建筑结构设计流程指南

建筑结构设计流程指南TOC\o"1-2"\h\u13618第1章设计前期准备 436531.1设计任务书分析 4284131.1.1项目背景与概况 486871.1.2设计目标与要求 4325031.1.3技术经济指标 4262951.1.4设计成果要求 4208961.2设计场地调研 536751.2.1地形地貌 5296851.2.2工程地质 5294971.2.3水文地质 568861.2.4气象条件 5210871.2.5周边环境 59341.3设计规范与标准研究 5325521.3.1国家及地方规范 5233731.3.2行业标准与规定 594261.3.3企业标准与要求 54249第2章结构体系选择 635022.1常见结构体系介绍 6186602.1.1框架结构体系 6258122.1.2剪力墙结构体系 6147172.1.3框架剪力墙结构体系 6201042.1.4砌体结构体系 6289312.1.5钢结构体系 6216812.2结构体系选型依据 6144602.2.1建筑物的功能、规模和用途 6204922.2.2地震烈度和场地条件 7128572.2.3建筑物高度和跨度 7317522.2.4经济因素 7196582.2.5施工条件 747142.3结构体系优化 747422.3.1结构布局优化 7299962.3.2材料选择优化 7252132.3.3结构细部设计优化 7246262.3.4结构体系组合优化 717866第3章结构设计计算 8106983.1结构分析模型建立 8278073.1.1模型概述 841183.1.2单元划分 8308463.1.3边界条件设定 8171003.1.4材料属性定义 896013.2结构荷载与作用 851063.2.1恒荷载 8129623.2.2活荷载 8203503.2.3作用效应组合 8105793.3结构内力与位移计算 8309853.3.1内力计算 8263583.3.2位移计算 9266073.3.3结果校核 97922第4章结构构件设计 9157614.1混凝土构件设计 96214.1.1设计原则 9201234.1.2设计步骤 9253454.2钢结构构件设计 980514.2.1设计原则 940634.2.2设计步骤 10218304.3木结构构件设计 10269394.3.1设计原则 10185084.3.2设计步骤 1017406第5章结构连接设计 1023475.1混凝土结构连接设计 10184395.1.1基本原则 10314155.1.2连接方式 1114195.1.3设计计算 11272225.1.4构造要求 1187815.2钢结构连接设计 1194225.2.1基本原则 11128795.2.2连接方式 11254815.2.3设计计算 11317265.2.4构造要求 12156675.3其他结构连接设计 12281525.3.1木结构连接设计 125425.3.2砌体结构连接设计 1214675.3.3复合材料结构连接设计 1224682第6章结构抗震设计 12283446.1抗震设防目标与标准 12153406.1.1设防目标 12129006.1.2设防标准 1385616.2结构抗震计算 13222336.2.1地震作用的计算 132926.2.2结构抗震功能分析 13276896.2.3结构抗震验算 13207656.3抗震构造措施 13177116.3.1结构体系优化 133476.3.2构造措施 14164106.3.3材料与施工要求 1413510第7章结构抗风设计 14255957.1风荷载特性分析 1438067.1.1风荷载定义 1410577.1.2风速与风向 1492837.1.3风压系数 14243347.1.4风荷载组合 14195267.2结构抗风计算 1477467.2.1风荷载标准值 14174297.2.2结构响应 1513307.2.3结构抗风稳定性 15226047.2.4结构抗风舒适度 