概念、方法和实例
张其林
同济大学土木工程学院2008年9月22日
石、土、木
钢筋混凝土
钢材
索和膜
受拉为主
充气
整体张拉+充气+整体张拉？
索的构成和力学性能
计算分析中的基本定义
q初始状态找形
q设计验算中的基本概念q工程实例简介
索的构成和力学性能
合金钢、不锈钢
不锈钢：建筑幕墙结构，直径F12～F60
合金钢：建筑主体结构，直径F20～F210
强度级别235级、345级、460级、550级和
I型锚头
LG-abD×L
表示拉杆；a、b表示拉杆两端的锚头形式；
表示直径；L表示长度。
150mm、长度6000mm、两端锚头均为U型的钢拉LG-UU150×6000。
强度钢丝或钢绞线按平行或半平行方式扭绞而成,强度钢丝的直径一般为5mm和7mm。
: (f)d×N，
强钢丝或钢绞线的直径，
强钢丝或钢绞线的数量。
)5×7～(f)5×649
)7×7～(f)7×649
钢芯钢丝绳（6×19）小于5mm
可采用纤维钢丝绳，其他建筑应采用钢芯钢丝绳索体的规格一般表示为：N×M
股数（不计绳芯）
束中高强钢丝的数量
钢丝绳的规格范以6×M居多。
绞线经防腐处理后再对索体包裹防护套
绞线经防腐处理后
包裹防护套或润滑材料加防护套。
：索体可采用简单防护处理
索体应采用多层防护处理
不同工程不同索材在设计中注明。
料宜选用高密度聚乙烯。
挤压成型
索体自锁
工成镦头卡在夹板上合金结构钢
合金结构钢。
拉索
坯件应选用锻件。
符合钢索破断后而锚具和连接件均不能时应通过试验来确定。
为叉耳式、单耳式。
D
=
A
L
=L
N
松弛新索的应力——应变关系
为线弹性的，其弹性模量
松弛新索经10次循环加卸
1.9×105MPa的数量级上，量一般小于钢丝和钢绞线自身的弹性模量。：
弹性模量不应小于1.9×105MPa；
弹性模量：单股不应小于1.4×105MPa，
多股不应小于1.1×105MPa
束的公称截面面积，索体公称破断荷载的95%。力和钢丝绳内钢丝破断力总和两种测定方法，
破断荷载不应低于相应规范规定的最小破断力。
拉索抗拉强度按下式设计或验算：
为拉索的抗力分项系数，取2.0。
k k R f P f f A
g ==
二、索的计算模型
用到两端节点处
线单元。
宜采用能考虑跨中自重的单
元(可考虑人与方向荷载)，通用和专业软件均具有，适用性最强
近似两节点单元(可考虑任意方向荷载)，通用软件不具有，适用于桅杆结构中的拉悬链线单元(仅考虑竖向自重)
通用软件不具有，仅适用于室内
计算分析中的基本定义
析类别
重
索结构的几何
索结构的位移定义
索结构的刚度特征
“索杆体系”和“索梁体系”
结构节点，
变化。
65 建筑结构设计分析 张亚超 魏强 西安骊山建筑规划设计院 摘 要：本文主要介绍建筑结构的基本内容,然后针对目前建筑结构设计当中墨守成规的现象,提倡采用概念设 计思想来促进结构工程师的创造性,推动结构设计的发展，对建筑结构设计常见问题做了分析，为以后的设计提供参考。 关键词：建筑；结构设计；方法；概念设计 而建筑结构设计优化方法的应用则既能满足建筑美观、造型优美的要求，又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实质意义上的“经济适用”房。 1 结构设计的基本内容 1.1 屋顶（面）结构图 当建筑是坡屋面时,结构的处理方式有两种:梁板式及折板式。梁板式适用于建筑平面不规整,板跨度较大,屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。反之,则适用折板式。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于 120 厚。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法, 建议采用剖面示意图加大样详图的表示方法（实践证明此方法便于施工人员正确理解图纸）。1.2 结构平面图 在绘制结构平面布置图前有个问题需要说明一下, 就是要不要输入结构软件进行建模的问题。当建筑地处抗震设防烈度为 6 度区时,根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算的但应符合有关的抗震措施要求。那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模的,直接设计即可,但要注意受压和局部受压的问题。必要时进行人工复核。对于局部受压的防御措施是要按规定对梁下设梁垫以及设置构造柱等措施。如果时间不是很紧张的话建议还是输入建模较好, 有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算。另外，当建筑地处抗震设防烈度为 7 度及以上时我的观点是必须要输入软件建模计算的, 绘制结构平面图时如果没有建模的话就可以直接在建筑的条件图上来绘制结构图了, 这一步必不可少的是删除建筑图中对结构来讲没有用的部分,简单快捷的方法是利用软件的图层功能,直接冻结相关的层。然后再建立新的结构图层:圈梁层、构造柱层、梁层、文字层、板钢筋层等等。这样做的目的是提高绘图效率, 方便在不同结构平面图间的拷贝移动和删除。1.3 楼梯 楼梯梯板要注意挠度的控制, 梯梁要注意的是梁下净高要满足建筑的要求, 梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一。局部不合适处可以采用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中。阁楼层处的楼梯由于有 分户墙的存在要设置抬墙梁。注意梁下的净空要求, 并要注意梯板宽度的问题。首段梯板的基础应注意基础的沉降问题, 必要时应设梯梁。1.4 基础 基础要注意混凝土的标号选择应符合结构耐久性的要求。基础的配筋应满足最小配筋率的要求（施工图审查中心重点审查部位）。