结构前辈分享经验之结构设计

　　本文是送给刚接触结构设计及希望从事结构设计的新手的，其目的是使新手们对结构设计的过程以及结构设计所包括的内容有一个大致的了解，请前辈们不要见笑了
　　
　　 1)，看懂建筑图
　　
　　结构设计，就是对建筑物的结构构造进行设计，首先当然要有建筑施工图，还要能真正看懂建筑施工图，了解建筑师的设计意图以及建筑各部分的功能及做法，建筑物是一个复杂物体，所涉及的面也很广，所以在看建筑图的同时，作为一个结构师，需要和建筑，水电，暖通空调，勘察等各专业进行咨询了解各专业的各项指标。在看懂建筑图后，作为一个结构师，这个时候心里应该对整个结构的选型及基本框架有了一个大致的思路了.
　　
　 　2)，建模(以框架结构为例)（关键）
　　
　　当结构师对整个建筑有了一定的了解后，可以考虑建模了，建模就是利用软件，把心中对建筑物的构思在电脑上再现出来，然后再利用软件的计算功能进行适当的调整，使之符合现行规范以及满足各方面的需要.现在进行结构设计的软件很多，常用的有PKPM，广厦，TBSA等，大致都差不多。这里不对软件的具体操作做过多的描述，有兴趣的可以看看，每个软件的操作说明书（好厚好厚的，买起来会破产）。每个软件都差不多，首先要建轴网，这个简单，反正建筑已经把轴网定好了，输进去就行了，然后就是定柱截面及布置柱子。柱截面的大小的确定需要一定的经验，作为新手，刚开始无法确定也没什么，随便定一个，慢慢再调整也行。柱子布置也需要结构师对整个建筑的受力合理性有一定的结构理念，柱子布置的合理性对整个建筑的安全与否以及造价的高低起决定性作用...不过建筑师在建筑图中基本已经布好了柱网，作为结构师只需要对布好的柱网进行研究其是否合理.适当的时候需要建议建筑更改柱网.当布好了柱网以后就是梁截面以及主次梁的布置.梁截面相对容易确定一点，主梁按1/8~1/12跨度考虑，次梁可以相对取大一点，主次梁的高度要有一定的差别，这个规范上都有要求。而主次梁的布置就是一门学问，这也是一个涉及安全及造价的一个大的方面.总的原则的要求传力明确,次梁传到主梁，主梁传到柱，力求使各部分受力均匀。还有，根据建筑物各部分功能的不同，考虑梁布置及梁高的确定（比如住宅，在房中间做一道梁，本来层就只有3米，一道梁去掉几十公分，那业主不骂人才怪...）。梁布完后，基本上板也就被划分出来了，当然悬挑板什么的现在还没有，需要以后再加上...,梁板柱布置完后就要输入基本的参数啦，比如混凝土强度啊，每一标准层的层高啊，板厚啊，保护层啊，这个每个软件设置的都不同，但输入原则是严格按规范执行.当整个三维线框构架完成，就需要加入荷载及设置各种参数了，比如板厚啊，板的受力方式啊，悬挑板的位置及荷载啊什么的，这时候模形也可以讲基本完成了，生成三维线框看看效果吧，可以很形象的表现出原来在结构师脑中那个虚构的框架。
　　
　　2.计算
　　
　　计算过程就是软件对结构师所建模型进行导荷及配筋的过程，在计算的时候我们需要根据实际情况调整软件的各种参数，以符合实际情况及安全保证,如果先前所建模型不满足要求，就可以通过计算出的各种图形看出，结构师可以通过对计算出的受力图，内力图，弯矩图等等对电算结果进行分析，找出模型中的不足并加以调整，反复至电算结果满足要求为止，这时模型也就完全的确定了.然后再根据电算结果生成施工图，导出到CAD中修改就行了，通常电算的只是上部结构，也就是梁板柱的施工图，基础通常需要手算，手工画图,现在通常采用平面法出图了，也大大简化了图纸有利于施工。
　　
　　3.绘图
　　
　　当然，软件导出的图纸是不能够指导施工的,需要结构师根据现行制图标准进行修改，这就看每个人的绘图功底了，施工图是工程师的语言，要想让别人了解自己的设计，就需要更为详细的说明，出图前结构师要确定，别人根据施工图能够完整的将整个建筑物再现于实际中，这是个复杂的过程，需要仔细再仔细，认真再认真。结构师在绘图时还需要针对电算的配筋及截面大小进一步的确定，适当加强薄弱环节，使施工图更符合实际情况，毕竟模型不能完完全全与实际相符。最后还需要根据现行各种规范对施工图的每一个细节进行核对，宗旨就是完全符合规范，结构设计本就是一个规范化的事情.我们的设计依据就是那几十本规范，如果施工图中有不符合规范要求的地方，那发生事故，设计者要负完全责任的......总的来讲，结构施工图包括设计总说明，基础平面布置及基础大样图，如果是桩基础就还有桩位图，柱网布置及柱平面法大样图，每层的梁平法配筋图，每层板配筋图，层面梁板的配筋图，楼梯大样图等，其中根据建筑复杂程度，有几个到几十个结点大样图.
