结构设计基本步骤精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇结构设计基本步骤，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：结构设计分析、规范、SATWE

一、常用规范

规范是结构设计最重要的标准文件，设计前必须熟读规范，钢筋混凝土结构设计常用的规范主要有：建筑结构荷载规范，混凝土设计规范，建筑抗震设计规范，建筑地基设计规范，高层建筑混凝土结构技术规程，岩土工程勘察规范等。

二、基本资料及信息

结构设计前需要收集和了解必须的基本资料和信息。

1．建筑需求：建筑外观、平面布局及使用功能要求，建筑重要性。需要相应阶段的建筑图纸、审批文件。

2．使用荷载：一般民用建筑可查看可在规范，普通住宅、办公室为2.0kN/m2,阳台2.5kN/m2；电梯机房等效8kN/m2；消防车等效20kN/m2。

工业厂房需要业主提供文件，指定使用荷载。

3．风信息：（荷载规范、高规）

a.基本风压： 一般用50年一遇，深圳为0.75kN/,对应风速约120公里/小时；高度大于60米的结构，承载力计算用100年一遇的风压，深圳为0.90 kN/）

b.地面粗糙度：一般城市市区可选C

c.体型系数：一般建筑取1.3

d.基本周期：简单估算（0.1×楼层数），用于计算风振

e.其他相关概念：

Wk=βzμsμzW0用于主要承重结构

Wk=βgzμsμzW0用于围护结构

风压高度变化系数，

风振系数（基本自振周期大于0.25s，高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋，考虑顺风向风振系数；横向风软件没有考虑）

阵风系数：计算围护结构风荷载

群体效应：群集的高层建筑，相互间距较近时，风力相互干扰，体型系数应增大。

4．地震信息：（抗震规范、高规）

a.设防烈度： 按设计基本地震加速度值划分，分为6度（0.05g）、7度（0.10g）、7度（0.15g）、8度（0.20g）、8度（0.30g）、9度（0.40g），具体取值由政府规定(可查抗规附表)，。

深圳为7度（0.1g）

b.设计地震分组：按震中的近、远划分，分为第1组、第2组、第3组。

深圳为第1组

c.场地土类别：按土层等效剪切波速和土层厚度划分，分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类，大部分为Ⅱ类。由地质勘探部门提供。可以理解为Ⅰ类场地土最结实，Ⅳ最差。

d.其他抗震相关概念：

抗震设防三水准：小震不坏、中震可修、大震不倒。

抗震设计二阶段：

第一阶段设计为承载力设计：用小震动参数、结构按弹性计算，用分项系数组合进行构件截面承载力验算，通过概念设计及抗震构造满足大震不倒。

第二阶段为弹塑性变形验算。大部分建筑可只进行第一阶段设计。

抗震设防分类：按建筑重要性划分，分为甲、乙、丙、丁四类，具体规定见《建筑抗震设防分类标准》。甲类最重要，丁类为次要建筑，大部分为丙类。

设计基本地震加速度：50年设计基准期超越概率10％的地震加速度设计取值。

地震作用计算方法：底部剪力法、振型分解反应谱、弹性动力时程分析、弹塑性动力时程分析。

结构阻尼比：混凝土结构0.05,钢结构0.02

重力荷载代表值：永久荷载标准值＋可变荷载标准值×组合系数，组合系数软件默认取0.5，对于库房应取0.8、可变荷载按实际情况计算时组合系数应取1.0。

抗震等级：根据烈度、结构类型、房屋高度（室外地面到主要屋面板）确认，确认烈度时还要考虑抗震设防分类及场地土类别。

构件设计原则：强柱弱梁、强剪弱弯。

5．地质勘察报告：

由结构设计人员根据工程具体情况提出勘察要求，甲方委托勘察单位进行勘察，勘察单位提交勘察报告。

一般包括一下内容:

勘察目的、任务要求和依据的技术标准；拟建工程概况；勘察方法和勘察工作布置；场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性；各项岩土性质指标，岩土的强度参数、变形参数、地基承载力的建议值；地下水的埋藏情况、类型、水位及其变化；土和水对建筑材料的腐蚀性；场地稳定性、不良地质评价；基础形式推荐；图表：勘察点平面布置图、土层剖面图、探孔柱状图、岩层等高线等。

深圳地区岩土分布情况：填土、花岗岩残积土、强风化岩、中风化岩、微风化岩。

一般花岗岩残积土可作为天然地基的持力层，承载力200kPa多。

三、结构选型

根据建筑高度、建筑需求、经济等确定。

1. 单层厂房以前均采用钢筋混凝土排架结构，现在大都采用轻型门式钢架

2. 多层采用钢筋混凝土框架架构、砖混结构，广东地区基本不用砖混结构，住宅多采用异型柱框架结构

3．大跨度结构考虑预应力、网壳

4. 普通高层采用钢筋混凝土框剪结构、短肢剪力墙结构、剪力墙结构。

5. 超高层（100米以上）采用型钢混凝土、钢－混凝土的框剪结构，或框筒、剪力墙结构、筒中筒结构。

四、结构布置

1.平面布置：确定柱、剪力墙的位置

a.平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性

不规则类型定义

扭转不规则:楼层的最大弹性水平位移（或层间位移），大于该楼层两端弹性水平位移（或层间位移）平均值的1.2倍

凹凸不规则:结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的30%

楼板局部不连续:楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%，或开洞面积大于该层楼面面积的30%，或较大的楼层错层

b．平面长度太长或楼层高度相差太大，要进行分缝或设置后浇带。

2. 竖向布置：建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变

不规则类型定义

侧向刚度不规则: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%；除顶层外，局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%

竖向抗侧力构件不连续:竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平转换构件（梁、桁架等）向下传递

楼层承载力突变:抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的)80%

五、构件截面估算

1．柱截面估算

a．柱竖向轴力估算

N=nAq

n---柱承受楼层数

A---柱子从属面积

q---竖向面荷载，可按下面估算

框架结构： 12-16（轻质砖）、14-18（粘土砖）

框剪结构： 15-18（轻质砖）、17-20（粘土砖）

筒体、剪力墙结构：18-22

一般集体宿舍、普通住宅取大值，办公取小值。厂房另行考虑

b．柱轴力调整（考虑水平荷载）

Nc = αβN

α---中柱α＝1、边柱α＝1.1、角柱α＝1.2

β---地震水平力作用对柱轴力的放大系数

七度抗震：β=1.05、八度抗震：β=1.10

c．柱截面面积估算

Ac≥Nc/(a*fc)

a----轴压比

一级0.7、二级0.8、三级0.9，短柱减0.05

fc---砼轴心抗压强度设计值

Nc---估算柱轴力设计值

d．柱截面宽高b×h

根据受弯确定，中柱可按各向轴跨比估算，通常h/b

2．梁截面估算

a. 主梁（b×h）：梁高h 取1/8至1/12的梁跨；

b. 悬挑梁（b×h）： 1/6的梁跨；

c. 次梁（b×h）： 1/12至1/18的梁跨；

h/b=2~3.

3．板截面估算

a. 单向板：板厚 取1/30的板跨；

a. 双向板：板厚 取1/30至1/40的板跨；

c. 悬挑板： 1/10板跨；

六、竖向恒载计算

1．楼面荷载（kN/m2）

a.混凝土板厚（米）× 25

b.板面（砂浆、瓷砖/木板/等）、板下吊顶。通常楼面可按1kN/m2考虑，屋面可按2～3kN/m2考虑。

c.板上隔墙：按实际荷载折算，一般轻质隔板可按1kN/m2考虑，轻质砌体2～3kN/m2考虑

2．梁（剪力墙）上隔墙荷载（kN/m）

a.墙厚（米）× 容重 × 高度：

粘土砖18kN/m3，水泥空心砖10kN/m3，粉煤灰轻渣空心砌块7～8kN/m3，加气混凝土砌块5.5kN/m3。

b.墙面装饰厚度（双面）× 容重 × 高度

墙面装饰层厚单面通常为0.02m，混合砂浆容重17kN/m3。

c.门窗洞口

扣去洞口部分墙体荷载，加上门窗自重。

梁墙上荷载可取等效均布荷载。

3．墙柱梁表面装饰荷载

通常将混凝土容重取大一点（28 kN/m3）来考虑，不再另外计算。

七、结构计算（上部结构）

根据使用的软件不同，具体方法步骤不同，先掌握PKPM的PMCAD、SATWE及JCCAD．

（一）建模

详见《PKPM建模常见问题及处理建议》、PMCAD使用手册

（二）计算参数

详见SATWE使用手册

（三）软件运算

（四）计算书

1.结构平面布置简图（SATWE“接PM生成数据”图形检查）

2．荷载平面布置简图（PMCAD平面荷载显示校核）

3．基本参数等wmass.out

4．位移wdisp.out

5．地震wzq.out

6．各层配筋简图

7．各层梁裂缝、挠度平面简图（梁平法施工图）

8．各层板配筋面积简图（PMCAD画结构平面图）

七、结果分析（SATWE计算结果）

（一）原始输入数据检查（wmass.out）

1.检查各参数是否正确。

2．检查质量（荷载）

a.检查各楼层单位面积质量（1×恒＋折减系数×活），与“PMCAD荷载校核”对比，避免荷载丢失。

b.检查 “PMCAD荷载校核”各楼层单位面积荷载（1.2×恒＋1.4×活），与经验值对比，判断荷载是否合理。

（二）结构整体分析

1.水平位移控制（wdisp.out）

a.层间位移角（不考虑偶然偏心）限制：

框架结构 1/550

框架－剪力墙、框架－核心筒、板柱－剪力墙 1/800

筒中筒、剪力墙 1/1000

框支层 1/1000

多、高层钢结构 1/300

b.位移比（考虑偶然偏心）限制：

最大位移（层间位移）与平均位移（平均层间位移）之比：

A级高度建筑（普通多高层属于此类）：不宜大于1.5 (抗震规范)

不宜大于1.2，不应大于1.5(高规)

B级高度建筑、复杂高层结构、混合结构：不宜大于1.2，不应大于1.4(高规)

2.抗震控制（wzq.out）

a.质量参与系数：不少于90％（高规5.1.13.2）。如果少于90％，增加计算振型数。

b.周期：规范没有周期大小的控制，根据经验估算，判断是否合理，如果周期太大，则说明结构刚度太柔。

c.周期比：扭转为主第一周期与平动为主第一周期之比

A级高度建筑不应大于0.9，

B级高度建筑、复杂高层结构、混合结构：不应大于0.85

平动扭转判定：根据平动、扭转系数大小判定，如果平动系数越大，则平动所占的能量越多，一般来说，当该系数大于0.5时可认为以该振动为主。

第一周期的判定：不要想当然认为排在第一的就是第一周期，应注意剔除局部振动产生的周期。具体可看该振型对底部剪力的贡献，第一振型的贡献应是最大的。

d.剪重比：该层地震作用总剪力/该层及其上部重力荷载代表值之和

规范规定了最小值（详见抗规表5.2.5，高规表3.3.13）

7度基本周期小于3.5s的结构 为0.016。

软件对小于最小值的会自动调整放大。

3.结构竖向规则（wmass.out）

（1）. 楼层侧向刚度比

a.普通楼层（刚度用“地震剪力/层间位移”计算）

抗规3.4.2-3.4.3、高规5.1.14规定：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%，该层地震剪力应乘以1.15的放大系数。

软件会根据计算结果，自动乘以放大系数。

b.首层转换结构（刚度用“剪切刚度”计算）

高规附录E.0.1规定：上下层刚度比宜接近1，抗震设计不应大于2，非抗震设计不大于3。

c.转换层数大于1层结构（刚度用“剪弯刚度”计算）

高规附录E.0.2规定：上下部等效刚度比宜接近1，抗震设计不应大于1.3，非抗震设计不大于2。

（2）楼层层间受剪承载力

抗规3.4.3.2-2规定：不应小于相邻上一层的65％。

4.结构抗倾覆验算（wmass.out）

抗倾覆弯矩/倾覆弯矩 > 1

5.结构重力二阶效应（wmass.out）

高规5.4.1.1、5.4.1.2规定：刚重比

剪力墙、框剪、筒体EJd/(H2∑Gi) ≥ 2.7 (i=1,n)

框架结构Di*hi/∑Gj≥20，(j=i,n)

不满足要求时，要考虑重力二阶效应。

6.结构整体稳定（wmass.out）

高规5.4.4规定：刚重比应满足一下规定

剪力墙、框剪、筒体EJd/(H2∑Gi) ≥ 1.4 (i=1,n)

框架结构Di*hi/∑Gj≥10，(j=i,n)

（三）构件分析

结构整体性能、分析指标满足规范后，我们再来细部分析构件，SATWE可以将各层构件的内力、配筋详细打印出来，可以据此进行分析。首先检查构件配筋是否超筋、是否异常。如果感觉异常，要顺着组合内力、单工况内力、荷载及边界条件进行分析，容易出现异常的主要有剪力墙连梁、转换梁、转换梁上一层剪力墙的配筋，这里涉及软件的基本假定及相关原理，不再具体论述。

