209525.1钢筋混凝土材料功能 1099555.1.1混凝土 10299505.1.2钢筋 1034985.2钢筋混凝土基本构件设计 10150015.2.1梁 1038765.2.2板 11324885.2.3柱 11105265.2.4墙 11145675.3钢筋混凝土结构抗震设计 11116455.3.1抗震设计基本要求 11139095.3.2抗震构件设计 11124625.3.3抗震措施 11268655.3.4抗震验算与施工图 1222639第6章钢结构设计 12221616.1钢结构材料功能 12302166.1.1材料选择 1228166.1.2钢材力学功能 12284646.1.3钢材腐蚀防护 1286506.2钢结构连接设计 12212946.2.1焊接连接 12285056.2.2螺栓连接 1297256.2.3焊接与螺栓连接的组合 12194786.3钢结构稳定性设计 13310876.3.1整体稳定性 13228856.3.2局部稳定性 13278246.3.3抗震稳定性 1360726.3.4防火设计 1311414第7章砌体结构设计 1376957.1砌体材料功能 1391097.1.1材料种类及要求 1316957.1.2材料强度 13159697.1.3材料耐久性 133667.2砌体结构基本构件设计 1347307.2.1墙体设计 13177117.2.2柱设计 14241177.2.3梁设计 1460527.3砌体结构抗震设计 14220217.3.1抗震设防目标 14128687.3.2抗震构造措施 1443677.3.3抗震计算 14115267.3.4抗震验算 1414155第8章木结构设计 14103568.1木结构材料功能 15260468.1.1材料分类 15311018.1.2材料功能 1586058.1.3材料等级 15277978.2木结构基本构件设计 15146728.2.1梁 1590038.2.2柱 15109178.2.3桁架 15259838.3木结构连接设计 1581388.3.1螺栓连接 15215868.3.2钉连接 15247558.3.3销连接 152758.3.4粘接 1617692第9章混合结构设计 16267389.1混合结构的概念与分类 16213299.1.1概念 16272619.1.2分类 16231239.2混合结构的受力特点 16298749.2.1受力功能 1625899.2.2荷载传递 16301339.3混合结构设计方法 16253619.3.1设计原则 16121619.3.2设计步骤 17240249.3.3设计要点 1725676第10章建筑结构施工图设计 173052210.1结构施工图基本要求 173161310.1.1图纸规范与标准 172655410.1.2准确性与完整性 172646910.1.3可行性与经济性 171969710.1.4安全性与可靠性 18654810.2结构施工图的绘制与表达 183149610.2.1结构平面图 1877010.2.2结构立面图 18787510.2.3结构剖面图 181802510.2.4结构节点详图 182378510.3结构施工图审查与优化建议 181395310.3.1审查内容 191692910.3.2优化建议 19第1章绪论1.1建筑结构设计的基本概念建筑结构设计是建筑工程的重要组成部分，其涉及到建筑物的安全性、可靠性、经济性和美观性。建筑结构设计是根据建筑物的用途、功能、地理位置及业主需求，运用力学、材料力学、结构力学等基本理论，对建筑物的结构体系进行合理布局和计算分析，以保证结构的安全、适用和经济。1.2建筑结构设计的目标与原则（1）目标建筑结构设计的主要目标如下：1)保证建筑物在预定使用年限内的安全性、可靠性和耐久性；2)满足建筑物使用功能和美观要求；3)符合经济性原则，降低建造成本；4)考虑施工工艺和施工过程中的可操作性；5)符合我国相关法规、标准和规范。