1、級項目設計指導書一、結構設計前期工作：1、 熟悉設計任務書。2、 從結構設計角度，對本項目的建筑施工圖進行仔細研究，及時向建筑師反饋信息，對圖中不合理處進行調整。3、 通過查閱國家規范及有關資料，確定下列有關參數：基本風壓、地面粗糙度、抗震設防烈度、設計地震分組、場地土類別、框架的抗震等級、剪力墻的抗震等級等。4、多層住宅的幾個常用數據：（1）層高：樓層3000mm，底層36004000mm（2）室內外高差：300450mm（23個步級）（3）基礎面比室外地坪至少低300500mm。（主要是給管道留出空間，基礎埋深主要還是由地基持力層深度決定）（4）混凝土強度等級（6層）：各層柱及梁板均用C2

2、5。（5）衛生間沉斗回填土容重：。二、結構方案的確定：1、選擇合理的結構體系：根據建筑物高度、抗震設防烈度、建筑平面布置等方面的情況，選擇合理的結構體系，如框架、框架剪力墻、剪力墻、筒體等。2、結構總體布置：結構概念設計的過程。建筑上：應滿足建筑使用功能、建筑美學的要求。結構上：滿足強度、剛度和穩定性的要求。（參考教材的結構總體布置原則）三、荷載統計：按實際情況統計，注意不能多算或漏算。（為計算方便，在不影響設計精度的情況下，可以作適當的歸類合并）1、樓面恒載：按建筑設計實際情況統計。（單位：kN/m2） 如結構層、地面面層、吊頂、防水層等。2、樓面活載：按建筑的使用功能，查建筑結構荷載規范。

3、（單位：kN/m2）3、墻自重：按建筑設計實際做法（墻體材料、厚度、面層）及墻體高度計算墻體線荷載，具體計算見篇末補充材料。（單位：kN/m）4、梁、柱自重：按梁、柱幾何尺寸計算。四、結構平面計算：（由指導教師指定某層）根據結構平面布置，不考慮樓板的連續性，對所有樓板進行結構彈性計算。樓板厚度的取值：樓板厚度（雙向板），（單向板），為板的短跨跨度；抗震地區一般板厚不小于100mm。雙向板：由樓板跨度（長跨、短跨）、邊支承情況（固端、簡支、自由）和樓面面荷載（恒載、活載），查表計算。 單向板：取1m計算單元進行計算，由樓板跨度（短跨）、邊支承情況（固端、簡支、自由）和樓面面荷載（恒載、活載），按

4、單跨計算。五、梁、柱截面估算1、梁：主梁：梁高，梁寬，為梁的跨度； 次梁：梁高，梁寬，為梁的跨度。2、柱：抗震設計中一般按軸壓比限值估算。柱截面尺寸可用以下經驗公式估算：式中：為柱截面面積，m2； 為驗算截面以上樓層層數； 為驗算柱的負荷面積，可根據柱網尺寸確定，m2；為混凝土軸心抗壓強度設計值；為軸壓比限值，查建筑抗震設計規范；為地震及中、邊柱的相關調整系數，7度中柱取1、邊柱取1.1，8度中柱取1.1、邊柱取1.2。 為結構單位面積重量（豎向荷載），根據經驗估算鋼筋混凝土高層建筑約為1218 kN/m2。六、框架計算簡圖1、基本假定：（1）結構分析的彈性靜力假定（2）平面結構假定（3）樓板

5、在自身平面內剛性假定（4）水平荷載按位移協調原則分配2、計算單元的選取（由指導教師指定某一榀框架）3、框架梁、柱的截面特性和線剛度計算： 框架梁、柱的線剛度按下式計算： 式中為混凝土彈性模量；為桿件長度；為桿件的截面慣性矩。 框架梁跨度取柱軸線間的距離；樓層柱高取層高，即為各層梁頂面之間的結構標高差，底層柱高則取基礎頂面到二層梁頂面的高度。 對于現澆樓面結構，中間框架梁取；邊框架梁取；為矩形截面慣性矩。七、豎向荷載作用下的內力計算：要求采用分層法計算，荷載取標準值，考慮到荷載效應組合的需要，恒載、活載應分別計算，組合時再乘上相應的分項系數。1、 基本假定：（1） 忽略框架在豎向荷載作用下的側移