15207707.3抗风构造措施 15122597.3.1建筑物形状与布局 1563417.3.2结构体系 15276147.3.3构件连接 15127427.3.4抗风支撑体系 15105357.3.5防风构造 1550317.3.6风振控制 157794第8章结构施工图绘制 15109108.1施工图绘制规范与要求 1577188.1.1一般规定 15251758.1.2图纸格式 15175628.1.3绘图比例 16122268.1.4施工图绘制深度 1674618.2结构施工图内容与表达 16231288.2.1结构施工图内容 1673848.2.2结构施工图表达方法 1621718.3结构施工图审查与修改 1720108.3.1审查要求 17286348.3.2审查流程 17160528.3.3修改要求 1720997第9章结构施工与验收 1769459.1结构施工技术要求 17283109.1.1施工准备 17139.1.2施工材料与构件 1780839.1.3施工工艺 1879209.1.4施工质量控制 18148429.2结构施工监测 18175819.2.1施工监测目的 18234449.2.2施工监测内容 18211339.2.3施工监测方法 18226629.2.4施工监测结果分析 18276809.3结构验收与评定 18200219.3.1验收标准 18268789.3.2验收程序 18200869.3.3验收内容 18209339.3.4结构评定 18279439.3.5验收资料 1910690第10章结构维护与加固 19297710.1结构维护策略 19490110.1.1维护目的与原则 192269010.1.2维护内容与周期 19249410.1.3维护方法与工艺 192883310.2结构检测与评估 19422810.2.1检测方法 191066610.2.2评估标准 192060210.2.3评估流程 191208410.3结构加固方法与实施 192347810.3.1加固目的与原则 193009710.3.2加固方法 20756510.3.3加固施工与验收 20253010.3.4加固后的维护与管理 20第1章设计前期准备1.1设计任务书分析设计任务书是建筑结构设计的基础文件，它明确了设计的目的、要求、范围和质量标准。在进行建筑结构设计前期准备时，应对设计任务书进行细致分析，主要包括以下内容：1.1.1项目背景与概况分析项目背景、地理位置、周边环境、用地性质等信息，了解项目的规模、功能需求、建筑风格等概况。1.1.2设计目标与要求明确设计目标，包括建筑物的使用功能、结构安全等级、抗震设防烈度、耐久性等要求，以及建筑美观、经济性等方面的指标。1.1.3技术经济指标分析项目的技术经济指标，如总投资、建筑密度、容积率、绿化率等，为后续设计提供依据。1.1.4设计成果要求了解设计成果的提交形式、内容和深度要求，保证设计工作符合任务书的规定。1.2设计场地调研设计场地调研是建筑结构设计前期准备的重要环节，主要内容包括：1.2.1地形地貌调查场地的地形地貌特征，了解其高程、坡度、坡向等地形条件，为建筑布局和结构设计提供依据。1.2.2工程地质收集场地工程地质资料，了解土层分布、土质性质、地下水情况等，为地基基础设计和结构稳定性分析提供依据。1.2.3水文地质掌握场地水文地质条件，包括地表水、地下水、洪水等情况，以保证建筑结构设计的安全性。1.2.4气象条件了解场地的气候特点、气温、降水、风力等气象条件，为建筑物的结构设计和材料选用提供参考。1.2.5周边环境调研场地周边的交通、基础设施、建筑风貌等环境条件，以便在设计中充分考虑与周边环境的协调和融合。1.3设计规范与标准研究建筑结构设计应遵循国家及地方的相关规范与标准。在设计前期，应深入研究以下内容：1.3.1国家及地方规范研究国家及地方的建筑结构设计规范，如《建筑结构荷载规范》、《混凝土结构设计规范》等，保证设计符合规范要求。