（2）原则建筑结构设计应遵循以下原则：1)科学合理：根据建筑物的用途和功能，选择合理的结构体系；2)安全可靠：保证结构在正常使用和极端工况下均能保持稳定；3)经济适用：在满足功能和安全的前提下，力求降低建造成本；4)美观大方：结构布局应与建筑物的整体风格相协调；5)环保节能：选用绿色、环保、节能的材料和施工工艺。1.3建筑结构设计的基本步骤建筑结构设计主要包括以下几个步骤：（1）前期调研：收集建筑物的用途、功能、地理位置、业主需求等相关信息；（2）方案设计：根据前期调研结果，提出结构体系、材料、施工工艺等初步方案；（3）结构计算：运用力学和结构力学理论，对结构体系进行计算分析，确定各部分尺寸和配筋；（4）结构施工图设计：根据计算结果，绘制结构施工图，包括结构布置图、节点详图等；（5）施工图审查：对施工图进行审查，保证符合相关法规、标准和规范；（6）施工技术指导：在施工过程中，对结构施工进行技术指导和质量控制；（7）验收与维护：对建筑物进行验收，并在使用过程中进行定期检查和维护。第2章结构体系与材料2.1结构体系分类与选择结构体系是建筑物的骨架，承担着承受各种荷载、保证建筑物安全稳定的重要任务。结构体系的选择直接关系到建筑物的安全、经济、适用及美观。本章将对常见的结构体系进行分类与选择分析。2.1.1结构体系分类（1）按结构材料分类：可分为木结构、砖石结构、混凝土结构、钢结构等。（2）按受力特性分类：可分为静定结构、超静定结构、框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。（3）按结构层数分类：可分为单层结构、多层结构、高层结构等。2.1.2结构体系选择结构体系的选择应考虑以下因素：（1）建筑物的用途、规模及功能要求。（2）建筑物的地理位置、气候条件及地震烈度。（3）建筑材料的供应情况、价格及施工技术。（4）建筑物的经济性、适用性及安全性。（5）建筑物的美观及与环境协调。2.2建筑结构材料功能要求建筑结构材料在选用时，需要满足以下功能要求：（1）强度：材料应具有较高的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度。（2）刚度：材料应具有足够的弹性模量，保证结构在荷载作用下的变形控制在规范允许范围内。（3）耐久性：材料应具有良好的抗腐蚀、抗老化、抗疲劳功能。（4）稳定性：材料应具有一定的抗倾覆、抗滑移、抗屈曲能力。（5）施工性：材料应便于加工、运输、安装及施工。2.3常用建筑结构材料及其特点2.3.1木材木材是一种可再生、可循环使用的绿色建筑材料。其具有以下特点：（1）强度较高，重量轻。（2）良好的抗震功能。（3）保温、隔热功能好。（4）加工、安装方便。2.3.2砖石材料砖石材料具有以下特点：（1）抗压强度高。（2）耐久性好。（3）良好的热工功能。（4）施工技术成熟。2.3.3混凝土混凝土具有以下特点：（1）抗压强度高。（2）耐久性好。（3）良好的可塑性。（4）适用范围广。2.3.4钢材钢材具有以下特点：（1）强度高，重量轻。（2）弹性模量高，刚度好。（3）良好的抗震功能。（4）施工速度快，工业化程度高。2.3.5玻璃玻璃具有以下特点：（1）透明、美观。（2）良好的光学功能。（3）耐腐蚀、耐久。（4）施工技术成熟。本章对建筑结构体系与材料进行了详细阐述，旨在为建筑结构设计作业提供理论指导。在实际设计过程中，应根据具体项目要求，合理选择结构体系与材料。第3章结构荷载与作用3.1结构荷载的分类与取值3.1.1永久荷载永久荷载是指在设计基准期内，其值不随时间变化或其变化可以忽略不计的荷载。永久荷载包括结构自重、预应力、地基土的侧压力、围护结构的土压力等。