条基交接部位的钢筋设置应有详图或选用标准图。条基交叉处的基底面积不可重复利用,应注意调整基础宽度。局部墙体中有局部的较大荷载时也要调整基础的宽度（因软件计算的是墙下的平均轴力）。基础图中的构造柱,当定位不明确时应给予准确定位。 2 概念设计 所谓的概念设计一般指不经数值计算, 尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中, 依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想, 从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法, 可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择,易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的经济可靠性能，同时,也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。 概念设计的重要性：概念设计是展现先进设计思想的关键，一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。一般认为，概念设计做得好的结构工程师，随着他的不懈追求，其结构概念将随他的年龄与实践的增长而越来越丰富，设计成果也越来越创新、完善。遗憾的是，随着社会分工的细化，大部分结构工程师只会依赖规范、设计手册、计算机程序做习惯性传统设计，缺乏创新，更不愿（不敢）创新，有的甚至拒绝对新技术、新工艺的采纳（害怕承担创新的责任）。大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天，对计算机结果的明显不合理、甚至错误不能及时发现。 3 建筑结构设计常见问题 （下转第67页）
建筑结构概念设计及案例 书名:建筑结构概念设计及案例 出版社:清华大学出版社 作者:罗福午 出版日期:2003-12-01 简介: 本书提出建筑结构概念设计的概念、原则和思路，并介绍相关案例。“概念”部分说明结构概念设计的地位和作用、基本思路、基本做法以及设计中常用到的结构概念。“案例”部分则介绍了国内外的著名案例。 目录: 前言 第1章建筑结构概念设计概述 1.1 建筑结构的作用 1.2 结构概念设计的概念 1.3 概念设计在建设过程中的地位 1.4 建筑结构的基本构件类型 1.4.1 基本构件的类型 1.4.2 各种构件之间的区别与联系 1.5 建筑结构的几个基本概念 1.5.1 荷载和作用 1.5.2 结构失效和材料，结构受力和荷载
1.5.3 结构的可靠度和设计方法 1.5.4 结构的三个基本分体系 1.5.5 关于地基的基本概念 1.5.6 梁、板设计中的几个基本概念 1.5.7 梁、拱和索 1.5.8 梁柱框架 1.5.9 平面桁架（含空腹桁架）和空间架1.5.10 从对比中认识壳体结构 1.5.11 折板结构和幕结构 1.5.12 帐篷、索和充气结构 1.5.13 结构受力、变形的相对性 1.5.14 结构构件的弯曲变形示意图 1.5.15 预应力和预应力结构 1.5.16 结构抗震设计的基本概念 1.5.17 从总体概念上考虑结构设计 1.5.18 对标准、规范、规程应有的知识1.6 结构概念设计的原则 第2章托罗哈结构概念设计作品案例2.1 关于E.托罗哈的评价 2.2 运动场旁有轨电车站 2.3 圆形手术教室 2.4 阿尔捷希拉集贸市场
试论建筑工程结构设计的优化措施摘要: 现如今，现代化建设普遍应用于城市建设中，这推动了我国高层建筑发展前进的步伐，由于人们对建筑施工的要求不断提高，使得建筑技术将面临更高的挑战。因此，从建筑工程结构设计方面入手，进行改进，从而扩大建筑工程的发挥空间。基于此，本文主要对建筑工程结构设计的优化措施进行了探讨。 关键词：建筑工程；结构设计；优化措施 abstract: nowadays, modernization is generally applied to the city construction, this drives forward the country’s high building development progress, as people have the requirement of building construction continues to improve, construction technology that could face higher challenge. therefore, from building engineering structure design aspects, to improve and expand the construction engineering play space. based on this, this paper focuses on the construction engineering structure design of the measures are discussed. keywords: building engineering; structure design; optimization measures 中图分类号：tb482.2文献标识码：a 文章编号： 城市高层建筑的高度在不断的进行增加,这就使得高层建筑向