还要检查构件的裂缝、扰度等是否满足规范要求。

至此，结构的各项分析工作完成，接下来就是绘图的工作了。当然还有基础的分析与涉及。

参考资料：1. 相关规范

篇2

关键词: 建筑，结构设计，质量，措施

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

随着我国市场经济状况的高速发展，城市化的进度正在逐渐加快，尽管房价商场非常猛烈，房地产市场的交易量依然与日俱增，对广大人民百姓来说，购置住房是生活中最重要的活动之一，不少工薪阶层将大半生的劳动所得消耗在房产上。同时，我国的内陆地区地震频发，住房的质量不但与广大人民的切身利益息息相关，还可能在自然灾害发生时直接影响到百姓的人身安全。建筑的结构设计在很大程度上影响着建设工程的安全可靠、美观实用、施工难度、工程造价等诸多品质，提高建筑结构设计质量自古以来，都是结构工程师最为关注的话题之一。同时，项目的特殊要求、施工环境的变化以及结构设计人员水平上的差异等诸多因素都与结构设计的出图质量密切相关。为了尽可能避免设计图纸上出现“漏、碰、错、缺”，相关领域的技术工作者应当通过有效的措施尽可能提高建筑结构设计的质量。

1 建筑结构设计的基本概念简介

结构设计的具体程序是需要严格遵守的。建筑物的设计工作实际上存在诸多分支，这些分支具体涵盖了结构设计、电气设计、建筑设计、暖气通风设计、给排水设计等。每个分支的具体设计过程都必须围绕四个根本目标: 审美要求、功能要求、环保要求以及经济要求。建筑的结构是建筑物发挥其使用功能的基本条件，因而，结构设计也是建筑物设计过程中极为重要的组成部分之一，结构设计细分为以下四个步骤: 设计结构方案、结构分析、设计构件、绘制施工图纸。

建筑结构的类型这一概念相对而言范围广、内容丰富。根据不同建筑物在具体功能要求上的差异，随着科学技术的发展，逐渐产生了诸多结构类型与结构的分类方法。从建筑物具体用途的角度，可以划分为民用建筑与工业建筑。如果依据建筑物的层数来分类，则可以分为超高层、高层、多层、单层建筑。建筑物使用的结构材料是有所区别的，从结构类型的角度来分类，大体上有: 混合结构、砌体结构、木结构、钢结构、钢筋混凝土结构等。此外，建筑物的结构构件组成方式也存在较大的区别，从这个角度，可以划分为框筒结构、剪力墙结构、框架结构、筒中筒结构、筒体结构、框剪结构、束筒结构等。由此可见，建筑结构类型的划分方法颇多，内容也相对复杂。而建筑结构设计中还有一个很重要的名词: 概念设计。概念设计的具体含义指的是通过清晰、明确的概念结构，在不进行数值计算的情况下，根据分系统与整体结构系统间的结构破坏机理、力学关系、实验现象、震害以及工程经验所获得的原始设计思想与基本设计原则，对结构的计算结果做出合理、准确的分析，同时将计算假设与结构的实际受力状况间的差异也考虑在内，对结构或构造进行设计，尽可能保证建筑物的受力更安全、更合理、更协调。

2 概念设计的具体步骤与重要意义

在结构设计中，概念设计占据极其重要的地位，结构设计步骤通常可以划分为三步: 前期选择方案阶段，中期结构计算阶段以及后期制绘施工图阶段。结构设计与分析的首要步骤就是概念设计，以上三个步骤均与科学的概念指导不可分割。

一名好的结构工程师在每个项目工程设计的初始阶段，也就是建筑设计方案确定阶段，先按照自身的经验和专业基础，在心里经历一段优化过程，应用概念设计手段，能够快速、合理地构思，比较，抉择每一个结构体系，并且协助建筑师扩展或者实现建筑行业所需要的空间形式，想要的使用，构筑和形象功能，且将其定为目标，同建筑师共同决定建筑的总体结构方案，此外，还要确定整体结构体系和分体结构体系最佳的受力方案。得出来的方案一般具有清晰的概念和正确的定性，从而避免了后期不必要的运算，经济可靠性能较好。另外，这种方法也可以作为判断计算机的内力分析所得到的数据可靠性的依据。作为结构设计的灵魂和核心，概念设计统领着整个结构设计过程，也显示了设计工程师的理论和设计水平。通过结构概念设计的运用，可以从全局上明确结构的各项性能，从而科学的判断计算分析得到的结果并进行合理的利用，确保了设计过程中工程师的主体地位。

3 提高建筑结构设计质量的具体措施

建筑工程的一个特点就是受到地理因素的制约与影响，这个特点也导致设计过程中涉及的参数很可能具有一定的特殊性。简单举例有: 基本雪压、基本风压、场地土类别、地震烈度等铸锻参数的选取过程都要严格依照《全国基本雪压分布图》《全国基本风压分布图》以及工程地质报告这三份材料进行敲定，又如墙体围护的主材在不同地区存在差异，工程师则需要根据实际选用的主材确定墙体荷载。在开始设计之前，设计人员应当大量收集设计相关资料、深入研究设计规范，根据具体的工程类型、地域条件确定具体参数，这样的做法能够在加强计算结果可靠性的同时，避免参数不合理、参数错误造成的返工、浪费等现象。建模计算的前期处理是提高结构设计质量的重要措施之一。对荷载的计算要保证准确有效，估计、推测等无依据的做法是需要每个工程师尽可能避免的。建模的过程要严格按照科学的方法来给定输入，楼梯洞口输入处的局部开洞处理，转换层构件与悬挑构件设计中活荷载的不利影响，飘窗部分的荷载分析等都是需要格外注意的步骤。

在尚未了解各个参数具体含义的情况下，毫无依据的对参数进行盲目的修改是结构建模过程中的一个大忌。在调整参数的过程中，要格外注意不同参数的具体适用范围，具体的某一项参数大多具有较为严格的适用性，砖混结构下准确的参数，很可能不适用于框架结构，多层结构下准确的参数，对高层结构的适用性也未必能够保证。对相关计算软件的应用也要注意这个问题。不同的计算理论是具有其特定的假设条件的，软件的编制默认状态下均符合这些特定条件，为了避免出现参数不匹配、不适用的问题，在使用软件前必须了解清楚这款软件的具体技术条件，即使是最熟悉的PKPM 软件系列也不能忽略这个问题。缺乏对于软件技术条件的深刻理解，就无法合理、正确的应用软件进行实际设计。因过分信任计算机的计算结果，而忽视结构概念导致的严重错误，近年来在结构设计领域也屡见不鲜。相关领域工作者在必要的情况下要进行手算复核，而不是迷信软件的计算结果，这种情况对于带转换的构件设计工作最为重要。

在结构设计的过程中，建筑物计算分析的结果是为了确保在静力荷载以及自然灾害造成的动力荷载作用下具有较强的整体安全性。然而，仅仅依靠计算分析结果展开的设计，在实际生活中是很难避免荷载作用下建筑物局部开裂、破坏等现象的。针对不同的自然灾害，要进行专门的防护性设计。以地震为例，可以根据工程抗震等级的要求指标，按照设计规范中的具体要求，在结构设计过程中采用必要的构造措施。

4 结语

通过文章中的分析，概念设计在建筑结构设计的过程中扮演了很重要的角色。除此之外，针对软件计算参数、计算结果的荷载分析、数学建模工作的有效进行，都是提高建筑结构设计质量的好办法。

参考文献:

［1］ 马玉刚． 浅谈如何提高建筑结构设计质量［J］． 工程技术，2010( 7) : 5．

［2］ 张丽莉． 浅谈提高建筑设计质量的措施［J］． 建筑工程，2010( 4) : 7．

篇3

关键词：结构设计； 设计；优化

中图分类号：TU3 文献标识码：A

1、结构设计优化方法的理论体现

当我们进行结构设计以及工程项目的相关设计的时候，不仅要对设计对象的安全性可靠性以及其基本使用功能进行必要的考虑外，设计还要尽可能的突出建筑的美感，这些便是结构以及工程项目的最优化的相关问题。也就是说利用相应的数学上的方法，对所有设计方案进行必要的分析比较，得出最满意的设计方案，以满足预期的目标。

从理论上对结构设计优化方法进行相关的分析可知，房屋工程结构总体的优化设计以及房屋工程分部结构的优化设计是结构设计优化方法在实际应用中具体的表现。房屋工程结构总体的优化设计主要是对围护结构、屋盖系统以及结构细部等进行相应的设计方案的优化设

计。在设计的时候还必须考虑到相应的布置、选型、造价以及受力等方面的问题，然后根据工程的实际情况以及结合房屋建筑相应的经济性，对建筑结构进行相应的优化设计。

为了适应时展的要求，建筑的结构形式必须不断的进行必要的创新。对于建筑结构的设计师来说，要确保建筑结构具有一定的安全保证，在此基本上考虑设计出新的结构形式。

对于建筑结构的设计，我们要求尽量缩小质量中心和刚度中心的差异以及建筑的平面结构尽量对称与规则，不过这些必须满足设计师的基本设计意图。还要要求在水平荷载作用下建筑物不会产生很大的扭转效应。必须在满足建筑相应的功能条件下，在竖直方向布置尽量让竖直方向的相应的承重构件上下贯通。在结构设计中，为了减少结构设计与分析上的难度以及经济性，我们应该尽量避免使用转换层结构。对竖直方向的刚度也有着相应的要求，要求刚度的变化必须是渐变的而不是突变的，否则在刚度突变的地方会出现严重的应力集中，这不利于建筑结构抵抗水平方向的动力载荷作用。

2、结构设计优化技术的现实意义

对建筑结构的设计进行必要的优化，在对于房屋结构相关的设计中的应用意义重大，不仅能够满足了建筑的实用与美观，而且还可以有效地对工程造价进行控制。对于建筑商来说，其当然希望用最少的投资，而获得最大的收益，然而又必须对建筑结构的科学性、可靠性以及安全性做出保证，这必然要求对结构设计进行优化。

结构设计优化和传统房屋结构设计进行比较我们可以发现：运用设计优化的技术能够降低建筑的工程造价（6 ～ 35％）。结构设计优化技术能够使得建筑结构内部的每个单元都得到最佳的协调，并可以对材料的性能进行最合理的利用。这样不仅能够保证相关规定的安全系数，还能够实现对建筑结构设计的经济性与实用性。

3、结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤

3.1建立结构优化的模型

在我们对房屋结构整体进行必要的优化设计时候，可以分成三步进行建筑结构的设计优化。下面将对每一步骤进行详细的介绍：

3.1.1要对设计变量进行合理的选择

通常在对设计变量进行选择时，我们把对建筑结构影响的主要参数作为设计变量。如目标控制的相关参数（损失的期望C2和结构的造价C1）和约束控制相关参数（结构的可靠度PS）等；然而还有一些影响不是太大，其变化范围也不是很大或者由局部性以及结构的相关要求就能够满足相应的设计要求的一些参数，我们可以用预定参数来表示，这样能够使得我们的设计量、计算量以及编制程序的工作量均大大减小。

3.1.2对目标函数进行确定

在进行结构设计优化的时候，我们还必须寻找一组能够满足相关的预定条件的截面相应的几何尺寸、钢筋的截面积以及相应的失效的概率的函数，使得工程造价最少。

3.1.3对约束条件进行确定

对于房屋的结构的设计优化来说，必须确保结构的可靠度，来对优化设计相关的约束条件进行相应的确定，设计优化的约束条件主要包括裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、构件单元约束、应力约束、结构体系约束、从可靠指标约束到确定性约束条件以及从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束等约束条件。在进行结构设计的时候，我们必须对目标约束条件与实际的约束条件进行相应的比较与分析，再确保每个约束条件都必须满足相关要求，以实现最佳的设计。

3.2对优化设计的计算方案进行设定

根据可靠度进行的房屋结构的优化设计具有多约束且非线性的优化问题以及复杂的多变量，在进行相应的分析计算中，一般把有约束的优化问题转换成无约束优化问题的求解。常用的优化设计的计算方法有拉氏乘子法、复合形法、Powell法等。

3.3进行程序的相关设计

根据可靠度进行的房屋结构的优化设计的基本模型以及所使用的优化设计的计算方法，可以编写一个具有运算速度快以及功能齐全的综合应用程序。

3.4结果分析

我们必须对相应的计算结果进行必要的分析比较，然后选择出最佳的设计方案。在这个过程中，我们考虑问题必须全面，并且要对问题进行多角度的考虑。这一步骤在建筑结构设计优化中尤其重要，合理的选择设计方案，不仅能够确保结构的美观、安全性、合理性以及实用性，还能够对施工中的资金的投入有着重大的影响。在结构设计优化中只强调经济上的节约，而忽略技术上的相关要求，是不正确的；同样只考虑技术上的要求，而不考虑经济的要求，也是不合理的。我们必须对两者进行合理的配置，才能达到相关要求。

4、结构设计优化技术的实践应用

对于项目的前期设计、整体设计、旧房改造以及抗震设计方面均能够采用结构设计优化设计的方法。下面对实践应用中的问题进行必要的说明：

4.1结构设计优化应注意前期参与

前期方案直接会影响到工程的造价，然而很多结构设计忽略了这一点，所以我们应该注意。前期参与能够让我选择合理的结构形式以及合理的设计方案。

4.2概念设计结合细部结构设计优化

在没有具体数值量化的情况下，我们可以使用概念设计。例如，对地震的烈度进行设防时，由于它存在这不确定的因素，所以我们无法找到与实际相符合的计算式，所以在进行设计优化的时候我们可以使用概念设计的方法，把相应的数值作为参考与辅助相关的依据。同时在设计过程中，相关结构设计人员必须合理并灵活的使用结构设计优化的方法，从而达到最佳的效果。

