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摘要：结构设计从确定方案、建立模型到绘图、出图是一项复杂而精细的工程。如何既快又好地完成设计任务，笔者认为设计步骤很重要。只有掌握了正确、合理的设计步骤，才能高效、出色地完成设计任务。
关键词：结构设计；
中图分类号：TU318文献标识码： A
Abstract：Structural design is a complex and meticulous job，including to determine the scheme， to set up the model of calculation，to produce drawings，to hand over drawings and so on. How to complete the design tasks both fastly and well，the author thinks that the design steps are very important. Only grasping the correct and reasonable design steps，the design tasks can be completed efficiently and excellently.
Keywords：structural design
麻雀虽小，五脏俱全。再小的工程也一样要经过必需的结构设计步骤，步骤是否合理会影响到工作的效率和质量。为适应商品经济大潮中效益优先，品质优先，每个设计工作者都有自己的设计思路。笔者主要从事混凝土结构设计，在此抛砖引玉，依据多年工程实践经验，将结构设计步骤归纳如下：
1 分析建筑条件，确定结构方案
1.1 结构选型
根据建筑条件图（方案阶段往往只有基本的平面图和简单的立面图），考察是否存在不合理的地方。
1.1.1根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）（以下简称抗震规范）表6.1.1确定建筑物高度是否符合要求。
1.1.2根据《钢筋混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)（以下简称砼规范）第8.1.1条确定建筑长度是否符合要求，是否需要设置伸缩缝或者施工后浇带。根据《抗震规范》第6.1.4条确定防震缝的宽度。
1.1.3根据《抗震规范》表3.4.3-1、2确定建筑的长宽比、高宽比是否符合要求。
1.1.4根据建筑层数、荷载(根据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012)、柱距、地质报告等情况初步拟定上部结构形式，如框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等。对于不需要电梯的多层建筑采用框架结构较多。
1.1.5基础形式一般考虑采用柱下独立基础、联合基础，弹性地基梁，还有筏板，桩基等。至此可以算完成到结构设计的方案阶段。
1.2 确定钢筋混凝土强度等级
注意《砼规范》第4.1.2条以及《抗震规范》第3.9.2条对混凝土强度等级的最低使用要求。
1.3 初定框架柱截面尺寸
特别是将楼梯柱作为受力柱时尤其要注意《抗震规范》第6.3.5条对柱截面尺寸的要求。
1.4 根据柱距确定梁截面尺寸和布置方式
有时要满足使用功能方面的要求，如教室等，注意《抗震规范》第6.3.1条对梁截面尺寸的要求。
1.5 根据梁平面布置及构造需要确定楼板厚度
如江苏省《住宅工程质量通病控制标准》（以下简称通病控制）第7.1.1条规定钢筋混凝土现浇楼板的设计厚度不宜小于120mm，厨房、浴室、阳台板不应小于90mm。
1.6 剪力墙结构需要确定墙厚
注意《抗震规范》第6.4.1条对抗震墙厚度的要求。
2 建立计算模型，进行程序试算
2.1 确定基本结构参数
2.1.1根据《建筑工程抗震设防分类标准》第3.0.3条确定建筑类别，尤其注意诸如学校、医疗、体育建筑等各种使用功能建筑的细化分类。
2.1.2根据《抗震规范》附录A确定建筑抗震设防烈度。
