建筑結構設計實務作業(yè)指導書

建筑結構設計實務作業(yè)指導書TOC\o"1-2"\h\u22018第1章緒論 4257161.1建筑結構設計概述 4290721.2設計流程與要求 4322121.3結構設計的基本原則 526478第2章結構體系與材料 5173742.1結構體系分類與選擇 5218942.1.1框架結構體系 550122.1.2剪力墻結構體系 521892.1.3框架剪力墻結構體系 6173192.1.4砌體結構體系 635732.1.5鋼結構體系 679742.1.6木結構體系 6129112.2建筑結構材料功能 677932.2.1混凝土 6147282.2.2鋼材 663702.2.3木材 6161642.2.4砌體材料 6155812.3結構材料的應用與搭配 6312082.3.1混凝土與鋼材 7187102.3.2混凝土與砌體 735342.3.3鋼材與木材 764802.3.4綠色建筑材料 722647第3章結構荷載與作用 7271173.1荷載分類與取值 7115143.1.1荷載類型 743433.1.2荷載取值 7254093.2荷載組合 783413.2.1荷載組合原則 8325613.2.2荷載組合計算 8179283.3結構作用效應分析 856803.3.1結構作用效應計算 845123.3.2結構作用效應組合 835293.3.3結構作用效應分析要求 830539第4章結構分析與計算方法 8257274.1結構靜力分析 952914.1.1荷載分類與組合 9322574.1.2結構體系與計算模型 9288904.1.3靜力平衡方程 9303204.1.4內力與位移計算 9192624.2結構動力特性分析 9236304.2.1動力方程建立 9312694.2.2振型分解法 9284824.2.3自振周期與振型計算 979244.2.4反應譜分析 9127834.3結構穩(wěn)定性分析 9259124.3.1線性穩(wěn)定分析 9203174.3.2非線性穩(wěn)定分析 9273564.3.3穩(wěn)定系數計算 1063434.3.4穩(wěn)定極限承載力計算 109025第5章鋼筋混凝土結構設計 10181295.1鋼筋混凝土基本構件設計 10215345.1.1設計原則 10167485.1.2鋼筋設計 105885.1.3混凝土設計 1030705.1.4基本構件設計 1056025.2鋼筋混凝土框架結構設計 1080605.2.1框架結構布置 10308025.2.2框架結構計算 1027085.2.3框架結構設計 10175175.3鋼筋混凝土剪力墻設計 11123365.3.1剪力墻結構布置 1180505.3.2剪力墻結構計算 11324475.3.3剪力墻結構設計 1119341第6章鋼結構設計 1138916.1鋼結構材料與連接 11183026.1.1鋼結構材料 11206356.1.2鋼結構連接 11113206.2鋼結構基本構件設計 11198926.2.1鋼柱設計 11165696.2.2鋼梁設計 11173906.2.3鋼板設計 12157286.3鋼結構框架與空間結構設計 12163146.3.1鋼結構框架設計 12173756.3.2空間結構設計 12205026.3.3高層鋼結構設計 1229801第7章砌體結構設計 12132397.1砌體材料與構件 1270147.1.1砌體材料 12133767.1.2砌體構件 12307027.2砌體結構設計方法 12185297.2.1基本原則 12291887.2.2設計步驟 1271317.2.3設計計算 137697.3砌體結構抗震設計 13216937.3.1抗震設防目標 13272497.3.2抗震設計原則 13264457.3.3抗震設計方法 13232347.3.4抗震構造措施 