在设计过程中必须对细部的结构进行相应的设计优化，例如，在现浇的混凝土异形的板料，其拐弯处容易开裂，我们可以简化成矩形板，然后再合理的选择钢筋，在满足其结构的基本要求条件下，达到既安全又经济的目的。

4.3下部地基基础结构的设计优化

在地基基础的结构设计优化中，我们必须选取合适的方案，如可以根据工地的地质条件选择相应的桩基类型，并尽量减少相应的工程造价。并根据桩端的持力层的厚度合理的选择灌注桩的桩长度，通过对多种设计方案进行必要的分析比较，然后选取最佳的设计方案。

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关键词：高层建筑结构设计；教学内容；教学方法；教学手段

高层建筑结构设计课程的教学内容涉及混凝土结构、结构力学、结构抗震等知识的综合应用，作为培养从事土木工程设计、施工、预算、招投标工作的高级工程技术人才的土木工程专业，一般将高层建筑结构设计课程设置为一门专业限选课。土木工程专业毕业生的就业方向主要有结构设计、工程施工技术管理、预算和招投标等岗位，这些工作岗位都与高层建筑结构设计具有密切联系。土木工程结构设计岗位的主要工作内容已由多层建筑设计转变为高层建筑设计；从事土木工程施工管理工作，必须掌握高层建筑结构的识图与读图等知识，清楚高层建筑中哪些是主要受力构件，哪些是构造构件，在施工过程中遇到一些简单的高层事故应如何处理，等等，这些都有赖于该课程的学习；土木工程预算和招投标管理工作中大量的分析计算都要靠计算机来完成，要求工作人员要在看懂图纸（很多是高层建筑图纸）的基础上建立分析模型，做到不多算、不漏算，这也有赖于该课程的学习。工程专业开设该课程的意义由此可见。但是，由于种种因素的影响，目前该课程教学中还存在不少现实问题。鉴于此，本文拟从教学内容、教学模式、教学方法、教学过程等方面探讨高层建筑结构课程的教学改革问题，希望能为该课程教学质量的提高提供参考。

一、课程教学内容规划

随着我国经济的发展，土建行业对人才的要求特别是对学生工程素质的要求越来越高，企业欢迎的是具有完备知识结构又具备较强工程能力的人才。高层建筑结构设计课程涉及很多计算，教学内容十分丰富，但该课程的学时往往十分有限，因此，合理选择教学内容就显得尤为重要。该课程教学内容的选择应以应用型人才能力培养为目标，理论与实践并重，并注意兼顾不同学习基础的学生。土木工程专业一般将该课程安排在大学四年级第一学期，主要内容包括绪论、高层建筑结构的体系与布置、高层建筑结构的荷载和地震作用、高层建筑结构的计算分析和设计要求、框架结构设计、剪力墙结构设计、框架―剪力墙结构设计、高层建筑地下室和基础设计等，与先修课程混凝土结构、混凝土结构与砌体结构、基础工程、工程结构抗震等有紧密联系，也存在一定的内容重复现象。为了保持教学内容的系统性，教师处理与已开设课程重复的内容时，应做到“重复的内容讲差别，相似的内容讲典型，突出重点”[1]。例如：荷载计算部分的一些内容与混凝土结构课程的相关内容相似，按照相似的内容讲典型的原则，对该部分内容，教师应重点讲解高层建筑结构的风荷载计算（考虑风震系数），而活荷载计算可不考虑不利布置；框架结构设计部分的一些内容，与混凝土结构与砌体结构等课程的相关内容存在重复现象，按照重复的内容讲差别的原则，对该部分内容，教师应重点讲解在框架结构设计中如何调整位移比、周期比、轴压比、相邻层刚度比、层间位移角、层间受剪承载力比等高规参数；高层建筑结构基础设计部分的一些内容，与基础设计和基础工程课程存在内容重复现象，按照重复的内容讲差别的原则，教师可重点讲解高层建筑“筏板基础”“桩基+筏板”设计中的常见错误及其原因。

二、课程教学模式

在开设高层建筑结构设计课程时，学生已具备一定的专业技能，但综合能力还有待提高。采用多元化教学模式是近年来该课程教学的主要特点之一。根据高层建筑结构设计课程实践性和操作性强的特点，教师应以促进学生提高实践技能、掌握关键知识为主线，整合课程各个单元的教学内容开展任务驱动教学和项目导向教学，将“教、学、做”有机结合，着力体现应用性、实践性和开放性的课程理念。将“教、学、做”一体化的教学模式有机融入教学过程，有利于处理“懂”与“会”的关系，学生可以先懂后会，也可以先会后懂或边懂边会。此外，教师还可以把课堂搬进实验室、建筑设计院、工程施工现场等场所，广泛开展直观教学，实现课堂教学与实习实训的一体化，从而有效提升学生的综合能力。

三、课程教学方法与教学手段

高层建筑结构设计课程的教学环节分为课堂教学、PKPM软件应用、工程设计实践和考核[2]。以下从四个方面探讨该课程的教学改革。

(一)课堂教学

课堂教学应以讲解高层建筑结构设计的基本设计理论、抗震规范、高层混凝土结构技术规程等内容为主；要有明确的教学目标、有效的教学策略和具体的学习评价指标；要注重学生兴趣的培养和潜能的发掘与提升，广泛开展探究性学习和协作学习；要注意培养学生终身学习的观念，力促学生自主发展和可持续发展。在高层建筑结构设计课程教学中，还应做到课堂讲授、自学、讨论相结合，课内学习与课外学习相结合，理论学习与实践环节相结合[3]。第一，课堂讲授与自学相结合。教师在课堂教学中应重点讲授基本概念、基本原理和难点，并向学生指定课外自学的内容和思考题，以培养学生的自学能力，化解教学内容多而课时有限的矛盾。第二，开展课堂讨论，启发学生开展积极的思维活动[4]。大学生思想独立性强，思维灵活，喜欢独立思考问题。因此，在全班或小组内围绕一个问题开展讨论，让学生各抒己见，相互启发，有利于发挥学生学习的积极性和主动性，充分提高教学效果。如在高层结构选型内容的教学中，可让学生以某“高层设计采用哪种结构体系较合理”为题在班级范围内开展讨论，让学生在愉快的氛围下通过主动思考掌握高层结构体系的有关知识。就课堂讨论的方式来讲，教师可先提出问题，让学生在小组讨论的基础上，选出代表到黑板前陈述意见，这样既可活跃课堂气氛，提高教学效果，也可提高学生的表达能力。第三，课内学习与课外学习相结合。在每次课结束前，教师都应向学生明确课后的复习内容、预习内容及思考题。对于较抽象的教学内容，教师应组织学生开展课堂讨论或课外学习小组（宜以宿舍为单位）讨论。教师还可结合单元教学内容，组织开展以高层结构设计基本理论知识和常规应用为基础的小型竞赛活动，如PKPM建模大赛等，以锻炼提高学生的知识运用能力。第四，理论教学与实践教学相结合。笔者的调查表明，很多学生在学习过程中都感觉到“高层建筑混凝土结构技术规程”难以理解，难以联系具体工程实例；结构设计只是停留在单个构件上，不明确结构整体设计的思路。因此，教师在教学中应结合具体教学内容引入工程实例，通过对工程实例的详细讲解，使学生加深对理论知识的理解，提高应用能力。比如，对高层建筑常用的三种结构，即框架结构、剪力墙结构、框架―剪力墙结构，教师可借助实际工程项目，依次详细讲解抗侧力构件的布置、主要高规参数的控制、平面的布置、施工图的绘制，通过实例讲解使学生理清结构设计的整体思路，加深对规范条文的理解。需要说明的是，教师教学中选用的案例可以来自企业生产实践，也可来自教师指导学生完成的工程设计实践项目。教师指导学生进行工程设计实践（包括结构选择、结构建模、施工图绘制等），是提高高层建筑结构设计课程教学质量的有效手段。

(二)PKPM软件应用教学

PKPM软件应用教学的重点是理解和掌握高层建筑结构设计的基本过程，主要有以下三个教学步骤：(1)结构布置的讲解与练习。在此步骤中，要通过讲解和练习，使学生掌握运用PKPM软件建模的技巧，理解“抗规”关于结构平面和竖向布置的基本要求。结构平面布置要求平面形状简单、规则、对称、质心和刚心重合[5]30−31；结构竖向布置的要求主要是抗侧力构件沿竖向不突变等。(2)PKPM基本计算参数输入练习。在此步骤中，应要求学生按照相关要求，结合工程结构的实际情况输入PKPM相关参数，并理解基本风压、基本雪压、设计地震分组、抗震设防烈度、连梁刚度折减系数等参数的含义。(3)PKPM计算结果的分析判断和参数调整。在此步骤中，应指导学生通过对计算结果的分析，判断结构的周期比、位移比、剪重比、相邻层刚度比、轴压比、整体稳定是否满足要求，并对不满足要求的参数进行调整。

(三)工程设计实践教学

开展高层建筑结构设计课程实践教学，有利于学生强化工程概念和感性认识，激发学习主动性，提高创新能力。在工程设计实践教学中，教师可以组织学生分组参观调查当地已建高层建筑，了解其构型、结构体系、存在的施工问题等；可以让学生以小组为单位完成高层建筑的建模，如15层以下教学楼、办公楼、宾馆等框架结构的建模，20层以下住宅楼等剪力墙结构的建模，20层以下写字楼、公寓等框架―剪力墙结构的建模。

(四)课程考核

高层建筑结构设计课程的常规考核方法是笔试成绩与平时成绩相结合，但笔试成绩一般占总成绩的80%，这容易导致学生只重视理论而忽视实践，不利于学生应用能力的提高。该课程的考核应着重考核学生综合运用知识的能力，可采用笔试、上机操作、实践环节相结合的考核方式。其中，笔试成绩占总成绩的50%，试卷的制作可参考国家“注册结构工程师专业资格”考试；上机操作成绩占总成绩的20%，可以给定房屋建筑平面图和立面图，让学生在规定时间内运用PKPM软件完成满足结构设计规范要求的结构建模；实践环节成绩占总成绩的30%，内容包括考察报告的撰写情况、在分组建模实践教学中的表现等。

四、教学过程的组织

如前所述，在每次课结束前，教师都应向学生明确课后的复习内容、预习内容及思考题，其中预习的内容可以是参观现有高层建筑结构，调查了解其结构形式、结构设计、施工中存在的问题等，并形成文字。导入新课时，教师可用5分钟左右的时间了解学生的预习情况，并通过总结引出新课题。在讲授新课的过程中，教师应突出重点，把握难点，可按照理论讲授―例题解析―学生练习―归纳总结的步骤组织教学。如在讲解高层建筑的结构体系时，可先分述每种结构体系的概念，再举例分析典型的结构体系布置，然后让学生画出附近教学楼等高层建筑的结构，最后归纳总结常见建筑结构体系的选择。课堂讨论教学环节一般可采取学生自由发言与教师总结相结合的方式，而在安排有小组前期调研的情况下，应紧紧围绕小组代表的汇报发言开展现场提问。另外，教师在课堂教学中还应引导学生主动到建筑设计院、工作室参观实践，以实现学以致用，不断提高学生的实践应用能力。例如，为了提高应用型技术人才培养质量，黄淮学院在其大学生创新创业园设置了建筑设计院校内实践基地，为土木工程、建筑工程等专业学生的工程实践提供了良好的平台，教师引导学生到这里结合教学内容参观实践，无疑能够有效地促进学生实现所学理论知识的内化和实践应用能力的提升。

作者:邵莲芬 单位:黄淮学院

参考文献：

[1]牛海成，徐海宾．面向可持续发展的高层建筑结构设计课程教学改革探讨[J]．高等建筑教育，2013(22)：72―75．

[2]刘圆圆．浅谈《高层建筑设计》课程改革方案[J]．城市建设理论研究：电子版，2014(36)：8119―8120．

[3]孟丽岩，王涛，陈勇，等．高层建筑结构设计课程教学方法的改革与实践[J]．黑龙江教育（理论与实践），2015(3)：77―78．

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关键字：民用建筑；结构设计；工程造价

中图分类号： TU723 文献标识码： A

在足以满足建筑工程所想要达到的预期结果的前提之下，在经过对建筑项目进行合理而且科学的设计后，特别是对工程造价控制的有效性的关键就在于对建筑结构所需要进行优化设计，以至于可以说在一定的程度范围内，工程造价和建筑结构设计之间是存在着一种既相互制约而又互相促进的关系。经有关部门的精确分析发现，在建筑的最初的设计时期，在设计过程当中所需要耗费的成本，在建筑工程中所占据的比例不足总费用的1％，但是建筑设计的合理性，是否科学、有效，对于工程造价会造成非常大的影响，甚至影响力在75％以上，在建筑中期的设计时期，相对于工程造价进行控制的有效性能够高达87％，当进入到工程的施工期以后，对工程造价控制的有效性就只在12％左右。

1、建筑结构设计与工程造价的概念

1．1建筑结构设计的概念

建筑结构设计是指针对各个建筑工程当中的具体结构，经过仔细地比对和选择，然后具体规划，最后通过具体的描述等步骤，从而表达设计师在进行建筑结构设计意图的过程。完美呈现建筑设计方案以及符合建筑实用功能，这是是建筑结构设计在原则上的前提；而在非常严密的设计规范引导下，以建筑的总体安全为根本，在得以实施的过程中采取相对比较有效的方法，将建筑结构造价最优化，使得能够将顾客的具体要求以及建筑设计师的思维构想具体化为有用的施工图纸，从而用以指导建筑工程的具体施工过程。

