結構設計基本流程

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一、 結構設計的內(nèi)容和基本流程 結構設計的內(nèi)容主要包括： 1.合理的體系選型與結構布置 2.正確的結構計算與內(nèi)力分析 3. 周密合理的細部設計與構造 三方面互為呼應，缺一不可。 結構設計的基本流程 二、 各階段結構設計的目標和主要內(nèi)容 1. 方案設計階段 1) 目標 確定建筑物的整體結構可行性，柱、墻、梁的大體布置，以便建筑專業(yè)在此基礎上進一步深化， 形成一個各專業(yè)都可行、大體合理的建筑方案。 2) 內(nèi)容： a.結構選型 結構體系及結構材料的確定，如混凝土結構幾大體系（框架、框架—剪力墻、剪力墻、框架—筒體、 筒中筒等）、混合結構、鋼結構以及個別構件采用組合構件，等等。 b.結構分縫 如建筑群或體型復雜的單體建筑，需要考慮是否分縫，并確定防震縫的寬度。 c.結構布置 柱墻布置及樓面梁板布置。主要確定構件支承和傳力的可行性和合理性。 d.結構估算 根據(jù)工程設計經(jīng)驗采用手算估計主要柱、墻、梁的間距、尺寸，或構建概念模型進行估算。 2. 初步設計階段 目標在方案設計階段成果的基礎上調(diào)整、細化，以確定結構布置和構件截面的合理性和經(jīng)濟性，以 此作為施工圖設計實施的依據(jù)。 2) 內(nèi)容 ① 計算程序的選擇（如需要）； ② 結構各部位抗震等級的確定； ③ 計算參數(shù)選擇（設計地震動參數(shù)、場地類別、周期折減系數(shù)、剪力調(diào)整系數(shù)、地震調(diào)整系數(shù)，梁 端彎矩調(diào)整系數(shù)、梁跨中彎矩放大系數(shù)、基本風壓、梁剛度放大系數(shù)、扭矩折減系數(shù)、連梁剛度折減系數(shù)、地震作用方向、振型組合、偶然偏心等）； ④ 混凝土強度等級和鋼材類別； ⑤ 荷載取值(包括隔墻的密度和厚度)； ⑥ 振型數(shù)的取值（平扭耦連時取≥15，多層取3n，大底盤多塔樓時取≥9n，n為樓層數(shù)）； ⑦ 結構嵌固端的選擇。 3) 結構計算結果的判斷 ① 地面以上結構的單位面積重度是否在正常數(shù)值范圍內(nèi)，數(shù)值太小可能是漏了荷載或荷載取值偏 小，數(shù)值太大則可能是荷載取值過大，或活載該折減的沒折減，計算時建筑結構面積務必準確取值； ② 豎向構件（柱、墻）軸壓比是否滿足規(guī)范要求：在此階段軸壓比必須嚴加控制； ③ 樓層最層 間位移角是否滿足規(guī)范要求：理想結果是層間位移角略小于規(guī)范值，且兩個主軸方向側向位移值相近； ④ 周期及周期比； ⑤ 剪重比和剛重比 ⑥ 扭轉位移比的控制；⑦有轉換層時，必須驗算轉換層上下剛度比及上下剪切承載力比；等等 4) 超限判別：確定超限項目（高度超限、平面不規(guī)則、豎向不連續(xù)、扭轉不規(guī)則、復雜結構等）和超限 程度是否需要進行抗震超限審查。結構計算中可能需要包括地震的多向作用、多程序驗證、多模型包絡、彈性時程分析、彈塑性時程分析、轉換結構的應力分析、整體穩(wěn)定分析，等。 a.性能化設計和性能目標的確定（如需） b.