我对建筑结构设计的认识 适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的原则。这五个方面各有所重，又互为矛盾，一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合。往往设计人员注意到适用、安全、经济、美观，而忽略了便于施工。有时设计人员为图方便，用偏于安全的简化方法计算，虽然既省事又保证安全，却增加了造价。 结构设计一般在建筑设计之后，“受制”于建筑设计，但又“反制”建筑设计。结构设计不能破坏建筑设计，建筑设计不能超出结构设计的能力范围。结构设计决定建筑设计能否实现，在这个意义上，结构设计显得更为重要。但一棟标志性建筑建成后，往往建筑师便成为了人们心目中的建造者，为了实现该建筑设计而付出辛勤劳动一丝不苟的结构师并不为人们所知。但无论如何，设计一个适用、安全、经济、美观、便于施工的结构设计方案是结构设计人员的责任。 根据我对建筑结构的理解，建筑结构设计可分为整体设计和部件设计两部分。 整体设计包括结构体系的选择，柱网的布置，梁的布置，剪力墙的分布，基础的选型等。 整体设计一般分主体和基础两部分进行。设计人员根据建筑物的性质、高度、重要程度、当地的抗震设防列度、风
力情况等条件来选择合适的结构体系。是采用砖混结构、框架结构、框剪结构、框支结构、筒体，还是巨型框架……选定结构体系后，就要具体决定柱、梁、墙的分布和尺寸等。 在进行主体结构内力计算后，主体结构底截面的内力成了基础选型和计算的重要依据。内力计算一般尽量简化为平面体系来计算，但有时必须采用空间受力体系来计算。无论怎样，内力计算最终是对柱、梁、板、墙和块体这五种部件的计算。也就是说，进行整体设计后，就要进行部件设计。梁和柱一般可看作细长杆件，内力情况与计算体系相符合。单向板可简化为单位宽度的梁来计算，双向板的计算理论也较成熟，异型板的计算就较为复杂，应尽量避免。对于单片的剪力墙，一般把它视作薄壁柱来近似计算，有时要考虑翼缘的作用；对于筒体结构中的剪力墙则要用空间力学的方法来计算。块体不同于梁、柱、板、墙，它在空间三个方向的尺寸都比较大，难以视作细长杆件或简化为平面体系来计算。如单独基础，桩的承台，深梁都是块体，受力情况很复杂，难以精确分析，所以在计算中往往加大安全系数，以策安全。 目前国内结构设计所用的设计方法是概率极限状态设计法，作用效应S必须小于等于结构抗力R，结构要满足强度条件和位移条件。内力计算采用的力学模型一般是弹性模型，要考虑塑性变形内力重分布时，往往是把利用弹性模型
南京市建筑工程局文件 宁建工字〔2007〕32号 关于印发《关于加强建筑结构工程施工质量 管理的若干规定（试行）》的通知 各有关单位： 现将《关于加强建筑结构工程施工质量管理的若干规定（试行）》印发给你们，请认真遵照执行。 南京市建筑工程局 二00七年三月六日 抄报：省建设厅、省建管局 抄送：市建委 关于加强建筑结构工程施工质量管理的若干规定（试行）第一条为加强我市建筑工程质量管理，提高建筑结构工程施工质量，依据《建筑法》、《建设工程质量管理条例》等法律、法规以及相关强制性标准，结合本市实际，制定本规定。 第二条本规定所称建筑结构工程是指房屋建筑工程的地基基础、主体结构、幕墙等涉及结构安全的部分。 第三条本市行政区域内新建、改建、扩建的建筑结构工程施工及质量管理除执行相关法律法规和强制性标准外，应执行本规定。 第四条南京市建筑工程局负责本市建筑结构工程的施工质量管理工作。南京市建筑安装工程质量监督站和各郊区、县建筑工程质量监督站负责所监督范围内的建筑结构工程的质量监督工作。 第五条建设单位应配备专业配套的项目管理班子（或委托项目管理公司），项目负责人应经法人任命，并具有中级以上技术职称。 第六条施工单位的项目经理、项目部主要质量管理人员及项目监理机构的总监理工程师、专业监理工程师应是本单位职工（与本单位有合法的人事、工资关系，除退休人员外还应有社会保险关系），项目经理、总监理工程师应经法人任命。 第七条一个项目经理在同一时间段内只能承担一个项目的建筑结构工程施工。每一个工程项目配备至少一名专职质量检查员，30层以上（含30层）或超过100m的高层建筑、大型公共建筑等应配备设备安装的专职质量检查员。 一个总监理工程师在同一时间段内只能承担一个项目的建筑结构工程监理工作。特殊情况确需同时承担2个项目且经建设单位同意的，应设立总监代表，总监代表应与总监的资格相符。 第八条项目监理机构的监理人员应专业配套。人员数量和资格应符合以下要求： （一）监理员的配备数量应不少于监理工程师配备数量的1.5倍。 （二）监理工程师（指国家注册或省建设厅发证的监理工程师，含总监和总监代表）的配备数量。 1、建筑结构施工阶段，每个项目不少于2名（3000m2以下的单体工程，不少于1名）； 2、桩基施工阶段，桩基设备在6台以上的，每增加6台设备增加1名，不足6台的按6台计；
我眼中的建筑与结构的关系 在我看来，建筑与结构就是两兄弟，谁也离不开谁。学过建筑史就知道，建筑的每一次进步——从古希腊到古罗马，从古典到现代工业建筑，都与技术的革新息息相关，而技术的革新中，最重要的一项便是结构的进化，包括结构理论，算法与材料的进步。因此，没有结构上的更新与探索，建筑的研究无发取得突破，因为建筑的突破意味着空间形式与空间体验的突破，而这必须依赖于新的结构技术。很简单的例子便是钢结构的出现使大量巨跨建筑如水晶宫等成为了可能。而建筑本身，作为研究空间与人使用空间模式的学科，也在不断的对结构产生出创新的应用，也推动了结构的发展。因此，建筑与结构可谓相辅相成。 建筑设计是体现建筑物价值的关键，结构是保障建筑安全的前提。建筑设计是建筑物的造型、外观、功能的体现，结构是根据建筑来进行计算配置的，建筑和结构发生冲突时以结构为主。建筑设计人员要掌握大量的建筑专业设计规范和一定的消防、结构知识。 任何一个建筑设计方案，都会对具体的结构设计产生影响，而有限的结构设计技术水平又制约着建筑设计层次。因此，在做建筑设计的过程中，建筑师应具备有一定的结构方面基础，能与结构设计适当结合，相互调协，使二者相统一，才能创作出真正优秀的建筑设计作品。 然而，许多建筑设计师，强调创作的美观、新颖、标新立异，强调创作的最大自由度，然而这样的建筑设计将会给结构设计带来很大