1．2工程造价的概念

工程造价是指对建筑工程项目在实施过程中所要进行的前期策划，然后需要方案具体的可行性的分析和研究，然后再针对方案进行合理的论证，接下来的设计招标和项目的推进过程以及实施等方面，最后在方案实施过程中的管理，这些具体的每个步骤所需要花费的费用总和的统称，而且在建筑工程得以实施的每个步骤所可能会形成的工程造价的额度会和分布时有所差异。根据相关部门的研究调查表明，设计阶段对工程总造价的影响是在投资决策阶段意外最为显著的。

2、建筑结构设计对与工程造价所产生的影响

2.1结构设计方案对投资决策阶段的具体影响

在前面的数据上已经显示出，在建筑的设计阶段的时候，在设计过程中所会花费的成本只是不到整个建筑工程的总花费的1％，但是就是这只是占据总花费不到 1％阶段，75%的工程造价形成都由它决定。在一个单独的建筑项目的设计过程中，建筑结构设计方案的比对和选择以及选择建筑结构的材料的问题，都可能在极大程度上影响到投资决策。

2.2结构设计方案对经常性费用的具体影响

建筑结构设计方案不仅会对一次性的投资决策产生巨大的影响，而且还会对建筑项目完成交付之后的一些经常性的费用产生不可估量的巨大影响。

2.3规划设计质量方面的影响

通过对建筑行业事故的分析，可以发现，质量、结构设计作为主要的原因之一。有一部分建筑物的质量设计并没有达到相关的标准和要求，这将潜伏着巨大的安全隐患；除此之外，就是结构设计对建筑质量未造成威胁，在建筑过程中也会出现一系列问题，极易产生工程质量不合格的问题，这就需要进行返工，无疑不利于工程的顺利建设，更有甚者，将造成建筑物的安全问题随处可见。

3、工程造价在民用建筑结构设计中的控制策略

3.1判断优劣采取招标的方式

招标与投标不但要出现在规划设计方案的选择阶段，而且在工程图纸设计的时候同样需要存在，此种方式将建立起有效的竞争意识，形成争先创优的局面。如此一来，众多竞争设计团队将会严以律已，注重细节问题的分析，因为他们知道，稍有不慎，将会面临竞争的失败，这样也将同时激发他们的积极进取心，让他们能够为自己制定出更高的要求。招标、投标之后，就进入了实施阶段，当工程完成以后，我们需要做出相应的评价，这个时候，我们必须要针对建筑的质量、创造性、成本投入等方面做出科学的评估，与此同时，还要在经济、效果以及技术方面加以考量。在选择施工团队的时候，尽可能选择资深团队，并且有实战经验的团队，当然还需要具备一定的创造性，能够尽最大可能的降低投资成本，建造出适合于时展的新型建筑物。

3.2将经济效益与技术性相关联

（1）作为建筑物的开发设计人员，一定要具备一定的经济节约意识。在规划设计的同时，要定期不定期的与技术人员进行协商、洽谈，尤其对于经济效益，不可出现孤立的局面，大家要众志成城、团结协作。在设计的早期阶段，对施工过程做好经济预算，将工程造价合理控制在最优设计方案中。

（2）在工程规划设计的时期，经济技术人员要给予规划设计人员一定的经验协助，尽最大可能的收集与本工程相关的资料和数据，建造科学、合理的经济指标，为项目规划人员提供详细的预算结果，营造一种良好的氛围。

（3）在规划设计的同时，将经济效益与技术相关联，这就需要经济专员与技术专员思想统一起来，经济专员要自觉的参与到设计活动中去。严禁出现浪费的现象，寻求最佳方案，优化产业结构。

3.3钢筋使用量与部件截面尺寸要得到有效控制

3.3.1钢筋使用量的有效控制

建筑物在设计的同时，一定要有节制的使用钢筋，尽可能的减少钢筋的使用量，选取性能较好的钢筋，高强钢筋则是一个不错的选择。我们在使用高强钢筋的同时，自然而然减少了钢筋的使用量，这将在一定程度上降低了建设成本，有利于造价的有效控制。HRB335级钢筋作为传统工程建筑常用的钢筋，HPB235级钢筋用于板筋与箍筋，由此可知，这种钢筋是以前工程上面所使用的，显然已经无法满足当前工程需求。在选择钢筋的时候，我们一定要切合实际，从工程本身出发，在考虑功能、性能和经济的原则上，进行钢筋的选择，当前HRB400钢筋被广泛运用，其特点为：强度高、延展性好、性价比高等，在工程施工过程中，此种钢筋的优势非常突出。

3.3.2 部件截面尺寸的有效控制

建筑物的柱子、梁、混泥土、板等的厚度就是所谓的部件截面。钢筋使用量与部件截面尺寸的大小成反比，也就是说建筑物部件截面在变大的时候，钢筋的使用量会有所减少，反之，当建筑物部件截面变小的时候，钢筋的使用量会随之增多，而建筑物部件截面的增大，会加大混泥土的使用量，这样将加大建筑物负荷。这种纵横交错的关系十分复杂，这就需要我们对此做好科学、合理的预算和设计。这些工作不是一个部门一个人所力所能及的，而是需要整个团队的相互协作，在保证建筑物外观大方、美观，结构合理、质量达标的前提下，进行建筑物部件截面的定量，保证截面尺寸大小符合最优的设计方案。

3.3.3地基基本形式的有效选择

地基基本形式的有效选择对于整个建筑物而言，其意义深远而重大，除此之外，地基基本形式的有效选择对于总工程造价的控制有着巨大的影响。相关调查发现：地基基本形式所产生的成本占整个工程造价的10％-20％。由此可以看出，地基基本形式的选择尤为关键，规划设计师一定要结合地质地貌与工程自身特征，进行地基基本形式的有效选择，在选择的同时，需要考虑的外界因素大体上包含了：水文条件、自然条件、地质条件以及建筑物的受力情况等。一般而言，地基基本形式的选择方法有很多种，这个时候就需要设计人员通过对经济、技术、性能等方面的比对，选择最佳方案，以此达到民用建筑结构设计中对工程造价的合理控制。

4、结语

综上所述，在民用建筑结构设计的同时，我们需要关注每一项重要指标，尤其是对于工程造价的有效控制。由于直接关系到运营者的收益，因此，工程造价预算人员一定要具备资深的任职条件和先进的经济意识，只有严谨的态度和细心的工作，方可收到预期的结果。当然从工程造价控制中，我们可以看到一个企业的综合素质和一个团队的业务技能。随着一幢幢建筑物的雄起，工程造价控制预算不可或缺，这也将是人类今后对民用建筑结构设计研究和探索的重要方向。

参考文献：

[l]陆增雨.如何处理结构设计与工程造价的平衡关系[J].价值工程,201 1.30(12):l10．

[2]刘秀玲.工程造价与建筑结构设计的关系及优化措施研究[J].科技信息.2011(35):259．

[3]戚豹.建筑结构选型[M].北京：中国建筑工业出版社,2008.

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关键词：PKPM 教学内容 问题探讨 实践能力

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）08（b）-0000-00

引言

PKPM土木建筑设计系列软件是我国建筑科学研究院研发，集建筑、结构、设备（给排水、电气、暖通）设计于一体的大型集成化CAD系统，是目前国内各设计院结构设计中使用最广泛的结构计算软件之一，为我国土木建筑行业设计实现甩掉尺规、图板；提高设计效率作出了突出贡献，成为结构设计人员必须熟练掌握的基本技能。因此，《PKPM建筑结构设计》课程是高校建筑工程专业必须开设的一门专业基础课，它集专业知识理论和实践操作为一体，学好该课程不仅要求学生能够熟练操作软件工具和命令，而且要求学生储备足够的专业理论知识并能进行迁移应用以便准确设置相关的计算分析参数，所以《PKPM建筑结构设计》课程虽然是一门计算机实践性课程，想教好、学好都不容易。因此，有必要对《PKPM建筑结构设计》课程教学中存在的问题进行总结，分析问题的原因，探索有效的解决措施，改进教学效果【1】，从而切实培养出与企业需求相符的专业应用人才。

1 《PKPM建筑结构设计》课程教学内容

建筑结构的结构体系形式多样，教学学时有限，《PKPM建筑结构设计》课程教学无法覆盖所有结构体系，通常以最为常见的现浇框架结构为建模对象组织开展教学内容，同时结合所教学的具体专业进行PKPM教学模块的取舍。

具体课程教学过程围绕现浇框架工程实例，利用模块一PMCAD创建全楼模型，施加楼面、屋面恒、活荷载，进行楼面布置及楼面荷载传导计算；接PMCAD模型数据生成模块二SATWE分析数据，进行分析与设计参数设置，启动分析进行结构内力配筋等计算，查看分析结果图形和文本；利用模块三绘制梁、柱结构施工图以及模块一绘制结构平面施工图；以柱下独立基础为例，接SATWE上部计算数据进行柱下独立基础设计计算，并绘制基础平面施工图及基础详图。以上教学内容选择和教学过程的安排主要依据建筑结构设计过程，通过对各功能模块下各菜单命令的操作和讲解，让学生了解和掌握PKPM结构设计的基本步骤。

2 《PKPM建筑结构设计》课程教学中的问题

2.1功能模块一PMCAD学习中的问题

本模块中有些命令工具与AutoCAD相同，命令的掌握并不难，本模块操作中存在的主要问题有：

（1）不能正确区分结构体系中的承重构件与非承重构件：建立框架结构模型时除了在轴上布置梁、柱构件外，还额外布置填充墙；

（2）不理解标准楼层含义：建立框架结构模型时，不考虑各楼层的平面布局实际情况，框架结构共有几层就相应建立多少个标准层；

（3）不清楚楼面和屋面：部分同学不清楚楼面和屋面的区别，因此不能正确的布置相应的楼面和屋面恒活荷载。

（4）不清楚梁间荷载：不清楚框架梁梁间荷载的来源也不知道如何根据所给设计条件进行估算。

以上问题涉及到学生前期所学课程中的一些基本的概念和基础知识，针对上述问题课堂教学过程中适当补充讲解相关知识点，基本可以在实践上机操作练习中避免出现同样的问题。

2.2功能模块二SATWE分析中的问题

SATWE是PKPM结构设计模块的核心功能模块，本模块启动计算分析前需要进行多项设计参数设置，计算分析完成后需要查看分析结果图形和文本文件。设计参数设置和查看分析结构是SATWE模块的关键步骤，这两大步骤是学生最难把握而最容易选择忽视的地方。

（1）设计参数设置：几乎每项各项参数设置都对应着相应的不同规范条文――荷载规范、抗震规范、混凝土规范等。虽然学生在前期的专业课程中有所涉及，但都是零散、分散的知识点，而且几乎都忘记了；授课教师备课时可以对相关的专业知识、规范条文进行充分的准备；但规范的讲解比较枯燥乏味，而且学生手中缺少相应的规范，短时间集中灌输大量信息，学生很难集中注意力认真听讲。

（2）查看分析结果图形和文本文件：学生上机操作时在老师的要求下会打开混凝土构件配筋图、WMASS.OUT、WZQ.OUT、WDISP.OUT等图形、文本文件查看，但不知道看什么，怎么看，不理解编号、符号的含义以及如何根据结果进行评估判断。

SATWE模块的操作非常简单，最关键的就是参数设置和查看分析结果，但由于上述问题的存在， PKPM的学习和运用仅停留在基本命令操作使用的初级层面上。

2.3功能模块三绘制梁、柱施工图中的问题

模块三要求在完成模块一、二的基础上，绘制梁、柱的平法施工图，该模块操作比较简单，学生都能熟练掌握，但仅满足于完成出图操作，缺少读图识图能力，因而忽视图识图过程。

这与专业课重理论轻实践有关，相关专业课教学主要向学生讲解构件内力计算、截面配筋计算，而缺乏足够绘制截面配筋图以及读图、识图训练。

2.4功能模块四JCCAD学习中的问题

本模块在教学中主要讲解柱下独立基础的设计操作，相对比较简单，学生易于掌握，存在的问题和功能模块三相同，读图识图能力欠缺；另外，基础类型多样――墙下条基、筏板基础、桩基础，这些基础类型不能逐一讲解，一方面是由于PKPM学习课时有限，另一方面学生在学习基础相关课程的时候也没有系统学习每一种基础类型，缺乏相应的知识储备。

3 《PKPM建筑结构设计》课程教学改进探讨

上述各模块教学存在的问题可以归纳为两个主要方面：一是学生缺少系统的专业知识储备；二是专业实践、实训能力不足，这也是目前高校本科生培养中普遍存在的两大问题。要改进PKPM课程的教学效果，需要克服上述两大问题，而解决这两大问题，仅靠本门课程授课老师去克服显然不现实，它需要建筑专业各专业任课老师共同努力。针对第一大问题，任课老师可以根据讲授过程中出现的问题，把它们归类到相应的专业课程中去，并把它反馈给专业课程任课老师，让他们在讲解相关知识点的时候着重强调。第二大问题PKPM教学中所需要的读图和识图能力，可以通过开设建筑识图课程、加强实训锻炼来解决。