6、和由它引起的側移力矩；（2） 忽略本層荷載對其它各層內力的影響。2、 計算方法：（1） 將多層框架分層，以每層梁與上下柱組成的單層框架作為計算單元，柱遠端假定為固端；（2） 用力矩分配法分別計算各計算單元的內力；（3） 由于除底層柱底是固定端外，其它各層柱均為相互間彈性連接，為減少誤差，除底層柱外，其它各層柱的線剛度均乘以0.9的折減系數，相應的傳遞系數也改為1/3，底層柱仍為1/2。（4） 分層計算所得的梁端彎矩即為最后彎矩。由于每根柱分別屬于上下兩個計算單元，所以柱端彎矩要進行疊加。3、框架梁端彎矩調幅：框架梁端彎矩調幅只對豎向荷載作用下的內力進行，水平荷載作用下產生的彎矩不參加調幅，由此

7、，彎矩的調幅應在內力組合之前進行。調幅以后梁端彎矩按下式計算：式中為彎矩調幅系數，對于現澆框架可取。支座彎矩降低后，必須按平衡條件計算加大跨中設計彎矩，調幅后梁端彎矩、的平均值與跨中最大正彎矩之和應不小于按簡支梁計算的跨中彎矩： 同時還要注意，梁截面設計時所采用的跨中設計彎矩值不應小于按簡支梁計算的跨中彎矩的一半。八、水平地震作用下的結構側移及內力計算對于高度不超過40m，以剪切變形為主，且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構，可采用底部剪力法計算水平地震作用，只考慮基本振型（第1振型）的地震作用。該方法將結構簡化為作用于各樓層位置的多個質點，結構底部總剪力與地震影響系數及各質點的重力荷載代表值

8、有關。為計算各質點的重力代表值，可先分別計算各樓面層梁、板、柱的重量，各樓層墻體的重量，然后按以樓層為中心上下各半個樓層的重量集中于該樓層的原則計算各質點的重力荷載代表值。水平地震作用計算還涉及結構的自振周期，采用頂點位移法確定。水平地震作用下內力及位移分析均采用D值法進行。1、計算各層自重：計算各層梁、板、柱自重標準值。2、計算各層重力荷載代表值Gi：計算各層重力荷載代表值Gi，重力荷載取100恒載，50雪荷載，50活荷載。3、計算總重力荷載代表值G：總重力荷載代表值G為各層重力荷載代表值之和。4、計算結構等效總重力荷載代表值Geq：結構等效總重力荷載代表值Geq=0.85G5、橫向框架抗側

9、剛度計算：采用頂點位移法求結構自振周期需要用到結構抗側剛度，為此要先計算各樓層柱的抗側剛度。當為高層建筑、柱子截面較大，或梁柱線剛度比小于3、考慮抗震要求有強柱弱梁的框架時，節點轉角通常較大，用反彎點法計算的內力誤差較大，因此要采用修正的柱抗側剛度和調整反彎點高度的D值法計算水平荷載下框架的內力。各層修正后柱抗側剛度D為：為柱剛度修正系數，表示梁柱剛度比對柱剛度的影響，一般柱與底層柱分別考慮，按課本表格采用，列表計算。 計算出各層的總D值。6、橫向自振周期計算：假想把集中在各層樓面處的重力荷載代表值視作水平荷載來計算結構頂點側移：（建議用EXCEL列表計算） 式中：為集中在k層樓面處的重力荷載

10、代表值；為把集中在各層樓面處的重力荷載代表值視為水平荷載而得到的第i層的層間剪力。對質量和剛度沿高度均勻的框架結構，結構自振周期由頂點位移確定，可按下式計算：式中周期的經驗折減系數（主要考慮非結構構件影響），7、水平地震作用及樓層地震剪力計算：（建議用EXCEL列表計算）（1）由房屋的抗震設防烈度、場地類別及設計地震分組確定地震作用計算參數：為阻尼比，一般建筑結構取0.05。為地震影響系數最大值，阻尼比為0.05的建筑結構，根據抗震設防烈度查表得到。為特征周期，根據場地類別及設計地震分組查表得到。（2）按下式計算的相應于結構基本自振周期的水平地震影響系數：當時, 當時, 式中為結構自振周期；