1357567.3.5抗震驗算 1325710第8章木結構設計 13278768.1木結構材料與連接 13234428.1.1材料選擇 1367958.1.2連接方式 1348708.2木結構基本構件設計 13179358.2.1梁和柱的設計 14249518.2.2桁架和屋架的設計 1450948.2.3樓梯和扶手的設計 14184528.3木結構框架與屋架設計 14319508.3.1框架結構設計 1440348.3.2屋架結構設計 1452938.3.3節(jié)點設計 1464058.3.4結構穩(wěn)定性分析 14116238.3.5設計實例 1415344第9章基礎與地下結構設計 14239299.1地基與基礎類型 14166079.1.1地基分類 14287639.1.2基礎類型 14327199.2基礎設計與計算 15140649.2.1基礎設計原則 15254749.2.2基礎計算方法 1583449.2.3基礎構造要求 15140509.3地下結構設計 1524559.3.1地下結構類型 1556799.3.2地下結構設計原則 15209769.3.3地下結構計算方法 15273979.3.4地下結構構造要求 15102169.3.5地下結構施工技術 1520806第10章結構施工圖繪制與審查 15301810.1結構施工圖基本要求 162978010.1.1準確性：結構施工圖應真實、準確地反映建筑物的結構形式、構件布置、材料種類及尺寸等信息。 163242110.1.2標準性：遵循國家及地方相關規(guī)范、標準和規(guī)定，保證圖紙的合規(guī)性。 161211610.1.3明確性：圖紙內容應清晰明確，避免歧義，便于施工人員理解和執(zhí)行。 16719110.1.4完整性：結構施工圖應包括所有結構部分的圖紙，如基礎、主體結構、屋面、地下室等，以及必要的細節(jié)圖紙。 162055410.2結構施工圖繪制技巧 16804310.2.1圖紙布局：合理安排圖紙布局，保持圖紙整潔、有序，便于查閱。 16750010.2.2線型與符號：采用標準線型和符號，明確表達結構構件的類別、屬性和尺寸。 16576810.2.3尺寸標注：尺寸標注應準確、齊全，便于施工人員按圖施工。 162973410.2.4施工圖說明：提供詳細的施工圖說明，包括材料要求、施工工藝、特殊要求等。 162292210.2.5檢查與修正：在繪制過程中，不斷檢查和修正圖紙中的錯誤，保證圖紙質量。 162459710.3結構施工圖審查要點 162150210.3.1結構體系合理性：審查結構體系是否符合設計規(guī)范、安全可靠。 16782710.3.2構件布置與連接：檢查構件布置是否合理，連接方式是否正確、可靠。 162178010.3.3結構計算書：核對結構計算書與施工圖的一致性，保證結構安全。 16493310.3.4材料與構造：審查材料種類、規(guī)格、功能是否符合設計要求，構造措施是否合理。 16160310.3.5施工可行性：評估施工圖的可施工性，保證施工過程中順利進行。 162778310.3.6預埋件與預留孔洞：檢查預埋件、預留孔洞的設置是否符合設計要求，保證建筑設備安裝的便利性。 162565210.3.7圖紙完整性：確認圖紙是否齊全，包括平面圖、立面圖、剖面圖、節(jié)點圖等，以及各類圖紙之間的協(xié)調性。 16第1章緒論1.1建筑結構設計概述建筑結構設計是建筑工程的重要組成部分，其質量直接關系到整個建筑工程的安全、適用和美觀。建筑結構設計是根據建筑設計的要求，運用力學、材料力學、結構力學等基本原理，對建筑物的結構體系進行合理計算和設計的過程。其主要目的是保證結構在預定的使用條件下，能夠承受各種荷載作用，具有良好的安全功能、適用功能和耐久功能。