的困难，作为建筑物本身必须承受起巨大的自重荷载和活载、水平风力、地震力、扭矩力等。如果建筑设计人员在进行平面设计和竖向设计构思时，不依据基本的结构技术原理和有关结构的受力特征，不征询结构设计师的意见，往往会使结构工程师不能有效地选择合理的结构体系，进行结构设计导致结构的不稳定等问题。 通常，一座现代化建筑物和工程结构物，一组工业或民用的建筑群，道路和桥梁，乃至城镇的规划和设计，需要有各种专门的技术人员协力合作完成。他们中间有建筑师、结构工程师、设备和环境工程师等。他们同属土木建筑类学科。土木工程包括结构、市政建设、道路桥梁、给排水、粘土、建筑经济等。培养目标是工程师。如建筑结构工程师他们的任务是使建筑物和工程结构物既能满足生产和生活使用提出的各项要求，又能经受强烈地震、狂风袭击、海水侵蚀以及各种大自然的考验；要做到安全可靠，经济合理，技术先进。他学的主要课程有高等数学、各种力学和结构理论、结构设计地基基础、施工技术和管理，以及现代化实验技术。此外还要学习有关电子计算机的应用知识、优化设计、地震工程、防空工事及地下结构等内容。 建筑学培养目标是建筑师。在房屋建筑和大型工程结构物的设计过程中，他需要综合考虑许多问题，如建筑与城市环境的结合、建筑物本身的使用功能、技术性能、经济效果、艺术形式等等。在综合考虑这些错综复杂的因素上，进行城镇布局的规划，建筑平面和空间的组合，建筑立面的处理，选定合适的材料结构形式，拟定声、光、热等适宜的环境条件，进行室内外装饰设计等等。要求具有工程技术、
传力体系，也无非是梁板、梁柱、板柱等传力体系的简化与灵活应用，万变不离其宗，当做过多个项目后，回头再看这句话，或许会感触很深。 7 概念设计 结构布置应尽量连续，不连续的地方一般都要加强，比如，边缘构件要加强，板边需要加强，角柱需要加强，底柱和顶柱子需要加强。 结构布置应尽量均匀（平面和立面），结构平面布置的不均匀，往往会加大结构扭转变形，引起超筋，位移比、周期比不满足规范要求；结构立面的不均匀（上大下小），由于刚度的突变，易形成薄弱层。 结构设计本质是变形协调，变形协调需要代价，代价是增加混凝土与钢筋的用量。 8抓大放小 “抓大放小”即抓住主要矛盾，暂且搁下“次要矛盾”，如果一开始就力求完美，则必然会“物极必反”，做事没有效率。“抓大放小”是符合辩证思维的，在抓大放小的过程中，做设计时要循序渐进，事缓则圆。 比如梁的布置，抓住“大范围”板块梁的布置，再与局部的梁布置协调。如果协调不好，也应容许“缺陷”，做设计是寻求“最优解”，而不是“最佳解”。 9中庸之道 尽量不要踩着规范的“边界”去做设计，否则很难受，在没有对理论与实践有足够透彻的理解时，可以根据二八原则，留有20%的余量或折中。 当明白一个结构设计中的主次要构件及主次要矛盾时，对于次要构件或者次要矛盾，可以不必太过于精细，可多放一些，否则工作效率不高。 10分析问题的思维方式 （1）二八定律： 任何一组事物中，起主要作用的是少数。比如外围、拐角的剪力墙抵抗水平风荷载与水平地震作用的贡献最大。独立基础受到较大弯矩时，独立基础外围部分的贡献更大（力臂更大）。分清结构或构件中的主次要因素后，便可更有效的根据结构或构件计算指标调整结构或构件布置以满足规范要求。
建筑工程结构设计中的基础设计分析 摘要：本文介绍了基础设计的重要性及原则，论述了建筑结构基础设计应注意 的问题，分析了建筑结构基础设计中常采用的形式及相关的有效措施。 关键词：建筑工程；结构设计；基础设计 近年来，随着经济的不断发展，建筑行业也得到了充分发展，给我国带来了巨大的经济 效益和社会效益，建筑行业的重要性不言而喻。如何提高房屋建筑工程的安全性和可靠性成 为建筑行业发展道路上至关重要的一个问题，在对房屋建筑进行设计的过程中，建筑工程结 构设计是否具有科学性和合理性直接影响着房屋建筑工程的整体质量，直接关系着人民群众 的生命财产安全。因此，在房屋建设基础设计过程中，必须确保设计的科学性和合理性。 一、基础设计概述 1、重要性。对建筑工程结构设计来说，承担着整体结构质量的责任，其结构主要是指整 体的建筑结构及建筑的种类户型，对建筑工程结构设计的重要目的是保障整体建筑结构的安 全合理与可靠性，在保证其基本使用功能外，还要延长它的使用年限，发挥其经济与实用性。基础设计在建筑工程结构设计中起到重要作用，同时它又对建筑结构质量也起到重要作用， 因此研究建筑工程结构设计中基础设计内容具有重要的意义。 2、原则。建筑工程的基础设计，应综合分析考虑建筑场地的地质状况、上部结构的类型、施工条件、使用要求，确保建筑物不致发生过量沉降或倾斜，满足建筑物正常使用要求，尽 量避开不利地形。同时，应注意与相邻建筑的相互影响，了解邻近构筑物及各项设施的位置 和标高，确保施工安全。建筑工程首先应选择有利（稳定基岩、坚硬土、开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等）的场地，避开对抗震不利的地段；当条件不允许避开不利的地段时，应采 取可靠措施，使其不致由于地基失稳而被破坏，或者产生过量下沉或倾斜。 二、建筑结构基础设计应注意的问题 1、应考虑各种因素对地基和基础设计的影响。设计人员在对建筑工程的基础进行设计时，需要结合建筑工程的实际情况进行设计，做到具体问题、具体分析，确保基础设计的科学性 和合理性。为更好的进行地基的设计，对施工现场的地质情况进行必要的勘察非常重要，对 施工企业来说，施工地点的地址情况将直接影响到施工是否能顺利进行，部分施工企业在施 工前对施工地点的地质情况不会进行勘察，或进行勘察也不会进行详细的勘察，只按照建设 单位的表面测量和参照附近建筑物的设计资料来进行施工结构的设计。为更好的进行施工， 施工的设计人员必须保障地基和基础设计的科学性和合理性，而且还要确保设计方案的安全性。设计人员在进行设计前，要对施工地点的地质情况进行勘察，同时对勘察的报告进行详 细的研究，并在考虑各种原因后，对施工的地基和基础进行施工设计。在建筑结构设计时， 若施工的土层是软土地基，运用换土垫层的方法来处理，应在地质勘查的基础上，了解土层 构造及软土层的厚度，在此基础上计算垫土厚度，使垫层的宽度与厚度符合安全性和经济性 的双重要求；需要注意垫土的选择，一般选择硬度、强度较好的沙砾，保证垫土层的稳定性。