　　
　　4.校对审核出图
　　
　　当然，一个人做如此复杂的事情往往还是会出错，也对安全不利，所以结构师在完成施工图后，需要一个校对人对整个施工图进行仔细的校对工作，校对通常比较仔细资格也比较老，水平也比较高，设计中的问题多是校对发现的，校对出了问题后返回设计者修改。修改完毕交总工审核，总工进一步发现问题返回设计者修改，通常修改完毕后的施工图，有错误的可能性就很低了，就是有错误，也对整个结构不会产生灾难性的后果...然后签完字，盖完出图章和注册章，拿去晒图吧...
　　
　　5.联系单或设计变更
　　
　　在建筑物的施工过程中，有时候实际情况与设计考虑的情况不符或，设计的施工难度过大，施工无法满足就需要设计变更，由甲方或施工队提出问题，返回设计修改，在施工过程中，设计也需要多次到工地现场进行检查，看施工是否是按照自己的设计意图来做的，不对的地方及时指出修改...
　　
　　1). 地质报告看什么-----
　　
　　(1)、先看清楚地质资料中对场地的评价和基础选型的建议，好对场地的大致情况有一个大概的了解；
　　
　　(2)、根据地质剖面图和各土层的物理指标对场地的地质结构、土层分布、场地稳定性、均匀性进行评价和了解；
　　
　　(3)、确定基础形式；
　　
　　(4)、根据基础形式，确定地基持力层、基础埋深、土层数据等；
　　
　　(5)、沉降数据分析；
　　
　　(6)、是否发现影响基础的不利地质情况，如土洞、溶洞、软弱土、地下水情况.......等等。注意有关地下水地质报告中经常有这样一句“勘察期间未见地下水”，如果带地下室，而且场地为不透水土层，例如岩石，设计时必须考虑水压，因为基坑一旦进水，而水又无处可去，如果设计时未加考虑那就麻烦了。
　　
　　2). 钢筋验收验什么
　　
　　(1) 钢筋数量与直径；
　　
　　(2) 钢筋锚固；
　　
　　(3) 钢筋间距；
　　
　　(4) 钢筋保护层；
　　
　　(5) 箍筋弯钩；
　　
　　(6) 后浇带钢筋；
　　
　　(7) 拉结筋；
　　
　　(8) 钢筋搭接长度及接头率；
　　
　　(9) 钢筋接头部位；
　　
　　(10) 钢筋合格证及试验报告。
　　
　　3). 验槽到底该验什么
　　
　　验槽是为了普遍探明基槽的土质和特殊土情况，据此判断异常地基的局部处理；原钻探是否需补充，原基础设计是否需修正，对自己所接受的资料和工程的外部环境进行确认。
　　
　　(1) 地基土层是否是到达设计时由地质部门给的数据的土层，是否有差别，主要由勘察人员负责；
　　
　　(2 )基础深度是否达设计深度，持力层是否到位或超挖，基坑尺寸是否正确，轴线位置及偏差、基础尺寸；
　　
　　(3) 验证地质报告，有不相符的情况下协商解决，修改设计方案；
　　
　　(4) 基坑是否积水，基底土层是否被搅动；
　　
　　(5 )有无其他影响基础施工质量的因素(如基坑放坡是否合适，有无塌方)
　　
　　4). 主体验收验什么---
　　
　　主体验收，结构工程师主要注意的内容有：
　　
　　(1)、梁柱板尺寸定位是否设计要求，其成形质量如何，是否有蜂窝麻面等。还有是否有修补的痕迹，如果有，应询问修补的原因，是否对结构有影响。
　　
　　(2)、预埋件是否准确埋设，插筋是否预留，雨水管过水洞是否留设准确，卫生间等设备是否按要求留设，对后封的洞板钢筋是否预留等。
　　