1.2設計流程與要求建筑結構設計流程主要包括以下幾個階段：（1）前期準備：收集并分析建筑設計資料、地質勘察報告、荷載規(guī)范等相關資料。（2）結構方案設計：根據建筑物的用途、規(guī)模、地形地貌等因素，選擇合理的結構體系，進行初步設計和方案比較。（3）結構計算：運用結構分析軟件，對結構體系進行詳細的內力分析和計算。（4）結構施工圖設計：根據計算結果，繪制結構施工圖紙。（5）施工圖審核：對施工圖紙進行審核，保證圖紙符合設計規(guī)范和施工要求。設計要求：（1）遵循國家及地方相關設計規(guī)范、標準和規(guī)定。（2）充分考慮建筑物的使用功能、安全功能、經濟功能和美觀功能。（3）保證結構在正常使用和極端條件下，具有足夠的安全儲備。（4）注重結構細部設計，提高施工質量和建筑物的使用壽命。1.3結構設計的基本原則（1）安全可靠：結構設計首要任務是保證建筑物在使用過程中的安全可靠，防止因結構失效導致的人員傷亡和財產損失。（2）適用性：結構設計應滿足建筑物的使用功能，保證建筑物具有良好的舒適性和便利性。（3）經濟性：在滿足安全、適用的前提下，力求降低工程成本，提高經濟效益。（4）美觀性：結構設計應與建筑設計相協(xié)調，追求建筑物的美觀性和藝術性。（5）可持續(xù)性：注重環(huán)境保護和資源節(jié)約，提高建筑物的節(jié)能功能和環(huán)保功能。（6）便于施工：結構設計應考慮施工工藝和施工條件，便于施工組織和施工管理。第2章結構體系與材料2.1結構體系分類與選擇建筑結構體系是建筑設計的基礎，其選擇直接關系到建筑的安全、經濟、適用及美觀。結構體系根據受力特性、材料及構成方式的不同，可分為以下幾類：2.1.1框架結構體系框架結構體系是由柱、梁、板等構件組成的空間結構體系。其受力特點為：梁柱節(jié)點承受剪力、彎矩，具有較好的抗震功能和適用性?？蚣芙Y構適用于多層及高層建筑。2.1.2剪力墻結構體系剪力墻結構體系主要由剪力墻、梁、板等構件組成。剪力墻承受大部分水平荷載，具有較好的抗側剛度。適用于高層及超高層建筑。2.1.3框架剪力墻結構體系框架剪力墻結構體系結合了框架結構和剪力墻結構的優(yōu)點，具有較好的抗震功能、適用性和經濟性。適用于多層及高層建筑。2.1.4砌體結構體系砌體結構體系采用磚、砌塊等材料砌筑而成，具有良好的耐火性、耐久性和施工方便性。適用于低層及多層建筑。2.1.5鋼結構體系鋼結構體系具有強度高、自重輕、施工周期短等優(yōu)點，但防火、防腐功能較差。適用于高層、大跨度及特殊建筑。2.1.6木結構體系木結構體系具有良好的抗震性、環(huán)保性和可再生性，但防火功能較差。適用于低層及多層建筑。2.2建筑結構材料功能建筑結構材料是建筑結構體系的基礎，其功能直接影響到建筑的安全、適用和耐久性。以下為常見建筑結構材料的功能特點：2.2.1混凝土混凝土具有強度高、耐久性好、取材廣泛、成本較低等優(yōu)點?？煞譃槠胀ɑ炷?、高強度混凝土、預應力混凝土等。2.2.2鋼材鋼材具有強度高、韌性好、施工方便等優(yōu)點。建筑鋼材主要有碳素結構鋼、低合金高強度鋼、不銹鋼等。2.2.3木材木材具有強度高、重量輕、抗震性好、可再生等優(yōu)點。建筑木材主要有針葉樹材、闊葉樹材等。2.2.4砌體材料砌體材料包括磚、砌塊、石材等，具有良好的耐火性、耐久性和施工方便性。2.3結構材料的應用與搭配合理選擇和搭配結構材料是保證建筑結構安全、經濟、適用和美觀的關鍵。以下為結構材料的應用與搭配原則：2.3.1混凝土與鋼材混凝土與鋼材的搭配可充分發(fā)揮兩種材料的特點，如：預應力混凝土結構、鋼筋混凝土結構等。適用于大跨度、高層及超高層建筑。2.3.2混凝土與砌體混凝土與砌體的搭配可提高結構的整體穩(wěn)定性，如：框架砌體結構。適用于多層及低層建筑。2.3.3鋼材與木材鋼材與木材的搭配可減輕結構自重，提高抗震功能，如：木結構框架與鋼連接節(jié)點。