建筑结构设计时，许多的设计人员只依据其自身的经验进行处置，并且部分设计人员对软土 地基的危害不是很理解，这将导致在建筑设计处理地基时，会采用错误的处理方式，从而使 建筑施工可能受到很大的伤害。在很多设计中，要对地基的承载能力进行良好的估计，这样 才能保障在施工中，地基能承载建筑压力，其承载能力与地基和基础设计息息相关。所以为 更好的进行建筑工程的施工，必须做好地基和基础方面的设计工作。 2、地震作用对基础选型的影响。建筑结构设计方案直接影响着建筑物的抗震等级，当它 的抗震等级高于规定等级时，设计师应进行软件建模，对其整体结构进行严谨的考虑，并对 相关数据进行严谨的推算。当抗震等级小于规定等级时，设计师首先也要保证基础结构的设 计满足抗震性要求，同时保证其整体建筑设计过程中抗震等级满足对放低需求抗震等级，当 以上条件都得到满足的情况下，可以酌情考虑，不必使用软件建模进行预算和推理。这样抗 震建模推算的方式，可以降低人力财力的浪费，并能节约工程施工成本，有助于保障建筑的 经济效益。 三、建筑结构基础设计中常采用的形式 1、墙下条形基础设计形式。通常，大多数的建筑工程在进行基础结构设计时，都会采用
1.什么是设计 合纵设计设计是把一种计划、规划、设想通过视觉的形式传达出来的活动过程。 人类通过劳动改造世界，创造文明，创造物质财富和精神财富，而最基础、最主要的创造活动是造物。设计便是造物活动进行预先的计划，可以把任何造物活动的计划技术和计划过程理解为设计。 意指设计家有目标有计划的进行艺术性的创作活动。设计大部份为商业性质、少部份为艺术性质。 根据工业设计师Victor Papanek 的定义，设计（design）是为构建有意义的秩序而付出的有意识的直觉上的努力。更详细的定义如下：第一步：理解用户的期望、需要、动机，并理解业务、技术和行业上的需求和限制； 第二步：将这些所知道的东西转化为对产品的规划（或者产品本身），使得产品的形式、内容和行为变得有用、能用，令人向往，并且在经济和技术上可行。（这是设计的意义和基本要求所在） 最简单的关于设计的定义、就是一种“有目地的创作行为”。 随着现代科技的发展、知识社会的到来、创新形态的嬗变，设计也正由专业设计师的工作向更广泛的用户参与演变，以用户为中心的、用户参与的创新设计日益受到关注，用户参与的创新2.0模式正在逐步显现。用户需求、用户参与、以用户为中心被认为是新条件下设计创新的重要特征，用户成为创新2.0的关键词，用户体验也被认为是知识社会环境下创新2.0模式的核心。设计不再是专业设计师的专利，以用户参与、以用户为中心也成为了设计的关键词，Fab Lab、Living Lab等的创新设计模式的探索正在成为设计的创新2.0模式。 2.建筑设计 建筑设计(Architectural Design )是建筑学的核心，主要指建筑物在建造之前，设计者按照建设任务，把施工过程和使用过程中所存在的或可能发生的问题，事先作好通盘的设想，拟定好解决这些问题的办法、方案，用图纸和文件表达出来。作为备料、施工组织工作和各工种在制作、建造工作中互相配合协作的共同依据。便于整个工程得以在预定的投资限额范围内，按照周密考虑的预定方案，统一步调，顺利进行。并使建成的建筑物充分满足使用者和社会所期望的各种要求。 建筑师在进行建筑设计时面临的矛盾有：内容和形式之间的矛盾；需要和可能之间的矛盾；投资者、使用者、施工制作、城市规划等方面和设计之间，以及它们彼此之间由于对建筑物考虑角度不同而产生的矛盾；建筑物单体和群体之间、内部和外部之间的矛盾各个技术工种之间在技术要求上的矛盾；建筑的适用、经济、坚固、美观这几个基本要素本身之间的矛盾；建筑物内部各种不同使用功能之间的矛盾；建筑物局部和整体、这一
建筑工程结构设计存在的问题与发展方向 1. 1 国际现状 国际上最早从 80 年代开始利用计算机进行结构辅助设计，也就是二维计算机辅助设计方法，这种建筑工程结构设计方法的过程是采用程序化手法，使设计过程更加简单，也促进了标准化绘制的形成。但是随着对结构设计的高效性需求日益加大，出现了三维化的设计方法。 当前很多发达国家在工程结构设计上引入了建筑信息建模等理念，在相关技术的支持下通过建立三维模型的方式进行结构设计，很大的提高了工作效率。 1. 2 国内现状 随着国内建筑行业的快速发展，建筑结构设计的现状是，一方面，建筑结构设计的信息化使得设计过程更加便捷，造成设计人员过于依赖于电脑，而不进行专业理论知识的全面评估，这给建筑工程带来很大的不利影响；另一方面，当前的信息化结构设计技术与发达国家存在较大的差距，虽然建筑信息建模等三维方式已经在国内的部分建筑设计上得到了应用，但是实现先进信息技术与实际设计工作的完美结合，仍需要在日常工作中进行不断的探索与优化。 2. 1 设计误区 忽视结构设计的实用性。建筑结构设计应该满足使用性
需求，结构设计如果只是外在具有可观赏性，无法真正应用到建筑工程中去，或者结构设计的使用寿命过短，都是结构设计不具实用价值的体现。部分建筑结构设计单一重视外观，将极大的影响建筑工程的质量。 忽视结构设计的安全性。建筑的根本要求是安全，建筑的安全与否关乎用户的生命财产安全。而建筑的安全由每一结构中的小细节共同组成，结构设计就是建筑整体安全的重要细节，在进行建筑结构设计时应该充分重视安全性。 2. 2 结构问题 异性结构的不合理。当前，异性结构的高层建筑随处可见，在追求建筑的个性化外在表现时，同样不可以忽视了异性结构存在的一系列问题。主流的异性结构表现为不规则的形体以及过高的高度，这些特征使得建筑在结构布局上存在较多的不合理性，也缺乏相应的抗震设计。当前我国尚没有充分的技术对异性建筑都进行全面的承载力检验，因此设计时在进行建筑结构设计时，一定要严格自律，充分考虑建筑的抗震性与结构合理性。 结构设计的不合规。我国的相关法规制度都对建筑的高度与宽度设定了响应的规范，有些高层建筑的高度超甚至超过了的最大的高度限制值。在建筑结构设计中，如果建筑的高度与宽度超过相关规定，则应该采用超限标准。结构设计高度超高的弊端有很多，比如建筑物防震力不足、与施工地