基礎選型和基礎的初步設計 如果是天然地基基礎，需確定基礎持力層、地基承載力特征值、基礎型式、基礎埋深、下臥層 （強度、沉降）等；如果是樁基礎，需確定樁型、樁徑、樁長、豎向承載力特征值等等。并應注意是否存在液化土層、大面積堆載、負摩阻、欠固結土層等特殊問題。 c.結構特殊處理 超長結構、基礎抗拔、塔樓與裙房的連接及施工要求等。 d.初步的結構設計圖紙 基礎平面布置圖 豎向構件布置平面圖（含定位及截面尺寸） 各樓層結構布置平面圖（含主要構件尺寸） 關鍵節(jié)點詳圖 e.試驗驗證等（如需） 整體結構、構件或節(jié)點是否需要做試驗驗證。超高層或對風敏感的大跨度結構，應確定是否做風洞試驗或專項的抗風分析計算。如需超限審查，則應按超限審查規(guī)定準備文本，重點是對超限項的對應措施。 3. 施工圖設計階段 1) 目標現(xiàn)場施工實施技術文件，要保證設計圖紙的質量（完整性、科學性、深度要求等）。 2) 內(nèi)容 a.結構計算 建筑及設備專業(yè)在初步設計基礎上有修改、深化、調(diào)整，結構專業(yè)在該修改的基礎上再完善模 型并進行計算，確定各構件的截面尺寸和配筋。 b.結構計算書 結構計算書應完整，包括荷載取值（從建筑做法到結構荷載，不僅僅是荷載簡圖），整體計算的 輸入輸出信息（包括控制信息和簡圖），未含在整體電算內(nèi)的構件計算、節(jié)點計算、連接計算等。 打印圖形及其中文字應清晰。 c.圖紙目錄編排 應按圖紙內(nèi)容的主次關系、施工先后順序，有系統(tǒng)有規(guī)律地排列，排在前面的應是結構設計（或 施工）總說明（含地下室結構總說明、鋼結構總說明、平法變更等），繼而是基礎（平面及大樣），豎向構件（定位及配筋圖），樓層結構（模板、板配筋、梁配筋），最后是節(jié)點、樓梯、水池及其他。 具體編號及命名規(guī)則詳見本公司制圖標準。 d.圖幅控制及布圖技巧 圖紙目錄的編排與圖幅控制有關，圖幅控制又與布圖技巧有關，三者都應具有邏輯性和科學性。 施工圖最理想、最方便使用的圖幅為A1，其次是A0，應盡量避免采用加長圖。如A1容納不了，可通過縮小畫圖比例（由1:100 改為1:150）或分塊繪制（分塊繪制時需在圖紙右上角以小比例圖示出分塊在總平面上的位置），使圖幅控制在理想圖幅之內(nèi)。布圖技巧，一張圖的內(nèi)容應布置得疏密有序，布圖不能過于飽滿，也不能太空曠。如建筑平面狹長，宜將同一樓層的“模板平面圖”與“樓板配筋平面圖”在同一圖幅的上、下或左、右位置畫出；如建筑平面較小（如別墅之類），則可將若干樓層平面同處一張圖中。 e.文字說明 包括整個工程的結構設計總說明、地下室結構設計說明、鋼結構設計說明、平法變更等；以及 每張圖紙的特殊說明。結構設計總說明采用圓圈及局部填寫形式，局部填寫時要準確；具體圖紙中的說明是特別說明，內(nèi)容應簡短，文字要簡潔、準確，要特別注意其包容性。文字敘述的內(nèi)容應是該圖中極少數(shù)的特殊情況或者是具有代表性的大量情況。 f.構件配筋 對于混凝土結構，各構件的用鋼類別、鋼筋直徑、數(shù)量/間距都必須明確標出，對于組合構件或 鋼結構，必須標出型鋼規(guī)格（必要時應給出圖例）。 三、施工圖的繪制原則 衡量施工圖繪制的質量，不僅指具體各張圖紙的表達，而且還包括整個工程圖紙的目錄編排、圖幅控制、比例選擇、文字說明、構件索引等，前者是局部的，后者是整體的。