建筑结构与选型(何培玲)第2、3章 结构基本设计原则

建筑结构设计基本原则及合理设计方案摘要：随着社会经济的迅速发展，传统的建筑建构已经无法满足人们的生活需要。

在建筑行业发展的过程中，建筑结构设计不仅关系着建筑工程的整体质量，同时还关系着人们的生命财产安全。

而设计人员要想从根本上保障建筑结果的施工质量，其前提在于保障建筑工程的结构设计符合相关规定。

在此，本文针对建筑结构设计的基本原则及合理设计方案，做以下论述。

关键词：建筑结构设计；基本原则；设计方案Abstract: with the rapid development of social economy, the traditional architectural construction can not meet the life need of people. In the construction industry in the development process, building structure design is not only related to the overall quality of construction projects, and the relationship between the life property safety of the people. And design personnel to fundamentally guarantee the quality of the construction of the building, the premise is to guarantee the construction projects in accordance with the relevant provisions of the structure design. In this, in this paper the basic principles of the structure design and rational design scheme, do the following discusses.Keywords: building structure design; Basic principles; Design scheme科学合理的设计方案，不仅关系着建筑工程的施工质量，同时还关系着工程今后的投入使用，在工程建筑中有着极其重要的作用。

建筑结构设计基本原则及合理设计方案建筑结构设计是建筑设计过程中至关重要的一环，它直接关系到建筑的承重能力、稳定性和安全性。

一个合理的建筑结构设计方案，能够有效地保障建筑物的可持续发展和使用安全。

建筑结构设计具有重要的意义。

建筑结构设计的基本原则1. 承重原则建筑结构的主要作用是承受建筑物的自重和外部荷载，因此承重能力是设计的首要考虑因素。

在设计过程中，需要充分考虑建筑物所需承受的各种荷载，包括自重、风荷载、地震荷载等，并根据不同的荷载情况选择合适的结构形式和材料。

2. 稳定原则建筑结构设计需要保证建筑物在受到外部荷载作用时能够保持稳定，不发生倾斜或坍塌。

因此稳定原则是建筑结构设计的重要原则之一。

设计者需要考虑建筑物的整体结构形式、结构布局、支座形式等因素，确保建筑物在使用过程中稳定可靠。

3. 安全原则在建筑结构设计中，安全始终是至关重要的考虑因素。

设计者需要考虑建筑物使用过程中可能遇到的各种危险情况，包括地震、火灾、恶劣天气等，从而确保建筑物在这些情况下能够保持稳定和安全。

在设计过程中需要采用合理的构造形式和材料，以及合适的安全措施，从而保障建筑结构的安全可靠性。

1. 根据建筑用途确定结构形式建筑物的用途对其结构形式有着重要的影响。

对于不同用途的建筑物，其承载荷载和使用要求可能截然不同，因此需要根据建筑的用途选择合适的结构形式。

对于高层住宅建筑，通常采用框架结构或剪力墙结构；而对于工业厂房，则通常采用钢结构或混凝土框架结构。

2. 合理选择结构材料结构材料的选择直接关系到建筑物的承重能力、稳定性和安全性。

在选择结构材料时，需要考虑材料的强度、刚度、耐久性以及成本等方面的因素。

不同的建筑结构可能需要采用不同的结构材料，例如混凝土、钢材、木材等。

在选择结构材料时，需要充分考虑其适用性和经济性，从而得到一个合理的结构材料方案。

3. 合理的结构布局结构布局是指结构各部分的相对位置、形状和尺寸。

合理的结构布局能够有效地保证建筑物的稳定性和安全性。

建筑结构与选型第一节概述一、建筑结构的定义建筑结构是形成一定空间及造型，并具有承受人为和自然界施加于建筑物的各种荷载作用，使建筑物得以安全使用的骨架，用来满足人类的生产、生活需求以及对建筑物的美观要求。