建筑工程结构设计 建筑工程结构设计 1在施工图设计阶段，结构专业设计文件应包含图纸目录、设计说明、设计图纸、计算书（内部归档）。 2图纸目录应按图纸序号排列，先列新绘制图纸，后列选用的重复利用图和标准图。3结构设计总说明每一单项工程应编写一份结构设计总说明，对多于项工程宜编写统一的结构施工图设计总说明。如为简单的小型单项工程，则设计总说明中的内容可分别写在基础平面图和各层结构平面图上。结构设计总说明应包括以下内容： 1本工程结构设计的主要依据（同3.5.2条）； 2设计0.000标高所对应的绝对标高值； 3图纸中标高、尺寸的单位； 4建筑结构的安全等级和设计使用年限，混凝土结构的耐久性要求和砌体结构施工质量控制等级：5建筑场地类别、地基的液化等级、建筑抗震设防类别，抗震设防烈度（设计基本地震加速度及设计地震分组）和钢筋混凝土结构的抗震等级； 6人防工程的抗力等级； 7扼要说明有关地基概况，对不良地基的处理措施及技术要求、抗液化措施及要求、地基土的冰冻深度，地基基础的设计等级； 8采用的设计菏载，包含风荷载、雪荷载、楼屋面允许使用荷载、特殊部位的最大使用荷载标准值； 9所选用结构材料的品种、规格、性能及相应的产品标准，当为钢筋混凝土结构时，应说明受力钢筋的保护层厚度、锚固长度、搭接长度、接长方法，预应力构件的锚具种类、预留孔道做法、施工要求及锚具防腐措施等，并对某些构件或部位的材料提出特殊要求； 10对水池、地下室等有抗渗要求的建（构）筑物的混凝土，说明抗渗等级，需作试漏的提出具体要求，在施工期间存有上浮可能时，应提出抗浮措施； 11所采用的通用做法和标准构件图集；如有特殊构件需作结构性能检验时，应指出检验的方法与要求； 12施工中应遵循的施工规范和注意事项。 4基础平面图 1绘出定位轴线、基础构件（包括承台，基础梁等）的位置、尺寸、底标高、构件编号，基础底标高不同时，应绘出放坡示意。 2标明结构承重墙与墙垛、柱的位置与尺寸、编号，当为混凝土结构时，此项可另绘平面图，并注明断面变化关系尺寸。 3标明地沟，地坑和已定设备基础的平面位置、尺寸、标高，无地下室时±0.000标高以下的预留孔与埋件的位置、尺寸、标高。 4提出沉降观测要求及测点布置（宜附测点构造详图）。 5说明中应包括基础持力层及基础进入持力层的深度，地基的承载能力特征值，基底及基槽回填土的处理措施与要求，以及对施工的有关要求等。 6桩基应绘出桩位平面位置及定位尺寸，说明桩的类型和桩顶标高、入土深度、桩端持力层及进入持力层的深度，成桩的施工要求、试桩要求和桩基的检测要求（若先做试桩时，应单独先绘制试桩定位平面图），注明单桩的允许极限承载力值。 7当采用人工复合地基时，应绘出复合地基的处理范围和深度，置换桩的平面布置及其材料和性能要求、构造祥图；注明复合地基的承载能力特征值及压缩模量等有关参数和检测要求。
建筑结构设计规范和设计方法 建筑结构设计规范和设计方法 摘要：本文分析了几个建筑设计中结构设计方面存在的普遍问题，并提出了针对这些问题的防治方法，供大家参考借鉴。 关键词：建筑结构设计存在问题 建筑设计是一项繁重而又责任重大的工作，直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。但在实际设计工作中，常常发生建筑结构设计的种种概念和方法上的差错，这些差错的产生，有的是由于设计人员没有对一般建筑尤其是多层建部设计引起高度重视，盲目参照或套用其他的设计的结果；有的则是由于设计对设计规范和设计方法缺乏理解；还有的是由于设计者的力学概念模糊，不能建立正确的计算模式，对结构验算结果也缺乏判断正确与否的经验，为了避免或减少类似的情况发生，确保建筑设计质量能上一个台阶，应从以下几个方面对结构设计中的常见问题加以改进： 1 剪力墙砌体结构挑梁裂缝问题 底层框架剪力墙砌体结构房屋是指底层为钢筋混凝土框架--剪 力墙结构，上部为多层砌体结构的房屋。该类房屋多见于沿街的旅馆、住宅、办公楼，底层为商店，餐厅、邮局等空间房屋，上部为小开间的多层砌体结构。这类建筑是解决底层需要一种比较经济的空间房屋的结构形式。部分设计者为追求单一的建筑立面造型来增加使用面积，将二层以上的部分横墙且外层挑墙移至悬挑梁上，各层设计有挑梁，但实际结构的底层挑梁承载普遍出现裂缝，该类挑梁的设计与出现裂缝在临街砌体结构房屋中比较常见。 原因是原设计各层挑梁均按承受本层楼盖及其墙体的荷载进行 计算。但实际结构中，悬挑梁上部墙体均为整体砌筑，且下部墙体均兼上层挑梁的底摸，这样挑梁上部的墙体及楼盖的荷载实际上是由上往下传递。上述挑梁的设计计算与实际工程中受力及传力路线不符是导致底层挑梁承载力不足并出现受力裂缝的主要原因，解决的办法要么改变计算简图及受力路线，要么注意施工顺序和施工工序。
建筑结构设计规范 新的建筑结构设计规范在结构可靠度、设计计算、配筋构造方面均有重大更新和补充，特别是对抗震及结构的整体性，规则性作出了更高的要求，使结构设计不可能一次完成。如何正确运用设计软件进行结构设计计算，以满足新规范的要求，是每个设计人员都非常关心的问题。以 SATWE软件为例，进行结构设计计算步骤的讨论，对一个典型工程而言，使用结构软件进行结构计算分四步较为科学。 1．完成整体参数的正确设定计算开始以前，设计人员首先要根据新规范的具体规定和软件手册对参数意义的描述，以及工程的实际情况，对软件初始参数和特殊构件进行正确设置。但有几个参数是关系到整体计算结果的，必须首先确定其合理取值，才能保证后续计算结果的正确性。这些参数包括振型组合数、最大地震力作用方向和结构基本周期等，在计算前很难估计，需要经过试算才能得到。 (1)振型组合数是软件在做抗震计算时考虑振型的数量。该值取值太小不能正确 反映模型应当考虑的振型数量，使计算结果失真；取值太大，不仅浪费时间，还可能使计算结果发生畸变。