其取值应依据相关规范和实际情况确定。3.1.2可变荷载可变荷载是指在设计基准期内，其值随时间变化的荷载。可变荷载包括楼面活荷载、屋面活荷载、风荷载、雪荷载、温度作用等。可变荷载的取值应根据相关规范、工程经验及实际情况合理确定。3.1.3偶然荷载偶然荷载是指在设计基准期内，可能出现也可能不出现，一旦出现其值很大且持续时间很短的荷载。偶然荷载包括爆炸、撞击、地震等。其取值应依据相关规范和工程实际情况确定。3.1.4特殊荷载特殊荷载是指在某些特定情况下，需要考虑的荷载，如疲劳荷载、腐蚀荷载等。特殊荷载的取值应根据相关规范和工程实际情况确定。3.2作用的组合与计算3.2.1荷载组合荷载组合是指将各种荷载按照一定的规律进行组合，以考虑它们共同作用对结构的影响。荷载组合应按照以下原则进行：（1）永久荷载、可变荷载、偶然荷载应分别组合；（2）同类型荷载应按照最不利情况进行组合；（3）不同类型荷载组合时，应考虑相互影响。3.2.2荷载组合计算荷载组合计算应遵循以下步骤：（1）确定荷载组合类型；（2）根据相关规范，选取荷载代表值；（3）计算各荷载代表值的效应；（4）将各荷载效应进行组合，得到结构总体效应；（5）根据结构总体效应，进行结构设计。3.3荷载代表值及其效应组合3.3.1荷载代表值的确定荷载代表值是指在设计过程中，用以代表某一荷载在一定概率水平下的取值。荷载代表值的确定应考虑以下因素：（1）荷载的性质和概率分布；（2）设计基准期；（3）荷载组合类型；（4）相关规范的要求。3.3.2荷载效应组合荷载效应组合是指将各种荷载代表值产生的效应进行组合，以考虑它们共同作用对结构的影响。荷载效应组合应遵循以下原则：（1）同类型荷载效应应按照最不利情况进行组合；（2）不同类型荷载效应组合时，应考虑相互影响；（3）根据结构设计要求，选择合适的组合方法。第4章结构分析与计算方法4.1结构静力分析4.1.1荷载分类及组合(1)永久荷载(2)可变荷载(3)偶然荷载(4)荷载组合4.1.2结构静力计算方法(1)分层法(2)框架法(3)空间网格法(4)有限元法4.1.3结构静力分析步骤(1)确定计算模型(2)荷载作用分析(3)内力计算(4)应力与位移计算(5)结果评价与调整4.2结构动力分析4.2.1动力荷载特性(1)自振特性(2)阻尼特性(3)动力荷载作用4.2.2动力计算方法(1)等效静力法(2)精确动力法(3)振型叠加法(4)逐步时程分析法4.2.3动力分析步骤(1)建立动力计算模型(2)确定动力特性参数(3)计算动力响应(4)结果评价与调整4.3结构稳定性分析4.3.1稳定性分析基本概念(1)稳定性的定义(2)稳定性的影响因素(3)稳定性分析方法4.3.2线性稳定性分析(1)能量法(2)瑞利李兹法(3)杆件稳定性计算4.3.3非线性稳定性分析(1)非线性有限元法(2)弹塑性稳定性分析(3)失稳临界荷载计算4.3.4结构稳定性分析步骤(1)确定稳定性分析模型(2)选择合适的稳定性分析方法(3)计算稳定性指标(4)结果评价与调整第5章钢筋混凝土结构设计5.1钢筋混凝土材料功能5.1.1混凝土（1）混凝土的分类与特性（2）混凝土的强度等级及选用（3）混凝土的弹性模量、泊松比等基本物理功能（4）混凝土的长期功能与耐久性5.1.2钢筋（1）钢筋的分类与特性（2）钢筋的强度等级及选用（3）钢筋的弹性模量、屈服强度、抗拉强度等基本力学功能（4）钢筋的锚固、焊接及连接技术5.2钢筋混凝土基本构件设计5.2.1梁（1）梁的受力分析（2）梁的配筋设计（3）梁的挠度与裂缝宽度控制（4）梁的施工图绘制5.2.2板（1）板的受力分析（2）板的配筋设计（3）板的挠度与裂缝宽度控制（4）板的施工图绘制5.2.3柱（1）柱的受力分析（2）柱的配筋设计（3）柱的轴压比、偏心受压控制（4）柱的施工图绘制5.2.4墙（1）墙的受力分析（2）墙的配筋设计（3）墙体的稳定性与裂缝控