结语

PKPM系列CAD软件作为辅助设计软件，操作简便、计算精确、运行效率高、设计修改方便，国内大多数设计院的结构设计都采用该软件来完成，成为建筑工程专业毕业生必备的技能。《PKPM建筑结构设计》课程虽然是一门计算机辅助设计课程，初级层面的菜单、命令操作容易掌握，但由于它的操作和运行建立在专业理论知识基础之上，因此不可避免在学习过程中会存在上述影响教学效果的问题。即使前述问题都得到了解决，那也只能表明学生具备了运用和操作PKPM软件的基本能力，而做出一个受力合理、经济适用的结构设计还需要足够的工程实践经验进行辅助判断、手算校核以及设计修正【3】。因此，熟练掌握和运用PKPM是一个长期的学习过程，课堂教学只是引导入门的过程。

参考文献

【1】 赵海燕，赵军，PKPM建筑结构设计软件课程教学探讨[J]，价值工程，2011（1）：283-284

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1）要满足该机械零件所应有的使用要求：首先，其设计的结果应能使该机械零件达到预期的使用目的；其次，被设计出的机械零件能够长期可靠地运行。综上所述，结构设计所制作的机械零件应该满足基本的功能、寿命、精确度、稳定性等要求。

2）要考虑最大经济性的原则：经济性原则是人类生产生活中一成不变的原则，其涉及到产品的诸多细节方面，在设计、生产、使用的整个过程中才能综合体现出经济性的指标。即结构设计的结果应能使产品满足制造成本较低、使用高效率、维护费用较低等特性。

3）要考虑到机械零件的使用者的劳动需求：机械零件的安全性能必须要严格把握，以保证劳动者及周边人员的人身安全；另外，还应该尽可能地改善劳动者的劳动条件，为劳动者创造安全轻松、省时省力的劳动环境；最后，对于机械零件的外观设计上也应最求一定的美观要求。

4）要满足机械零件其他的环境、功能等上的特殊要求：如大型的机械产品应设计上便于运输的要求，机械机床精度长期保证和保持的要求等。

2机械零件结构的设计方法

设计是在正确的基本原理和已有的实践经验基础上来创造和发展新事物或者改造旧事物。对于机械零件的设计，也应与该概念相合，从知识上的理论原理到实践中的经验总结都应该体现出来，因此，从理论到实践的结构设计，可有以下的几种结构设计的设计方法：

2.1理论设计

理论设计是日常生活中已掌握的合乎客观实际规律的理论和实践知识的基础上，与现代的各种物理力学理论、机械与金属的知识原理和规律相结合，来实现对机械零件的最理论的结构设计。根据零件的整体载荷情况、材料性能、零件工作情况和应力分布规律等方面的条件，运用理论知识下的简单的数学计算公式来确定该机械零件的几何尺寸、设计要求等。运用数学计算公式初步建立机械零件的形状尺寸后，下一步则是进行校核计算。校核计算是指运用理论的校核计算方法对计算出的机械零件的危险剖面的安全系数数值进行比对校核。该设计步骤多应用于机械内应力分布规律比较复杂，但该规律又能通过材料力学公式表达出来的机械零件结构设计。同时，它也适用于在已知零件尺寸的基础上而又应力分布规律相对简单的结构设计情况，如轴和弹簧的设计。一些实践经验丰富的设计工作者为了简化计算过程，常在进行机械零件制造的结构设计时，在相关资料数据的基础上先进行粗略估算，直接实施结构设计，然后再进行校核计算。理论设计是一种比较科学和现代化的设计方法，随着科技的发展，该方法正在不断进步和改善，它阐明了机械零件的材料性能及应力分布规律，是在大量的感性知识的基础上总结出来的一种设计规律，可广泛适用于绝大部分的机械零件的结构设计。

2.2经验设计

经验设计是指根据设计者本人的设计经验，再结合零件已有的设计使用经验，采用类比的方法来进行的结构设计就叫做经验设计。在理论设计非常困难或者理论欠缺等不适用的情况下，可考虑使用经验设计的的方法。经验设计与理论设计相比，虽然没有足够多的理论科学分析作为设计的基础，但是根据设计经验本身形成的公式与理论就已具备有一定的科学参考价值和理论统计性，所以经得起实践过程中的考验，具有很大的实用性的价值。并且一般来说，理论设计和经验设计在某种意义上是相辅相成的，可以相互应用。经验设计适合应用于载荷情况不明、无法用理论分析且外形复杂的机械零件的结构设计中，多在机架、变速箱体的设计中得到应用，也多应用在一些价值不高的机械零件结构设计中。2.3模型实验设计模型实验设计是指在对机械零件作出已有的初步设计的基础上，再做整体和局部的非特殊处理，形成一体上的模型，并对提出的模型进行反复试验，结合实验经验加以修正完善。该设计方法要能制定出复杂机械零件的工作应力分布和极限承受能力，相对于经验设计更加合理，更加完善。这也是一种使经验设计顺利转化为理论设计的重要途径。模型实验的设计方法与实验相结合，能改善理论设计指导上的不足，同时也弥补了经验设计中不够科学的地方。对于一些理论知识不够完备的大型的、结构复杂的机械零件的结构设计，模型实验设计是一项不错的选择。

3机械零件的结构设计需要有创新意识

创新精神是一个国家和民族进步的前提和不断源泉，同时，为了与国际现代化科技的创新发展理念相接轨，每一个机械零件制造的结构设计者都应当尽力附上自己的创新设计，以促进产业发展，并能提高产品的竞争力，实现经济效益。以上的设计方法和原有的理论设计步骤上设计者都可以做出自我的创新改变。如在进行机械零件内部结构分类时除了按各部分的功能进行分类外，还可以根据不同结构的不同价值，进行成本优化，做出结构评价再分类。

4结语

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针对土木工程专业结构类课程设计在人才培养和教学中存在的问题，构建了结构类课程设计的目标体系和内容体系，基于整体性提出了结构类课程设计改革和实践方案。实践表明，提高了学生的工程结构设计能力和素质，缩短了学生毕业后工作的适应期。

关键词：

课程设计；结构设计素质；土木工程；适应期

基金项目：

黑龙江省教育科学―十二五规划课题（重点课题GBB1212055；规划课题GBC1213115）；黑龙江科技大学教学改革项目(JY14-88)。

目前，一般院校土木工程专业人才培养都趋向于培养高级应用型技术人才。土木工程专业的实践性很强，而土木工程结构设计是土木工程专业学生必备的业务能力之一，是土木工程专业高素质人才培养的一个极其重要的实践性教学环节。土木工程结构类课程设计是本科生学完混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等专业主干课程后，针对所学的各种不同结构体系和构件的设计理论、设计方法和设计计算步骤等内容进行的阶段性总结及设计训练。同时，进行结构类课程设计既是学生顺利完成毕业设计的基础，又是学生毕业后从事土木工程结构设计、技术咨询等工作的前奏。结构类课程设计教学质量将直接影响到学生毕业后从事土木工程结构设计的能力和素质，也将直接影响到学生就业质量，但是，大多数高等院校的结构类课程设计的实践教学内容、教学模式等不能适应新新形势下土木工程人才培养的要求。分析表明，主要存在以下几方面问题：（1）各门结构类课程设计的设计题目和设计内容相互独立，缺乏系统性和整体性，并没有充分考虑各门课程设计之间相关性；（2）各门课程设计的题目来源和设计内容的工程背景不详，缺乏与实际工程的紧密衔接，缺乏应用性；（3）各门课程设计的任务书中所给基础性数据和参数过于具体，不利于学生独立分析问题解决问题能力及创新能力的培养；（4）课程设计的过程管理，质量监控和成绩评定缺乏有效机制；（5）条件保障有待于加强，必要的课程设计指导书等资料匮乏。基于上述存在的问题，进行结构类课程设计的改革研究与实践势在必行。因此，以系统论为先导，基于土木工程结构的整体性概念，加强结构类课程设计的多维度的研究与探索，对提高学生工程结构设计素质，实现学生毕业后从事结构设计的零适应期培养具有重要的显示意义。

1基于整体性构建结构类课程设计的目标体系和内容体系

目标是改革和建设的导向，课程设计的改革亦应如此，明确培养目标是首要的工作。依据社会对土木工程设计人才的需求，明确结构类课程设计改革主要目标是：基于土木工程结构的整体性，培养学生从事工程结构设计和技术咨询等工作的能力和素质，实现毕业后从事结构设计零适应期。具体说，学生在学完混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等结构类课程后，通过进行系统的课程设计进一步深化对结构体系和各结构构件的基本概念、基本理论和基本设计方法和公式的理解和应用，并且从土木工程结构整体上把握不同结构体系及其基本构件的具体设计方法和步骤；加强学生对计算机技术（结构电算分析、绘图等）和信息技术应用能力的培养，加强学生设计资料和参考文献查询与检索能力的培养，以及对不同结构体系及其构件的结构施工图表达能力的培养；同时，从多维度培养学生的工程素质（工程意识、工程设计能力等）、创新意识和能力，以及团队协作精神和品质等。土木工程结构是由各种不同受力状态的构件组成的一个空间结构承重体系。对于建筑工程来说，任意一个建筑结构都是由竖向结构承重体系、水平结构承重体系和下部结构承重体系组成的空间承重骨架，这三部分承重体系之间并不是孤立存在，而是相互连接，组成一个一个系统。这样无论以哪一部分体系为内容进行课程设计，都应该基于整体（系统）性去分析相互之间的关联性[1-3]。传统的结构类课程设计内容体系包括单向板肋梁楼盖结构设计、单层工业厂房排架结构设计、钢屋架结构设计和基础工程结构设计。由于混凝土结构的装配式单层工业厂房排架结构在目前实际工程中应用较少，且在排架柱设计时，内力组合理论与框架结构中框架柱的内力组合理论相同，因此在新的课程设计内容体系中将其取消。根据土木工程的专业主干课课程体系构建土木工程专业（建筑工程方向）结构类课程设计内容体系。结合一幢多层混凝土框架结构工业厂房（附带有多层砌体结构办公楼）。从房屋建筑工程结构整体性的角度编写结构类课程设计任务书，内容包括总则（包含设计目的、工程背景资料、建筑图纸等）和各分项课程设计内容的设计要求及相关资料和参考文献，在课程设计任务书中体现出：钢屋盖结构课程设计主要是设计框架厂房的屋盖，混凝土梁板结构课程设计主要是设计框架结构厂房及砌体结构办公楼的楼盖和楼梯；通过完成屋盖和楼盖结构设计，即可确定出由屋盖和楼盖传递给框架和墙体的荷载，这样就可以进行框架结构和砌体的课程设计。砌体结构课程设计主要设计砌体结构部分的墙体、墙梁、过梁、圈梁和雨篷等。上述四项课程设计内容的完成，即完成了整个建筑结构体系的上部结构体系的结构设计，也确定出了上部结构传递给基础的荷载；再根据地质条件等其他因素，进行基础工程的选型和设计计算，完成基础的结构设计[1]。

2基于整体性培养学生结构设计能力及创新意识和能力

结构设计是一项富于创新的工作。在课程设计任务书中，根据建筑的使用功能要求和建筑模数的要求给定相关的尺寸（柱网尺寸、标高、层高等），通过这些尺寸的合理交叉使班级每个学生具有一组基础数据；对于楼面的做法、楼（屋）面可变荷载等都不直接给出，由学生自己设计或查阅资料确定，这相当于每个学生的设计方案计算都不尽相同。对于结构体系的具体结构形式也不做明确的规定（如混凝土梁板结构课程设计中不明确要求必须采用何种结构形式的楼盖和楼梯等），让学生根据结构实际情况进行结构设计，这样通过课程设计的训练，既培养了学生的创新意识和创新能力，又培养了学生独立分析问题和解决问题的能力。学生集中在第六学期8周的时间内系统地完成规定五项设计内容，每项设计内容完成后，要求学生要保存每项课程设计数据和成果，以便进行下一项课程设计时应用到上一项课程设计的数据，保持其设计数据的连续性和完整性。同时，建立每个学生课程设计档案，最终完成五项课程设计后，使每个学生的各项课程设计的设计成果归档到一起，统一保管，有利于学生在第8学期进行毕业设计时提供参考。基于整体性学生系统地完成了任务书中规定的五项课程设计内容，实现了一幢建筑的整个结构设计，既完成了结构的上部承重体系（水平承重体系和竖向承重体系）和下部承重体系的结构设计。这样组织开展课程设计，系统地巩固了学生所学的混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等结构类课程的设计理论和设计方法，提高了学生结构设计方面专业知识的运用能力；设计既紧密结合工程实际，又提高了学生对建筑结构设计的整体性认识。计算机辅助设计在土木工程中的应用已经非常广泛，用于结构分析和绘图的软件（如PKPM、天正、CAD等）也较多，结合建筑工程计算机辅助设计课程的开设，在课程设计中，对于每一分项课程设计，要求学生手工绘图和计算机绘图相结合。要求至少一张手工绘图，目的在于强化手工绘图的基本技能；同时，要求学生至少一张计算机绘图。对于结构设计计算，要求采用电算和手算相结合，应用电算对手算进行复核[4-5]。结构类课程大作业也是对学生所学专业设计知识在实际工程设计中的综合性训练，有针对性地安排设计型大作业，可以实现对学生所学专业知识的系统设计训练，及时检测学生生多所学知识的掌握程度；同时，实现对课程设计起到良好的衔接和促进作用。例如，在混凝土结构设计原理课程教学中，当讲完受弯构件纵向钢筋的弯起、截断和锚固等内容后，就可以及时地给学生布置一道均布荷载作用下外伸简支梁设计的大作业，主要是强化学生对受弯构件纵向钢筋弯起、截断和锚固等构造要求的理解和掌握。学生完成此大作业后，有助于加深理解肋梁楼盖结构和楼梯结构中各类梁的纵向钢筋构造要求。此外，结构类课程设计内容体系中取消了单层工业厂房排架结构课程设计，但单层工业厂房排架结构内力计算及组合的方法对后续课程的学习是非常必要的。为了加强学生对这部分知识的理解和应用，可以安排排架结构内力计算和组合的大作业。

