结构选型与方案设计1

三、体系选择和方案设计内容
1、确定屋盖结构体系 2、确定柱网尺寸和变形缝的位置 3、确定各结构部分的连接方式 4、确定使用的材料及强度等级 5、确定结构构件的截面形式和初始尺寸
剪力墙体系和筒体均应用于较高的高层建筑，尤其是
筒体，侧向刚度极大，更是在超高层建筑中广泛应用。 2、确定建筑结构方案的四大原则 其一：传力路线要明确 其二：强度、刚度协调匹配 其三：结构的稳定性（倾覆、滑移） 其四：充分利用材料和构件的优点
二、 多层框架结构
1、框架结构受力特点 框架是由梁和柱刚性连接的骨架结构。从四大原则来 分析，它不是一种受力很优秀的结构形式。梁未能充分利 用混凝土优良的抗压性能，而成为一个抗弯构件。这拘束 了它不能做很大的跨度。 但是，不能为了受力合理而不顾使用功能，因此，梁 板结构又成为最常用的结构形式。 另外。框架结构本身较柔软，即其本身的刚度较低， 在风或水平地震作用下侧移比较大，所以它不能做得很高。 一般较经济的高度在10层左右。
机械钻、冲孔桩
预应力管桩（静压桩、锤击桩） 桩筏基础（复合基础） 地基处理：堆载，强夯，换填，土、碎石桩，搅拌桩
三、结构设计过程和原则
1、施工图设计过程 选定（假设）结构； 计算结构所受荷载； 计算结构所受内力和变形； 构件设计，满足强度和刚度要求；
构造设计；
绘制施工图 2、原则：安全、适用、经济、美观、耐久
2。双向板肋梁楼盖 板厚度h:100～160mm，常用100 ～120mm， 180mm以 上要配双层钢筋，慎用。从经济的角度考虑，板厚度尽量 薄，为板跨度L的1/40 ～1/45。 双向板肋梁楼盖体系通常采用交叉梁体系，梁高h一般 取全梁跨度L的1/16 ～1/12，比主次梁体系主梁的高度小， 原因是力向两个方向传递了。h/b尺寸同前述。搁置在柱 上的交叉梁同时是框架梁，受力类似单向板体系的主梁， 尽管梁高相同，但梁宽可以不同，或者通过增加配筋，以 适应其不同。 下图是双向板主次梁楼盖体系
4、工程实例----广东省韶关市三江紫园工程介绍 总建筑面积约80000m2,由红线内2层地下室、2栋18层和4栋28 层住宅组成。 建筑总高度约98ｍ 地下室层高3.8m，架空层6.0m，其余层高 3.1m，顶层复式。 地震设防烈度6°。基本风压(0.45/0.35)kn/m2。 结构体系为剪力墙体系，墙柱混凝土强度等级最高C40，用 于28层的下面2层及架空层、地下室2层，其余全部C30。 剪力墙厚度：架空层及以下300mm，其余250或200mm。 楼板厚度：普通房间100mm，大房间120/140mm，楼顶最薄 120mm。 设计控制指标：扭转位移比不大于1.5；层间侧移角不大于 1/1000。属于扭转不规则Ⅱ类----一般不规则。 剪力墙配筋：基本上构造配筋，剪力墙采用构造边缘构件。
六、本课程学习内容和要点
在对钢筋混凝土结构、钢结构设计方法以及基础工程
设计已经熟悉的条件下，结合实际设计工程，从结构受力 合理、材料运用合理的角度对多种结构体系以及结构方案 布置进行比较，目的是在满足结构安全的前提下获得更好 的经济效益和更好的适用性。
第二节 结构选型设计的总体问题
一、选型设计的各阶段
2、实例分析 某 城 市 中 心 的 一 个 影 剧 院
拟建总平面图
3、常用柱网尺寸、构件截面尺寸及材料强度 柱网尺寸由使用功能、层高和建筑物总长总宽确定。层高 决定框架梁的最大高度；柱网尺寸宜均匀。 柱构件尺寸由柱网尺寸、楼面荷载和结构总高度决定。 梁板构件尺寸基本按钢筋混凝土楼盖结构确定。 材料强度由建筑物层数和建筑规模确定。一般混凝土C25C40，梁和柱纵向受力钢筋Ⅱ-Ⅲ级，箍筋和板钢筋Ⅰ-Ⅲ级。
第三节 钢筋混凝土楼盖结构方案设计
一.
楼盖类型选择
传力路线明确，设计较容易，适用于双向柱网尺寸不 一样的情况。板厚一般较薄。 两方向梁高不同，美观程度略差，多用于工业建筑或室 内空间有墙分隔的情况。
1、单向板肋梁楼盖（主次梁楼盖）
2、双向板肋梁楼盖（主次梁或交叉梁） 传力合理，造价较低，有效利用室内净高。 适用于双 向柱网尺寸大致相同的情况，尤其交叉梁体系，外形 美观，是常用的结构形式。 板钢筋一般不能充分利用。
1、梁