制（4）墙的施工图绘制5.3钢筋混凝土结构抗震设计5.3.1抗震设计基本要求（1）抗震设防目标与设防类别（2）抗震设计原则与设计方法（3）地震作用与地震反应谱（4）场地类别与地震动参数5.3.2抗震构件设计（1）框架结构抗震设计（2）剪力墙结构抗震设计（3）框架剪力墙结构抗震设计（4）其他结构形式抗震设计5.3.3抗震措施（1）结构布局与规则性要求（2）防震缝的设置（3）构造措施与施工要求（4）减震与隔震技术及其应用5.3.4抗震验算与施工图（1）地震作用效应组合（2）构件抗震验算（3）施工图绘制与审查（4）抗震设计文件编制与审批第6章钢结构设计6.1钢结构材料功能6.1.1材料选择在钢结构设计中，应根据工程需求及环境条件选择合适的钢材。钢材应符合国家现行标准的规定，包括力学功能、化学成分、焊接功能等。6.1.2钢材力学功能钢材的力学功能主要包括抗拉强度、屈服强度、伸长率、冷弯功能等。设计时应根据实际需求选用合适的钢材牌号，保证结构安全。6.1.3钢材腐蚀防护钢结构在潮湿、腐蚀性环境下易发生腐蚀。设计时应考虑采取相应的防腐措施，如涂层保护、阴极保护等。6.2钢结构连接设计6.2.1焊接连接焊接连接是钢结构中常见的连接方式。设计时应考虑焊缝类型、焊接材料、焊接工艺等因素，保证焊缝质量。6.2.2螺栓连接螺栓连接具有施工方便、可拆卸等优点。设计时应选用合适的螺栓规格、材质和预紧力，保证连接的可靠性。6.2.3焊接与螺栓连接的组合在实际工程中，焊接与螺栓连接可组合使用。设计时应充分考虑二者的相互作用，合理分配受力。6.3钢结构稳定性设计6.3.1整体稳定性钢结构在受力过程中，需考虑整体稳定性。设计时应根据结构形式、受力特点采取相应的稳定措施，如设置支撑、增加截面尺寸等。6.3.2局部稳定性钢结构中的局部失稳可能导致整个结构的破坏。设计时应针对局部薄弱部位采取加强措施，如增加加劲肋、设置角钢等。6.3.3抗震稳定性钢结构在地震作用下，需具备一定的抗震稳定性。设计时应根据地震设防烈度、场地条件等因素，采取合理的抗震措施。6.3.4防火设计钢结构在高温作用下易发生软化、变形等问题。设计时应考虑防火措施，如采用防火涂料、防火板等，提高结构的耐火功能。第7章砌体结构设计7.1砌体材料功能7.1.1材料种类及要求砌体结构设计中，常用的砌体材料包括普通砖、混凝土小型空心砌块、蒸压加气混凝土砌块等。各类砌体材料应符合国家及行业标准的要求，包括强度、干密度、吸水率、线性收缩率等物理力学功能指标。7.1.2材料强度砌体材料的强度是砌体结构设计的基础。应根据不同砌体材料的强度等级，结合工程实际情况，合理选用砌体材料。砌体抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等功能指标，应依据相关规范进行计算和确定。7.1.3材料耐久性砌体结构在设计过程中，应考虑材料的耐久性。根据工程所在地的环境条件，选用具有良好耐久性的砌体材料，保证砌体结构在使用寿命期内满足安全、可靠的要求。7.2砌体结构基本构件设计7.2.1墙体设计墙体的设计应考虑其受力特点、材料功能、构造要求等因素。墙体的截面尺寸、厚度、拉结筋设置等应符合规范要求。墙体的承载力、稳定性、抗震功能等应满足相关设计标准。7.2.2柱设计砌体结构中的柱子，应按照其受力特点、荷载组合及材料功能进行设计。柱子的截面尺寸、配筋、锚固等构造要求应符合规范规定，保证柱子的承载力和稳定性。7.2.3梁设计砌体结构中的梁设计，应考虑其支座条件、跨度、荷载等因素。梁的截面尺寸、配筋、支座锚固等应符合规范要求，保证梁的受力功能和耐久性。7.3砌体结构抗震设计7.3.1抗震设防目标砌体结构抗震设计应满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标。根据工程所在地的地震烈度、场地类别等因素，确定合理的抗震设防标准。