结构设计基本知识及要点

结构设计基本知识主要内容1.结构设计基本知识简介¾建筑结构体系及结构型式¾框架结构¾框架剪力墙结构¾转换层结构2.案例分析¾案例一地铁螳螂山¾案例二天津某住宅¾案例三华润酒店¾案例四平安中心投标¾案例五住宅设计中经常与建筑需要协调的问题¾案例六世纪中心结构设计基本知识简介结构型式：按结构材料划分有：¾砌体结构（包括加构造柱圈梁）¾钢筋砼结构¾钢结构¾混合结构（钢管混凝土柱、型钢混凝土柱+钢梁）结构体系：框架结构、框架剪力墙体系，剪力墙体系，巨型框架、框架筒体结构、筒中筒结构体系等结构体系的定义框架结构体系由梁（包括桁架）、柱等杆系组成的能承受垂直和水平力作用的空间结构（可含少量墙肢）。

剪力墙结构体系主要由双向墙肢和连梁组成的空间结构（包括短肢剪力墙和壁式框架结构）框架剪力墙体系由框架、剪力墙共同组成的结构体系，但以剪力墙为主承受水平力。

一般由筒和板梁组成的结构，可分为内筒外框（或筒体结构体系称核心筒）、筒中筒、框架-核心筒和多筒体结构。

由密排柱及楼层上的裙梁构成的筒体称为框筒。

其他结构体系以上体系以外的体系如板柱结构体系，悬挂结构体系，侧向支撑体系，膜结构体系、空间网架等。

结构型式选择原则)a) 结构体系与结构型式的合理选择是结构设计的重要环节。

结构选型必须在建筑物的使用要求，工程特点，自然环境，材料供应，施工技术条件，抗震设防，地质地形等情况充分调查研究和综合分析的基础上进行，必要时还应做多方案比较，择优选用。

基础上进行必要时还应做多方案比较择优选用。

b) 同结构单元中，钢筋砼结构不宜与砖砌体结构b)同一结构单元中钢筋砼结构不宜与砖砌体结构混合使用（混用是指平面方向的承力构件不同材料而言，而底层为钢筋砼框架，其上为砖砌体结构的而言而底层为钢筋砼框架其上为砖砌体结构的竖向布置不在列中）。

在抗震要求时，不宜选用砌体结构体结构。

c) 型钢砼结构的延性优于钢筋砼结构，且空间利用率高，其防火性能优于钢结构，但施工比较复用率高其防火性能优于钢结构但施工比较复杂。

d) 钢管砼结构是一种具有承载力高，塑性和韧性好，节省材料，方便施工等优点的新型组合料便等优的合，，面面结构，对于层数多，平面面积利用率要求高的高层和超高层建筑可考虑采用，尤其是圆钢管混凝土柱，效率更高。

混凝土柱效率更高。

e) 根据工程具体情况，还可采用钢筋砼筒体与钢框e)根据工程具体情况还可采用钢筋砼筒体与钢框架结构组成的混合结构。

f) 钢筋砼结构体系的选择应根据使用要求结合技术经济指标、施工条件等因素综合考虑。

一般情况下，层数较少，体型简单，刚度分布均匀和非抗震设防的建筑宜优先采用框架结构；对于体型较复杂，刚度不均匀且有抗震设防要求或建筑装修要求较高的高层建筑宜优先采用剪力墙，框架—剪力墙或框架核心筒结构。

