建筑结构设计步骤

建筑结构设计步骤

摘要：文章对建筑结构设计的步骤进行了阐述，分析了在各步骤的设计过程中

要注意的问题，并结合现行设计规范和设计经验对相关问题进行了探讨。

关键词：建筑结构；设计；步骤

引言

目前我国现阶段的建筑设计基本上是通过软件来完成计算部分，大多采用PKPM，广厦，ETABS等，对于需要特殊处理的建筑设计，如隔震设计、高层抗风，结构非线性分析、关键节点的受力分析设计等则需要用到SAP200、ANSYS等有限

元软件；文章以普通民用住宅的混凝土框架结构的设计为例来对结构设计步骤进

行探讨。

1 结构方案的确定

结构设计方案是根据建设方提供的建筑设计方案来确定的，因此在结构设计

之前首先要仔细的审核建筑方案，然后根据建筑方案的要求来确定结构相关参数，可从以下几方面来进行：

1.1 结构选型，根据建筑方案的建筑功能要求，以及建筑物高度（含地下室）

确定结构采用何种类型的结构，在民用住宅大多采用框架结构、框剪结构、短肢

剪力墙结构、剪力墙结构。超高层中则大多采用型钢混凝土或钢-砼框剪，框筒结

构等

1.2 参数确定，根据建筑所在地和建筑物的重要性和建筑功能来确定结构设计

参数，各参数信息的确定根据荷载规范和建筑抗震设计规范等规范来确定，其中a）荷载参数，荷载包括恒荷和活荷，恒荷分为楼面和屋面恒荷，活荷包括楼面、屋面活荷、积灰、风、雪荷等，可根据规范对荷载进行设定。高层建筑中主要是

风荷载影响最大。b）风荷载信息包括：基本风压，地面粗糙度，体型系数，基

本周期等；c）地震信息：设防烈度，设计地震分组，场地土类别等。

1.3 地质勘察报告，在地基结构设计中地质勘查报告时设计的依据，设计人员

应根据实际工程情况向甲方提出勘察要求，甲方委托勘察单位进行勘察并提交勘

察报告。勘查报告应包括以下内容：勘察目的和依据标准；拟建项目概况，勘察

工作布置和勘察方法；场地地形、地质构造、地层、地貌、岩土性质及其均匀性；岩土性质各项指标，岩土的变形参数、强度参数、地基承载力的建议值；地下水

水位，类型；基础形式的推荐；另附勘察点平面布置图、探孔柱状图、土层剖面图、岩层等高线等。

2 结构布置

完成结构选型和各种参数的确定之后，接下来是结合建筑平面设计对结构进

行布置，包括平面布置和竖向布置。（1）平面布置主要是确定柱子，剪力墙的

位置，布置时宜布置规则对称，保持整体性良好。对于不规则的方案，如扭转不

规则时，楼层层间位移应大于该楼层两端弹层间位移平均值的1.2倍；凹凸不规

则时，凹进的一侧应大于相应投影方向总尺寸的30%；对于长度太长或层间高度

相差较大的情况要设置后浇带。（2）竖向布置是对建筑立面和剖面进行布置，

结构的侧向刚度宜均匀变化，主要承重构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐

渐减小，对于侧向刚度不规则时，该层的侧向刚度小于上一层的70%，除顶层外，局部缩进的水平尺寸应大于下一层的25%；竖向抗侧力构件不连续时，竖向抗侧

力构件如柱、抗震支撑、抗震墙的内力应由水平转换构件如梁、桁架、厚板等向

下传递。

3 构件截面估算

完成结构选型和结构布置后，主要是对主要的承重构件进行截面估算，以便

进行整体结构的建模。

3.1 柱截面的估算，首先进行柱轴力估算，采用公式N=nAq，（n：柱承受楼

层数，A：柱子从属面积，q：竖向面荷载）其中竖向荷载取值为，普通住宅取大值，办公楼取小值。其次进行轴力调整，主要是引入水平地震荷载进行轴力调整，再次进行面积估算，根据公式Ac≥Nc/（a*fc）来进行计算，其中Nc为轴力调整值，a为轴压比，最后根据面积和受弯情况，按各向轴跨比确定宽高b，h的值，通常h/b<4。

3.2 梁截面的估算，主梁的梁高h 取1/8-1/12的梁跨、次梁1/12至1/18的梁跨、取悬挑梁取1/6的梁跨、梁宽b取1/2-1/3梁高。

3.3 板厚的估算，通常情况下板厚对于取1/30的板跨，双向板取1/30-1/40的板跨，悬挑板取1/10板跨。

4 结构计算

结构设计中的上部结构的计算部分一般由软件完成，在通常情况下大多采用PKPM进行建模分析，建模过程中，根据前面确定的结构类型，确定梁、柱、板、剪力墙布置位置，设定各构件截面大小、混凝土强度等级，对结构进行建模分析。在建模完成后，软件开始计算分析，等待计算完成，并对结果进行分析

5 结果分析

数据结果的分析时设计过程中比较复杂也是比较重要的环节，通过对结果的

分析找出设计过程中的遗漏或错误的地方，并及时的进行修正，使其能够符合规

范标准的要求，使结构安全、经济，合理。

5.1 原始输入数据检查，检查各参数设置是否正确，如混凝土强度等级，荷载情况，地震，风信息等，尤其是核查荷载，检查各楼层单位面积的质量，和单位

面积的荷载并与经验值对比，判断荷载是否合理。

5.2 结构的整理分析，它包括以下几个方面，1）水平位移角，对照规范检查

层间位移是否符合要求；

5.3 位移比，主要是最大层间位移与平均层间位移的比值，A级高度建筑不宜

大于1.5，B级高度结构不宜大于1.2，不应大于1.4。

5.4 抗震分析，若质量参与系数少于90％时则应该增加振型数重新计算，并

按照经验判断周期是否合乎要求，周期比的控制中，对于A级高度建筑不应大于0.9，B级高度结构不应大于0.85；周期比主要是要求结构的承载布局合理，如果

周期比不能满足规范的要求，则证明结构扭转效应明显，这时则需增加结构周围

构件的刚度，减小中间构件的刚度，以便增大结构的抗扭刚度。

5.5 剪重比是抗震设计中很重要的参数。规范中对其最小值做了明确的规定，主要是由于采用振型分解法时不能准确的计算得出，而在较长周期的结构中，地

震加速度和位移可能会对结构产生很大的破坏，如剪重比不满足规范要求，则结

构可能有较明显的薄弱部位，必须对其进行调整

5.6 结构竖向设计分析，主要包括两个方面，分别为侧向刚重比和层间受剪承载力；其中刚重比是控制结构竖向不规则的指标，是指结构刚度与重力荷载的比值，也是结构整体稳定性的重要影响因素，同时是重力二阶效的主要参数，若刚

重比不满足设计规范要求很可能会导致结构失稳甚至倒塌，因此规范中对此作了

如下规定：a）普通楼层中：该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%，或小于其

上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%；b）首层转换结构：上下层刚度比宜接