適用于低層及多層建筑。2.3.4綠色建筑材料綠色建筑材料具有環(huán)保、節(jié)能、可再生等優(yōu)點，如：竹材、秸稈等。在建筑結構設計中的應用可降低對環(huán)境的影響。建筑結構體系與材料的選擇和搭配應綜合考慮建筑的使用功能、地理環(huán)境、經濟條件等因素，保證建筑結構的安全、適用、經濟和美觀。第3章結構荷載與作用3.1荷載分類與取值3.1.1荷載類型結構荷載主要包括以下幾類：永久荷載、可變荷載、偶然荷載和地震作用。各類荷載應根據現(xiàn)行國家標準《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009）進行分類和取值。3.1.2荷載取值（1）永久荷載：永久荷載的取值應考慮結構自重、建筑構件及圍護結構的重量、預應力、地基土的作用力等。（2）可變荷載：可變荷載的取值應考慮樓面活荷載、屋面活荷載、風荷載、雪荷載、溫度作用等。（3）偶然荷載：偶然荷載的取值應考慮爆炸、撞擊、火災等偶然事件。（4）地震作用：地震作用的取值應按照現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011）執(zhí)行。3.2荷載組合3.2.1荷載組合原則結構設計時應考慮各種荷載組合，包括基本組合、特殊組合和偶然組合。荷載組合應遵循以下原則：（1）同時出現(xiàn)的荷載應進行組合。（2）不同類型的荷載組合時，應考慮其概率關系。（3）荷載組合應滿足結構安全、適用和耐久性的要求。3.2.2荷載組合計算荷載組合計算時，應按照以下步驟進行：（1）確定荷載組合類型。（2）根據各類荷載的概率分布和統(tǒng)計參數，計算荷載組合的效應。（3）根據結構設計要求，對荷載組合效應進行分析。3.3結構作用效應分析3.3.1結構作用效應計算結構作用效應主要包括彎矩、剪力、軸力和扭轉等。計算結構作用效應時，應考慮以下因素：（1）荷載作用位置和方向。（2）結構體系的幾何特性。（3）材料的彈性模量、泊松比等力學功能參數。3.3.2結構作用效應組合結構作用效應組合應按照以下步驟進行：（1）將各種荷載作用效應進行組合。（2）考慮荷載組合的分項系數和組合系數。（3）分析結構在荷載組合作用下的響應，包括位移、內力等。3.3.3結構作用效應分析要求結構作用效應分析應滿足以下要求：（1）保證結構在各類荷載組合作用下的安全。（2）考慮結構在施工和使用過程中的各種不利因素。（3）保證結構在正常使用條件下的適用性和耐久性。第4章結構分析與計算方法4.1結構靜力分析4.1.1荷載分類與組合本節(jié)主要介紹建筑結構設計中所涉及的荷載分類，包括恒荷載、活荷載、風荷載、雪荷載等，并對各類荷載進行組合，為后續(xù)結構分析提供依據。4.1.2結構體系與計算模型分析不同結構體系（如框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構等）的特點，選擇合適的計算模型。在此基礎上，建立結構計算的數學模型，包括單元劃分、節(jié)點連接等。4.1.3靜力平衡方程介紹靜力平衡方程的推導過程，包括力的平衡、彎矩的平衡以及剪力的平衡。在此基礎上，求解結構內力及位移。4.1.4內力與位移計算根據所建立的計算模型和靜力平衡方程，計算結構各部分的內力及位移，為后續(xù)設計提供依據。4.2結構動力特性分析4.2.1動力方程建立介紹建筑結構動力分析的基本原理，建立結構的動力方程，包括單自由度體系和多自由度體系。4.2.2振型分解法通過振型分解法，將多自由度體系的動力問題轉化為單自由度體系的動力問題，簡化計算過程。4.2.3自振周期與振型計算計算結構自振周期和振型，分析結構動力特性，為抗震設計提供依據。4.2.4反應譜分析介紹反應譜分析方法，計算結構在地震作用下的反應，為抗震設計提供參考。