1.3.2行业标准与规定了解建筑行业的相关标准与规定，如《建筑工程抗震设防分类标准》、《建筑地基基础设计规范》等，为设计提供依据。1.3.3企业标准与要求若企业有特殊的设计标准或要求，应予以研究和采纳，以满足企业的特定需求。通过以上设计前期准备，为建筑结构设计提供充分的理论依据和实际参考，为后续设计工作奠定坚实基础。第2章结构体系选择2.1常见结构体系介绍结构体系作为建筑物的骨架，承担着承受各种荷载、保证建筑物安全使用的重要任务。在选择结构体系时，需对各种常见的结构体系有所了解，以便做出合理决策。以下是几种常见的结构体系介绍：2.1.1框架结构体系框架结构体系是由梁、柱组成的刚性骨架，具有良好的空间工作功能和抗震功能。适用于多层和高层建筑物，尤其适用于商业、办公、住宅等建筑。2.1.2剪力墙结构体系剪力墙结构体系主要由剪力墙、框架和楼板组成，具有良好的抗震功能和空间刚度。适用于高层住宅、宾馆等建筑。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和剪力墙的优点，具有较高的抗震功能、空间刚度和经济效益。适用于多层和高层建筑物。2.1.4砌体结构体系砌体结构体系采用砖、砌块等材料作为承重墙，具有施工简单、造价低等优点。适用于多层住宅、学校、医院等建筑。2.1.5钢结构体系钢结构体系具有强度高、自重轻、施工速度快等优点，适用于大跨度、高层和超高层建筑。2.2结构体系选型依据在结构体系选型时，需综合考虑以下因素：2.2.1建筑物的功能、规模和用途不同类型的建筑物对结构体系的要求不同。例如，住宅建筑多采用砌体结构或框架结构，而大型公共建筑则可能采用框架剪力墙结构或钢结构。2.2.2地震烈度和场地条件地震烈度和场地条件对结构体系的选择具有重要影响。在地震区，应优先选择具有良好抗震功能的结构体系。2.2.3建筑物高度和跨度建筑物的高度和跨度决定了结构体系的受力功能。一般情况下，高层建筑宜采用框架、剪力墙或框架剪力墙结构；大跨度建筑宜采用钢结构或其他特殊结构体系。2.2.4经济因素结构体系的经济性是选型的重要依据。应结合建筑物的预算、施工周期等因素，选择经济合理的结构体系。2.2.5施工条件结构体系的施工条件也是选型时需要考虑的因素。例如，现场施工条件较差的地区，宜选择施工简单、对施工设备要求较低的结构体系。2.3结构体系优化在结构体系选型的基础上，进行结构体系优化，可以提高建筑物的安全功能、经济功能和施工便利性。以下是一些优化方向：2.3.1结构布局优化根据建筑物的受力特点，合理布置梁、柱、剪力墙等构件，提高结构受力功能。2.3.2材料选择优化结合建筑物所在地区的资源条件、市场价格等因素，选择合适的建筑材料，降低建筑成本。2.3.3结构细部设计优化对结构构件的连接、节点等细部进行优化设计，提高结构整体功能。2.3.4结构体系组合优化根据建筑物的功能需求，采用多种结构体系组合，发挥各自优势，提高整体功能。通过以上结构体系选择和优化，可以为建筑物提供一个安全、经济、合理的结构方案。第3章结构设计计算3.1结构分析模型建立3.1.1模型概述在进行结构设计计算前，需建立准确的结构分析模型。该模型应包括所有结构组件，如梁、柱、板、墙等，并考虑其连接方式、材料属性、几何尺寸及边界条件。3.1.2单元划分根据结构特点及计算需求，将结构划分为适当的单元。单元类型包括梁单元、杆单元、板单元等。单元划分应保证计算精度，同时兼顾计算效率。3.1.3边界条件设定根据实际工程情况，为结构分析模型设定合理的边界条件，包括固定支座、滑动支座、铰接支座等。3.1.4材料属性定义根据设计规范，为结构组件定义相应的材料属性，包括弹性模量、泊松比、密度、屈服强度等。3.2结构荷载与作用3.2.1恒荷载恒荷载包括结构自重、建筑构件自重、围护结构自重等。根据实际情况计算各类恒荷载，并施加于相应位置。3.2.2活荷载活荷载包括人员荷载、设备荷载、风荷载、雪荷载等。根据相关规范，确定各类活荷载标准值，并考虑荷载组合。3.2.3作用效应组合根据规范要求，将恒荷载和活荷载进行组合，计算不同工况下的结构内力和位移。