混凝土课程上课讲义

建筑工程专业毕业设计结构设计

结构设计1

1. 房屋建筑设计程序

1.1 方案设计

主要是建筑学设计，结构对建筑的可行性、合理性进行分析（结构类型，结构材料），大型设备（电梯、中央空调、消防设施、电器设备）要提出空间要求。

1.2 初步设计

1）结构布置

柱网布置、墙布置、楼盖布置；

2）确定构件尺寸

确定柱截面尺寸、梁截面尺寸、墙厚度、剪力墙洞口尺寸、楼板厚度，完成结构布置图；

3）工种配合

与建筑、空调、给排水、电器等专业进行专业配合。

1.3 施工图设计

1）结构分析，对初步设计计算结果进行详细分析；

2）结构配筋计算；

3）绘制结构施工图，要满足建筑功能及造型的要求，以及设备专业的使用要求；

4）要满足现场施工的要求。

2. 结构设计部分

毕业设计结构设计时间为8周，任务安排按照任务书要求的时间节点完成。

2.1结构设计条件

1）建筑抗震分类：（按《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223来确定所要

设计建筑的抗震设防类别及抗震设防标准）。

甲类（特殊设防类）、乙类（重点设防类）、丙类（标准设防类）、丁类（适度设防类），本次设计采用丙类；

2）抗震设防烈度：（按《建筑抗震设计规范》GB50011-2010确定建筑工程所处地区的设防类别及抗震设防标准）。

6度、7度、8度和9度区。本次设计8度，设计地震加速度为0.2g；设计地震分组：第一组；

3）场地类别：（按照建筑场地岩土工程勘察资料确定）

I类（I0、I1）、II类、III类、IV类，本次设计采用II类；

4）建筑安全等级：

一级、二级、三级，本次设计采用二级，结构重要性系数γ0=1.0；

5）基本风压：（查《荷载规范》确定），

本次统一基本风压值为：0.4kN/m2；；

6）地基承载力：（按照建筑场地岩土工程勘察资料确定）

本次岩石地基，查任务书。

7）本次设计不考虑地下水的影响。

2.2 结构的适用高度和结构的高宽比

高规第3.3.1条，根据建筑所处地区的设防烈度，给出了不同结构体系适用的最大高度，表3.3.1-1为A级混凝土高层建筑的最大适用高度，表3.3.1-2为B级混凝土高层建筑的最大适用高度。第3.3.2条给出了不同结构体系的混凝土高层建筑适用的最大高宽比（H/B）限值。

2.3结构的抗震等级

高层建筑结构的抗震等级分为：特一级、一级、二级、三级和四级。结构的布置，结构计算以及结构的构造要求等均与结构的抗震等级有关。可根据结构类型、高度以及设防烈度按高规3.91条的规定确定（这里注意框架与框架结构的区别，本次多数墙为一级，框架为二级）。

2.4结构选型

1）根据建筑功能；

2）根据受力特点；

3）场地地质条件；

4）有无抗震设防要求；

5）施工条件；

6）当地的材料供应情况。

本次两段式：要求框架—剪力墙结构。（高规8.1.3条）

结构底层框架部分承受的地震倾覆弯矩M f与结构总的地震倾覆弯矩M t的比值，确定相应的设计方法。

a. M f/M t≧10%,按剪力墙结构设计，框架部分按框架—剪力墙结构中的框架部

分设计；

b. 10%≤M f/M t≧50%，按框架—剪力墙结构设计；

c.50%≤M f/M t≧80%，按框架—剪力墙结构设计，结构最大高度可比框架结构

适当提高，但框架部分的抗震等级和轴压比限值宜按框架结构采用；

d.M f/M t≥80%，结构最大高度宜按框架结构采用，但框架部分的抗震等级和

轴压比限值应按框架结构采用；如果层间位移限值不满足要求，按结构的抗震性能化进行分析。

2.5 结构布置（1~4条，建筑阶段已经讲过可以从简）

1）柱网布置、剪力墙布置；（高规3.4结构平面布置、3.5结构竖向布置）抗震结构双向布置，结构两主轴方向均应布置剪力墙（高规8.1.5条），梁中线与柱中线之间的偏心距大于柱宽的1/4（9度不应大于，6~8度不宜大于高规6.1.7条）时，应计入偏心的影响。

关于剪力墙的布置，按高规8.1.6、8.1.7和8.1.8条执行。

2）抗震缝和变形缝的布置；

3）地下室的布置；

4）大空间的布置；

5）楼盖、屋盖布置（这次要详细讲）。

楼盖的结构形式有很多种（肋梁楼盖、密肋楼盖、无梁楼盖、预应力楼盖等），需要根据建筑功能要求、结构类型、结构的受力特点、施工条件等因素确定。公共建筑中，从受力、经济方面考虑比较合理、用的比较多的是肋梁楼