2.1.3根据《抗震规范》表6.1.2及第6.1.3条确定结构抗震等级。
2.2 建立正确的计算模型
2.2.1根据建筑条件输入轴网。
2.2.2输入混凝土框架柱、梁和楼板信息，注意同一段轴线上多根梁的输入，斜梁、斜柱的输入方法。
2.2.3输入梁上荷载 根据提供的墙体材料，计算线荷载、点荷载；根据使用功能修改楼面荷载。荷载输入的准确与否直接关系到最后的计算结果是否可靠，应予以足够的重视。
3 参照规范标准，调整电算模型
3.1 正确设定整体参数
3.1.1振型组合数 考察有效质量系数是否大于0.9，振型数为3的倍数。
3.1.2最大地震力作用方向 如果试算后该角度大于15度，应将该数值回填至“水平力与整体坐标夹角”项重新计算。
3.1.3结构基本周期 先按缺省值计算，再从计算书中读取该值，回填至“结构基本周期”项重新计算。
3.2 确定整体结构的合理性
3.2.1周期比是控制结构扭转效应的重要指标，是为了检验结构承载布局的合理性。注意《高层建筑混凝土结构设计规程》（JGJ3-2010）（以下简称高规）4.3.5条。对于通常的规则单塔结构，一般计算第一扭转周期Tt/第一平动周期T1是否超过0.9(0.95)，一旦出现周期比不满足要求，总的调整原则是加强结构外圈刚度，削弱结构内筒刚度。
3.2.2位移比是控制结构平面不规则的重要指标，是为了使结构抗侧力构件布置更有效合理。注意《高规》第4.3.5条。
3.2.3刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标，是为了避免结构刚度沿竖向发生突变，形成薄弱层。见《抗震规范》第3.4.2条和《高规》4.3.5条。
3.2.4剪重比是抗震设计中非常重要的参数。规范规定了各楼层水平地震力的最小值，该值若不满足要求，说明结构有可能出现较明显的薄弱部位，必须进行调整。见《高规》第3.3.13条。
至此可以算完成到结构设计的初步设计阶段。
3.3 调整施工图配筋计算时的参数
参数设置，不仅关系到设计的安全性、合理性，而且涉及到经济性，所以应予以重视。
3.3.1输入合理的歸并系数、支座方式、钢筋选筋库、钢筋放大系数等。
3.3.2根据配筋率适当优化梁、柱截面尺寸，使梁、柱在最合理的配筋率范围内是节约造价的一个方法，但应以保证整体结构安全、合理为前提。
3.4 手算
对个别重要构件的内力、配筋计算，必要时结合手算结果，如雨篷梁等。
4 根据电算结果，绘制结构施工图
4.1 熟练掌握绘图软件
从AutoCAD14发展到如今的AutoCAD2010、2012，功能之强大，即使不用PKPM自动生成的图形，不用TSSD（探索者软件），也能很快完成绘图任务，关键在于熟练掌握各种命令的快捷操作，比起在绘图界面上找寻再点击命令图案，直接输入一、二个字母完成命令更快捷有效。这是提高绘图效率的前提条件。
4.2 讲究绘制次序
4.2.1绘制结构平面图
笔者一般都是将建筑平面做成块，在此基础上开始绘制结构平面图，同时进行电算能有效利用时间。当然仅凭建筑平面图是不够的，对建筑立面、剖面也要了然于心，特别是注意外立面变化对梁、板、柱平面位置的影响，这可以根据建筑节点设计慢慢调整。不难看出，结构平面图是绘制其他图纸的基础。
4.2.2绘制板配筋平面图
参照电算结果，注意钢筋是否要拉通、加强。如《通病控制》第7.1.1.1条规定，当平面有凹口时，凹口周边楼板的配筋应适当加强。《通病控制》第7.1.1.4条规定，建筑物两端端开间及变形缝两侧的现浇板应设置双层双向钢筋，钢筋直径不应小于8mm，间距不应大于100mm。还有现浇屋面一般采用细钢筋双层双向拉通，再局部附加支座钢筋。
4.2.3绘制梁配筋平面
通常笔者都是参照电算结果手配梁钢筋，不用电脑自动生成的配筋结果，因为其虽然精细但较琐碎，施工不方便。
（1）配筋时要注意归并钢筋种类，为施工提供方便。
（2）注意钢筋排数。根据《砼规范》表8.2.1确定混凝土保护层的最小厚度，根据《砼规范》第9.2.1.3条对梁内钢筋净间距的要求配置梁内钢筋，特别是在钢筋根数较多的情况下。
（3）适筋梁配置注意点。要注意梁上部构造钢筋的配置，见《砼规范》第9.2.6条和《抗震规范》第6.3.4条。还有《抗震规范》第6.3.3.2条梁端底面和顶面钢筋量比值要求，第6.3.3.3条当梁端配筋率大于2%时箍筋最小直径应增大2mm。
