毕业设计—结构

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1、 结构设计2目录目录n1 概述概述n2 结构选型结构选型n3 概念设计概念设计n4 框架结构计算框架结构计算n5 基础设计基础设计31 概述概述n1.1结构设计的原则、目标和要求结构设计的原则、目标和要求n原则：安全、经济、适用、美观、便于施工。n目标：安全性、适用性、耐久性。n要求：安全可靠、经济合理、技术先进、确保质量。 以最少的材料、最合理的结构形式，去取得最优的经济效果。41 概述概述n1.2我国技术标准规范体系我国技术标准规范体系n标准、规范、定额。n标准是指建设工程设计、施工方法和安全保护的统一的技术要求及有关工程建设的技术术语、符号、代号、制图方法的一般原则。有强制性（GB）和推

2、荐性（GB/T)两种。n规范、规程是标准的表达形式，是建筑界共同遵守的准则和依据；其中规程是行业范围内统一的技术要求。51 概述概述n1.3我国常用结构规范我国常用结构规范n工程结构可靠性设计统一标准GB50153-2008n砌体结构设计规范GB50003-2011n建筑地基基础设计规范GB50007-2011n建筑结构荷载规范GB50009-2012n混凝土结构设计规范GB50010-2010n建筑抗震设计规范GB50011-201061 概述概述n1.4结构设计方法结构设计方法n我国现行结构设计规范积极借鉴了国际标准化组织ISO发布的国际标准结构可靠性总原则ISO2394：1998和欧洲标

3、准化委员会CEN批准通过的欧洲规范结构设计基础EN1990：2002，采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法。设计基准期为50年。各结构设计规范均需遵守工程结构可靠性设计统一标准。71 概述概述n1.4结构设计方法：概率理论结构设计方法：概率理论n结构可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。n规定时间：设计使用年限。n规定条件：正常设计、正常施工、正常的使用条件，不包括人为的过失影响。n预定功能：安全性、适用性、耐久性。n可靠概率：在偶然事件发生时及发生后，仍能保持预定功能的概率。81 概述概述n1.4结构设计方法：极限状态结构设计方法：极限状态n承载能

4、力极限状态：对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。如倾覆、失稳、压屈、疲劳破坏等。n正常使用极限状态：对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。如变形、裂缝、振动等。91 概述概述n1.4结构设计方法：极限状态结构设计方法：极限状态n结构构件的承载能力极限状态设计表达式： 0Sd Rd(F, fd, ad,) 其中，0结构重要性系数； Sd作用组合的效应设计值； Rd结构构件的抗力设计值； F 作用的分项系数； fd 材料性能的设计值； ad 几何参数的设计值。101 概述概述n1.4结构设计方法：极限状态结构设计方法：极限状态n结构构件的正常使用极限状态

5、设计表达式： Sd C 其中，Sd作用组合的效应设计值； C设计对变形、裂缝等的相应限值。112 结构选型结构选型n2.1结构形式分类结构形式分类n按材料分：砌体结构、混凝土结构、钢结构、木结构、索结构、膜结构、组合结构、其它金属结构等。n按受力分：多高层建筑结构（框架、剪力墙、筒体）、单层大跨度结构（桁架、刚架、网架、网壳、拱、薄壳、薄膜、悬索）等。122 结构选型结构选型n2.2常用结构形式常用结构形式n砌体结构；n框架结构；n剪力墙结构；n框架剪力墙结构；n框支剪力墙结构；n筒体结构；n框架筒体结构；n筒中筒、束筒结构。132 结构选型结构选型n2.2常用结构形式：适用层数和限高常用结构

6、形式：适用层数和限高n砌体结构：7层，22米；n框架结构：12层，60米；n剪力墙结构：40层，140米；n框架剪力墙结构：35层，130米；n框支剪力墙结构：30层，120米；n筒体结构：100层，400米；n框架筒体结构：40层，150米；n筒中筒、束筒结构：110层，450米。142 结构选型结构选型n2.2常用结构形式：优缺点常用结构形式：优缺点n砌体结构： 所用材料便于就地取材，施工较简单，施工进度快，技术要求低，施工设备简单； 综合经济指标好，实际造价低廉； 砖墙在防寒、隔热、隔音、抗风雨侵袭和化学稳定性等建筑物理性能方面较为优越、物美价廉； 自重大，强度低，整体性差，抗震性差；