建筑结构是在建筑中，由若干构件（如梁、板、柱等）连接而构成的能承受各种外界作用（如荷载、温度变化、地基不均匀沉降等）的体系。

图 1. 建筑结构图示二、建筑结构的组成建筑结构一般都是由以下结构构件组成的。

1．水平构件用以承受竖向荷载的构件。

一般有：（1）板，包括平板、曲面板、斜板。

（2）梁，包括直梁、曲梁、斜梁。

（3）桁架、网架等。

2．竖向构件用以支承水平构件或承担水平荷载的构件。

一般有：（1）柱；（2）墙体；（3）框架。

3．墓础用以将建筑物所承受的所有荷载传至地基上。

三、建筑结构的类型1．按组成建筑结构的主要建筑材料划分（1）钢筋混凝土结构；（2）砌体结构：砖砌体，石砌体，小型砌块，大型砌块、多孔砖砌体等；（3）钢结构；（4）木结构；（5）塑料结构；（6）薄膜充气结构。

2．按组成建筑结构的主体结构型式划分（1）墙体结构，以墙体作为支承水平构件及承担水平力的结构；（2）框架结构；（3）框架—剪力墙（抗震墙）；（4）筒体结构；（5）桁架结构；（6）拱型结构；（7）网架结构；（8）空间薄壁结构（包括薄壳、折板、幕式结构）；（9）钢索结构（悬索结构）；（10）薄膜结构。

3．按组成建筑结构的体型划分（1）单层结构（多用于单层厂房、食堂、影剧场、仓库等）；（2）多层结构（2－6 层）；（3）高层结构（一般为7 层以上）；（4）大跨度结构（跨度在40—50m 以上）。

此外尚可按建筑结构的受力特点划分为：平面结构体系与空间结构体系两大类。

第二节多层建筑结构体系一、多层砌体结构（一）概述（1）混合结构房屋是指同一房屋结构体系中，采用两种或两种以上不同材料组成的承重结构体系。

（2）砖砌体结构是指由钢筋混凝土楼（屋）盖和砖墙承重的结构体系（亦称砖混结构）。

高层建筑结构设计基本原则在当今城市发展的进程中，高层建筑如雨后春笋般拔地而起。

高层建筑的出现不仅有效地解决了城市土地资源紧张的问题，还成为了城市现代化的重要标志之一。

然而，高层建筑的结构设计是一项复杂而又至关重要的工作，需要遵循一系列基本原则，以确保建筑的安全性、适用性、耐久性和经济性。

一、安全性原则安全性是高层建筑结构设计的首要原则。

这意味着结构必须能够承受各种可能的荷载，包括自重、活荷载、风荷载、地震荷载等，并且在这些荷载作用下不会发生破坏或倒塌。

在设计过程中，首先要对建筑所在地的地震烈度、风荷载等自然条件进行详细的勘察和分析。

根据这些数据，合理确定结构的抗震等级和抗风性能要求。

同时，要选择合适的结构体系，如框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等，以提供足够的承载能力和抗侧力能力。