（4）超筋情况。因为是根据电算结果自己配钢筋，所以适当放大配筋量后往往容易出现梁配筋超筋的情况，尤其是屋面大跨度梁，需要校核。
（5）梁裂缝和挠度的要求。见《砼规范》表3.4.5和表3.4.3。混凝土构件裂缝和挠度的计算也是注册结构工程师考试的必考内容。
（6）梁上附加箍筋和吊筋的设置。
4.2.4绘制柱平面图
参照电算结果手配柱筋，要注意归并钢筋种类和放大系数。柱钢筋配置要求见《抗震规范》第6.3.7条，尤其要注意特殊柱（角柱、错层柱、一级抗震柱等）箍筋的配置以及核心区配箍率（尤其是高烈度区）是否满足要求，见《抗震规范》第6.3.7~6.3.9条。
4.2.5绘制剪力墙平面图和剪力墙构造边缘构件配筋详图
注意《抗震规范》第6.4.3條和表6.4.5-2。
4.2.6基础的计算和绘制基础平面布置图及基础详图
（1）基础一般用JCCAD计算，当基础形式为柱下独立基础时，对于角柱、边柱等弯距比较大的柱会用理正或者探索者等软件进行校核；当基础形式为弹性地基梁时，则根据竖向荷载组合、地基净反力手算基础面积，再输入模型，用JCCAD验算其是否满足要求；桩基的情况类似，先手算，再用程序校核。
（2）用AutoCAD绘制基础图，要注意弹性地基梁纵向钢筋的表达方法，筏板中上下钢筋不要搞错，注意《砼规范》第9.1.9条对厚板或筏板的构造要求等。
4.2.7楼梯的计算和详图的绘制
根据《抗震规范》第6.1.15.2现浇楼梯柱应按受力柱建入模型参与整体计算。具体楼梯梁、板配筋可以查表或者用TSSD等计算。绘制楼梯详图需要注意踏步的结构高度，因为建筑地面和楼面的做法经常不同。还要注意梁式楼梯和板式楼梯的不同。
4.2.8节点的计算和详图的绘制
有些节点的荷载需要以均布或节点荷载的方式输入模型，以便相关构件计算准确，如边梁。节点详图除了根据建筑详图绘制以外，有时为了表达清楚、方便施工还必须画出结构构造方面的详图，如高差处的处理方法、折梁的模板图、矩形梁与圆柱相交的处理等。
4.2.9结构说明、目录
虽然结构说明有模板可套，但每一种结构类型都会有不同于其他种类的地方，所以每次的结构说明都必须从头至尾仔细完善，这也是施工的前提，是施工单位施工的依据，必须引起足够的重视。
4.2.10和其他各相关专业拍图
及时给设备专业提资，并将水、电、暖通等其他专业提供的最终条件整合，考察是否有与结构设计存在矛盾的地方，如开洞的位置，暖通管道在梁下净高等。
4.2.11重视设计变更
完成后续施工过程中由于各种原因出现的或多或少的设计变更，这也是施工图的重要组成部分。
至此，才算完成到结构设计的施工图阶段。
5 总结
总的来说，一般工程只要模型准确，其结构及电算结果都是可靠的。对于特别重要的工程或者个别重要构件、部位可以采用两种软件进行计算对比，如同时用PK和SATWE校核某一榀框架的安全性；可以用理正或者Morgain等小软件计算个别构件的承载力、裂缝和挠度。对于柱下联合基础等软件无法计算的还是要靠手算。另外，软件不可能智能到考虑到实际施工的可行性，所以结构设计多以徒手绘图为主，当然前提是要概念清楚，熟悉规范和计算方法。
以上仅是本人现阶段设计思路的归纳总结，并非尽善尽美，在今后的工作学习中将会取长补短，使其更加完善和成熟。
参考文献（以写论文时所用版本为准）：
1、《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010
2、《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010
3、《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012
4、《住宅工程质量通病控制标准》
5、《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223-2008
6、《高层建筑混凝土结构设计规程》JGJ3-2010
作者简介：张莉，女，出生于1979-9-1，籍贯江苏无锡，职称中级，从事结构设计12年，工作单位江苏工民建筑设计研究院有限公司.