—据综合分析比较，目前对于40层上、下的建筑，采用钢筋砼结构在技术上是成熟的，在经济上是合理的。

框架结构一般要求：框架结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性。

结构的侧向刚度宜均匀变化，避免突变。

影响侧向刚度的变化因素主要有层高、竖向构件不连续等。

框架结构应设计成双向梁柱抗侧力体系，以抵抗纵横两个方向的地震作用和风作用，此外，不宜设计成单跨框架结构体系。

框架柱网一般采用6~9m。

特殊要求时，可以更大些。

框架结构的楼层宜设计成同一标高上，应尽量避免出现错层、夹层。

柱、梁、板构件尺寸的确定柱柱：现浇框架柱一般采用矩形截面。

截面宽度及高度不宜小于300。

采用圆柱时，最小直径不宜小于350。

径不宜小于350柱子的截面与主要与结构所承担竖向力有关原则是层数越高负担荷载越大柱截有关，原则是层数越高、负担荷载越大，柱截面越大，柱子截面应与结构配合商定。

梁：（1）梁截面高度h，视梁承受的荷载及跨度大小而定。

般框架梁取(1/81/12)L；次梁高h度大小而定。

一般框架梁取(1/8~1/12)L；次梁高h取（1/12~1/18）L；一般悬臂梁取（1/5~1/6）L。

（2）梁截面b一般b≥200梁截面的（2）梁截面b，般b≥200，梁截面的高（净高）宽比一般情况下取h０/b=2~3，且不宜大于4。

（当采用扁梁时，不受此限制）h ０现浇楼大于4（当采用扁梁时不受此限制）h板时为净高。

（3）在确定梁的截面尺寸时，为了降（3）在确定梁的截面尺寸时为了低建筑的楼层高度而取梁高的低值，或采用宽扁梁。

此时应控制梁的挠度以及衡量由此产生的综合技术经济指标的合理性。

板：（1）各类现浇楼板厚度应满足强度和刚度要求。

板的最小厚度：密肋楼盖取80~100，梁式板取100、110、120。

一般高层住宅建筑板厚100～120。

对于埋设较多电线暗管的楼板可取120。

对于多层建筑的屋面板厚可取120；对于高层建筑的屋面板取150。

（2）板式楼梯的板厚最小为100，一般民用建筑的板式楼梯的板厚取L / 30。

（L为板跨度）。

（3）跨度L≥1500mm的楼层悬臂构件无特殊措施时宜采用梁板式结构。

框架剪力墙结构一般概念：框架剪力墙结构是由框架和剪力墙共同组成的结构体系，剪力墙应布置成双向体系。

剪力墙布置原则：9剪力墙宜均匀，双向接近正交布置。

剪力墙宜布置在房屋周边、楼电梯处、荷载较大处。

9纵横向剪力墙宜组成┕ Т［□等组合形式。

不宜采用“一”字墙。

9剪力墙宜上下连续、贯通、洞口宜居中、上下对齐，避免刚度突变。

9剪力墙端部宜加端柱、翼墙。

转换层结构概念：由于建筑的多功能要求，造成结构竖向构件的不连续，要靠水平构件来转换上部竖向构件，使竖向力、水平力能继续向下传递，或概念地震作用向上传递，转换层结构属复杂结构。

转换层结构包括转换楼面梁、板和其下部墙、柱，其内力影响到上下数层。

转换层位置的限定抗震设防烈度最高转换层位置备注6可适当>5层7应≤5层有核心筒时可适当提高8应≤3层转换层结构设计：要点是满足上下墙有部分连续，（89规范规定≥50%，新规范未做规定。