《高层建筑混凝土结构技术规程》 5.1.13-2 条规定， 抗震计算时，宜考虑平扭藕联计算结构的扭转效应，振型数不宜小于 15，对多塔结 构的振型数不应小于塔楼的 9 倍，且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90％。一般而言，振型数的多少于结构层数及结构自由度有关，当结构 层数较多或结构层刚度突变较大时，振型数应当取得多些，如有弹性节点、多塔楼、转换层等结构形式。振型组合数是否取值合理，可以看软件计算书中的 x， y 向的有效质量系数是否大于 0.9 。具体操作是，首先根据工程实际情况及设计经验预设一个振型数计算后考察有效质量系数是否大于 0.9 ，若小于 0.9 ，可逐 步加大振型个数，直到x,y 两个方向的有效质量系数都大于0.9 为止。必须指出的是，结构的振型组合数并不是越大越好，其最大值不能超过结构得总自由度数。例如对采用刚性板假定得单塔结构，考虑扭转藕联作用时，其振型不得超过结构层数的3 倍。如果选取的振型组合数已经增加到结构层数的3 倍，其有效质量系数仍不能满足要求，也不能再增加振型数，而应认真分析原因，考虑结构方案是否合理。 （2）最大地震力作用方向是指地震沿着不同方向作用，结构地震反映的大小也各 不相同，那么必然存在某各角度使得结构地震反应值最大的最不利地震作用方 向。设计软件可以自动计算出最大地震力作用方向并在计算书中输出，设计人员如发祥该角度绝对值大于 15 度，应将该数值回填到软件的“水平力与整体坐标夹角”选项里并重新计算，以体现最不利地震作用方向的影响。 （3）结构基本周期是计算风荷载的重要指标。设计人员如果不能事先知道其准 确值，可以保留软件的缺省值，待计算后从计算书中读取其值，填入软件的“结 构基本周期”选项，重新计算即可。 上述的计算目的是将这些对全局有控制作用的整体参数先行计算出来，正确设 置，否则其后的计算结果与实际差别很大。 2.确定整体结构的合理性整体结构的科学性和合理性是新规范特别强调内容。 新规范用于控制结构整体性的主要指标主要有：周期比、位移比、刚度比、层间
第24卷第4期贵州大学学报(自然科学版)V o.l24N o.4 2007年 7月Journa l o f G uizhou U n i ve rsity(N atura l Sc i ences)Ju.l2007文章编号 1000-5269(2007)04-0414-03 建筑物结构布置的合理选择 方 伟 (贵州省建筑设计研究院五所,贵州贵阳 550002) 摘 要:建筑结构工程师应积极参与到建筑设计方案阶段,多与建筑师及使用方沟通,加强自 己的理论学习,丰富结构概念,注重结构设计的安全性、合理性、经济性。 关键词:安全性;合理性;经济性 中图分类号: 文献标识码:A 0 引言 随着社会经济的不断发展,建筑市场一片繁荣。同时行业间的竟争也越来越激烈。业主不光在乎建筑平面的使用功能、立面的美观、还在乎建筑物的安全、经济。但由于在建筑方案设计阶段,结构工程师没有参与以及在施工图阶段结构工程师不注重与建筑师、使用方的沟通,而建筑师在建筑结构布局的不合理,结构师也不多做考虑,拿来就按建筑平面开始设计,不顾及结构设计对使用功能及经济效益产生的巨大影响。这就造成业主常常要求重新设计。以致费时、费工,对自己的工作、设计院的声誉带来不利的影响。现我将贵阳市某小学教学楼的二次设计作一小结。 1 工程概况 某设计院设计的 贵阳市某小学教学楼 ,建筑面积:7348平方;层数:五层;总高:20 40m;底层作临街门面,上面三层为教室、办公室,顶层为会议室。结构形式:框架结构,砼强度等级均为C30;基础形式:人工挖孔桩。 2 原设计情况 1)建筑平面图: 2)结构平面布置图: 3)分析: 优点:底部大柱网能满足商场灵活分隔 缺点:柱网大造成框架柱、梁的截面大,钢筋用量大;基础采用人工挖孔桩置于岩石上,造价高、工期长。 *收稿日期:2007-06-18 作者简介:方 伟,贵州省建筑设计研究院1988年毕业于贵州省建筑专科学校工民建专业。1999年取得国家一级注册结构工程师。现在贵州省建筑设计研究院从事结构设计工作。
题： 工程概况： 某教学楼位于8度烈度区，设计基本地震加速度为0.2g ；场地为II 类；总层数为10层，底层一层层高5.5m ，二层5m ，其他层为4.1m ，总高为5.5+5+8*4.1=43.3m ；整个结构为现浇，本题中不考虑风荷载作用；楼面荷载计算中，雪载、使用荷载取50%，永久荷载取100%。 （三）、绘出框架平面柱网布置 第二步、初步选定梁柱截面尺寸及材料强度等级 一、 初估梁柱截面尺寸 （1）框架梁截面尺寸： 梁高h=(1/10～1/18)l=(1/10～1/18)×7200=400～720取600mm 梁宽b=(1/2～1/3)h=(1/2～1/3)×600=200～300取300mm>200mm (2)框架柱截面尺寸：600×600 为了减少构件类型，简化施工，多层房屋中柱截面沿房屋高度不宜改变。 在计算中，还应注意框架柱的截面尺寸应符合规范对剪压比(0/c c c c h b f V )、剪跨比(c Vh M /=λ)、轴压比(c c c N h b f N /=μ)限值的要求，如不满足应随时调整截面尺寸，保