材料的选择也是确保安全性的重要环节。

高强度、高质量的建筑材料能够提高结构的强度和耐久性。

此外，结构的连接节点设计也不容忽视，节点的可靠性直接影响到整个结构的稳定性。

为了验证结构的安全性，还需要进行详细的结构分析和计算。

现代计算机技术的发展为结构分析提供了强大的工具，但设计师仍需对计算结果进行合理的判断和校核，确保结构的安全性得到充分保障。

二、适用性原则适用性原则要求高层建筑在使用过程中能够满足人们的各种需求，提供舒适、便捷的使用空间。

在平面布局方面，要考虑功能分区的合理性，如办公区、居住区、商业区等的划分。

同时，要保证交通流线的顺畅，避免出现拥堵和不便。

对于竖向布局，要注意层高的设置，既要满足使用功能的要求，又要考虑到建筑的经济性。

此外，还要考虑设备管道的布置，避免对使用空间造成影响。

在结构设计中，要控制结构的变形和振动，以保证建筑在正常使用条件下不会出现过大的位移和振动，影响使用者的舒适度和安全感。

例如，对于风荷载较大的地区，要通过优化结构设计来减小风振响应。

三、耐久性原则耐久性是指高层建筑在规定的使用年限内，能够保持其结构性能和外观质量。

建筑结构与选型（何培玲）第章答案1. 什么是建筑结构？建筑结构是指构成建筑物的各个部分之间的相互关系和支撑力学原理，以及建筑物内外力的传递路径。

建筑结构的设计和选型决定了建筑物的安全性、稳定性和承载能力。

2. 建筑结构的基本要求有哪些？建筑结构的基本要求包括以下几个方面：•安全性：建筑结构必须能够承受自身重量、使用荷载和外部环境力的作用，确保建筑物在正常使用情况下不发生结构破坏和倒塌的情况。

•稳定性：建筑结构必须具有足够的稳定性，能够抵抗外界因素（如地震、风力等）的影响，保证建筑物整体不发生倾斜和变形。

•经济性：建筑结构的设计和选型应根据预算限制和使用需求，尽可能减少材料和人力资源的消耗，并保证结构的有效使用寿命。

•施工性：建筑结构的构造应具备施工的可行性和便利性，考虑施工工艺和材料的可获得性，以减少施工时间和成本。

3. 建筑结构的分类有哪些？根据结构形式和材料，建筑结构可以大致分类为以下几种：•承重墙结构：以墙体为主要承载结构的建筑形式，适用于住宅、办公楼等小型建筑物。

•框架结构：由柱、梁、墙板等构件形成的框架式结构，适用于多层和高层建筑，具有较好的空间使用性能和抗震能力。

•剪力墙结构：通过设置剪力墙来抵抗水平力的作用，适用于地震频发地区的建筑物。

•悬挂结构：通过设置悬挂系统将建筑悬挂在某一支撑物上，适用于特殊地理环境或对地面要求较高的建筑物，如桥梁、高塔等。

•空间网壳结构：由细杆件连接形成的空间结构，适用于体育馆、展馆等大空间建筑。

•悬索结构：通过悬挂索将建筑物的重量传递到支撑点上，适用于大跨度建筑，如桥梁、体育场等。

4. 建筑结构选型的考虑因素有哪些？在进行建筑结构选型时，需要考虑以下几个因素：•建筑用途：不同的建筑用途对结构的要求不同，如住宅、商业建筑、工业建筑等各有特点，需要根据具体用途选择适合的结构类型。

•建筑地理环境：地理环境包括地质条件、气候条件以及地震、风力等自然力的作用，需要根据地理环境的特点选择具有良好抗震和抗风能力的结构类型。

《建筑结构与选型》总复习资料适用班级：2013建筑学01～02班使用教材：张建荣主编.建筑结构与选型(第二版)考试题型（六种）一、填空题二、单选题三、多选题四、判断题五、简答题六、名词解释绪论1. 结构选型的原则是什么？【答】a)满足使用功能的要求；b)满足建筑造型的需要；c)充分发挥结构自身的优势；d)考虑材料和施工条件；e)尽可能降低造价；f)设计理念和方法。

第1章梁和悬挑结构1. 梁的形式、受力与变形有什么样的特征？【答】⑴梁的形式：按材料不同分为：木梁、石梁、钢梁、钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁及钢—钢筋混凝土组合梁；按截面分为矩形梁、T形梁、工字形梁、花篮梁、薄腹梁、箱形梁；按约束条件分为：静定梁和超静定梁。

