结构选型与结构布置.doc

结构设计知识：什么是结构选型与结构布置？什么是结构选型与结构布置？结构选型及布置是对结构的定性，由于其涉及广泛,应该在经验丰富的工程师指导下进行。

此处仅简单介绍。

在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是”概念设计”,它在结构选型与布置阶段尤其重要. 对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部构造措施。

在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择，所得结构方案往往易于手算、力学行为清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。

同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法，以及结构总体系和个分体系间的相互力学关系和简化近似设计方法。

钢结构通常有框架、平面桁架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构形式。

其理论与技术大都成熟。

亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定。

结构选型时，应考虑不同结构形式的特点。

在工业厂房中，当有较大悬挂荷载或大范围移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。

基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度外不需考虑雪载），如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳，总雪载和坡屋面相比释放近一半。

降雨量大的地区相似考虑。

建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。

而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。

高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。

宜选择周边巨型SRC 柱，核心为支撑框架的结构体系。

我国半数以上的此类高层为前者，对抗震不利。

结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。

一般的说要刚度均匀，力学模型清晰.尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以直接的线路传递到基础。

3131012《建筑结构选型》教学大纲（建筑学专业2学分32学时）一、课程的性质与任务学习建筑结构选型的目的是：（1）掌握结构选型的原则与方法；（2）能在方案阶段对混合结构及框架结构进行结构布置；（3）对高层建筑结构及大跨度结构的布置有一定的了解。

二、课程内容和要求（一）混合结构体系1.1混合结构的优缺点和应用范围1.3结构房屋的楼盖布置（二）框架结构体系2.1框架的结构特点与优缺点2.3框架的布置、柱网尺寸及构件截面尺寸2.5框架结构的适用层数与高宽比（三）剪力墙结构体系3.1剪力墙的概念和结构效能3.3剪力墙的形状和位置3.5装配式大板结构与盒子结构简介3.1.变形缝（四）筒体结构4.1芯筒——框架结构4.3筒中筒结构4.5芯筒——框架结构4.7竖筒悬挂结构（五）高层建筑结构的其他设计方法5.1高层建筑结构的发展概况5.3结构选型与建筑体型的相互配合5.5国内外高层建筑实例（六）结构抗震概念设计6.1抗震设计的目的6.3减少地震能量的输入6.5合理的结构布置6. 7抗侧力体系的优化6. 9确保结构的整体性6.11妥善处理非结构部件（七）桁架结构——格构式结构7.1桁架的结构特点与优缺点1.2构房屋的墙体布置1.4在房屋建筑中的地位与将来的展望2.2框架的类型2.4框架结构的运用与建筑艺术的配合2.6类似的框架结构（无梁楼盖结构）3.2剪力墙结构体系的类型、特点和适用范围3.4剪力墙的主要构造要求3.6保证楼面结构整体性的构造措施4.2多筒——框架结构4.4多束筒结构4. 6竖筒挑托结构。

4. 8刚臂所带来结构刚度的效果。

5.2选择有效的房屋形式以控制侧移5.4多层与高层房屋地下室的设置与基础类型6.2避免地面变形的直接危害6. 4有利的房屋形状6. 6多道的抗震防线6. 8控制结构的变形6. 10减轻房屋的自重7.2桁架的外形与内力的关系7.3屋架型式与屋架材料的关系7.5屋架的选型、经济指标与实例（八）网架结构8.1网架结构的特点、优缺点与适用范围8.3平板网架的结构形式8.5平板网架的受力特点8.7网架的支承方式8.9网架实例（九）悬索结构9.1悬索结构的特点9.3悬索结构的型式与实例分析（十）拱结构10.1拱的结构特点与优缺点10.3拱结构的形式与主要尺寸（H）薄壳结构11.1壳结构的受力特点与优缺点11.3圆顶簿壳11.5双曲扁壳7.4几种屋架的基本尺寸及适用范围8. 2网架结构的分类8. 4网板网架的主要尺寸8. 6网架的杆件与结点8. 8网架结构的屋面材料与屋面坡度9.2悬索结构的组成和悬索的受力9.4悬索结构的柔性与屋面材料10.2承受拱水平推力的结构处理方法10.4拱结构的建筑实例11.2薄壳的型式与曲面的关系11.4圆柱形簿壳11.6折板结构三、课程的重点和难点：（一）混合结构难点：混合结构的墙体布置方法，楼盖布置方法。

第2章结构布置及计算简图2.1 结构选型和布置1. 1.1结构选型根据建筑功能的要求，为使建筑平面布置灵活，获得较大的使用空间，本结构设计采用钢筋混凝土框架结构体系。

2. 1.2结构布置根据建筑功能的要求及建筑物的平面形状，本结构横向尺寸较短，纵向尺寸较长，故把框架结构横向布置，即采用横向框架承重方案。

施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案，楼梯采用整体现浇板式楼梯，基础采用柱下交叉条形基础。

3. 1.3初步截面尺寸本建筑的结构类型为钢筋混凝土框架结构，且建筑地处某省某市，抗震设防烈度为7度，根据《建筑抗震设计规范》(GB50001-2001) 6.1.2知, 本建筑的抗震等级为三级。