证柱的延性。抗震设计中柱截面尺寸主要受柱轴压比限值的控制，如以ω表示柱轴压比的限值，则柱截面尺寸可用如下经验公式粗略确定： ?ω3 2 10)1.0(?-= =c f GnF a A 式中；A ——柱横截面面积，m 2，取方形时边长为a ； n ——验算截面以上楼层层数； F ——验算柱的负荷面积，可根据柱网尺寸确定，m 2； f c ——混凝土轴心抗压强度设计值； ω——框架柱最大轴压比限值，一级框架取0.7，二级框架取0.8，三级框架取0.9。 φ——地震及中、边柱的相关调整系数，7度中间柱取1、边柱取1.1，8度中间柱取1.1、边柱取1.2； G ——结构单位面积的重量(竖向荷载)，根据经验估算钢筋混凝土高层建筑约为12～18kN ／m 2。 A= 18x9x54x17.4/52x1.1 =0.32m 2 14.3x(0.8-0.1)x103 故0.6X0.6的柱子符合 二、 材料强度等级 1、 混凝土的强度等级：梁、柱和节点选用C30，其他各类构件选用C25。 2、 钢筋的强度等级：纵向钢筋采用II 、III 级变形钢筋，箍筋采用I 级钢筋。 三、 确定计算简图、选取计算单元 1、 画出水平计算简图，标注框架编号（横向为1、 2、3-----，纵向为A 、B 、C---）、框 架梁编号（材料、截面和跨度相同的编同一号），确定梁的计算跨度。
文章编号：1009-6825（2012）32-0052-02 高层建筑工程结构设计综合分析 收稿日期：2012-09-14作者简介：王月红（1981-），女，工程师； 关杰（1982-），男，工程师 王月红 关杰 （中机国际工程设计研究院有限责任公司，湖南长沙410007） 摘 要：从目前我国高层建筑工程结构设计中存在的问题入手，根据高层建筑工程结构设计原则探讨了高层建筑结构优化设计方 法， 以及未来演变模式，以使高层建筑结构设计更加完善，以确保安全。关键词：高层建筑，结构设计，演变模式中图分类号：TU318 文献标识码：A 0引言 随着社会发展以及人们生活需要，高层建筑逐渐发展起来， 它是建筑技术进步的结果，也是城市发展结果。采用先进技术， 依托先进设计理念，同时加强对建筑材料研究，促使高层建筑结构向更加安全、合理、可靠的方向发展。 1目前高层建筑工程结构设计存在的问题1．1 地基和基础等方面 高层建筑地基和基础的设计要科学合理，不能单凭耐力容许数据来确定，地基和技术设计要依据一定的地质资料，同时还要综合各方面考察， 不能凭借经验进行设计。一般来说，如果设计者不能明确地认识软弱地基的危害，或者没有计算砂垫层厚度和宽度，而仅凭砂垫层加强承载力，这一方面会带来潜在的危险，另一方面会带来一定的经济损失。 1．2高层建筑房屋宽度和高度比不符合规程 有些高层建筑房屋最大高度超出规定限值很多，在工程结构 设计中， 必须要严格按照高层建筑规范来进行设计，在设计过程中要综合考虑多方面因素， 比如房屋高度与结构体系类型、抗震防烈度以及场地类别等因素。 1．3高层建筑异形结构出现的问题 目前，我国多数的高层建筑采用了异形结构，这些建筑在异 形结构设计中暴露了很多问题， 比如，房屋高度过高、体形不规则、 抗震结构促使不完善、结构布局不合理等等。当前我国在异形柱受剪承载力、 节点承载力以及结构延性等方面经验不足，因此对高层建筑异形结构设计并不是特别了解，在这种情况下，更 应该对高层建筑异形柱的设计进行严格把关。 2高层建筑工程结构设计原则2．1 合理选择计算简图 高层建筑工程结构设计的合理性由结构计算来保证，而计算简图是结构计算的基础。在工程建设过程中常会遇到不能合理地选择计算简图，这直接造成了高层建筑工程结构的安全隐患问题，因此，合理选择计算简图对高层建筑工程结构设计有着极其重要的作用。在高层建筑工程结构设计过程中难免会存在因钢节点而造成些许的计算误差，但是只要将其误差控制在建筑施工允许范围内，还是能够确保高层建筑工程结构设计的安全性以及稳定性。 2．2把握嵌固端设置问题 与普通建筑不太一样，高层建筑通常会有地下室，因此高层 建筑嵌固端常位于地下室顶板处，对于一些有人防高层建筑，嵌 固端也可能位于人防顶板处， 据我国高层建筑调查发现，较多的高层建筑设计工程师在建筑工程结构设计中忽略了这一重要问 题。比如， 在设计嵌固端的时候忽略上下层对比及抗震等级的问题，这会造成嵌固端位置不能与建筑抗震结构以及结构计算达到 协调统一，从而使高层建筑工程结构设计脱离现实，这在一定程度上是一种安全隐患。 针对这一问题，结构设计师要加强自身的责任意识，设计嵌固端时要综合考虑多方面因素，比如抗震等级、结构抗震缝及刚度对比等等，细致入微的考虑才能增加高层建筑工程结构设计安全性和稳定性，同时也避免经济投入的增加。 2．3合理选择基础设计方案 合理选择结构设计方案在高层建筑工程结构设计中显得尤为重要。结构设计人员在基础设计时要对建筑工程环境实施全面勘察，包括自然环境、施工条件、水文、地质、相邻建筑物分布情 况以及各方面的社会环境等， 另外，也包括高层建筑结构类型和荷载分布情况，只有全方位综合各种因素，才能选择合理的基础 设计方案，才能在工程施工中最大程度地发挥建筑地基的内在潜力作用。 一般来说，时间变化在一定程度上会引起地基变形，因此在必要的情况下，要对地基进行验算，但值得注意的是，高层建筑统一单元设计要尽可能地避免不同类型的设计情况。可以结合高层建筑工程的实际情况，设计多个基础方案，分析对比之后择优选用。 2．4正确进行分析计算 高层建筑工程结构设计过程中，计算机是最为重要的分析工具，然而各种各样的计算机软件计算出来的结构不尽相同，这就要求高层建筑工程结构设计人员对计算机分析结果抱有严谨的态度，正确合理地判断出最接近实际情况的计算结果，这样一方面能保证计算结果的正确性，另一方面还能保证高层建筑工程结构设计的准确性。 2．5相应的构造措施 高层建筑结构设计人员要考虑建筑工程施工中可能出现的 各种问题， 避免施工中出现的问题影响高层建筑工程整体结构。比如，构件延性性能、钢筋锚固长度、温度应力影响及里面平面布 置等，只有全面地考虑到这些因素才能保证高层建筑工程结构设计的科学合理，才能延长建筑使用时间。 以某工程为例，该高层建筑地上29层，地下2层，地上结构高 度为102．2m ，总建筑面积约为120000m 2 ，其中，地上部分建筑 面积约为99000m 2，地下部分的建筑面积约为21000m 2 ，本建筑由4座塔楼和5层的裙房构成，南面塔楼是26层的住宅楼，而北 · 25·第38卷第32期2012年11月 山西 建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol．38No．32Nov．2012