3.3结构内力与位移计算3.3.1内力计算采用有限元方法对结构模型进行内力计算。根据不同工况，计算结构组件的弯矩、剪力、轴力等内力值。3.3.2位移计算结合内力计算结果，计算结构在荷载作用下的位移。重点关注关键节点和关键部位的位移，以保证结构安全。3.3.3结果校核对计算结果进行校核，包括内力、位移的合理性检查，以及与规范限值的对比。如发觉问题，应及时调整结构设计。第4章结构构件设计4.1混凝土构件设计4.1.1设计原则在进行混凝土构件设计时，应遵循以下原则：（1）满足承载力要求；（2）满足正常使用极限状态要求；（3）满足耐久性要求；（4）符合我国相关规范和标准。4.1.2设计步骤（1）确定构件类型和尺寸；（2）选择合适的混凝土和钢筋材料；（3）进行内力分析，确定构件的受力状态；（4）根据受力状态，计算钢筋和混凝土的应力；（5）根据应力，确定钢筋的截面和配筋率；（6）进行裂缝宽度和挠度验算；（7）根据验算结果，调整构件尺寸和配筋；（8）完成混凝土构件设计。4.2钢结构构件设计4.2.1设计原则钢结构构件设计应遵循以下原则：（1）满足承载力要求；（2）满足稳定性要求；（3）满足刚度要求；（4）符合我国相关规范和标准。4.2.2设计步骤（1）确定构件类型和尺寸；（2）选择合适的钢材材料；（3）进行内力分析，确定构件的受力状态；（4）根据受力状态，计算钢材的应力；（5）根据应力，确定构件的连接方式和焊缝尺寸；（6）进行稳定性验算；（7）根据验算结果，调整构件尺寸和连接方式；（8）完成钢结构构件设计。4.3木结构构件设计4.3.1设计原则木结构构件设计应遵循以下原则：（1）满足承载力要求；（2）满足稳定性要求；（3）满足耐久性要求；（4）符合我国相关规范和标准。4.3.2设计步骤（1）确定构件类型和尺寸；（2）选择合适的木材种类和等级；（3）进行内力分析，确定构件的受力状态；（4）根据受力状态，计算木材的应力；（5）根据应力，确定构件的连接方式和连接件尺寸；（6）进行稳定性验算；（7）根据验算结果，调整构件尺寸和连接方式；（8）完成木结构构件设计。第5章结构连接设计5.1混凝土结构连接设计5.1.1基本原则混凝土结构连接设计应遵循可靠性、经济性、施工便利性和耐久性原则。在设计中，应充分考虑连接部位的受力功能、材料功能及环境影响。5.1.2连接方式混凝土结构连接方式主要包括钢筋焊接、螺栓连接、预应力连接等。根据工程实际需求，选择合适的连接方式。5.1.3设计计算（1）钢筋焊接连接：根据焊接部位、钢筋直径、焊接方法等，参照相关规范进行设计计算。（2）螺栓连接：根据连接部位受力情况，选择合适的螺栓规格、数量和布置方式，进行设计计算。（3）预应力连接：根据预应力筋的应力、锚固长度、锚具类型等，进行设计计算。5.1.4构造要求（1）焊接连接：焊缝应满足强度、稳定性、抗裂性等要求，且焊缝质量应符合相关规范。（2）螺栓连接：螺栓应满足强度、刚度、稳定性等要求，连接板应具有足够的厚度和宽度。（3）预应力连接：预应力筋锚固长度、锚具、防护等应符合相关规范。5.2钢结构连接设计5.2.1基本原则钢结构连接设计应遵循可靠性、经济性、施工便利性和维护性原则。在设计过程中，应充分考虑连接部位的受力功能、材料功能、环境影响和疲劳寿命。5.2.2连接方式钢结构连接方式主要包括焊接、螺栓连接、铆接等。根据工程实际需求，选择合适的连接方式。5.2.3设计计算（1）焊接连接：根据焊接部位、钢材厚度、焊接方法等，参照相关规范进行设计计算。（2）螺栓连接：根据连接部位受力情况，选择合适的螺栓规格、数量和布置方式，进行设计计算。（3）铆接连接：根据连接部位的受力功能、材料功能等，进行设计计算。5.2.4构造要求（1）焊接连接：焊缝应满足强度、稳定性、抗裂性等要求，且焊缝质量应符合相关规范。（2）螺栓连接：螺栓应满足强度、刚度、稳定性等要求，连接板应具有足够的厚度和宽度。（3）铆接连接：铆钉规格、数量、布置方式等应符合相关规范。