⑵梁的受力与变形特征：梁主要承受垂直于梁轴线方向的荷载作用。

内力主要为弯矩和剪力，还能有扭矩和轴力，变形主要的挠曲变形，与约束条件有关。

简支梁：两端约束小，变形挠度大，内力大。

固端梁：两端约束大，变形小，内力小。

悬臂梁：只有一端约束，对固端要求高，受力最不好，变形最大。

连续梁：充分发挥材料力学性能，内力小，刚度大，抗震好，对支座变形敏感，易引起附加内力。

2.梁按支座约束分为：静定梁和超静定梁，根据梁跨数的不同，有单跨静定梁或单跨超静定梁、多跨静定梁或多跨连续梁。

3.简述简支梁和多跨连续梁的受力与变形特点。

【答】简支梁的缺点是内力和挠度较大，常用于中小跨度的建筑物。

简支梁是静定结构，当两端支座有不均匀沉降时，不会引起附加内力。

因此，当建筑物的地基较差时采用简支梁结构较为有利。

简支梁也常被用来作为沉降缝之间的连接构件。

多跨连续梁为超静定结构，其优点是内力小，刚度大，抗震性能好，安全储备高，其缺点是对支座变形敏感，当支座产生不均匀沉降时，会引起附加内力。

（图见教材6页）4.悬挑结构的特点：悬挑结构无端部支撑构件、视野开阔、空间布置灵活。

悬挑结构首要关注的安全性是：倾覆、承载力、变形等。

第2章桁架（屋架）结构1.桁架结构的组成：上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆2.桁架结构受力计算采用的基本假设：（1）组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面。