11、為阻尼比調整系數，當阻尼比為0.05時，取1.0； 為衰減系數，當阻尼比為0.05時，取0.9。（3）按下式計算結構總水平地震作用標準值：各質點水平地震作用的標準值為：當結構有高振型影響時，頂部位移及慣性力加大。在底部剪力法中，用頂部附加荷載 考慮高振型的影響。頂部附加水平地震作用為： 式中：為結構等效總重力荷載代表值，；為第i層樓板離地面高度；為相應于結構基本自振周期的地震影響系數，由反應譜曲線計算；為頂部附加地震作用系數，當時取0，當時按表選用，當計算的時取。（4）各質點橫向水平地震作用及樓層地震剪力列表進行計算。8、水平地震作用下的位移驗算：（建議用EXCEL列表計算）計算側移應采用荷載

12、標準值，并滿足結構側向變形的限值。水平地震作用下框架結構的層間位移和頂點位移分別由下式計算得出： 要求分別滿足： 、分別為框架結構允許的最大頂點位移和層間位移，見課本。9、水平地震作用下的框架內力計算：（建議用EXCEL列表計算）（1）由求得框架第i層的層間剪力后，i層j柱分配得剪力及該柱上、下端彎矩和分別按下列各式計算： 柱端剪力： 下端彎矩： 上端彎矩： 上式中：其中、查表可得，具體見課本。（2）根據節點平衡計算梁端彎矩：對于邊柱：對于中柱：（3）根據力的平衡，由梁兩端的彎矩求出梁的剪力： （4）根據梁的剪力，從上到下利用節點的豎向力平衡條件，可求出柱的軸力。（5）根據計算結果畫出橫向水平

13、地震作用下得框架梁的彎矩M圖、剪力V圖、及柱的軸力N圖。九、內力組合1、荷載組合：為減少手算工作量，荷載組合簡化如下：（1）1.2×恒+1.4×活（2）1.2×重力荷載代表值+1.3×水平地震作用2、控制截面及最不利內力（1）框架梁控制截面及最不利內力梁端截面（左、右支座）：+Mmax、-Mmax、Vmax；跨中截面：+Mmax。（2）框架柱控制截面及最不利內力柱端截面：| M|max及相應的N，V； Nmax及相應的M，V；Nmin及相應的M，V；Vmax及相應的N。十、抗震結構構件截面內力調整抗震結構在地震作用下，要保證構件有足夠的延性，應滿足“強柱

14、弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件”的要求，進行相應的內力調整，再用調整后的內力值進行配筋計算。1、強柱弱梁設計（1）調整柱設計彎矩：按規范要求： 為柱端彎矩增大系數，對框架結構，一、二、三、四級分別取1.7、1.5、1.3、1.2；其他結構類型中的框架，一級取1.4，二級取1.2，三、四級可取1.1。（2）加大底層柱彎矩：一、二、三、四級框架結構的底層，柱下端截面組合的彎矩設計值，應分別乘以增大系數1.7、1.5、1.3和1.2。（3） 提高角柱的彎矩設計值，角柱宜按雙向偏心計算，角柱的內力設計值應按規范乘以相應的增大系數。（4） 限制柱的軸壓比：框架柱軸壓比不宜超過規范規定的限值。（5） 保證柱

15、內配筋不低于最小配筋率。（6） 限制梁的受壓區高度：規范要求梁縱向鋼筋配筋率不應大于2.5%，一級抗震設計；二、三級抗震設計。2、強剪弱彎設計（1）提高梁端剪力設計值：梁端剪力設計值按下式調整：式中：為梁端截面組合的剪力設計值；為梁的凈跨；為梁在重力荷載代表值作用下，按簡支梁分析的梁端截面剪力設計值；、分別為梁左、右端截面逆時針或順時針方向組合的彎矩設計值；為梁端剪力增大系數，一級取1.3，二級取1.2，三級取1.1。（2）提高柱端剪力設計值：柱端剪力設計值按下式調整：式中：為柱端截面組合的剪力設計值；為柱的凈高；、分別為柱上、下端截面逆時針或順時針方向組合的彎矩設計值；為柱端剪力增大系數，對