关键词：结构设计；
中图分类号：TU318文献标识码： A
Abstract：Structural design is a complex and meticulous job，including to determine the scheme， to set up the model of calculation，to produce drawings，to hand over drawings and so on. How to complete the design tasks both fastly and well，the author thinks that the design steps are very important. Only grasping the correct and reasonable design steps，the design tasks can be completed efficiently and excellently.
Keywords：structural design
麻雀虽小，五脏俱全。再小的工程也一样要经过必需的结构设计步骤，步骤是否合理会影响到工作的效率和质量。为适应商品经济大潮中效益优先，品质优先，每个设计工作者都有自己的设计思路。笔者主要从事混凝土结构设计，在此抛砖引玉，依据多年工程实践经验，将结构设计步骤归纳如下：
1 分析建筑条件，确定结构方案
1.1 结构选型
根据建筑条件图（方案阶段往往只有基本的平面图和简单的立面图），考察是否存在不合理的地方。
1.1.1根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）（以下简称抗震规范）表6.1.1确定建筑物高度是否符合要求。
1.1.2根据《钢筋混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)（以下简称砼规范）第8.1.1条确定建筑长度是否符合要求，是否需要设置伸缩缝或者施工后浇带。根据《抗震规范》第6.1.4条确定防震缝的宽度。
1.1.3根据《抗震规范》表3.4.3-1、2确定建筑的长宽比、高宽比是否符合要求。
1.1.4根据建筑层数、荷载(根据《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012)、柱距、地质报告等情况初步拟定上部结构形式，如框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等。对于不需要电梯的多层建筑采用框架结构较多。
1.1.5基础形式一般考虑采用柱下独立基础、联合基础，弹性地基梁，还有筏板，桩基等。至此可以算完成到结构设计的方案阶段。
1.2 确定钢筋混凝土强度等级
注意《砼规范》第4.1.2条以及《抗震规范》第3.9.2条对混凝土强度等级的最低使用要求。
1.3 初定框架柱截面尺寸
特别是将楼梯柱作为受力柱时尤其要注意《抗震规范》第6.3.5条对柱截面尺寸的要求。
1.4 根据柱距确定梁截面尺寸和布置方式
有时要满足使用功能方面的要求，如教室等，注意《抗震规范》第6.3.1条对梁截面尺寸的要求。
1.5 根据梁平面布置及构造需要确定楼板厚度
如江苏省《住宅工程质量通病控制标准》（以下简称通病控制）第7.1.1条规定钢筋混凝土现浇楼板的设计厚度不宜小于120mm，厨房、浴室、阳台板不应小于90mm。
1.6 剪力墙结构需要确定墙厚
注意《抗震规范》第6.4.1条对抗震墙厚度的要求。
2 建立计算模型，进行程序试算
2.1 确定基本结构参数
2.1.1根据《建筑工程抗震设防分类标准》第3.0.3条确定建筑类别，尤其注意诸如学校、医疗、体育建筑等各种使用功能建筑的细化分类。
2.1.2根据《抗震规范》附录A确定建筑抗震设防烈度。
2.1.3根据《抗震规范》表6.1.2及第6.1.3条确定结构抗震等级。
2.2 建立正确的计算模型
2.2.1根据建筑条件输入轴网。
2.2.2输入混凝土框架柱、梁和楼板信息，注意同一段轴线上多根梁的输入，斜梁、斜柱的输入方法。