楼盖、屋盖均采用现浇钢筋混凝土结构，楼板厚度为IOOmnb各层梁板及三、四、五层柱的混凝土强度等级均为C25, 一、二层柱及基础的混凝土强度等级为C30,纵向受力钢筋采用HRB335,其余钢筋采用IIPB2350根据建筑平面确定结构平面布置图如图2-l0图2T结构平面布置图框架柱的最大承载力范围：5.lw×5.25//Z2. 1.3. 1柱截面尺寸估算：柱的截面尺寸估算公式：N = yβ4G"A _ NLrarN一柱组合的轴压力设计值。

夕一考虑地震作用组合后柱轴压力增大系数，边柱取1.3,不等跨内柱取1.25,等跨内柱取1.2。

A一按简支状态计算的柱的负载面积。

G一折算在单位面积上的重力荷载代表值，可近似取为12 kN∕m2on—验算截面以上的楼层层数。

上,/一框架柱轴压比限值，对一级、二级、三级抗震等级，分别取0.7、0.8 和0.9 OA—混凝土轴心抗压强度设计值。

所以有TV = 1.25x5.1x5.25x12x5 = 2008.125^则取柱的截面尺寸为400〃w? × 400/7?/??。

2. 1.3. 2梁截面尺寸估算：框架梁的截面尺寸确定时，应综合考虑竖向荷载大小、跨度、抗震设防 烈度以及混凝土强度等级等多方面的因素。

钢结构设计步骤和设计思路杜俊1张健2（1、山东省冶金设计院有限责任公司山东济南25201012、济南中建建筑设计院有限公司山东济南2520101）【摘要】在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”，它在结构选型与布置阶段尤其重要。

钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。

其理论与技术大都成熟。

亦有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定等。

【关键词】钢结构；设计【abstract】in steel structure design of the whole process should be stressed is the "concept design,"which in the selection of the structure arrangement stage is especially important.Steel structure usually have framework,plane(wood line)frame,rack(shell), the film,light steel,tower structure type mast.The theory and technology mostly mature. Also some problem was not solved,or no simple and practical design methods,for example, net shell stability,etc.【keywords】steel structure;design中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：引言随着经济的发展，钢结构在土木工程中的应用日趋广泛，这就要求设计人员必须掌握与此相关的各种知识从表面上看这个问题非常简单，它不涉及高深的理论，也不需要繁琐的运算，然而不少设计人员在处理这几个问题时却把握不准究其原因，在于这几个问题看起来简单，其内涵却非常丰富，涉及到很多非结构专业的问题此外一些教科书和设计手册对这几个基本问题也少有全面的便于设计人员实际运用的阐述(还有的是论述本身就有失误)1.判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体犁复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等这是和钢结构自身的特点相一致的2.结构选型与结构布置钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架(壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式其理论与技术大都成熟亦有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定等结构选型时，应考虑它们不同的特点在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落(切线50度内需考虑雪载)，如腰铺珍珠水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳总雪载释放近一半降雨量大的地区相似考虑建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬素或索膜结构体系高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式宜选择周边巨型SRC柱，核心为支撑框架的结构体系我国半数以上的此类高层为前者，对抗震不利。

高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计摘要：在高层建筑中，由于其结构选择与设计管理是一项十分繁杂的工作，因此对其进行研究显得尤为重要。

在进行建筑结构设计时，必须保证设计计划的科学性和合理性，同时，在进行设计时，必须综合考量建设项目的各个建设阶段，从而提高设计计划的品质。

本文针对这一现状，就高层建筑的结构选择和结构的优选等问题作了一些探讨，为今后的工程实践提供了借鉴。

关键词：高层建筑；结构选型；优化设计1高层建筑结构选型分析1.1框架结构该体系由梁、柱和楼板等组成，梁和柱之间的刚接构成主梁，并根据建筑物的用途进行布置，其特点是自重轻，整体性能好，造价低廉，轴网布置灵活，空间利用率高，便于施工。

由于其薄弱环节：其抗侧移刚度较小，地震时水平位移较大，节点处应力集中，易受不均匀地基沉降影响，且建筑高度有限。

从框架结构抗震分析的结果可以看出，随着高度的提高，底层柱子轴力、水平荷载产生的弯矩和侧移会显著提高，而这会造成柱子截面面积和配筋过大，从而对其空间利用率和经济效益产生了不利的影响。

因此，在实际生活中，框架结构在地震作用下，会出现非结构性损坏的情况比较多，因此，适宜应用于10层或以下房屋建筑，如住宅、学校、办公楼等房屋，宜采用钢筋混凝土框架结构，地震设防烈度8度、设计基本地震加速度≥0.30 g、且层数大于5层的房屋，不宜选用钢筋混凝土框架结构。

对于大型公共建筑，多层工业建筑，以及大型商场，体育馆，火车站，剧院，展览厅，飞机库，停车场等一些特别的建筑，建议使用钢架。

1.2框架-剪力墙结构它是将框支和剪力墙两种形式组合起来，并在框支中配有合适的剪力墙。

在整体结构中，剪力墙板承受最多的横向荷载，而垂直荷载则以框架为主，二者在结构中具有明显的分工。

框剪结构通常适用于35层之下的楼房，若设计得适当，还可设得较高。

其中，剪力墙的布置地点通常是在电梯室，它通过核心筒来发挥对水平荷载的承受力，它的优点是：地震性能好，整体结构相对稳定，与框架结构相比，它在水平荷载力和侧向刚度方面都有了一定的提高，它在布置上也比剪力墙结构更加灵活，它更适合于10层至20楼之间的办公楼、教学楼等。