7、平面布置灵活性差，使用面积较小。152 结构选型结构选型n2.2常用结构形式：优缺点常用结构形式：优缺点n框架结构： 自重轻，强度高，整体性好； 延性好，抗震性能较强； 空间布置灵活，适用性强； 抗侧刚度小、水平位移大，结构柔度较大。162 结构选型结构选型n2.2常用结构形式：优缺点常用结构形式：优缺点n剪力墙结构： 抗侧移刚度大，侧向变形小，整体性强； 墙体较密，内部空间受到局限； 自重大，造价高，地震作用大； 常需转换层或转换构件，浪费建筑空间。172 结构选型结构选型n2.2常用结构形式：优缺点常用结构形式：优缺点n筒体结构： 抗侧移刚度大大提高，侧向变形小，整体性强； 墙体布置较为集

8、中，内部空间较为灵活。n钢结构： 自重轻、强度高、抗震性好、施工安装快； 价格高、耐火性能差。182 结构选型结构选型n2.3影响结构选型的因素影响结构选型的因素n建筑物的功能要求：空间、使用、美观；n建筑结构材料影响：轻质高强、发挥性能；n施工技术水平影响：施工条件和技术手段的限制；n结构设计理论发展和计算手段的改进：计算机、仿真技术、抗震理论；n经济因素制约：一次性投资与全寿命周期费用、节能节地节材、建设速度等综合衡量。 193 概念设计概念设计n3.1概念设计涵义概念设计涵义n概念设计是运用清晰的结构概念，不经数值计算，而依据整个结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现

9、象和工程经验等对结构及计算结果进行正确的分析，并考虑结构实际受力与计算假设之间的差异，对结构及细部构造进行整体的把握和设计，使结构受力更合理、更安全。 203 概念设计概念设计n3.1概念设计涵义概念设计涵义n结构设计不仅仅是“规范+计算”，概念设计是结构设计的核心和灵魂，它贯穿于结构设计的全过程：合理选择结构方案、选用恰当的计算简图、正确分析计算结果、适当采取加强措施。n现行建筑结构设计和计算理论存在许多缺陷或不可计算性，需用概念设计来满足结构设计的目的。 213 概念设计概念设计n3.2场地与地基场地与地基n选择建筑场地时，应根据工程有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。

10、对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效措施。对危险地段，严禁建造甲乙类建筑，不应建造丙类建筑。n同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上；不宜部分采用天然基础部分采用桩基；当采用不同基础类型时，应在基础和上部结构的相关部位采取相应措施。223 概念设计概念设计n3.3建筑形体建筑形体n建筑形体指建筑平面形状和立面、竖向剖面的变化。n建筑设计应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响，宜则优选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称、侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变。233 概

11、念设计概念设计n3.3建筑形体：规则性建筑形体：规则性n规则性是概念设计的一个重要概念，提倡平、立面简单对称。n不规则的建筑应按规定采取加强措施；特别不规则的建筑应进行专门研究和论证，采取特别的加强措施；严重不规则的建筑不应采用。n体型复杂、平立面不规则的建筑，可在适当部位设置防震缝，使之形成多个较规则的抗侧力结构单元。243 概念设计概念设计n3.3建筑形体：不规则的主要类型建筑形体：不规则的主要类型n平面不规则：扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续。n竖向不规则：竖向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变。n特别不规则：扭转偏大、抗扭刚度弱、层刚度偏小、高位转换、厚板转换、塔楼

12、偏置、复杂连接、多重复杂。253 概念设计概念设计n3.4结构体系结构体系n结构体系应根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合比较确定。n应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递路径。n应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载力。263 概念设计概念设计n3.4结构体系结构体系n应具备必要的抗震承载力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。n对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。n宜有多道抗震防线。n宜有合理的刚度和承载力分布，避免因局部消弱或变形形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性

13、变形集中。n结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。273 概念设计概念设计n3.5结构构件结构构件n应控制截面尺寸和受力钢筋、箍筋的设置，防止剪切破坏先于弯曲破坏，混凝土的压溃先于钢筋的屈服、钢筋的锚固粘结破坏先于钢筋破坏。n预应力混凝土构件，应配有足够的非预应力钢筋。n楼屋盖宜优先采用现浇混凝土板。n结构各构件之间的连接节点破坏，不应先于其连接的构件。283 概念设计概念设计n3.6非结构构件非结构构件n非结构构件一般不属于主体结构的一部分，抗震设计时易被忽视，但从地震灾害来看有不可忽视的影响。n现代建筑装修占很大比重，非结构构件的破坏影响更大。n非结构构件，除自身安全外，应与主体结构有可靠的