建筑结构的基本设计原则1.安全性原则：建筑结构设计的首要原则是保证建筑物的安全。

这包括设计结构以承受各种荷载（如重力荷载、风荷载、地震荷载）并保持稳定的能力。

设计师需要综合考虑整体结构的强度、刚度和稳定性，以确保建筑物在各种工况下能够安全使用。

2.经济性原则：建筑结构设计应该追求在满足安全性要求的前提下，尽可能降低建筑物的造价。

通过合理选择结构材料和结构形式，优化结构设计，可以显著降低建筑成本。

在设计中还需要考虑建筑物的维护成本和寿命，以提高经济性。

3.效益原则：建筑结构应该为建筑物的功能提供最大化的支持。

结构设计应该满足建筑物使用者的需求，并提供灵活性，以便在需要时进行改造和扩展。

4.美学原则：建筑结构设计应该与建筑物的整体风格和设计理念相协调。

结构应该以美观的方式展现，并与建筑物的其他元素融为一体。

此外，结构的可见部分应该通过精心处理，以强调建筑物的美感。

5.可持续性原则：建筑结构设计应该符合可持续发展的原则。

在选择结构材料和设计方案时，需要考虑资源利用效率、环境影响和再利用性。

通过使用可再生材料和降低能源消耗，可以减少建筑物的碳足迹。

6.可靠性原则：建筑结构设计应该确保结构在整个设计寿命内保持可靠和稳定。

结构设计应考虑材料的耐久性和抗腐蚀性，以及与其他建筑系统的协调性。

7.灵活性原则：建筑结构应具有一定的灵活性，以适应未来的变化和需求。

设计师应该考虑建筑物的可变性，包括改造、扩建和重用。

除了以上基本原则，建筑结构设计还需要综合考虑其他因素，如施工可行性、可操作性和可维护性。

综合考虑这些原则，可以帮助设计师制定出安全、经济、实用和美观的建筑结构设计方案。

建筑结构设计指南第1章建筑结构设计基础 (4)1.1 结构设计原则 (4)1.2 设计规范与标准 (4)1.3 结构类型与选型 (4)第2章结构体系设计 (5)2.1 主体结构体系 (5)2.1.1 框架结构设计 (5)2.1.2 剪力墙结构设计 (5)2.1.3 框架剪力墙结构设计 (5)2.1.4 空间结构设计 (5)2.2 辅助结构体系 (5)2.2.1 楼盖结构设计 (5)2.2.2 屋盖结构设计 (6)2.2.3 桩基设计 (6)2.2.4 地下结构设计 (6)2.3 结构体系优化 (6)2.3.1 结构体系选型优化 (6)2.3.2 结构布局优化 (6)2.3.3 结构材料优化 (6)2.3.4 结构细部设计优化 (6)第3章材料选择与功能指标 (6)3.1 常用建筑材料 (6)3.1.1 木材 (6)3.1.2 混凝土 (7)3.1.3 钢材 (7)3.1.4 砌体 (7)3.2 材料功能指标 (7)3.2.1 强度 (7)3.2.2 刚度 (7)3.2.3 塑性 (7)3.2.4 韧性 (7)3.2.5 耐久性 (7)3.3 材料选用原则 (7)3.3.1 符合设计要求 (7)3.3.2 经济合理 (8)3.3.3 质量可靠 (8)3.3.4 环保节能 (8)3.3.5 便于施工 (8)第4章结构分析方法 (8)4.1 静力分析 (8)4.1.1 荷载作用与反力 (8)4.1.3 内力与位移计算 (8)4.1.4 应力分析 (8)4.2 动力分析 (9)4.2.1 自振特性分析 (9)4.2.2 响应谱分析 (9)4.2.3 时程分析 (9)4.3 稳定分析 (9)4.3.1 弹性稳定分析 (9)4.3.2 非线性稳定分析 (9)4.3.3 稳定极限状态 (9)第5章地基与基础设计 (10)5.1 地基处理 (10)5.1.1 地基调查与评价 (10)5.1.2 地基处理方法 (10)5.1.3 地基处理施工要求 (10)5.2 基础类型及选型 (10)5.2.1 基础类型 (10)5.2.2 基础选型原则 (10)5.3 基础计算与设计 (11)5.3.1 基础荷载分析 (11)5.3.2 基础承载力计算 (11)5.3.3 基础变形计算 (11)5.3.4 基础结构设计 (11)第6章混凝土结构设计 (11)6.1 混凝土材料功能 (11)6.1.1 混凝土的组成 (11)6.1.2 混凝土的强度 (11)6.1.3 混凝土的变形 (11)6.1.4 混凝土的耐久性 (12)6.2 混凝土构件设计 (12)6.2.1 混凝土构件的种类 (12)6.2.2 混凝土构件的受力分析 (12)6.2.3 混凝土构件的设计原则 (12)6.2.4 混凝土构件的配筋设计 (12)6.3 混凝土结构耐久性 (12)6.3.1 结构耐久性的概念 (12)6.3.2 结构耐久性设计 (12)6.3.3 结构耐久性检测与评估 (12)6.3.4 结构耐久性维护与加固 (12)第7章钢结构设计 (13)7.1 钢材功能与选用 (13)7.1.1 钢材的种类及功能 (13)7.1.2 钢材的选用原则 (13)7.2.1 钢结构连接的分类 (13)7.2.2 焊接连接设计 (13)7.2.3 螺栓连接设计 (13)7.3 钢结构稳定性分析 (14)7.3.1 钢结构稳定性分类 (14)7.3.2 稳定性分析方法 (14)7.3.3 稳定性设计原则 (14)第8章木结构设计 (14)8.1 木材功能与选用 (14)8.1.1 木材的分类与特性 (14)8.1.2 木材的选用原则 (14)8.2 木结构连接设计 (15)8.2.1 木结构连接的分类 (15)8.2.2 连接设计原则 (15)8.2.3 连接构造设计 (15)8.3 木结构防火设计 (15)8.3.1 防火设计原则 (15)8.3.2 防火措施 (15)8.3.3 防火设计计算 (16)第9章砌体结构设计 (16)9.1 砌体材料与构造 (16)9.1.1 材料选择 (16)9.1.2 砌体构造 (16)9.2 砌体构件设计 (16)9.2.1 墙体设计 (16)9.2.2 柱和梁设计 (17)9.3 砌体结构抗震设计 (17)9.3.1 抗震设防标准 (17)9.3.2 抗震设计原则 (17)9.3.3 抗震计算与分析 (17)第10章结构施工与验收 (17)10.1 施工组织与管理 (17)10.1.1 施工准备 (17)10.1.2 施工协调 (18)10.1.3 施工管理 (18)10.2 结构施工质量控制 (18)10.2.1 施工材料质量控制 (18)10.2.2 施工过程质量控制 (18)10.2.3 施工质量验收 (18)10.3 结构验收与维护 (18)10.3.1 结构验收 (18)10.3.2 结构维护 (19)第1章建筑结构设计基础1.1 结构设计原则建筑结构设计是保证建筑物安全、经济、适用、美观的关键环节。