盖。单向板，l：1.5~2.7m < 3.0m；双向板，短跨l：2.0~4.0m。

高规3.6.2条规定，H ≧50m时，8、9度区宜采用现浇楼盖。9度区应采用现浇楼盖。

2.5 材料

1）混凝土

一级抗震等级的框架梁、柱、节点等，不低于C30，作为上部结构嵌固部位的地下室楼盖的混凝土不宜低于C30。其他各类结构构件不低于C20。但通常：梁、板C30，墙、柱C30~C50。剪力墙不宜超过C60，其他构件8度时不宜超过C70。

2) 钢筋

纵筋HRB400级、HRB500级钢筋，箍筋HPB300、HRB335、HRB400。

2.6 构件尺寸的初步确定

1）估算构件尺寸

a. 柱截面尺寸

根据柱的轴力N，混凝土抗压强度f c，轴压比n，抗震设防烈度及风荷载。经验公式：

A= γ*N/(f c*n)

N=S*q*F

A--柱截面面积（A=b×h截面尺寸按50的模数），S--柱负荷面积，F--层数；

f c--混凝土抗压强度设计值, N--柱承担的轴向力；

q--单位面积结构重量：框架结构12~14kN/m2，框-剪结构14~16kN/m2，剪力墙结构16~18kN/m2；

γ—抗震及风荷载分项系数，取1.0~1.2；

n—轴压比，按抗规6.3.6条的表6.3.6确定。

b或h不宜小于400mm，圆形截面d不宜小于450mm。

b、梁跨度及截面尺寸

框架梁：跨度一般采用6~10米，梁高h= l0/(10~14)，l0为计算跨度。梁宽b=h/2~3，常用宽度200、250、300、350、400mm；h/b≧4，b宽度不宜小于200mm，净跨与梁截面高度之比不宜小于4 (抗规6.3.1条)。

非框架梁：跨度l0一般采用3~8米，梁高h=l0/(12~16)，梁宽b=h/2~3，

常用宽度200、250、300mm；截面尺寸按50的模数

c、剪力墙：

高规7.2节，底部加强区厚度不应小于200mm，其他部位不应小于160mm。工程中常用厚度200，250，300mm。剪力墙墙肢的轴压比满足7.2.13条的规定（n=N/A f c）。

d、现浇板：

1) 板厚计算：双向板：h= l /35~40，单向板：h= l /30~35。

l—现浇板短跨跨度。高规3.6.3条，现浇板厚度不应小于80mm。一般常用楼面100~120mm，屋面≦120mm。地下室顶板：普通地下室顶板不宜小于160mm，嵌固地下室不宜小于180mm。

2）楼板开洞问题

a. 楼板有较大的凹进或开洞时，有效楼板宽度不宜小于该层楼板宽度的50%，开洞总面积楼面面积的30%，扣除凹进或开洞后，楼板在任一方向的最小宽度不宜小于5m，开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m。（高规3.4.6条）加厚洞口附近的板厚，洞口边设置边梁、暗梁，（3.4.8条）

b. 地下室顶板作为上部结构嵌固部位时，顶板应避免开设大的洞口。地下一层与相邻上层的侧向刚度比不宜小于2.0；

2.7 荷载计算

2.7.1永久荷载

1）楼面

a、梁、板自重；

b、楼面装修荷载：地砖、垫层、保温层、防水层板底抹灰、吊顶等。2）屋面

a、梁、板自重；

b、屋面荷载：防水层、找坡层、保温层、防水层、找平层、板底抹灰、吊顶等；

c、屋顶花园种植土：根据绿化要求一般300~600mm厚，荷载查《荷载规范》。

3）填充墙

a、材料

加气混凝土砌块，常用B07级砌块容重6.5~7.5kN/m3，B05级砌块容重5~5.5kN/m3（不常用）；

800级烧结页岩空心砖砌块，砌块容重8~9kN/m3；

其它砌块，陶粒空心砌块、粉煤灰空心砌块、混凝土空心砌块，容重6~10kN/m3；

b、砌体组成

砌块、砌筑砂浆、墙底部三层实心砖、墙顶部斜砌筑实心滚砖、圈梁、构造柱、墙面抹灰、外墙保温层及装饰材料荷载、卫生间墙面瓷砖等。

c、砌体自重按照砌体组成计算出折算面荷载

B07级加气混凝土砌块，外墙约3kN/m2，内墙约2.7kN/m2

800级烧结页岩空心砖砌块，外墙约3.5kN/m2，内墙约3.0kN/m2

d、有洞墙体

内墙门洞口可以不扣除，外墙门窗按照开洞率折算。

2.7.2可变荷载

4）风荷载

基本风压根据建筑物所在地区查《荷载规范》，风荷载计算手算框架计算单元的风荷载。

5）雪荷载

地处北方地区的建筑，根据所在城镇查《荷载规范》。

后续的工作

2.8 电算

1）检验结构平面、竖向布置是否满足要求：

a. 刚度，层间位移1/800，沿竖向刚度是否均匀（高规第3.5.2条第2款）；

b. 楼层侧向承载力的连续性（高规第3.5.3条）；

c. 结构是否扭转（高规第3.4.5条）△max/△不宜大于1.2倍，不应大于1.5倍。

不满足需进行调整。

2.9内力计算

2.10截面设计：配筋计算和构造设计算及组合2.11基础设计

2.12绘制施工图

2.13编制设计说明