14、连接或锚固，避免倒塌或脱落伤人。294 框架结构计算框架结构计算n4.1资料收集资料收集n气象资料：风压、雪压、降雨、气温等。n地质资料：场地评价、不良地质、场地类别、岩土参数、地下水情况等。n地震资料：抗震设防烈度、地震分组、设防分类等。n设计资料：规范、标准图集、计算和构造手册等。304 框架结构计算框架结构计算n4.2计算单元计算单元n可取一榀典型框架：在以承受竖向荷载为主的框架结构中，当结构均匀布置、荷载分布均匀时，各框架刚度基本相同，产生的侧移基本相同，相互之间约束不大，可近似按单榀框架计算。n选取原则：结构布置简单、相邻两半跨的荷载传递路线明确。314 框架结构计算框架结构计算n4

15、.3计算简图：几何简图计算简图：几何简图n表示方法：杆件用轴线表示，杆件连接用节点表示，杆件长度用节点间距离表示，荷载作用点也转移到轴线上。n一般情况下，等截面柱的轴线取截面形心，阶梯形柱取上层柱的截面形心，跨度取柱轴线间距离；柱高对楼层取层高，对底层取基础顶面至二层楼面之间的高度。n梁跨不等但10%时，可当作具有平均跨度的等跨梁；屋面梁顶倾斜度1/8，可作水平梁。324 框架结构计算框架结构计算n4.3计算简图：截面初选计算简图：截面初选梁梁n一般梁高h=(1/121/8)l，且宜满足h l/15，其中l为梁的跨度；梁宽b=(1/31/2)h；n对抗震结构，梁截面宽度不宜小于200mm， 梁

16、截面高宽比不宜大于4，净跨与截面高度比 不宜小于4。334 框架结构计算框架结构计算n4.3计算简图：截面初选计算简图：截面初选柱柱n对主要以承受竖向荷载的框架柱，可按轴心或偏心受压柱来进行估算，截面面积计算式为：A=(1.11.4)N/fc。为柱轴压比。n轴压比(抗震等级为一、二、三级时，分别取0.7、0.8、0.9)n对主要以承受水平荷载的框架柱，其水平荷载引起的弯矩可粗估：M=HiP/2n，将M与1.2N一起作用，按偏心受压受压构件估算。344 框架结构计算框架结构计算n4.3计算简图：截面初选计算简图：截面初选柱柱n对抗震结构，柱截面的宽度和高度，四级或不超过2层时不宜小于300mm，

17、一二三级去且超过2层时不宜小于400mm；圆柱直径相应增加50mm。柱的剪跨比宜大于2。截面长边与短边的边长比不宜大于3。354 框架结构计算框架结构计算n4.3计算简图：截面惯性矩计算简图：截面惯性矩n对现浇楼盖，宜考虑楼板作为翼缘对梁刚度和承载力的影响。梁受压区有效翼缘计算宽度bf可按混凝土规范第5.2.4条取用；也可采用梁刚度增大系数法近似考虑，刚度增大系数应根据梁有效翼缘尺寸与梁截面尺寸的相对比例确定。n刚度增大系数对中跨梁取1.52.0，对边跨梁取中跨梁的一半。364 框架结构计算框架结构计算n4.4荷载计算荷载计算n结构上的荷载可分为下列三类：1 永久荷载，也称恒载，例如结构自重、

18、土压力、预应力等。2 可变荷载，也称活载，例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。3 偶然荷载，例如地震力、爆炸力、撞击力等。374 框架结构计算框架结构计算n4.4荷载计算荷载计算n永久荷载标准值，可按结构构件的设计尺寸与材料单位体积的自重计算确定。n可变荷载的标准值，应按荷载规范中的规定采用。n设计楼面梁、墙、柱及基础时，某些建筑楼面的活荷载标准值应按楼层或构件从属面积乘以相应的折减系数。384 框架结构计算框架结构计算n4.4荷载计算荷载计算n积灰荷载应与雪荷载或不上人的屋面均布活荷载两者中的较大值同时考虑。n建筑结构设计的动力计算，在有充分依据时，可将重物或设备的自重乘以动力系数后，按静力计算设计。n计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。