圖面應滿足相關文件的深度要求，以下僅對部分要點略作強調(diào): 1.目錄編排——應按圖紙內(nèi)容的(施工)先后、主次關系，有系統(tǒng)有規(guī)律地排列。排在前面的應是結構設計(或施工)總說明及構件構造通用說明，繼而是基礎、豎向構件、樓層結構，最后是樓梯和詳圖。 2.圖幅控制——結構施工圖最理想、最方便使用的圖幅為A1和AO，應盡量避免使用加長圖。如果建筑平面過大過長，用A1或AO畫不下，可采用下述兩種方法之一:第一種方法是縮小比例，如采用1:150;第二種方法是分塊繪制，此時必須在該圖紙的右上角將所表示的分塊在總體平面上的位置用示意圖表示出來。 3.比例選擇——結構施工圖常用比例有:1:150, 1:100, 1:50, 1:20。前兩種比例多用于結構平面，后兩種比例多用于大樣圖、結構詳圖等。結構平面的比例大小取決于結構布置的復雜簡單、稀疏密集，當結構布置較復雜、較密集時多用1: 100比例。 4.文字說明——包括整項工程的結構設計總說明、構件構造通用說明以及每張圖紙的特殊說明。結構設計總說明的內(nèi)容包括結構類型、等級、基礎型式、主體結構材料等級、非承重墻體材料及構造、樓板配筋構造、施工縫或后澆帶構造、施工要求等;構件通用說明包括構件編號代號、截面型式、配筋構造等;每張圖紙上的說明是具體特別說明。前兩種說明要注意全面完整、不遺漏;后者應盡量簡短，文字文法要簡潔、準確、清楚，文字敘述的內(nèi)容應是該圖中極少數(shù)的特殊情況或者是具有代表性的大量情況，不可用“說明”代替“圖形”。 5.構件索引——必須按圖紙目錄或施工次序先后有別，有“先”才可有“后”。 6.軸線編號——軸線編號及其定位尺寸應提早與建筑專業(yè)商定做到規(guī)范和科學。軸線編號應正確區(qū)分主、次軸線的用法。主軸線一般為豎向構件的定位軸線，上面樓層的主軸線號應出現(xiàn)在基礎平面或首層結構平面中，否則只可編為次軸線。骨架結構中的填充墻定位軸線應編為次軸線。一般柱宜以底層柱中心定位，剪力墻宜以墻中或不收級一側定位;變形縫應以縫兩側的雙柱或墻柱的凈距定位，且采用主軸線。 7.尺寸標注——平面圖中應清楚明確地表示梁、柱、墻等構件與鄰近軸線的關系尺寸。一般結構的尺寸線為三道尺寸(總尺寸、軸線尺寸、構件定位尺寸)，較為復雜的可增加構件偏位尺寸。所標注的尺寸應盡量靠近要表示的構件，位于平面中部及遠端的構件定位尺寸應就近另加標注。懸臂構件的定位尺寸應標注其支承端軸線(或梁中、梁邊)至構件端部的距離，孔洞除標注其與軸線或柱、梁、墻的關系尺寸外，還需注明孔洞凈尺寸。 8.構件編號順序——結構平面圖中所有構件(如:梁板、柱墻等)均應編號。各類構件的編號順序都應從平面的左下方開始，至右上方結束。中間需加插某一構件時，其編號可以其鄰近同類構件的編號加下標表示。 9.字符大小——同類的文字、數(shù)字的字符高度應一致，不僅同一張圖是如此，整套圖紙均應如此。1:100的圖中適宜的字符高度為300mm，說明為5OOmm，圖名為800mm。 對住宅小區(qū)，應分戶型安排結構設計，在制圖中應盡量采用“外部引用”等方法減少工作量。 四、結構專業(yè)內(nèi)部設計與校對、審核的關系 方案設計階段，應與審核人初步溝通，獲得對結構概念方案的認可。 