4.3結構穩(wěn)定性分析4.3.1線性穩(wěn)定分析對結構進行線性穩(wěn)定分析，包括彈性屈曲分析和彈性穩(wěn)定方程的建立。4.3.2非線性穩(wěn)定分析考慮材料非線性和幾何非線性，對結構進行非線性穩(wěn)定分析，提高分析的準確性。4.3.3穩(wěn)定系數計算根據線性穩(wěn)定分析和非線性穩(wěn)定分析結果，計算結構的穩(wěn)定系數，評估結構的穩(wěn)定性。4.3.4穩(wěn)定極限承載力計算根據穩(wěn)定系數，計算結構在穩(wěn)定極限狀態(tài)下的承載力，為結構設計提供參考。第5章鋼筋混凝土結構設計5.1鋼筋混凝土基本構件設計5.1.1設計原則本節(jié)主要闡述鋼筋混凝土基本構件設計的設計原則，包括強度、穩(wěn)定性、耐久性及經濟性等方面的要求。5.1.2鋼筋設計介紹鋼筋選型、配筋及錨固長度等設計要求，包括鋼筋的強度、直徑、間距、保護層厚度等參數的確定。5.1.3混凝土設計闡述混凝土強度、抗?jié)B性、抗碳化性等功能指標，以及混凝土配合比設計方法。5.1.4基本構件設計分析梁、板、柱、墻等基本構件的設計方法，包括受力分析、計算簡圖的選取、內力計算及配筋設計。5.2鋼筋混凝土框架結構設計5.2.1框架結構布置介紹框架結構的類型、特點及適用范圍，分析框架結構的布置原則，包括柱網、跨度、層高等參數的確定。5.2.2框架結構計算闡述框架結構內力分析的方法，包括靜力平衡方程、彎矩分配法、位移法等，以及相應的計算步驟。5.2.3框架結構設計分析框架結構的梁、柱及節(jié)點設計方法，包括內力組合、配筋設計、抗震設計等方面內容。5.3鋼筋混凝土剪力墻設計5.3.1剪力墻結構布置介紹剪力墻結構的類型、特點及適用范圍，分析剪力墻結構的布置原則，包括墻肢長度、厚度、開洞等參數的確定。5.3.2剪力墻結構計算闡述剪力墻結構內力分析的方法，包括等效均勻分布法、懸臂梁法、剪力分配法等，以及相應的計算步驟。5.3.3剪力墻結構設計分析剪力墻結構的墻肢、連梁及節(jié)點設計方法，包括內力組合、配筋設計、抗震設計等方面內容。注意：本篇內容僅作為建筑結構設計實務作業(yè)指導書的一部分，實際設計過程中需根據相關規(guī)范、標準及工程實際情況進行調整和優(yōu)化。第6章鋼結構設計6.1鋼結構材料與連接6.1.1鋼結構材料本節(jié)主要介紹適用于鋼結構設計的常用鋼材種類、功能及選用原則。包括碳素結構鋼、低合金結構鋼等，并對材料的力學功能、化學成分、焊接功能等方面進行詳細闡述。6.1.2鋼結構連接本節(jié)討論鋼結構中常用的連接方式，包括焊接、螺栓連接和高強度螺栓連接等。對各種連接方式的適用范圍、構造要求及計算方法進行詳細講解。6.2鋼結構基本構件設計6.2.1鋼柱設計本節(jié)介紹鋼柱的設計原則、計算方法及構造要求，包括軸心受壓、偏心受壓及雙向受壓鋼柱的穩(wěn)定性、強度和剛度計算。6.2.2鋼梁設計本節(jié)講解鋼梁的設計方法，包括簡支梁、連續(xù)梁及懸臂梁的受力分析、強度、剛度及穩(wěn)定性計算。6.2.3鋼板設計本節(jié)探討鋼板在建筑結構中的應用，包括樓板、屋面板及墻板的設計原則、計算方法及構造要求。6.3鋼結構框架與空間結構設計6.3.1鋼結構框架設計本節(jié)闡述鋼結構框架的組成、分類及設計原則，包括框架結構體系的受力特點、計算方法及構造要求。6.3.2空間結構設計本節(jié)介紹空間結構的設計方法，包括網架、網殼、懸索結構等，對空間結構的受力功能、計算模型及穩(wěn)定性分析進行詳細講解。6.3.3高層鋼結構設計本節(jié)針對高層鋼結構的特點，討論其設計原則、計算方法及構造要求，包括抗側力體系、柱網布置、梁柱連接等關鍵問題。通過本章的學習，使讀者掌握鋼結構設計的基本原理、方法及構造要求，為實際工程中的鋼結構設計奠定基礎。