　　(3)、砌体工程的砂浆是否饱满，强度是否够（可以用手扳一下），砌体的放样如何，是否平直，墙面是否平整。砌体中的构造柱是否设槎，框架梁下砌体是否密实，圈梁是否按要求设置。墙面的砂浆找平层厚度是否过厚。等等。
　　
　　(4)、看看各层施工时的沉降记录如何，是否有过大的差异沉降。每层增加的沉降量，及各观测点间的沉降差如何。如有差异过大，首先加大观测密度。
　　
　　(5)、查看施工记录,各种材料合格证,试件的强度检验报告等
　　
　　5). 结构专业扩初说明包含什么
　　
　　一、设计依据：
　　
　　1.主要设计规范和规定
　　
　　2.岩土工程勘察
　　
　　二、自然条件：
　　
　　基本风压值、建筑物抗震设防烈度、建筑物抗震重要性分类、建筑物安全等级、场地土类型、地震作用、抗震措施、场地稳定性、场地土层描述。
　　
　　三、基础
　　
　　1．拟建建筑物地基基础设计等级;基础持力层。
　　
　　2．拟建建筑物基础形式。
　　
　　3．场地地下水对混凝土结构和钢筋混凝土中钢筋有无腐蚀性及措施。
　　
　　四、上部结构形式及平面布置说明
　　
　　五、材料
　　
　　1．混凝土强度等级
　　
　　2．隔墙材料
　　
　　六、使用荷载标准值
　　
　　七、计算方法和结果
　　
　　1 计算软件
　　
　　2 主要技术参数：自震周期、 层间位移、剪重比、总质量G。
　　
　　6） 结构施工图主要画什么
　　
　　1 结构设计说明；
　　
　　2 基础平面图及详图：基础尺寸定位、暖沟图及基础留洞图；
　　
　　3▲结构平面图及详图:主要包括模板图、现浇板的配筋（预制板的布置）、特殊节点详图、过梁布置、雨蓬、阳台、挑檐布置和其剖面详图、楼梯布置、板顶标高、梁布置及其编号、板上开洞洞口尺寸及其附加筋、屋面上人孔、通气孔位置及详图；
　　
　　4 柱配筋及详图；
　　
　　5 梁平面配筋图及详图；
　　
　　6 楼梯详图；
　　
　　7 墙、暗柱详图及构造；
　　
　　8 圈梁、构造柱布置及其剖面详图；
　　
　　9 非结构构件详图及构造。
　　
　　7）. 计算书内容主要有什么----
　　
　　一、 设计依据
　　
　　1.执行的国家标准、部颁标准与地方标准；
　　
　　2.资料：地质勘察报告、试桩报告、动测报告等；
　　
　　3.应用的计算分析软件名称、开发单位。
　　
　　二、 结构的安全等级:
　　
　　砼结构、钢结构、桩基、天然地基等安全等级。
　　
　　三、荷载取值
　　
　　1 墙自重取值：
　　
　　(1) 砼墙
　　
　　(2) 围护外墙
　　
　　(3) 内隔墙
　　
　　(4) 活动隔断等效荷载
　　
　　2．侧压力、水浮力计算、人防等效静载、底层施工堆载、支挡结构的地面堆载。
　　
　　四、楼面（含地下室）、屋面荷载计算（推荐格式，括号中数值为推荐值）
　　
　　1． 底层楼面
　　
　　静载：
　　
　　(1) 砼板厚 mm，自重标准值 (kN/m2)；
　　
　　(2) 面层厚度 mm，自重标准值 (kN/m2)；
　　
　　(3) 底粉或吊顶(含吊挂灯具风管重) ，标准值(kN/m2)；分项系数。
　　
　　静载合计 标准值 (kN/m2)
　　
　　活载：
　　
　　施工活载标准值(kN/m2)，分项系数。
　　
　　2． 楼面荷载计算：按荷载标准层分别写。
　　
　　一般楼面：
　　
　　静载：
　　
　　(1) 砼板厚 mm，自重标准值 (kN/m2)；
　　
