1.1 建筑结构设计步骤及内容

1.第一步，结构方案初定

结构方案设计是否合理至关重要,优秀的结构方案既可以保证结构的安全，又能使结构受力合理并且节约材料，同时使后续的结构设计过程比较顺利，节省时间。而不合理的结构方案通常会使后续的结构设计过程反反复复，计算往往无法通过，而调整模型又很难。因此，磨刀不误砍柴工，结构设计人员应多花时间和精力缜密思考，反复斟酌，确定出一个较合理的结构方案。

（1）基础资料收集

依据建筑专业提供的条件，收集项目所在地区气象资料，确定与地震作用有关的参数，包括抗震设防烈度，设计基本地震加速度、地震分组、基本风压、基本雪压等。研读勘察报告，了解地基情况，为后续设计做准备。

（2）结构体系选择

根据建筑的长、宽、高，地上与地下层数，各层层高，主要结构跨度，特殊结构及造型，工业厂房的吊车吨位等，初步确定结构体系及柱网的间距，柱、墙、梁的大体布置，采用手算预估主要构件（墙、梁、柱）的截面尺寸。对较复杂建筑，应建立简单模型进行估算，初步确定整体结构方案的可行性，如图1.1所示。以便建筑专业及时调整、深化，形成一个各专业都基本合理的建筑方案。

（3）特殊部位措施

对复杂的建筑，需要考虑是否设置结构缝（伸缩缝、沉降缝和防震缝），并确定防震缝的宽度，关键技术问题的解决方法，包括分析方法及构造措施或试验方法。

（4）结构材料确定

明确混凝土强度等级、钢筋种类、钢绞线或高强钢丝种类、钢材牌号、砌体材料和其他特殊材料或产品（如成品拉索、铸钢件、成品支座、消能或减震产品等）。

2.第二步，结构分析计算

结构方案设计完成后，结构设计进入计算、分析阶段。结构计算分析是在结构方案设计的基础上，先尽量准确地简化荷载，并将简化后的荷载尽可能准确地作用到结构的相应部位，继而采用适合本结构体系的力学计算方法求解结构内力，然后对内力组合的控制截面进行构件的强度计算，以及必要时进行构件的刚度验算，经过这些主要步骤之后，所获得的计算与验算结果将作为设计结构施工图的依据。这个阶段需要结构设计人员具备严谨的工作素质、扎实的理论基础和丰富的设计经验。应该清楚的是，在真实的建筑结构计算分析中不存在精确解，只存在控制解。结构的计算分析有以下主要步骤：

（1）主要荷载取值

结构计算中需要的荷载包括：墙体荷载（包括外墙和内隔墙）、吊车荷载（最大轮压、最小轮压，水平荷载）、楼（屋）面活荷载、特殊设备荷载、风荷载（包括地面粗糙度、有条件时说明体型系数、风振系数等）、雪荷载（必要时提供积雪分布系数等）、地震作用（包括设计基本地震加速度、设计地震分组、场地类别、场地特征周期、结构阻尼比、水平地震影响系数最大值等）、温度作用及地下室水浮力的有关设计参数。

（2）计算参数选择

设计地震动参数、场地类别、周期折减系数、剪力调整系数、地震调整系数、梁端弯矩调整系数、梁跨中弯矩放大系数、梁刚度放大系数、扭矩折减系数、连梁刚度折减系数、地震作用方向、振型组合、偶然偏心、振型数的取值（平扭耦连时取≥15，多层取3n，大底盘多塔楼时取≥9n，n为楼层数）、结构嵌固端的选择、结构各部位抗震等级的确定等。

（3）结构建模计算

应用SATWE对结构进行建模计算，核对输入的主要参数，对计算结果进行必要的分析。在第一步的基础上调整、细化，以确定结构布置和构件截面的合理性和经济性，以此作为施工图设计实施的依据。

（4）计算结果分析判断

1）地面以上结构的单位面积重量是否在正常数值范围内，数值太小可能是漏了荷载或荷载取值偏小，数值太大则可能是荷载取值过大，或活荷载该折减的没折减，计算时建筑结构面积务必准确取值。

2）竖向构件（柱、墙）轴压比是否满足规范要求，在此阶段轴压比必须严加控制。

3）楼层层间位移角是否满足规范要求，理想结果是层间位移角略小于规范值，且两个主轴方向侧向位移值相近。

4）周期及周期比、剪重比和刚重比、扭转位移比的控制。

5）有转换层时，必须验算转换层上下刚度比及上下剪切承载力比。

（5）超限工程判定

利用工程整体指标计算汇总结果，并根据有关规定进行结构工程超限情况判定。确定超限项目（高度超限、平面不规则、竖向不连续、扭转不规则、复杂结构等）和超限程度是否需要进行抗震超限审查。需要注意的是，2017年5月1日实施的《山东省超限建筑工程抗震设防专项审查实施细则》对单多层建筑符合细则规定的内容，也应纳入超限抗震设防专项审查之中。

（6）基础选型设计

依据工程地质和水文地质概况，确定基础形式。采用天然地基时应明确基础埋置深度和持力层情况；采用桩基时，应明确桩的类型、桩端持力层及进入持力层的深度、承台埋深；采用地基处理时，应明确地基处理要求。

（7）特殊结构处理

明确超长结构、大跨空间结构、带转换层结构、带加强层结构、错层结构、连体结构以及竖向体型收进、悬挑结构的加强措施及施工要求等。

3.第三步，结构施工图绘制

结构施工图设计的工作内容，是将结构方案设计、结构计算分析的结果，用图形和文字表达出来，形成施工图设计文件。该阶段的工作内容，相对于结构方案设计与结构计算分析这两个阶段，并无很多创造性，有些设计人员不太重视。应该说施工图是设计的最终产品，无论前期结构模型建得如何的完美，计算结果如何的精确，如果施工图出现错误，将功亏一篑。

（1）图样目录编排主次明确

应按图样序号排列，先列新绘制图样，后列选用重复利用图和标准图。

（2）结构设计总说明无漏项

结构设计总说明主要包括：工程概况、设计依据、图样说明、建筑分类等级、主要荷载（作用）取值及设计参数、设计计算软件、主要结构材料、基础及地下室工程、钢筋混凝土工程、钢结构工程、砌体工程、检测（观测）要求、基坑设计技术要求、绿色建筑设计说明、装配式结构设计专项说明等内容。

（3）设计图样满足深度规定

结构设计图样主要包括：结构设计总说明、基础平面图、基础详图、结构平面图，构件详图、节点构造详图，最后是楼梯图、预埋件、特种结构和构筑物等。

（4）结构计算书内容应完整

作为技术文件归档的计算书，内容应完整、清楚。采用手算的结构计算书，应有构件平面布置简图和计算简图、荷载取值的计算或说明。采用计算机程序计算时，应在计算书中注明所采用的计算程序名称、代号、版本及编制单位，总体输入信息、计算模型、几何简图、荷载简图，输出结果应整理成册。所有计算书应校审，并由设计、校对、审核人（必要时包括审定人）在计算书封面上签字。