第7章砌體結構設計7.1砌體材料與構件7.1.1砌體材料本節(jié)主要介紹砌體結構中常用的材料，包括磚、砌塊、砂漿等。詳細闡述各種材料的功能、規(guī)格及選用原則，為砌體結構設計提供基礎。7.1.2砌體構件介紹砌體結構中的主要構件，如墻體、柱、梁、板等。分析各種構件的受力特點、破壞模式及設計要求。7.2砌體結構設計方法7.2.1基本原則闡述砌體結構設計的基本原則，包括安全性、適用性、經濟性、合理性等。7.2.2設計步驟詳細介紹砌體結構設計的具體步驟，包括結構方案、內力分析、構件設計、連接設計等。7.2.3設計計算針對砌體結構的特點，介紹砌體結構設計計算的方法，包括荷載組合、內力組合、截面設計等。7.3砌體結構抗震設計7.3.1抗震設防目標明確砌體結構抗震設計的設防目標，包括小震不壞、中震可修、大震不倒。7.3.2抗震設計原則介紹砌體結構抗震設計的基本原則，如延性、強度、剛度、穩(wěn)定性等。7.3.3抗震設計方法詳細闡述砌體結構抗震設計的方法，包括地震作用計算、結構反應譜分析、構件抗震設計等。7.3.4抗震構造措施介紹砌體結構抗震設計中的構造措施，如加強連接、增設構造柱、設置圈梁等，以提高結構的抗震功能。7.3.5抗震驗算根據相關規(guī)范，對砌體結構進行抗震驗算，保證結構在地震作用下的安全功能。通過本章的學習，使讀者掌握砌體結構設計的基本原理、方法及抗震設計要求，為實際工程應用提供指導。第8章木結構設計8.1木結構材料與連接8.1.1材料選擇本節(jié)主要介紹木結構設計中常用的木材種類、性質及選用原則。包括木材的物理功能、力學功能、耐久功能及環(huán)境影響等方面。8.1.2連接方式介紹木結構連接的常見形式，如榫卯連接、螺栓連接、釘連接等，并對各種連接方式的適用范圍、優(yōu)缺點進行分析。8.2木結構基本構件設計8.2.1梁和柱的設計分析木結構中梁和柱的受力特點，介紹其設計原則、計算方法及構造要求。8.2.2桁架和屋架的設計闡述桁架和屋架的受力分析、設計方法及構造要求，包括桁架的節(jié)點設計、屋架的支撐系統(tǒng)等。8.2.3樓梯和扶手的設計介紹木結構樓梯和扶手的設計原則、計算方法及構造要求，重點關注其安全功能和使用功能。8.3木結構框架與屋架設計8.3.1框架結構設計分析木結構框架的受力特點，闡述框架結構的設計方法、計算過程及構造要求。8.3.2屋架結構設計介紹屋架結構的設計原則、計算方法、構造要求及與建筑物的連接方式。8.3.3節(jié)點設計針對木結構中的關鍵節(jié)點，如柱梁連接、桁架節(jié)點等，闡述其設計方法、受力分析及構造要求。8.3.4結構穩(wěn)定性分析分析木結構整體的穩(wěn)定性，包括抗傾覆、抗側移等方面，提出相應的穩(wěn)定性措施。8.3.5設計實例結合實際工程案例，詳細闡述木結構框架與屋架設計的全過程，包括結構選型、材料選擇、計算分析及構造設計等。第9章基礎與地下結構設計9.1地基與基礎類型9.1.1地基分類地基根據其構成和性質可分為天然地基和人工地基。天然地基指未經人工處理的原始土體，人工地基則是經過加固處理的土體。9.1.2基礎類型基礎根據結構形式可分為淺基礎和深基礎。淺基礎包括擴展基礎、聯(lián)合基礎、條形基礎等；深基礎包括樁基礎、沉井基礎、地下連續(xù)墻等。9.2基礎設計與計算9.2.1基礎設計原則基礎設計應遵循以下原則：保證結構安全、適用、經濟、合理；充分考慮地基土的性質、荷載特點及環(huán)境條件；合理選擇基礎類型和構造尺寸。9.2.2基礎計算方法基礎計算主要包括確定基礎尺寸、計算基礎內力、驗算地基承載力和穩(wěn)定性。計算方法包括：經驗法、彈性地基梁法、有限元法等。9.2.3基礎構造要求基礎構造應符合以下要求：基礎底面應盡量均勻受力，避免出現(xiàn)應力集中；基礎邊緣與建筑邊緣應保持一定距離；