3基于整体性加强过程管理、质量控制和评价机制

结构类课程设计的时间比较紧，设计计算和绘图的工作量较大；并且一般高的院校第六学期的结构类课程设计和高一年级本科生的毕业设计同时进行，教师指导课程设计和毕业设计的工作量较大。为此，在第五学期相关结构类课程的结构设计内容讲完后，就把课程设计任务书发到学生手中，使学生能结合所学内容，有针对性地提前思考和准备课程设计。将课程设计紧密融入相关课程教学中；同时，任课教师在结构类课程教学中既要给学生讲清本门课程的课程设计内容和课程设计的必要性，又要讲清课程设计直接相关的内容，特别是指出学生设计中经常出现的问题。在具体设计时，指导教师要通过正确的引导，使学生进一步重视课程设计，激发学生的积极性和主动性。指导学生制定较为详尽的课程设计进度计划，按计划每天加强指导和考核，培养学生自我管理、自我约束的意识和严谨、务实的工程师品质，保证课程设计按时高质量完成。五个分项课程设计内容构成一个系统，各分项课程设计按照“3+1”人才培养的要求，集中于第五学期完成，综合性较强，因此对指导教师的指导能力和水平以及时间的保障也提出了较高要求。为保证指导质量。依据教师专业能力优势，对指导教师实行分组，每组集中对一个或几个班级进行指导，要求每组指导教师对五项课程设计内容的指导，分工协作；对于不同分项课程设计内容的指导实行主指导教师负责制，且对于不同分项课程设计内容的指导实现指导教师的优势互补。避免一位指导教师集中指导一个或几个班级课程设计时，在时间上和指导能力与水平上的不足。改革课程设计的评价办法，基于整体性原则，在考核结构方案和结构选型的合理性、设计计算的准确性和图纸绘制规范性的基础上，还要结合平时的表现考核独立分析问题和解决问题的能力、计算机应用能力等。并且有必要通过答辩的方式进一步考核学生课程设计是否存在抄袭、对设计基本理论的理解和应用情况[6]。同时，指导教师通过对课程设计的指导、审阅和答辩，及时进行总结和研讨课程设计中存在问题和不足；并且也有必要针对学生设计中存在的问题对学生组织召开课程设计专项总结会。这样循序渐进，逐步提高学生设计的水平。

4基于整体性加强条件保障机制建设

良好的教学条件保障是完成高质量课程设计的基石。对于结构类课程设计的整体性改革，结合学生的特点，编制高质量的课程设计指导书是重要的条件保障之一。结合结构类课程设计任务书编写其课程设计指导书。针对学生初次进行结构设计的特点，指导书中应详细说明各结构体系设计的基本理论、基本方法和设计步骤；并且编写具有代表性的工程实例及设计计算和绘图中应特别注意的问题。同时，指导书中的工程实例集中反映现行结构设计规范条文的应用、最新科研成果及工程经验，这样通过工程实例引导学生加深理解所需理论知识，进一步促进理论与实践相结合，有利于提高课程设计质量。

5结束语

上述结构类课程设计改革的研究成果已经过两届毕业生的实践性教学中的实践，取得了较好的效果，学生的工程结构素质得到了提高，促进了毕业设计质量的提升。从学生就业来看，近两届毕业生到设计单位就职的明显增多；信息反馈表明，这些毕业生在实际工作中明显体现出适应期短、上手快的特点，得到了工作单位的认可。

作者：薛志成 裴强 李长凤 杜文学 杨磊 单位：黑龙江科技大学建筑工程学院 大连大学土木工程技术研究与开发中心

参考文献：

[1]薛志成,徐晓红.土木工程结构设计类课程体系优化设置及建设的研究[J].高等建筑教育,2009,18(5):97-101.

[2]江树勇,任正义,赵立红.基于系统论的工程实践教学体系设计研究[J].高教论坛,2009(3):81-83.

[3]郇筱林,戴素娟.土木工程专业钢结构课程设计质量监控体系的构建[J].高等建筑教育,2015,24(5):103-105.

[4]肖鹏,李琮琦,康爱红.基于系列化模式的土木工程专业课程设计教学改革[J].高等建筑教育,2010,19(5):128-131.

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关键词：建筑设计 结构 优化 减少成本

一、结构设计优化方法的理论体现

在从事工程项目和结构设计时，除了考虑设计对象的基本使用功能及安全可靠性外，还应该考虑到把它设计对象设计得尽可能完美。这就是工程和结构的最优化问题。用科学的语言来描述就是：利用确定的数学方法，在所有可能的设计方案中，找到能够满足预定目标的最好方案。结构设计优化方法从建设理论上分析，主要体现在建设工程结构的优化设计和工程结构总体的优化设计两方面。后者的优化设计包括：系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。穿插其中的，还包含选型、布置、受力分析、造价分析等项目，在实施过程中，还应该按照一切从实际出发的原则，根据工程的实际情况，围绕工程的综合经济效益的目标进行结构优化设计。设计者在保证安全的前提下，应该敢于挑战新的结构形式。在结构设计的过程中，在基本满足建筑师设计意图的基础上，平面布置应尽量规则，对称，尽量缩小质量中心和刚度中心的差异；使建筑物在水平荷载作用下不致产生太大的扭转效应。竖向布置上，在满足功能要求的前提下，尽量使竖向承重构件上下贯通；能不使用转换层的就应避免使用，以减小结构分析和设计上的困难，另外也不经济，还容易造成应力集中；竖向刚度最好不要突变，而要渐变，否则突变处在水平荷载作用下会出现严

重的应力集中现象，这对结构抵抗水平动力荷载是十分不利的。

二、结构设计优化技术的现实意义

建筑结构设计优化技术在结构设计中，可以达到“物美价廉”的效果，不但实现了建筑的美观、实用，而且在节省造价方面也有突出的效果。每一个建筑商都希望，在满足建筑结构长远效益的前提下，最大程度地减少建筑结构的近期投资，同时保证建筑物结构的可靠度和科学合理性。如此，才能实现可持续发展，实现更多、更大的市场收益。与传统房屋结构设计相比，采用设计优化方法则可以使建筑工程造价降低 6% ～35%。优化方法的技术性实现，可以最合理的利用材料的性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，并具有建筑规范所规定的安全度。同时，它还可为建筑整体性方案设计进行合理的决策，优化技术是实现建筑设计的“适用、经济和安全”目标的有效途径。

三、结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤

3.1 结构优化模型

房屋结构整体优化设计方法分以按 3个步骤进行。首先，选择设计变量。一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量，如目标控制参数和约束控制参数；而将那些对设计要求来讲，变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数，这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量；其次，确定目标函数。寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率，从而使总费用最小；第三，确定约束条件。房屋结构基于可靠度优化设计的约束条件，则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中，要使结构优化设计应用于实际房屋结构工程，则是用房屋结构设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较，保证各约束条件都符合现行规范的要求，以实现最优设计。

3.2优化设计方案

房屋结构基于可靠度的优化设计问题属于比较复杂的多变量、多约束非线性优化问题，在计算过程中，通常是将有约束优化问题转化为无约束问题求解。可以利用的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、Powell法等。

3.3 进行程序设计

根据基于可靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法，编制功能齐全、运算速度快的综合程序。如：midas，etabs，strat等。

3.4 结果分析

分析计算结果，确定最好的设计方案。在执行以上步骤的过程中，必须要全方位、多角度考虑问题。这主要是因为建设投资是一项耗资巨大的工程，涉及到的方面比较复杂，因此，必须进行总法规和考虑，不能仅仅为了节约资金投入而忽视了设计的优化作用。要正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。设计中既要反对片面强调节约，忽视技术上的合理要求，使项目达不到功能的倾向，又要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。

四、建设项目的设计与计划阶段决定建筑产品价值形成

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关键词：建筑结构设计；设计优化；方法

引言

进入21世纪以来，随着物质生活水平的不断提高，人们的生活理念发生了巨大的变化。作为人们工作生活的场所，房屋建筑的结构设计也成为人们关心的话题。在现代消费观念的影响下，房屋不再仅仅是供人居住办公，遮风挡雨的场所，同时还被赋予了满足人们审美观念的新功能。当前，除了最基本使用功能外，建筑正在被开发出越来越多的新用途，同时也是人们实现审美追求，提高生活格调重要途径。建筑设计师在设计房屋时，不仅要考虑房屋的使用功能，更要从美学角度考虑更多的内容。只有二者协调统一，完美结合，同时满足使用者在使用功能和审美要求上的双重要求，才能成为受人青睐的建筑佳品。房屋建筑的结构设计包含的内容非常广泛，其根本目标是实现功能完善、质量可靠、符合人们审美情趣的设计方案。要达到这个目标，需要持之以恒的长期学习和实践，需要汲取其它优秀设计方案的菁华，取长补短，融会贯通，不断优化设计方案，充分利用空间资源，最大程度地满足房屋使用者的实际需要。

1 建筑结构设计优化的内涵

影响一座建筑物好坏的因素非常多。一般来讲，人们对建筑物的评价来源于三个方面：外形、结构和质量。这些都和结构设计密切相关。房屋结构设计，不仅仅是整个建筑工程赖以实施的基本根据，更是一个建筑能否充分实现预定功能和目标的根本保障，是整个建筑工程的核心要素。优秀的房屋结构设计方案，应当能够在有效控制成本投入，降低施工难度的基础上，充分利用城市中的空间资源和其它资源，大幅提升建筑物的实用功能和安全质量。要取得优秀的设计方案，需要对既有设计不断进行优化改良，从而最大限度地实现使用者对房屋的功能要求、质量要求和审美需要。同时，优化后的结构设计还能够有效帮助建设者节约资金，降低建设成本。

2 实现建筑结构设计优化的一般方法

单纯从建筑角度来讲，结构设计优化主要分为房屋工程分部结构的优化设计和总体结构的优化设计两种。一所房屋的设计建造，要根据具体情况，综合考虑房屋建筑的人文要求、经济要求和周围环境要求等。合理充分利用资源，实现各种要素的和谐共存，是建筑房屋结构设计优化的基本理念。

2.1 建立结构优化的模型

实现建筑结构设计优化，首先需要建立一个数学模型，重现房屋的各项指标和影响因素间的复杂关系。可以按照以下几个步骤建立模型：

2.1.1 合理选择设计变量

设计变量通常优先选择对建筑结构影响大的参数，即和设计目标直接相关的那些内容，如损失的期望C2和结构的造价C1等，还有和限制条件相关的因素，如结构的可靠度PS等；为了减少设计量、计算量和编制程序的工作量，还可以把部分因素用预定参数来代表，这些参数通常具有影响细微、波动不明显的特点，往往通过局部调整或结构本身就能满足相关要求。

2.1.2 确定目标函数

出于建造成本的考虑，需要建立一组函数，通过这组函数可以准确描述预定条件中截面几何尺寸、钢筋的截面积和相应的失效概率之间的关系。

2.1.3 确定约束条件

房屋建筑安全可靠是房屋结构优化设计必须满足的基本条件，以此出发可以确定优化设计的约束条件。裂缝宽度、结构强度、构件的大小、结构应力、结构体系规格、可塑程度、确定程度等都是常见的约束条件。设计者要充分比较分析目标约束条件和实际约束条件，确保每个目标约束条件都有的放矢，符合实际，从而为设计优化提供根本保障。

2.2 设定计算方案

以提高安全性、耐久性和适用性为目标的建筑结构设计优化，往往具有约束条件复杂、变量众多、函数非线性的特点，为了方便分析计算，通常采用将有约束的优化问题转换成无约束的优化问题的方法求解。拉氏乘子法、复合形法、Powell 法等都是常用的优化计算方法。

2.3 程序设计

由于计算量巨大，计算过程复杂，为提高结果准确性和精度，通常利用程序来实现以提高安全性、耐久性和适用性为目标的房屋结构设计优化的计算过程。编写的综合程序要完全符合优化设计模型和计算方案，并具有功能完整、用途齐全、运转高效等特点。

2.4 结果分析

结果分析是房屋结构设计优化过程中非常重要的一步，它直接关系到优化设计方案的最终选择。程序运算的结果只是为房屋结构设计优化提供参考依据和备选方案，并非最终结果。由于上述模型函数主要体现的经济成本上的优化，在结果分析时，设计者需要把更多的因素纳入思考范畴中，在详细地比较分析基础上，选择出最佳的设计方案。前文已经提到，现代社会的建筑，不仅要满足实用功能，同时还需要满足使用者的审美需求。造价成本和工程质量不再是优化设计的唯二标准。设计者需要从安全性、耐久性、使用功能、经济效益、施工要求、美观程度，以及和周围环境的和谐统一等方面进行全方位多角度的考虑，要分析各种因素的影响，从使用者、建设方等多个角度考虑，综合各方意见进行比较。任何考虑上的偏颇和疏漏都有可能造成建筑设计上的缺陷，从而影响建筑的正常使用。必须平衡使用各种资源，才能实现结构设计的最优化。

3 结束语

房屋结构设计优化，本质上是一次综合所有影响的数据分析，对设计者的理论水平和实践经验提出了非常高的要求。房屋结构设计所需要达到的目标，绝大多数情况下不是一个单一的指标，而是一组指标的组合。这些指标往往互相影响，既是统一的，又是矛盾的，各有侧重点，又相辅相成。设计者应当综合考虑房屋的各种性能，选择最有助于实现房屋建筑综合效益的设计方案。在保障房屋安全和使用质量的前提下，设计者要用于创新，大胆实践，努力寻求更好的设计路线，应用现代化设计工具，更好地实现房屋结构设计的目标。

参考文献

[1]邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].科技传播，2010（10）.