5.3其他结构连接设计5.3.1木结构连接设计木结构连接设计应考虑木材的受力功能、连接方式、环境影响等因素。连接方式包括榫卯连接、螺栓连接、钉连接等。设计计算和构造要求参照相关规范。5.3.2砌体结构连接设计砌体结构连接设计应考虑砌块的受力功能、连接方式、施工工艺等因素。连接方式包括焊接、螺栓连接、锚固等。设计计算和构造要求参照相关规范。5.3.3复合材料结构连接设计复合材料结构连接设计应考虑复合材料的受力功能、连接方式、耐久性等因素。连接方式包括胶接、机械连接等。设计计算和构造要求参照相关规范。第6章结构抗震设计6.1抗震设防目标与标准6.1.1设防目标结构抗震设计应遵循“预防为主，防抗结合”的原则，保证在预定地震作用下，结构的安全、适用和耐久。抗震设防目标主要包括以下三个方面：（1）保证生命安全：在地震作用下，保证建筑结构不发生倒塌，保障人员生命安全。（2）保障功能使用：在地震作用下，建筑结构及设施应保持正常使用功能，避免严重破坏。（3）减少经济损失：通过合理设计，降低地震作用下建筑结构的损坏程度，减少经济损失。6.1.2设防标准结构抗震设计应依据我国现行规范《建筑抗震设计规范》（GB500112010）及相关标准，确定以下设防参数：（1）地震作用：根据建筑所在地的地震烈度、场地类别、设计地震分组等因素，确定设计地震作用。（2）抗震设防类别：依据建筑物的使用性质、重要程度、地震破坏后果等因素，划分为甲、乙、丙、丁类。（3）抗震设防烈度：根据建筑所在地的地震烈度、抗震设防类别、场地类别等因素，确定抗震设防烈度。6.2结构抗震计算6.2.1地震作用的计算（1）确定设计地震作用：根据建筑所在地的地震烈度、场地类别、设计地震分组等因素，计算水平地震作用和竖向地震作用。（2）计算地震作用效应：根据结构体系、材料功能、荷载组合等因素，计算地震作用下的结构内力、位移等效应。6.2.2结构抗震功能分析（1）分析结构自振特性：计算结构的自振周期、振型、阻尼比等参数，评估结构在地震作用下的动力特性。（2）验算结构抗侧力体系：根据地震作用效应，验算结构抗侧力体系（如框架、剪力墙、支撑等）的承载力、刚度、稳定性等。6.2.3结构抗震验算（1）构件截面验算：根据地震作用效应，对结构构件（如梁、柱、剪力墙等）的截面进行承载力、稳定性、抗裂性等验算。（2）结构整体稳定性验算：评估结构在地震作用下的整体稳定性，包括层间位移角、扭转位移比等指标。6.3抗震构造措施6.3.1结构体系优化（1）选择合理的结构体系：根据建筑物的使用功能、高度、抗震设防要求等因素，选择合适的结构体系。（2）提高结构整体刚度：通过加强构件连接、设置支撑等方式，提高结构整体刚度。6.3.2构造措施（1）加强构件连接：采用高强度螺栓、焊接等连接方式，提高构件连接的承载力和可靠性。（2）设置防震缝：在适当位置设置防震缝，减小地震作用对结构的影响。（3）加强薄弱环节：对结构中的薄弱环节（如底层、转换层等）进行加强，提高其抗震能力。6.3.3材料与施工要求（1）选用高功能材料：选用高强度、良好抗震功能的材料，提高结构的整体抗震能力。（2）严格施工质量管理：加强施工过程中的质量管理，保证结构抗震构造措施的落实。第7章结构抗风设计7.1风荷载特性分析7.1.1风荷载定义风荷载是指风力对建筑物产生的作用力，其大小与风速、建筑物形状、尺寸及相对风向的位置有关。在进行结构抗风设计时，首先需对风荷载特性进行分析。7.1.2风速与风向分析所在地区的风速和风向分布，收集相关气象资料，确定设计基准风速和风向。7.1.3风压系数根据建筑物形状、尺寸及相对风向位置，计算风压系数，为后续结构抗风计算提供依据。7.1.4风荷载组合结合建筑物所在地区的气象条件，考虑不同风速、风向和风压系数的组合，分析风荷载的分布规律。7.2结构抗风计算7.2.1风荷载标准值根据相关规范，计算风荷载标准值，作为结构抗风设计的依据。7.2.2结构响应分析建筑物在风荷载作用下的结构响应，包括位移、内力及加速度等。7.2.3结构抗风稳定性计算建筑物在风荷载作用下的稳定性，保证结构安全。