2.2.3输入梁上荷载 根据提供的墙体材料，计算线荷载、点荷载；根据使用功能修改楼面荷载。荷载输入的准确与否直接关系到最后的计算结果是否可靠，应予以足够的重视。
3 参照规范标准，调整电算模型
3.1 正确设定整体参数
3.1.1振型组合数 考察有效质量系数是否大于0.9，振型数为3的倍数。
3.1.2最大地震力作用方向 如果试算后该角度大于15度，应将该数值回填至“水平力与整体坐标夹角”项重新计算。
3.1.3结构基本周期 先按缺省值计算，再从计算书中读取该值，回填至“结构基本周期”项重新计算。
3.2 确定整体结构的合理性
3.2.1周期比是控制结构扭转效应的重要指标，是为了检验结构承载布局的合理性。注意《高层建筑混凝土结构设计规程》（JGJ3-2010）（以下简称高规）4.3.5条。对于通常的规则单塔结构，一般计算第一扭转周期Tt/第一平动周期T1是否超过0.9(0.95)，一旦出现周期比不满足要求，总的调整原则是加强结构外圈刚度，削弱结构内筒刚度。
3.2.2位移比是控制结构平面不规则的重要指标，是为了使结构抗侧力构件布置更有效合理。注意《高规》第4.3.5条。
3.2.3刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标，是为了避免结构刚度沿竖向发生突变，形成薄弱层。见《抗震规范》第3.4.2条和《高规》4.3.5条。
3.2.4剪重比是抗震设计中非常重要的参数。规范规定了各楼层水平地震力的最小值，该值若不满足要求，说明结构有可能出现较明显的薄弱部位，必须进行调整。见《高规》第3.3.13条。
至此可以算完成到结构设计的初步设计阶段。
3.3 调整施工图配筋计算时的参数
参数设置，不仅关系到设计的安全性、合理性，而且涉及到经济性，所以应予以重视。
3.3.1输入合理的歸并系数、支座方式、钢筋选筋库、钢筋放大系数等。
3.3.2根据配筋率适当优化梁、柱截面尺寸，使梁、柱在最合理的配筋率范围内是节约造价的一个方法，但应以保证整体结构安全、合理为前提。
3.4 手算
对个别重要构件的内力、配筋计算，必要时结合手算结果，如雨篷梁等。
4 根据电算结果，绘制结构施工图
4.1 熟练掌握绘图软件
从AutoCAD14发展到如今的AutoCAD2010、2012，功能之强大，即使不用PKPM自动生成的图形，不用TSSD（探索者软件），也能很快完成绘图任务，关键在于熟练掌握各种命令的快捷操作，比起在绘图界面上找寻再点击命令图案，直接输入一、二个字母完成命令更快捷有效。这是提高绘图效率的前提条件。
4.2 讲究绘制次序
4.2.1绘制结构平面图
笔者一般都是将建筑平面做成块，在此基础上开始绘制结构平面图，同时进行电算能有效利用时间。当然仅凭建筑平面图是不够的，对建筑立面、剖面也要了然于心，特别是注意外立面变化对梁、板、柱平面位置的影响，这可以根据建筑节点设计慢慢调整。不难看出，结构平面图是绘制其他图纸的基础。
4.2.2绘制板配筋平面图
参照电算结果，注意钢筋是否要拉通、加强。如《通病控制》第7.1.1.1条规定，当平面有凹口时，凹口周边楼板的配筋应适当加强。《通病控制》第7.1.1.4条规定，建筑物两端端开间及变形缝两侧的现浇板应设置双层双向钢筋，钢筋直径不应小于8mm，间距不应大于100mm。还有现浇屋面一般采用细钢筋双层双向拉通，再局部附加支座钢筋。
4.2.3绘制梁配筋平面
通常笔者都是参照电算结果手配梁钢筋，不用电脑自动生成的配筋结果，因为其虽然精细但较琐碎，施工不方便。
（1）配筋时要注意归并钢筋种类，为施工提供方便。
（2）注意钢筋排数。根据《砼规范》表8.2.1确定混凝土保护层的最小厚度，根据《砼规范》第9.2.1.3条对梁内钢筋净间距的要求配置梁内钢筋，特别是在钢筋根数较多的情况下。
（3）适筋梁配置注意点。要注意梁上部构造钢筋的配置，见《砼规范》第9.2.6条和《抗震规范》第6.3.4条。还有《抗震规范》第6.3.3.2条梁端底面和顶面钢筋量比值要求，第6.3.3.3条当梁端配筋率大于2%时箍筋最小直径应增大2mm。