我们建议满足1/3以上连续，主要是核心筒和角部墙体）且上下侧向刚度要满足有关规定。

超过上述转换层数即定为高位转换，高位转换属特别不规则结构。

一般哪些构件可做转换构件？实腹梁、桁架、空腹框架、箱形结构、斜撑，6oo o抗震或非抗震时可用厚板，7，8抗震时地下室顶板可用厚板。

案例分析案例1(地铁螳螂山)：建筑平面1.平面超长（120m）,设伸缩缝兼抗震缝.建筑剖面 2.高宽比(100/9=11>6)较大,应选用抗侧效率较高的体系.3.建筑原选用单品框架,改为剪力墙结构.4.剪力墙端部加强,抗侧效率较高.5.平面端部尽量形成围合筒体.结构平面图案例2(天津某住宅)：•尽量围成多个筒体抗侧效率较高尽量围成多个筒体，抗侧效率较高•端头加粗,充分发挥剪力墙的翼缘作用案例3华润酒店1.竖向构件的布置,(三个大筒体)2.水平构件的选取(宽扁梁,或钢梁) .或钢梁).3.结构的高宽比也是较.(核心筒高宽比达到20)案例4 平安中心投标典型平面•核心筒偏置：结构抗扭性能不好•核心筒高宽比较大：结构抗侧刚度较低•梁跨度较大：采用钢梁更为经济•框架柱横向放置以利于形成壁式框架钢梁腹板开洞予机电设备案例5 住宅设计中经常与建筑需要协调的问题转换层以下按结构规范和设计要求时，要有¾转换层以下按结构规范和设计要求时，要有一定的剪力墙数量落下来，但通常是建筑图仅仅是按平面布柱的原则去设计层平面，结果是只有按平面布柱的原则去设计一层平面结果是只有少部分剪力墙落下来（剪力墙过厚），一方面打乱了建筑的布局，另一方面结构计算经常难满足乱了建筑的布局另方面结构计算经常难满足规范要求。

转换层以下平面转换层以上平面¾转换层以上一两层因刚度的突变，有的剪力墙会改成300厚，这是建筑通常不愿接受的，因为会影响住宅的面积，这是建筑设计中没有考虑到的。

墙厚300¾短肢剪力墙和一般剪力墙的区别，建筑通常要求剪力墙越短越好，但对结构来说差别就挺大的，且规范对这两者也有明确的规好但对结构来说差别就挺大的规范对这两者也有明确的规定，所以在配合中经常两者会有冲突，难以满足结构多布置剪力墙的要求。

¾阳台太悬挑的问题，而且要求结构不做梁，造成阳台板太厚并且配筋比较多。

¾屋顶经常会有女儿墙做在悬挑的板上，且女儿墙的高度有的达到2m以上，不安全也不经济有没有不安全也不经济，有没有别的办法？¾异型柱和柱的问题这在结构上要求是不一样的但在建筑不异型柱和柱的问题,这在结构上要求是不一样的，但在建筑不是十分清楚，这也是配合中常会遇到的地方。

¾节点详图中建筑经常是为了达到某效果，而把做造型的节点板做得太厚，实际上100就够了，造成结构配筋很大，但结果是甲方并不同意这些浪费的作法。

案例6 世纪中心结构设计策略由于本工程地处深圳市，该地区的特点为：风荷载大、地震作用相对较小，因此提高结构的抗侧刚度是结构设计的关键。

根据以上特点和建筑功能的要求，钢筋混凝土框架-核心筒结构体系是一种经济可行的结构体系。

在结构初步设计阶段也曾对该塔楼采用了钢-混凝土混合结构体系，由于钢梁的刚度仅为同高度的混凝土梁的30%左右，计算结果表明，混合结构体系很难满足规范对结构的刚度要求，若要满足要求，则必须设置2~3个加强层，这样将带来结构受力的复杂性和设备层使用的不便性。

因此，塔楼采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系。

由于核心筒高宽比较大（比值为17.3），如何充分发由于核筒高宽比较大（比值为），如何充分发挥核心筒的抗侧效率工程面临的一个挑战，在设计中通过加厚外围墙体厚度（即筒体翼缘墙体的厚度），以使核心筒获得较大的抗侧刚度，筒体翼缘墙体的厚度随着建筑高度增加逐渐减小（核心筒墙体厚度由1100mm逐渐变化到600mm厚），以获得较大的使用空间。

渐变化到厚以获得较大的使用空间同时加大外框架梁的刚度（外框梁梁高为1000mm）同时加大外框架梁的刚度（外框梁梁高为1000）和避难层外框架梁的刚度（避难层外框梁梁高为1300 mm），进一步提高结构的抗侧刚度。

通过以上设计方mm）进一步提高结构的抗侧刚度通过以上设计方法，成功满足了规范对结构的刚度要求，且避免了在设备层设置加强层，使得设备管道可以顺利通过，很好的备层设置加强层使得设备管道可以顺利通过很好的满足了甲方对结构的功能需求。

Thank You!。