初步設計過程中，應與審核人溝通，獲得對結構方案及關鍵設計思路的認可;計算模型(含荷載取值、主要控制參數(shù)等)應通過校對人的校對。 施工圖設計階段，在計算模型建完后即應請校對人先行校對荷載、計算控制參數(shù)等主要結構計算輸入、輸出成果。在完成設計后，應遞交完整的設計成果(包括完整的計算書、完整的建筑和結構圖紙)給校對人;在修改完校對意見后，將全套設計成果提交給審核人審核。 校審人員應除校審紙質計算書外，尚應校對計算模型，在沒有打印出的內(nèi)容中常有可能帶來安全隱患的問題，需要認真對待。 校審必須覆蓋所有計算書和圖紙，應杜絕“抽樣式校對”、“審核式校對”。 五、工程技術交底及施工會審 技術交底—工作對象為建設單位、工程管理單位(如有)、施工單位和監(jiān)理單位。 施工會審—工作對象主要為施工單位，進行的形式是設計一方解答或解釋施工單位就設計圖紙及施工操作方面所提出的問題。 通常的做法是將技術交底與施工會審一并進行，尤其是規(guī)模不太大的工程項目。會審前，應要求施工單位(有時也包括監(jiān)理單位)仔細閱讀圖紙，將有疑問的或不明確的問題寫成書面清單預先交付設計單位，設計人員逐條作出書面答復后再舉行各方會議作現(xiàn)場解答。 技術交底和施工會審應作書面記錄，書面記錄材料將成為設計文件的一部分，作為工程驗收和結算的依據(jù)之一。 技術交底的一般內(nèi)容(應包括但不限于) 1)上部結構的結構型式、樓層的結構布置形式及對施工的要求; 2)基礎型式、對地下室基坑土方開挖的支護結構型式及擋水(降水)的要求，地下室的施工順序，樁基的質量控制(沉渣、虛土、貫入度、樁長、水下灌混凝土等的要求); 3)建筑物的定位軸線、士0.000的絕對高程，結構標高與建筑標高的相互關系; 4)對高層或超高層建筑，需強調(diào)垂直度的控制，混凝土強度的掌握，節(jié)點區(qū)混凝土的澆灌方法等; 5)柱、墻豎向主筋的連接要求，梁面貫通筋及其他連接筋的接長方法及位置; 6)柱插筋、主次梁或井字梁鋼筋的相互放置位置，懸臂梁梁端鋼筋的構造要求; 7)采取切實措施保證各類構件主筋保護層厚度的準確性尤其是板的面筋; 8)大跨度梁、板的起拱; 9)結構分縫處的施工要求，主要構件(柱、墻、梁板)施工縫位置的設置原則，止水帶的放置; 10)要求對大體積混凝土降低水化熱采取有效措施; 11)特殊結構(型鋼結構、鋼管混凝土結構、鋼管芯柱)的節(jié)點要求，與鋼筋混凝土構件的連接要求; 12)特殊樓面結構(壓型鋼板、預應力梁板、空心樓板等)的施工要求; 13)地下室四周回填土要求; 14)沉降觀測要求。 2.施工會審原則 1)施工會審所要解答的是設計圖紙中錯、碰、漏之類的問題，至于施工操作中的常規(guī)做法應以施工規(guī)范為準則，設計方一般不作另外解釋; 2)為了施工方便，施工單位如要求對某些構件的截面尺寸或配筋規(guī)格進行修改，在能夠保證結構安全、滿足使用要求并征得業(yè)主同意的前提下，設計方一般應予配合; 3)抗震設防結構有其特殊要求，設計規(guī)范規(guī)定的一定要嚴格執(zhí)行，不能因“操作困難”而遷就施工單位; 4)設計圖紙內(nèi)容的正確性、完善性和一致性應在設計階段給予足夠保證，設計人員決不能存在通過施工會審來補救這幾方面工作缺陷的奢望; 5)對施工單位為簡化施工而提出的降低設計標準的要求，不應遷就。