7.3.2抗震构造措施砌体结构应采取以下抗震构造措施：（1）合理设置防震缝，减小结构单元的尺寸；（2）加强墙体连接，提高墙体的整体性；（3）设置构造柱、圈梁等抗震构件，提高结构的抗震能力；（4）加强楼、屋面的整体性，防止局部破坏。7.3.3抗震计算砌体结构抗震设计应进行以下计算：（1）水平地震作用计算，确定地震作用效应；（2）结构整体抗震功能计算，包括层间位移角、剪力墙间距等指标；（3）构件抗震承载力计算，保证构件在地震作用下的安全功能。7.3.4抗震验算根据相关规范，对砌体结构进行抗震验算，包括构件承载力、结构层间位移、整体稳定性等指标的验算。验算结果应符合规范要求，保证砌体结构的抗震功能。第8章木结构设计8.1木结构材料功能8.1.1材料分类木结构设计中，常用的木材按树种可分为针叶材和阔叶材两大类。针叶材具有良好的力学功能和耐久性，适用于承重结构；阔叶材纹理美观，适用于非承重结构及装饰。8.1.2材料功能木材的力学功能包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。在设计时，应根据木材的种类、等级和受力状态，选用适当的力学功能指标。8.1.3材料等级木材按其力学功能和缺陷程度，可分为一等材、二等材和三等材。设计时应根据结构的安全性和经济性，选择合适的木材等级。8.2木结构基本构件设计8.2.1梁木梁的设计应考虑其跨度、截面尺寸、受力状态等因素。梁的截面形状有矩形、工字形、T形等。在设计时，应保证梁的承载能力、刚度和稳定性。8.2.2柱木柱的设计应考虑其受力状态、长度、截面尺寸等因素。柱的截面形状有圆形、方形、工字形等。设计时，应保证柱的承载能力、刚度和稳定性。8.2.3桁架木桁架是由若干根木杆件通过节点连接而成的结构体系。设计时，应考虑桁架的几何形状、杆件截面尺寸、节点连接方式等因素，保证其承载能力和稳定性。8.3木结构连接设计8.3.1螺栓连接螺栓连接是木结构中常用的一种连接方式，具有施工方便、受力功能好等优点。设计时，应选用合适的螺栓规格、数量和间距，并考虑连接的可靠性。8.3.2钉连接钉连接是木结构中另一种常用的连接方式，适用于小型构件或非承重结构。设计时，应选用适当的钉径、长度和间距，并考虑连接的稳定性。8.3.3销连接销连接适用于连接木结构中的关键部位，如节点、梁柱连接等。设计时，应考虑销的直径、长度和数量，并保证连接的可靠性。8.3.4粘接粘接是一种新型的木结构连接方式，具有施工简便、受力均匀等优点。设计时，应选择合适的粘接剂和粘接面积，并考虑粘接的耐久性和可靠性。第9章混合结构设计9.1混合结构的概念与分类9.1.1概念混合结构是指由两种或两种以上不同材料或不同结构形式的构件组成的结构体系。这种结构体系能充分发挥各种材料的力学功能，适应不同工程需求，提高结构整体功能。9.1.2分类混合结构按组成材料可分为：钢混凝土混合结构、木混凝土混合结构等；按结构形式可分为：框架剪力墙混合结构、框架核心筒混合结构等。9.2混合结构的受力特点9.2.1受力功能混合结构具有以下受力特点：（1）不同材料或结构形式在受力过程中相互补充，提高结构承载能力；（2）具有良好的抗侧移功能，能有效地减小结构在水平荷载作用下的侧移；（3）结构受力分布合理，有利于减小构件尺寸，降低结构自重。9.2.2荷载传递混合结构中，荷载传递方式多样，主要包括以下几种：（1）直接传递：荷载直接由一种材料或结构形式传递给另一种材料或结构形式；（2）间接传递：荷载通过连接件（如螺栓、焊缝等）在两种材料或结构形式之间传递；（3）摩擦传递：荷载通过接触面之间的摩擦力传递。9.3混合结构设计方法9.3.1设计原则混合结构设计应遵循以下原则：（1）充分发挥各种材料的力学功能，合理选择结构形式；（2）保证结构安全、可靠，满足适用性、耐久性要求；（3）考虑施工工