（4）超筋情况。因为是根据电算结果自己配钢筋，所以适当放大配筋量后往往容易出现梁配筋超筋的情况，尤其是屋面大跨度梁，需要校核。
（5）梁裂缝和挠度的要求。见《砼规范》表3.4.5和表3.4.3。混凝土构件裂缝和挠度的计算也是注册结构工程师考试的必考内容。
（6）梁上附加箍筋和吊筋的设置。
4.2.4绘制柱平面图
参照电算结果手配柱筋，要注意归并钢筋种类和放大系数。柱钢筋配置要求见《抗震规范》第6.3.7条，尤其要注意特殊柱（角柱、错层柱、一级抗震柱等）箍筋的配置以及核心区配箍率（尤其是高烈度区）是否满足要求，见《抗震规范》第6.3.7~6.3.9条。
4.2.5绘制剪力墙平面图和剪力墙构造边缘构件配筋详图
注意《抗震规范》第6.4.3條和表6.4.5-2。
4.2.6基础的计算和绘制基础平面布置图及基础详图
（1）基础一般用JCCAD计算，当基础形式为柱下独立基础时，对于角柱、边柱等弯距比较大的柱会用理正或者探索者等软件进行校核；当基础形式为弹性地基梁时，则根据竖向荷载组合、地基净反力手算基础面积，再输入模型，用JCCAD验算其是否满足要求；桩基的情况类似，先手算，再用程序校核。
（2）用AutoCAD绘制基础图，要注意弹性地基梁纵向钢筋的表达方法，筏板中上下钢筋不要搞错，注意《砼规范》第9.1.9条对厚板或筏板的构造要求等。
4.2.7楼梯的计算和详图的绘制
根据《抗震规范》第6.1.15.2现浇楼梯柱应按受力柱建入模型参与整体计算。具体楼梯梁、板配筋可以查表或者用TSSD等计算。绘制楼梯详图需要注意踏步的结构高度，因为建筑地面和楼面的做法经常不同。还要注意梁式楼梯和板式楼梯的不同。
4.2.8节点的计算和详图的绘制
有些节点的荷载需要以均布或节点荷载的方式输入模型，以便相关构件计算准确，如边梁。节点详图除了根据建筑详图绘制以外，有时为了表达清楚、方便施工还必须画出结构构造方面的详图，如高差处的处理方法、折梁的模板图、矩形梁与圆柱相交的处理等。
4.2.9结构说明、目录
虽然结构说明有模板可套，但每一种结构类型都会有不同于其他种类的地方，所以每次的结构说明都必须从头至尾仔细完善，这也是施工的前提，是施工单位施工的依据，必须引起足够的重视。
4.2.10和其他各相关专业拍图
及时给设备专业提资，并将水、电、暖通等其他专业提供的最终条件整合，考察是否有与结构设计存在矛盾的地方，如开洞的位置，暖通管道在梁下净高等。
4.2.11重视设计变更
完成后续施工过程中由于各种原因出现的或多或少的设计变更，这也是施工图的重要组成部分。
至此，才算完成到结构设计的施工图阶段。
5 总结
总的来说，一般工程只要模型准确，其结构及电算结果都是可靠的。对于特别重要的工程或者个别重要构件、部位可以采用两种软件进行计算对比，如同时用PK和SATWE校核某一榀框架的安全性；可以用理正或者Morgain等小软件计算个别构件的承载力、裂缝和挠度。对于柱下联合基础等软件无法计算的还是要靠手算。另外，软件不可能智能到考虑到实际施工的可行性，所以结构设计多以徒手绘图为主，当然前提是要概念清楚，熟悉规范和计算方法。
以上仅是本人现阶段设计思路的归纳总结，并非尽善尽美，在今后的工作学习中将会取长补短，使其更加完善和成熟。
参考文献（以写论文时所用版本为准）：
1、《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010
2、《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010
3、《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012
4、《住宅工程质量通病控制标准》
5、《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223-2008
6、《高层建筑混凝土结构设计规程》JGJ3-2010
作者简介：张莉，女，出生于1979-9-1，籍贯江苏无锡，职称中级，从事结构设计12年，工作单位江苏工民建筑设计研究院有限公司.