16、框架結構，一、二、三、四級分別取1.7、1.5、1.3、1.2；其他結構類型中的框架，一級取1.4，二級取1.2，三、四級可取1.1。（3）加密箍筋：按抗震規范構造要求配置。3、 強節點弱構件設計節點核心區設計（1） 節點核心區截面抗震驗算（2） 核心區截面有效驗算寬度（3） 節點核心區組合的剪力設計值（4） 節點核心區截面抗震受剪承載力（5） 節點核心區抗震構造要求十一、構件截面設計（參考課本相關內容）用調整后的內力值進行梁柱正截面、斜截面計算配筋時，應注意：（1）抗震設計時，需考慮抗震承載力調整系數；（2）梁柱正截面計算時，除了考慮抗震承載力調整系數外，抗震設計與非抗震設計的計算公式相同；

17、（3）梁柱斜截面計算時，除了考慮抗震承載力調整系數外，抗震設計計算公式與非抗震計算公式不同（主要考慮在反復荷載作用下，鋼筋混凝土斜截面強度有所降低）。1、梁的設計：（1）正截面強度計算梁端截面按矩形梁計算，跨中截面按T形梁計算（考慮現澆樓板的作用）。（2）斜截面強度計算2、 柱的設計：（1） 受力縱筋的計算（2） 抗剪強度計算3、 節點圖十二、基礎設計按照常規設計方法設計基礎工程。1、地基基礎設計的基本原則 ：（1）能承受在正常施工和正常使用時可能出現的各種作用；（2）在正常使用時具有良好的工作性能；（3）在正常維護情況下具有足夠的耐久性；（4）在偶然事件發生時及發生后，仍能保持必需的整體穩定

18、性。2、地基設計的技術要求 滿足基礎結構的強度和剛度要求與地基土的變形和強度兩方面的要求，具體包括：(1) 通過基礎而作用在地基上的荷載不能超過地基的承載能力，保證地基不因地基土中的剪應力超過地基土的強度而破壞，并且應有足夠的安全儲備；(2) 保證基礎沉降或其他特征變形不超過建筑物的允許值，保證上部結構不因沉降或其他特征變形過大而受損或影響正常使用，即 為地基廣義變形值，可分為沉降量、沉降差、傾斜和局部傾斜等。(3) 基礎結構應有足夠的強度、剛度及耐久性。3、基礎工程設計步驟：（1）、根據上部結構型式、荷載大小規模，場地地質條件、周邊環境選擇基礎的材料、類型，進行基礎平面布置。（2）、根據建筑

19、物要求、建筑場地工程地質評估選擇地基持力層。（3）、地基承載力驗算，初步確定基礎底面積。（4）、按照建筑物要求進行地基變形驗算。（5）、基礎結構設計。（6）、基礎施工圖繪制（包括施工說明）。4、荷載效應選擇地基基礎設計應根據使用過程中可能出現的荷載，按設計要求和使用要求，取各自最不利狀態分別進行荷載效應組合進行設計，最不利組合和對應的抗力限值如下：(1) 按地基承載力確定基礎底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數時，傳至基礎底面上的荷載效應采用正常使用極限狀態下荷載效應的標準組合，抗震設防時，應計入地震效應組合。相應的抗力應采用地基承載力特征值或單樁承載力特征值。 (2) 計算地基變形時，傳至基礎

20、底面上的荷載效應應按正常使用極限狀態下荷載效應的準永久組合，并不應計入風荷載和地震作用荷載。相應的限值為地基變形允許值。 (3) 計算擋土墻土壓力、地基或斜坡穩定及滑坡推力時，荷載效應應按承載能力極限狀態下荷載效應的基本組合。但其分項系數均為1.0。(4) 在確定基礎或樁臺高度、支擋結構截面、計算基礎或支擋結構內力、確定配筋和驗算材料強度時，上部結構傳來的荷載效應組合和相應的基底反力，應按承載能力極限狀態下荷載效應的基本組合，采用相應的分項系數。當需要驗算基礎裂縫寬度時，應按正常使用極限狀態荷載效應標準組合。5、柱下獨立基礎設計（以柱下獨立基礎設計為例如下，其他基礎類型設計可參考）（1）構造要