梁、板砼强度等级宜相同，不高于柱强度 主次梁交叉点处在主梁设吊筋


主梁高度一般不少于次梁高度
从经济考虑，抗裂所需钢筋不应大于强度所需钢筋 从经济考虑，梁宽度不应大于梁高度 梁理想的经济含钢率约在1%~1.5%左右 外墙梁高度应与窗口高度相适应
ห้องสมุดไป่ตู้


悬挑梁高度与简支梁相比，高度大一倍
第五节 轻钢结构选型及方案设计
一、轻钢结构应用范围
1、物流仓库 2、工业厂房 3、集贸市场
二、轻钢结构的形式
1、单跨双坡/多跨双坡 2、柱与轻钢屋面结构刚结/铰接 3、柱与基础刚结/铰接 4、屋面主结构为钢梁/圆钢管桁架/方钢管桁架 5、屋面主结构是空间受力/平面受力 6、柱材料用钢/钢筋混凝土 7、屋面和墙面材料用压型钢板/夹芯板/太空板
3。密肋梁楼盖 常用的尺度是肋间距1m左右，板厚度40 mm～100mm，
小肋梁高可取板跨度L的1/25左右，可看出尺度间于板厚
度和次梁梁高之间的尺寸。 密肋梁楼盖还有双向密肋形式，如图：
4。无梁楼盖
5。空心楼盖（新型结构形式）
北京大钟寺市场批发厅——双向预应力密肋板体系.
三. 梁板结构的构造和经济要求

其余注意事项： a. 基础形式与上部结构匹配； b. 地震设防烈度(抗震等级，轴压比)； c. 施工条件（如是否商品混凝土、市场上钢筋级别等）； d. 有无防火分区； e. 梁高与建筑、空调、水电工种的匹配；
4、工程实例----沙步商业广场结构介绍 一层地下室，上部5层框架结构 楼面活荷载：3.5kn/m2 柱网8.6×10.0M 层高（M）：5.3，5.2，4.0，4.0，4.0，5.3 柱截面(mm)：600×600-800×800 梁截面(mm)：框架梁350×800，300×900,次梁250×600 板厚：100mm 混凝土强度等级：地下室和首层柱，C30 其余层及梁、板，C25
1、结构体系选择
2、结构方案选择 3、结构构件尺寸初步确定 二、综合考虑的因素 1、建筑物使用功能和建筑方案
2、外部作用（荷载）
3、地质条件（包括地下水） 4、施工手段
三、选型设计考虑的原则
1、尽量满足建筑设计所提的要求 2、要考虑施工队伍的技术水平及施工的方便性 3、运用新技术要慎重，要考虑自身有无足够的能力完成该 工程，还要取得业主的认可后方可实施 4、要考虑结构造价的合理性、经济性 5、最后，作为设计公司，工程设计实际上是商业行为，还 要考虑自身的得和失。
二、建筑的结构分类
1、地面以上的结构：
钢筋混凝土结构（包括预应力混凝土结构）
钢结构（包括轻型钢结构）
砌体结构（包括砖、石、砌块） 木结构
混合结构（包括砖与混凝土、钢与混凝土）
薄膜结构、悬索结构、索膜结构
2、地面以下的结构（基础部分）
天然浅基础（独立基础、条形基础、十字交叉基础、筏 型基础） 深基础（桩基础） 人工挖孔桩
二. 各种楼盖的常用尺度和布置 1、单向板肋梁楼盖 板厚度h:100～160mm，常用100 ～120mm， 180mm以 上要配双层钢筋，慎用。从经济的角度考虑，板厚度尽量 薄，为板跨度L的1/30 ～1/45。 次梁：梁支承在主梁上，通常是连续梁形式，仅承受 竖向力作用。梁高h常取梁跨度L的1/15 ～1/12。h/b约 2 ～ 3.5。 主梁：梁两端支承在框架柱或墙上的是主梁，大空间时， 为连续梁形式。除受有竖向力外，还受有地震作用力、风 的作用力。梁高h常取梁跨度L的1/12 ～1/10。h/b约2.5 ～ 5。 下面是主次梁楼盖结构的几种布置方式，要点是：增加 净高、传力路线短、受力合理。
三、高层结构
1、结构在高层建筑的重要性和特殊性 高层建筑的主要矛盾是其刚度要求，即它做得越高， 受到的水平荷载越大，设计有效的结构抵抗外部水平作用 使其不至于变形过大，成为高层建筑结构设计的关键，为 此，建筑设计师在方案设计方面也要服从结构工程师。换 句话来说，做高层就是做它的结构。 2、结构规范对于结构体系的规定 体系与建筑物功能、总高度及抗震设防烈度相关。 例如，7°烈度设防，框架不能超过55m，落地剪力墙和 框架-剪力墙结构不能超过120m。 有高宽比的要求，例如，7 °烈度设防剪力墙最大为6。 结构方案应当规则，在平面和沿建筑物高度尽量减少凹凸。
3、结构设计的两种状态
承载力极限状态和正常使用极限状态。
四、结构设计的依据
1、力学原理
2、设计与施工规范、规程
3、材料标准、产品目录、材料的检测报告 4、工程地质资料（报告） 5、建筑物使用要求（设计任务书） 6、政府的批准建设文件
五、课程学习目的
宏观把握结构方案设计的内涵及原则，以便在今后的
结构设计工作中掌握主动性，有目的地进行结构选型设计、 方案比较和优化设计。
3、材料要求
尽量使用强度等级高的材料，好处：