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关键词：概念设计；结构设计；促进

Abstract: with the continuous development of China's economy and the progress of the cause of building, also obtained the rapid development, continuous development in the construction business conditions, structural design method is more and more, strengthen the study on building structural design, become the important way to enhance the quality of construction. Conceptual design as the main approach to architectural design innovation, has been widely used in the design of building structures,

Key words: conceptual design; structure design; promote

中图分类号：TU318文献标识码：A

引言

概念设计作为创新设计的重要形式，其优点越来越多的体现出来，被更多的建筑结构设计师所发现和采纳，并成为当前至今后一段时间建筑结构设计的重要思想。所以，加强对建筑结构概念设计的研究，有着重要的理论和现实意义。本文在分析概念设计内涵的基础上，就建筑结构设计中概念设计的应用策略进行了分析。

一、建筑结构设计中概念设计的内涵

（一）概念设计的内容分析

概念设计指的是在建筑结构设计的开始阶段，建筑设计工程师按照已有的建筑设计理论，并根据工程的施工经验，从宏观的思维出发，对建筑结构设计的策略做概念性的评价与选择。设计师通过将整个建筑结构的系统布局做必要的抗震保护，以提升建筑结构设计的合理性。所得到的方案一般概念清晰，定位准确，便于进行手算，有效的避免后期设计过程中产生的一些繁琐的计算，提高建筑设计的经济性和可靠性。同时，概念设计也是进行计算机内力分析输出数据可靠性判断的主要依据。

（二）概念设计的基本步骤的分析

在建筑结构设计过程中，概念设计是在建筑设计师不断满意的过程中实现的，概念设计的过程可以划分为下面三个步骤：

第一个步骤：分析阶段，即对设计问题做全面理解的过程。分析阶段的主要特征是设计系统信息的模糊性，在进行分析的过程中，手中掌握的数据是不全面的，可供设计师使用的陈述同样需要进行陈述和充实。

第二个步骤：综合阶段，即实现解决方案的一个过程。在这一步骤实施的过程中，设计师通过使用各种专业知识，按照所积累的工程经验，将建筑设计的大体思路，借助于图纸的形式表达出来的过程。这一过程的主要特点是通过设计师的灵感和专业思维发挥主导作用，以实现建筑结构设计图纸的表达和产生。

第三个步骤：评估阶段，即对设计出的方案做有效判断和选择的过程。这一阶段的特点是循环的过程，该循环过程会持续到双方对方案满意为止。建筑结构设计人员在作出评估的时候，会通过各种功能模型、计算手段等对比各个方案的优势，以更好的获得建筑施工的经济性和建筑施工技术的可行性。

二、概念设计的重要意义分析

概念设计师体现建筑设计师先进设计思想的关键，一个优秀的建筑结构设计师能够通过运用特定空间中的系统概念，来进行建筑结构总体方案的有效设计，并将建筑设计的目的有意识的同建筑构件与整体结构的关系进行巧妙的处理。一般情况下，优秀的建筑结构设计师其概念设计的创新是有效的，随着他们对建筑概念设计的研究，其设计的成果会越来越鲜明，设计的创新度也越来越高。当前在分工细化的市场环境下，大部分结构设计师更多的是依赖于各种建筑设计的规范、建筑结构设计手册、电脑程序等进行传统的建筑结构设计，这在一定程度上缺乏了有效的创新。在计算机一体化应用的今天，设计师往往不能够及时的发现建筑结构设计中的一些不合理的内容。随着设计师年龄的不断增长，使得他们已有的建筑设计概念逐渐模糊甚至遗忘，影响了建筑设计成果的创新。注重建筑结构概念设计的意义，还因为当前的建筑结构设计的理论同计算机理论之间存在一些缺陷和不足，例如在进行混凝土结构设计的时候，内力的计算是在弹性理论的计算方法基础上的，而建筑结构的截面设计却是在塑性理论的极限条件下进行设计的一种方法，这个矛盾的存在使得计算的结构，同建筑结构的实际手里状态有着很大的差异，为了对这种计算理论缺陷作出补偿，尤其需要建筑结构设计师优秀的概念设计措施来改正这些缺陷。

三、概念设计的建筑结构设计中的应用

在建筑结构设计的过程中，协同工作概念，指的是要求整个建筑结构内部的每个构件，

实现相互间的配合，共同支撑建筑结构质量，协同工作及要求建筑结构构件，能够有效的承载极限状态的受力，同时当受力达到极限状态的时候，还需要各个构件能够实现共同的耐久寿命。建筑结构的协同工作主要表现为：建筑基础同建筑上部结构的关系方面，一定要将建筑的基础同建筑的上部结构看成是一个系统，不能将这两部分分开来进行处理。比如，对于砖混结构的建筑物，一定要通过圈梁与构造柱，把建筑的上部结构同建筑基础连接到一起，而不能够单独依靠建筑基础的刚度来抵抗各种不均匀的沉降。

另外，当结构受力的时候，建筑结构中的各个构件能够保证较高的应力值。在进行多高层建筑结构设计的时候，要最大程度上避免短柱，这样能够保证同层的柱子在同一个水平位移的时候，能够同时发挥最大的承载力，但是因为建筑物高度和建筑楼层的增加，各种竖向的巨大荷载以及水平方向的荷载，使得建筑物底层柱截面不断的增大，因此使得高层建筑的产生了很多的短柱，为了更好的避免出现这些问题，针对较大截面的柱子，可以将柱截面进行开竖槽，将矩形柱变成田形柱，以更好的增大长细比例，避免短柱的产生。针对梁跨高比例的限制，大部分还没有充分的认识到，其实同长短柱混杂的结果是相同的，长短梁位于相同的框架中，是不利于建筑物稳定性的。同时因为梁的剪力增加，会导致支撑柱的周丽产生大幅度的增加，这一设计原则违背了协同工作的目的，并提高了建筑结构的工程造价。进行多高层建筑结构设计的目的，是为了有效的抵抗水平力的作用，避免扭转的产生，为了实现抵抗水平力的功能，要尽量将平面上两个正交方向的尺寸接近，为的是更好的保证这个方向上的惯性矩实现相等，以避免因为一个方向强度储备过大，使得另一个方向较弱。所以，抗侧力结构最好设置在四周，以更好的提升系统的抗侧刚度，增大抗扭惯性矩。与此同时，要增加梁或者楼层的刚度，提高柱能承担更大的整体弯矩，即提高转换层的效果。有效防止扭转，是由于在扭转产生的时候，各个柱子的节点水平位移不等，距离扭转中心较远的角柱所受的剪力大，而中间柱子受的剪力小，产生的破坏从外到里。为了避免扭转的产生，抗侧力结构要进行对称步骤，最好设置在结构的两端，靠着四周进行设计，以有效的提升抗扭惯性矩。

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关键词：旅馆设计 浙江大学开题报告范文 杭州论文 开题报告

一、课题的来源、目的意义(包括应用前景)、国内外现状及水平

1) 课题的来源

根据指导老师布置的《浙江大学毕业设计(论文)任务书》。此次毕业设计来源于工程实际：南方某市沿街道地段新建一旅馆;地基面积80m×60m=4800m2。

2) 目的意义

目的：此次毕业设计资料来源于工程实际：南方某市沿街道地段新建一旅馆，通过毕业设计全面掌握建筑结构设计、结构设计图、建筑施工图及施工图概预算的原理，编制施工组织是设计和概预算;

意义：1、巩固本人三年来在校期间所学的基本理论和专业知识;巩固、深化、拓宽所学过的基础课程、专业基础课和专业课知识，提高综合运用这些知识独立进行分析和解决实际问题的能力;以及锻炼自己画图、识图能力;

2、解决土木建筑工程设计中各方面问题所需的综合能力和创新能力，达到初步了解与掌握一个建筑方案设计和结构工程的实际工作内容和设计工作的方法与步骤;

3、充分理解和正确掌握多层房屋结构的受力特点和内力分析计算方法，熟悉建筑及结构设计方面相应的规范和规程,以及掌握方案设计和结构设计软件中天正及cad的性能及其操作使用方法。

4、通过毕业设计全面掌握建筑设计的基本原理，绘制建筑结构施工图.全面掌握建筑中旅馆设计的基本原理、功能组合,完成一栋建筑的结构设计,绘制建筑结构图和建筑施工图,并进行相应的机构布置.。

3)国内外现状及水平

国内：基础国内一般采用人工挖孔桩基础：人力消耗较大，比较落后;在机械挖孔方面技术比较先进，但是推广面较窄;主体结构施工方面，大多是采用钢筋砼，在帮扎施工上，手工施工较多;砼浇筑技术在国际上比较先进的，商品砼浇筑方便、简洁;砌体结构施工与国际接轨，采用人工砌筑;但是在脚手架的安装方面采用折叠式里脚手架，安全稳定，转运灵活方便;防水工程普遍采用改性沥青防水卷材柔性防水。

国外：德国建设矿井井筒采用7层防水工艺，即混凝土、砌块、沥青石渣、不锈钢板、沥青石渣、砌块、混凝土。造价是中国自防水井筒工程4-5倍。瑞典、加拿大在渗水环境中锚喷，采用放水支护法，用钢丝和橡胶制成半圆型胶管，用粘结剂粘在渗淋水处，51lunwen.com/tuijiankaiti/ 排至基础面盲沟，在管外锚喷，把管埋在喷层之内，喷层是外混凝土内部流水的现状。日本多采用改性水玻璃——水泥浆等，有计划的设计压力、输浆量、封水效果等。俄罗斯采用粘土浆，无约束注浆法施工，即不设计压力、输入量，只是把设备安好，一直注，什么时候压不进浆则停工，无帷幕防区，工期长，治水率低。

二、课题研究的主要内容、基本要求、研究方法或工程技术方案和准备采取的措施

主要内容：建筑方案设计、建筑技术设计、建筑结构设计、施工组织设计

基本要求：每人独立完成毕业设计全部任务，要求每人完成一套建筑结构设计施工图和相关的建筑说明及结构计算书，编制施工组织设计，严禁抄袭。

①建筑结构施工图要求：图幅采用2号图纸，比例：1：100(节点详图，构件配筋图除外)

②建筑结构施工图表达方式：采用cad绘制，打印成图.

③图纸装订：按设计说明，建筑施工图，结构施工顺序装订.

④设计资料装订：建筑设计说明，机构计算书，施工组织设计文件一并严格规范要求成册.

⑤图纸的内容标注必须规范符合制图标准.

方

法： 1、采用砖混结构。

2、从设计的功能上根据现代旅馆的设计要求，根据现代人的生活物质条件的提高，设计多种多样住宿环境，以满足不同人的住宿要求。

准备采取的措施：通过课题研究，收集必要的原始数据和勘测设计资料，综合考虑总体规划、基地环境、功能要求、建筑经济以及建筑艺术等多方面的问题，进行设计并绘制成图纸。

四、总的工作任务，进度安排以及预期结果

1)工作任务

独立完成该旅馆的建筑结构设计，为保证设计的准确性，方便与下步工作的顺利进行，在实际工作过程中进行检查，并在每项进度安排中进行对该项的总体检查，达到预期结果。

2)进度安排

2007年3月12日-2007年3月19日 完成开题报告,建筑方案设计

2007年3月20日--2007年4月4日 建筑技术设计

2007年4月5日--2007年5月5日

建筑结构设计

2007年5月6日--2007年5月22日　施工组织设计

2007年5月23日—2007年5月底　毕业设计资料整理归档，准备毕业答辩资料

3)预期结果

1)全面掌握建筑结构设计的基本原理。

2)掌握普通旅馆的结构设计与施工设计。

3)绘制施工平面图。

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关键词 建筑结构；设计要点；基本内容；主要原则

中图分类号TU2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）94-0067-02

0引言

随着时代的进步和经济的发展，我国的建筑行业飞速发展起来，加快了我们的社会主义现代化建设。但是在建筑结构普遍屹立于大地之上时，其建筑质量的好坏也成为了人们逐渐关注的焦点。而建筑结构设计是我们进行建筑设计时的关键环节，它会直接关系到建筑结构自身的安全性、实用性和经济性。建筑的结构设计是工程师通过专业的方式，即结构语言来表达设计者的理念，而结构语言就是通过从建筑或者专业图纸中凝炼而出的建筑的基础，建筑师可以通过使用结构语言的元素构架建筑的体系。所以我们要加强建筑结构设计，进而保证建筑结构的优良质量。

1建筑结构设计的内容原则和步骤

1.1设计内容

在建筑施工过程中，建筑的结构设计主要在于结构设计师和建筑师通过组合各种建筑结构元素，用以表达所期望实现的预期目标。在一般情况下，建筑工程中的结构元素包含着梁、柱，板、地基基础以及大样等内容，工程师们可以运用这些结构元素来构建建筑工程的结构体系。在建筑结构进行设计时，我们要充分考虑到建筑工程在结构上的总体布局，还要注重建筑结构的关键部位，尤其需要注意的是在关键细节问题上的结构设计。比如在进行建筑结构抗震的结构设计时，要根据地震灾害对于建筑结构总体产生的负面影响，来科学合理的确定解决建筑设计实际情况下的基本问题，其中还重点包含着结构破坏过程及机制分析原理，这样就可以有效提高建筑结构整体的抗震防震能力。