建筑结构与结构选型结构基本概念一、强度——承载能力刚度（受弯构件）、稳定性（受压构件）——抗变形能力 整体性——不散架承载能力和抗变形能力是结构设计的最基本的问题 水平构件——挠度拉、压、弯、剪、扭il 0=λ AI i =ϕ——稳定系数<1 λ↗ϕ↘，则实际承载力越小一般提高压感承载力的措施为：1、选用有较大i 值的截面，即面积分布尽量远离中和轴2、改变柱端固接条件或增设中间支撑以改变杆件计算长度0l剪应力：1、剪应力在梁高方向的分布是中和轴处最大，以近似抛物线的形状分布，在截面边沿处剪应力为零。

2、沿梁长度方向，制作出剪力最大，剪应力也最大3、截面的抗剪主要靠腹板（即梁的截面中部）受弯变形1、梁的挠度跨中最大2、挠度的大小与正弯矩成正比3、跨度相同、荷载相同，简支梁的挠度比连续梁、二端固定或一端固定简支梁要大4、挠度的大小与梁的EI（刚度）成反比砌体结构一、优点：经济缺点：整体性差二、构造要求1、满足高厚比当高厚比不能满足要求时：1）增加墙体厚度2）加设壁柱（墙垛）3）加设构造柱4）减小横墙间距三、砌体结构的基本抗震措施1、限制建筑物高度2、控制结构体型的高宽比3、控制横墙间距4、设置变形缝（防震缝）5、尽端、他突出部位加强锚固6、楼梯尽量不布置在平面尽端7、圈梁、构造柱8、平面几何中心与刚度中心尽量重合框架结构一、刚接——框架铰接——排架框架的连接点是刚节点，是一个几何不变体。

跨度一样，中柱不产生弯矩剪力墙结构一、剪力墙结构的特点1、空间刚度大，刚度很大将使结构的周期过短，地震力太大2、建筑空间灵活性较差3、墙承重体系二、调整剪力墙刚度的方法1、适当减小剪力墙的厚度2、降低连梁的高度3、增大门窗洞口宽度4、超过8米的剪力墙应用施工洞划分小墙肢三、框支剪力墙1、保证大空间有充分的刚度，防止属相的刚度过于悬殊2、加强转换层的刚度与承载力，保证转换层可以将上层剪力可靠的传递到落地墙上去。

3、落地剪力墙的布置和数量1）底部大空间层应有落地剪力墙或落地筒，落地纵横剪力墙最好成组布置结合为落地筒2）平面为长矩形，横向剪力墙的片数较多时，落地的横向剪力墙的数目与横向剪力墙数目之比，非抗震设计时不宜小于30%，抗震设计时不宜少于50% 对于一半平面，上下层的刚度比：——在非震区应尽量接近于1，不应大于3在抗震设计时应尽量接近于1，不应大于23）框支梁的宽度不应小于上部剪力墙厚度的2倍框支梁上部层不宜设边门洞，不得在中柱上方开设门洞框架剪力墙框架-剪力墙结构中剪力墙的布置宜符合下列要求：1 剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位，剪力墙间距不宜过大；2 平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙；3 纵、横剪力墙宜组成L形、T形和[形等型式；4 单片剪力墙底部承担的水平剪力不宜超过结构底部总水平剪力的40%；5 剪力墙宜贯通建筑物的全高，宜避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上下对齐；6 楼、电梯间等竖井宜尽量与靠近的抗侧力结构结合布置；7 抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。