减轻自重，有利于抗震；有利于减少基础费用 增加内部空间 降低造价
第四节 多、高层建筑结构体系与布置
一、 概述
1、结构体系
体系主要由以下几种： 框架、框架—剪力墙、剪力墙、框架—筒体、筒体 等。 多层与高层在结构体系上有本质的不同，多层基本 上全是框架体系，而高层基本上全是剪力墙体系或框 架—剪力墙体系。这几种体系的不同在于框架体系的梁 柱构件既承受竖向力，同时也承受水平力，而框架剪力 墙体系中，梁柱构件主要承受竖向力，水平力主要由剪 力墙承受。
梁宽与梁高的比值约在1.5~4之间，梁高时取大值
2、板 板不宜太厚，一般不超过160mm，超过180mm则要设双层 钢筋，更不经济； 板不宜太小，否则由于最小厚度限制，不经济 板不宜太大，否则自重作用下配筋也很大； 从经济考虑，板钢筋宜用高强度，如Ⅲ级钢筋；若由裂 缝控制，则用Ⅰ级钢筋经济； 若板尺寸不是很大，板上可以直接承受集中荷载或线荷 载，这种方式经常用于多、高层住宅的小房间（厨房、 卫生间等）的布置； 板厚通常由板跨度和板面活荷载决定，工业厂房板厚不 宜少于120mm。
3、密肋梁楼盖
另一方向梁尺寸大，主要用于增加单方向室内净高。
制作时费模板，应用不多。 4、无梁楼盖
有效增加室内净高，板厚度较大，配筋多，不经济，多 用于荷重较大的情况，例如多层厂房、上有覆土的地下车 库等底板、顶板。 抗震性能差，地震区限制使用板柱结构。
5、预应力混凝土梁板结构 单、双向预应力钢筋混凝土梁，能增加室内净高。 预应力混凝土无梁板，能有效增加室内净高。
结构选型与方案设计
水利与土木工程学院 陈存恩 2008.9
参考教材： 建筑概念设计与选型，江见鲸，机械工业出版社 建筑结构选型，陈眼云等，华南理工大学出版社 建筑结构选型，张建荣，中国建筑工业出版社 中大跨建筑结构体系及选型，虞季森，中国建筑 工业出版
第一节 建筑结构概论
一、建筑与结构的关系 建筑是结构的外衣；结构是建筑的骨架
高层建筑中，水平荷载和地震作用对结构设计起着决定性的作用。 内力或位移
=f(H4)
M=f(H2)
N=f(H)
结构内力、位移与高度H的关系
H
3、高层建筑结构设计控制指标及要点（高规及广东省补充规定） 各种结构体系的最大适用高度和高宽比（A级/B级） 平面布置原则----与A/B级有关，B级允许高度大，但是在平面 布置时对扭转位移比要求更严。 竖向布置原则----与上面类似。 变形缝的宽度与结构高度有关，结构越高，缝越宽。 层间位移角限制通常是控制指标。 结构的抗震等级确定----与A/B级有关，B级要求更严。 体型不规则的划分----规则，不规则Ⅰ类，不规则Ⅱ，特别不 规则，严重不规则。 对剪力墙截面的要求：不宜太长或太短，墙厚度一般不小于 200mm和层高的(1/20，1/16)。另外，按抗震等级的不同，剪 力墙配筋不同，还要设置构造边缘构件或约束边缘构件。