7.2.4结构抗风舒适度分析建筑物在风荷载作用下的振动特性，评估结构抗风舒适度。7.3抗风构造措施7.3.1建筑物形状与布局优化建筑物形状和布局，降低风荷载作用。7.3.2结构体系选择合理的结构体系，提高结构抗风能力。7.3.3构件连接加强构件连接，保证结构在风荷载作用下的整体稳定性。7.3.4抗风支撑体系设置抗风支撑体系，提高建筑物的抗风功能。7.3.5防风构造在建筑物易受风害部位采取防风构造措施，降低风荷载对建筑物的影响。7.3.6风振控制采用风振控制技术，减轻风荷载对建筑物的作用。第8章结构施工图绘制8.1施工图绘制规范与要求8.1.1一般规定遵循国家及地方相关建筑结构设计规范、标准和规定；严格执行项目设计任务书和设计合同的要求；保证施工图绘制质量，满足施工和验收的需求。8.1.2图纸格式施工图图纸格式应统一、规范，符合以下要求：1）图纸幅面：采用A1、A2、A3等标准幅面；2）图框：按照国家标准设置，包含图名、图号、比例、编制人、审核人等信息；3）字体：采用宋体、黑体或仿宋体，字号不小于3.5号；4）线条：采用粗实线、细实线、虚线等，线型粗细分明，清晰可辨；5）符号：采用国家标准规定的符号，大小适当，位置准确。8.1.3绘图比例施工图绘图比例应选择适当，以保证图纸清晰、准确。常用比例有1:100、1:200、1:500等。8.1.4施工图绘制深度施工图绘制深度应满足以下要求：1）结构体系明确，构件类型、规格、数量齐全；2）结构布置合理，节点构造清晰；3）尺寸标注准确，无遗漏；4）施工要求明确，便于施工和验收。8.2结构施工图内容与表达8.2.1结构施工图内容结构施工图主要包括以下内容：1）基础平面图：表达基础形式、尺寸、位置及基础间的连接关系；2）柱、梁、板等主要构件的平面布置图：表达构件的布置、规格、型号、数量等；3）节点构造详图：表达构件之间的连接方式、构造要求等；4）剪力墙、框架等结构体系的布置图：表达结构体系的整体布局、构件类型等；5）其他特殊构件、特殊部位的结构施工图。8.2.2结构施工图表达方法结构施工图表达方法包括以下几种：1）线条表达：使用不同线型和线宽，表达构件的形状、大小、位置等；2）符号表达：采用国家标准规定的符号，表达构件的类型、规格等；3）文字表达：使用文字说明，表达施工要求、材料要求等；4）表格表达：采用表格形式，表达构件的规格、数量等；5）剖面图、立面图等：表达构件的立面形态、空间关系等。8.3结构施工图审查与修改8.3.1审查要求结构施工图审查要求如下：1）符合国家及地方相关规范、标准；2）图纸内容齐全、准确、清晰；3）结构体系合理，构件连接可靠；4）施工要求明确，便于施工和验收；5）无遗漏、矛盾和错误。8.3.2审查流程结构施工图审查流程如下：1）设计单位内部审查：由项目负责人组织，对施工图进行初步审查；2）建设单位审查：建设单位组织相关专家对施工图进行审查；3）施工图审查机构审查：由具备资质的审查机构进行正式审查；4）修改完善：根据审查意见，对施工图进行修改和完善。8.3.3修改要求施工图修改要求如下：1）修改内容应明确、具体，避免产生歧义；2）修改后的图纸应及时更新，保证图纸的一致性；3）修改过程中，应保持原图的清晰度和完整性；4）修改完成后，应重新进行审查，保证修改无误。第9章结构施工与验收9.1结构施工技术要求9.1.1施工准备在结构施工前，应进行充分的施工准备工作。包括但不限于：熟悉设计图纸、编制施工组织设计、明确施工工艺流程、制定施工质量控制计划及安全生产措施。9.1.2施工材料与构件施工中所使用的材料及构件应符合国家及行业标准，满足设计文件要求。对于重要结构部位，应严格按照设计要求选用高功能、高强度的材料。9.1.3施工工艺施工过程中，应采用合理的施工工艺，保证结构施工质量。主要包括：模板工程、钢筋工程、混凝土工程、钢结构工程等。9.1.4施工质量控制施工质量控制应贯穿于整个施工过程。施工单位应严格按照施工组织设计和施工方案进行施工，保证工程质量。9.2结构施工监测9.2.1施工监测目的结构施工监测旨在保证施工过程中结构的