1.2基本原则

通过对建筑工程的整体把握，我们对于建筑结构设计过程中的基本原则在于：1）建筑结构设计可以应用于正常合理的建设和施工使用，还能经受住正常使用中所面临的各种可能性；2）建筑结构设计能够具备良好的工作业绩；3）建筑结构设计可以满足正常维修和建筑养护时的耐久性；4）如果有意外情况发生，建筑结构设计需要具有发生事故的设计规定，还要保持建筑物必要的整体稳定性。

1.3基本步骤

建筑师在进行建筑结构设计的过程中，一般情况下要按照方案规划阶段——计算和设计阶段——施工建设阶段这三个阶段来工作。其中方案规划阶段包括根据建筑工程的重要性及复杂程度，充分考虑到抗震设防烈度、工程地质勘查报告、建筑物类型和建设和层高来最终明确建筑结构的设计形式。

2建筑结构设计的几个常见问题

2.1结构平面图

设计师在通过测绘结构布局来进行结构图绘制的过程中，要合理分析什么时候有结构软件建模的需求。依据国家建筑抗震设计规范的相关规定，在施工建筑物处于6度区的抗震设防烈度地带时，可以不用检查地震剖面，也不用进行输入结构软件建模。对于此类建筑物，建筑师可以直接进行结构设计，尤其是砌体结构设计，但还是有必要遵循我国在抗震措施要求方面的有关规定，着重注意解决建筑局部的受压问题。当施工建筑物处于7度以上的抗震设防烈度地带时，建筑设计师一定要进行输入结构软件建模计算。在条件便利，情况允许时，可以对所有的施工建筑设计做到输入结构软件建模，由此可以对建筑结构设计的妥善及精确度方面有百利而无一害。

2.2屋顶结构图

建筑设计师只有正确掌握建筑图纸的要素、理解图纸的明确意图，才能合理的把握建筑结构的设计与施工，从而保证建筑物的安全性、实用性和经济性。而对图纸的科学把握，这就要求设计师具备必要深入的空间感和立体感。适用于坡屋面建筑物的结果设计包括梁板式和折板式两种结构处理方式，但是二者是有区别的：其中梁板式适用于建筑屋面坡度和屋脊线转折较为复杂的，而且具有相当大的板跨度和凹凸平面的建筑物；反之就会使用折板式。同时这两种结构处理方式的相同点在于：都是偏心受压构件。

2.3地基基础方面

在进行多层房屋建筑的施工图设计时，即使没有地质勘查报告，也要依据建设单位的口头叙述或者参照施工地附近的建筑设计形式而做出建筑结构设计图纸。进行参考设计的重要前提就是安全合理的设计地基基础，不能完全依赖于地耐力考量，应该整体考虑各种综合因素，统一参考相关的建筑设计资料，在进行建筑结构设计。若是地基软弱会带来严重的危害，所以不能仅仅凭借经验采用砂垫层来加强地基承载力的处理方式，还必须考虑垫层宽度和厚度，严格进行换土垫层设计计算，经济安全的解决软弱地基的处理设计问题。为了避免多层建筑结构的采用荷载值偏大，建筑师需要在结构设计之前，对梁、柱和基础负荷严格按照设计规范处理，科学合理的计算荷载值，从而达到结构设计的安全合理性。

3建筑结构设计的规范要点

3.1结构设计规范

设计人员通过认识到上述设计问题后，进行建筑结构设计构思时要充分考虑到建筑结构的合理荷载规范、建筑结构的抗震规范和混凝土结构设计规范等等，同时还要参照施工当地的法律法规制度，积极了解当地的建筑材料行情、货物资源情况等，从而设计出安全合理的建筑体系结构。

3.2结构设计要点

在进行结构设计时要注重抗震验算。设计师可以根据施工场地的类别差异来确定抗震验算的等级，还要依据楼盖和整体布局差异应用不同的理论计算办法。

大跨度雨篷，阳台等不允许从填充墙内出挑，必须考虑抗扭，其扭矩为梁中心线处板的负弯矩乘以跨度的一半。

框架梁、柱的混凝土等级宜相差一级。

由于某些原因造成梁或过梁等截面较大时，应验算构件的最小配筋率等。

框架结构中的电梯井壁宜采用粘土砖砌筑，但不能采用砖墙承重。应采用梁承托墙体荷载。

建筑长度宜满足伸缩缝要求，否则应采取适当措施，如增大配筋率，通长配筋，改善保温，铺设架空层，加设后浇带等。

框架柱轴压比宜满足相关规范要求，并根据规范要求进行抗震设计。

采用井型梁的时候，梁的自重要比板的自重大，但是梁的自重不能被忽略，在其周边可以采用增加截面边梁的设计手法。

地下水位较高的时候，在暖沟处要做好防水。一般情况下，建筑设计师可以采用设计U型混凝土暖沟的设计手法，让暖气管从防水套管达到室内暖沟。

女儿墙的内部设计构造柱。无论建筑物出入口处的女儿墙多么高，设计师都要增加设计构造柱，而且还要进行加密，在错层位置处还可以增加一处大截面梁。

参考文献

[1]姜牛.建筑结构设计中应注意的问题浅析.价值工程，2010（36）.

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［关键词］：建筑结构设计；桩基先行设计；可行性；利弊

中图分类号： TU2 文献标识码： A 文章编号：

在建筑结构设计中，经常面临特殊问题需要特别处理，比如桩基先行的设计方法。“桩基先行”即是指在建筑结构设计中桩基先行设计，其他部分施工图再后续配合完善出图的情况。“桩基先行”的设计，在一定程度上不利于最大限度地控制成本，也可能导致各方面细节配合的不到位，出现设计不合理的情况，然而“桩基先行”又可以较大程度地节省工期，对于建设单位时间意味着经济效益。因此“桩基先行”在建筑结构设计中是确实存在的一个情况，本文将以项目实例（福州贵安某高层住宅）为分析对象，分析“桩基先行”的利与弊及其在实际施工操作中的可行性，对建筑结构设计中“桩基先行”的设计方法进行浅简的探讨与思考。

一、实例项目的简要工程概况

（一）实例项目概况

本项目位于福州市连江县潘渡乡，基地交通便利，该项目规划用地包括经营性房地产用地、商业金融用地、旅游文化服务用地以及其它用地。地块占地面积77701.01m2，由22栋住宅楼、13栋商业楼及纯地下车库组成，总建筑面积231643m2，其中住宅楼地下一层与纯地下车库相连通，商业楼沿小区规划道路而建。本文主要介绍20#楼的桩基设计。20#楼地上32层，其中一~三十二层均为住宅。地下一层为停车库、设备用房等。具体剖面见20#楼1-1剖图（如图1）。该楼属于A级高度的高层建筑。

（二）实例项目结构设计参数

1、地质概况。本工程地表下30米内的土层主要有5层(如图2)，从上到下依次为残积土、全风化凝灰岩、砂土状强风化凝灰岩、碎块状强风化凝灰岩、中风化凝灰岩。本工程建设不受地下水影响，可不考虑地下水的腐蚀性。

2、抗震设防标准。本工程建筑抗震设防类别为标准设防类（丙类），结构设计使用年限为50年，上部结构安全等级为二级，地基基础设计等级为甲级；工程抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第三组，结构阻尼比在多遇地震作用下的弹性分析时取0.05，地震影响系数最大值为0.04；场地类别为2类，场地特征周期为Tg=0.45s。本工程基本风压按照50年重现期取值，为0.80 kN/m2，地面粗糙度类别为B类。

二、“桩基先行”设计方法的利弊与可行性

（一）“桩基先行”设计方法的弊处

1、不利于最大限度地控制成本。建筑结构设计中，如果桩基先行设计，其他部分施工图再后续配合完善出图，如果单从最大限度节约成本的角度上，是不太可取的。因为桩基设计时，专业间配合尚处于不是非常完善的程度，后面伴随着或多或少的调整，从这个意义上，桩基设计时承载力适当富余是势在必行的，毕竟结构整体安全是结构设计的底线。所以说桩基先行设计在一定程度上不利于最大限度地控制成本。

2、不利于各专业配合，可能导致设计不合理。正常情况下，施工图设计是个各专业往返提资配合，最终协调到位并出图的过程。随着社会经济发展，建筑设计的门槛和要求也变得越来越高，大方向确定的前提下，建筑细节变得尤为重要。而建筑细节的合理设计，正是这么一个慢慢磨合、协调甚至妥协的过程。桩基先行设计这个环节里，通常只是结构专业打头阵，其他各专业很难介入较深，由此较容易造成各方面细节配合的不到位，造成设计的不合理情况的出现。

（二）“桩基先行”设计方法的益处

1、可以较大程度地节省工期。桩基先行设计最为突出的优势就是可以较大程度地节省工期。毕竟施工图设计的整个周期少则一两个月，多则三五个月甚至以上，而时间通常意味着经济效益，也往往是建设单位最为注重的方面。桩基施工通常是个冗长的过程，按照统筹方法，施工图设计深化的几个月时间，用来施工桩基，自然是较佳的选择。

（三）“桩基先行”设计方法的可行性

从上述利弊分析可以得知，在地质勘察报告通过施工图审查单位审查，建筑专业平立面达到初步设计（或以上）深度，设备专业基本配合完毕的情况下，桩基先行设计是可行的，对注重工期的建设单位而言，更是至关重要。

三、“桩基先行”设计方法的步骤

1.确定结构计算参数

根据地质报告及相关规范，确定科学可行的结构计算参数。

2.试算

确定好结构计算参数之后，接下来较为重要的环节就是试算，用以确定结构体系。唯有结构体系完全确定下来，桩基设计才能随之进行，有序展开。对于本工程这种普通住宅而言，很大程度上，剪力墙的合理布置（须基本做到不对建筑的使用功能产生不良影响、不影响建筑立面效果、墙柱面积与建筑面积的比值基本在合理经济的范围内等等）即意味着结构体系的初步确定。还有一些重要的细节，必须在这一个环节得以确认，否则很有可能引起后期的返工、修改，如梁、板、墙混凝土强度等级分层变化、各非标准层的计算层高、地下室周边覆土情况、屋面以及电梯机房屋面的大概布置情况等等。

3.深化配合

对于普通高层住宅而言，桩基先行设计阶段中的结构专业深化配合，一般是指标准层要完全细化到位。建筑方案达到扩初（或以上）深度的时候，标准层平面基本上已经确定。此时标准层的细化工作即可随之开展。荷载细化自然是至关重要的一方面，其他关键的细节在于剪力墙墙厚（影响使用空间），墙肢长度（影响门窗宽度或者地下车位使用），外圈梁高（影响立面造型以及结构电算位移）等等。

4.预留一定富余量

如前文所说，结构整体安全是结构设计的底线，所以在建筑专业图纸尚未完全完善的阶段，既要先行设计桩基，又要在大的结构体系确定、不动摇的情况下，将结构各方面荷载考虑周全，确保后期施工图设计的时候不出现大范围增加以至于影响桩基安全度，则是对结构设计师很大的考验和挑战。

以本工程为例，建筑提资图纸深度略有不足，立面线脚、屋面、机房屋面均未完全深化设计。故在桩基设计时，本人大概估算了并预留了整栋楼周圈线脚的总重量（约为30KN/m），考虑了大屋面、电梯机房屋面找坡荷载【1.5 KN/㎡（跨度≤3m）；2.0 KN/㎡（3m＜跨度≤5）；2.5 KN/㎡（5m＜跨度≤7m】、电梯吊钩荷载，充分考虑了地下室顶板周边结构布置情况（因建筑地下室无法提资到位，故暂按周边均为9m跨度的顶板代入结构参与计算）做到了不疏忽、不遗漏、不浪费，确保了施工图阶段的建筑调整不会影响结构桩基的安全储备，使后期设计保持了一定的弹性。事实证明，也唯有正确、周到地考虑好这一切，并严格地执行，才可能做好桩基设计工作。

四、“桩基先行”设计与常规设计的后期比较

本工程于2012年1月顺利通过桩基施工图审查，并于3月份通过全部施工图审查。相比之下，建设单位比正常流程（全套施工图设计——审查通过——桩基施工）多获得了两个月的宝贵时间，由此也收获了较为客观的经济效益。

为了确保前期桩基设计的安全，本工程在施工图设计阶段的末段，对之前已出图的桩基进行了复核，原桩基均满足设计要求，且最终的剪力墙墙下内力均与桩基设计时偏差较小（约2%~3%）。由此可知，桩基先行设计方案是可行的，设计也较为合理。

通过上述对项目实例（福州贵安某高层住宅）的具体分析，本文认为“桩基先行”的设计方案存在利与弊，但在现实施工操作中，只要按照严谨科学的设计步骤，将结构各方面荷载考虑周全，本着对工程负责的态度，积极协调各专业的配合设计，“桩基先行”设计方法是可行的，具有操作性的。

参考文献：

[1]王宝烨.桩基基础的发展及其应用[M].建材技术与应用，2002.

[2]朱炳寅.建筑结构设计问答及分析[M].中国建筑工业出版社，2009.

[3]建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）.