　　(2) 面层厚度 mm，自重标准值 (kN/m2)；
　　
　　(3) 底粉或吊顶(含吊挂灯具风管重) ，标准值(kN/m2)；分项系数。
　　
　　静载合计 标准值 (kN/m2)
　　
　　活载：
　　
　　(1) 活载标准值 kN/m2，分项系数。
　　
　　(2) 等效隔断 kN/m2，分项系数。 特殊楼面：机房、贮藏、库房等活载大的
　　
　　逐项写出。
　　
　　(3) 隔墙计算：q= kN/m2，hioxqi= kN/m 其中hio(净高)
　　
　　不上人屋面：
　　
　　静载：
　　
　　(1) 防水层，标准值 kg/m2，分项系数
　　
　　(2) 保温层，标准值 kN/m2，分项系数
　　
　　(3) 找平隔气层，标准值 kN/m2，分项系数
　　
　　(4)屋面板，标准值 kN/m2，分项系数
　　
　　静载合计： kN/m2
　　
　　检修活载：标准值0.7kN/m2，分项系数
　　
　　注：不上人的屋面活载平屋面建议标准值1.0kN/m2，斜屋面为0.5kN/m2。
　　
　　上人屋面：
　　
　　静载：
　　
　　饰面，标准值 kN/m2，分项系数。
　　
　　刚性面层(50厚)，标准值 kN/m2，分项系数。
　　
　　找平层，标准值 kN/m2，分项系数。
　　
　　防水层，标准值 kN/m2，分项系数。
　　
　　保温层，标准值 kN/m2，分项系数。
　　
　　找平、隔气层，标准值 kN/m2，分项系数。
　　
　　屋面板，标准值 kN/m2，分项系数。
　　
　　吊顶或底粉，标准值 kN/m2，分项系数。
　　
　　合 计： kN/m2
　　
　　楼梯荷载计算：
　　
　　静载：
　　
　　(1) 楼板自重标准值，分项系数。
　　
　　(2) 饰面自重标准值，分项系数。
　　
　　(3) 底粉自重标准值0.5kN/m2。
　　
　　合 计： kN/m2
　　
　　五、地基基础计算书
　　
　　1． 天然地基
　　
　　(1) 持力层选择，基础底面标高。
　　
　　(2) 地基承载力设计值计算。
　　
　　(3) 底层柱下端内力组合设计值(可以用平面图代替)。
　　
　　(4) 基础底面积计算、地基变形计算
　　
　　应归纳总底面积，总垂直荷载设计值，供校对用。
　　
　　(5) 基础计算书：冲切、抗剪、抗弯计算。
　　
　　2． 复合地基
　　
　　(1) 静载试验值。
　　
　　(2) 承载力设计值计算与选用值。
　　
　　(3) 、(4)、(5)同天然地基。
　　
　　3． 桩基
　　
　　(1) 结构计算，取出柱底内力；
　　
　　(2) 单桩承载力极限标准值计算(分别按钻孔计算)
　　
　　(3) 桩数计算 ;总桩数，总荷载设计值。
　　
　　(4) 静载试验分析，桩位调整。
　　
　　(5) 承台设计计算（冲切、剪切、抗弯）
　　
　　六、地下室计算
　　
　　1． 荷载计算
　　
　　2． 内力分析：侧板、底板。
　　
　　3． 配筋原则
　　
　　(1) 强度控制顶板。
　　
　　(2) 裂缝控制，结构自防水底板、周边墙板。
　　
　　七、 电算部分
　　
　　1 结构设计总信息
　　
　　2 周期、振型、地震力
　　
　　3 结构位移
　　
　　4 轴压比与有效计算长度系数简图
　　
　　5 各层楼面及墙、梁荷载
　　
　　6 各层平面简图
　　
　　7 各层配筋简图
　　
　　8 层超筋超限输出信息