21、求 柱下鋼筋混凝土單獨基礎，應滿足如下一些要求：1 錐形基礎的邊緣高度，不宜小于200mm；階梯形基礎的每階高度，宜為300500mm；2 墊層的厚度不宜小于70mm；墊層混凝土強度等級應為C10；3 擴展基礎底板受力鋼筋的最小直徑不宜小于10mm；間距不宜大于200mm，也不宜小于100mm。墻下鋼筋混凝土條形基礎縱向分布鋼筋的直徑不小于8mm；間距不大于300mm；每延米分布鋼筋的面積應不小于受力鋼筋面積的1/10。當有墊層時鋼筋保護層的厚度不小于40mm；無墊層時不小于70mm；4 混凝土強度等級不應低于C20；5 當柱下鋼筋混凝土獨立基礎的邊長和墻下鋼筋混凝土條形基礎的寬度大于或等于2

22、.5m時，底板受力鋼筋的長度可取邊長或寬度的0.9倍，并宜交錯布置（圖8.2.2a）；6鋼筋混凝土柱和剪力墻縱向受力鋼筋在基礎內的錨固長度la應根據鋼筋在基礎內的最小保護層厚度按現行混凝土結構設計規范有關規定確定：有抗震設防要求時，縱向受力鋼筋的最小錨固長度laE應按下式計算：一、  二級抗震等級laE=1.15la三級抗震等級laE=1.05la四級抗震等級laE=la式中 la縱向受拉鋼筋的錨固長度。7 現澆柱的基礎，其插筋的數量、直徑以及鋼筋種類應與柱內縱向受力鋼筋相同。插筋的錨固長度應滿足的要求，插筋與柱的縱向受力鋼筋的連接方法，應符合現行混凝土結構設計規范的規定。插筋的下端

23、宜作成直鉤放在基礎底板鋼筋網上。當符合下列條件之一時，可僅將四角的插筋伸至底板鋼筋網上，其余插筋錨固在基礎頂面下la或laE（有抗震設防要求時）處（圖8.2.4）。1 柱為軸心受壓或小偏心受壓，基礎高度大于等于1200mm；2 柱為大偏心受壓，基礎高度大于等于1400mm。（2）設計計算1）基礎底板尺寸的確定：一般采用試算法：1、 假定基礎長邊a（一般為力矩作用方向）和短邊b之比1.52.0，將豎向力設計值N擴大1.21.4倍，先按軸心受壓式（）求出面積A并算出a、b（模數化）；2、 計算基底壓應力：假定基底壓應力呈線性分布，則 式中，作用于基礎底面的力矩設計值，； 基礎底面的抵抗矩，對矩形底

24、面，；3、 驗算地基承載力條件 2）基礎高度的確定：基礎高度由柱邊抗沖切破壞的要求確定，設計時先按構造要求假設一個基礎高度h，然后按下式驗算抗沖切能力：Fl0.7hpftamh0am=(at+ab)/2Fl=pjAl式中  hp受沖切承載力截面高度影響系數，當h不大于800mm時，hp取1.0；當h大于等2000mm時，hp取0.9，其間按線性內插法取用；ft混凝土軸心抗拉強度設計值；h0基礎沖切破壞錐體的有效高度；am沖切破壞錐體最不利一側計算長度；at沖切破壞錐體最不利一側斜截面的上邊長，當計算柱與基礎交接處的受沖切承載力時，取柱寬；當計算基礎變階處的受沖切承載力時，取上階寬；ab沖切破壞錐體最不利一側斜截面在基礎底面積范圍內的下邊長，當沖切破壞錐體的底面落在基礎底面以內（圖8.2.7-1a、b），計算柱與基礎交接處的受沖切承載力時，取柱寬加兩倍基礎有效高度；當計算基礎變階處的受沖切承載力時，取上階寬加兩倍該處的基礎有效高度。當