卓越建筑结构工程师（合格篇）

结构工程师的基本职业技能要求 力学素养 结构设计基本理论及其应用（对规范的理解） 模型能力和解析能力（结构设计及优化、常见问题） 图纸表达能力（规范化和精、细）

结构设计的主要范畴 正确、合理的设计条件和参数（规范及软件） 合理的结构平面布置，重力荷载的传递 合理的结构竖向布置，水平荷载的传递 荷载和作用传递路径的检查 合理恰当的结构构造 设计图纸的表达

结构平面布置（一）原则 建筑方案阶段参与竖向承重构件布置，不宜直接以建 筑方案图作为结构工作图，特别是公寓、住宅等建筑 楼梯间、上下对齐的功能房间、平面转角处等宜适当 予以加强，在不牺牲建筑功能和造型的基础上应尽可 能安全、经济 结构构件截面宜统一和协调，加以归并和优化

结构布置原理（二）梁板布置 尽可能通过次梁形成单向布置，充分利用板的刚度， 次梁宜先横向后纵向，且应尽量连续布置 搁置次梁的边框架梁应复核框架梁的扭转，其截面宜 有一定的抗扭刚度，特别是有悬臂板时更应注意

结构平面布置（三）大跨布置 大跨空间应根据长宽比决定单向框架或双向框架，功 能明确并许可时，应尽可能减小开间距离，即尽可能 多做框架主梁，而非次梁 屋面大跨应结合排水找坡布置 自重是关键 钢桁架组合楼层

结构平面布置（四）悬挑布置 大悬挑设计宜分散传力，不宜只在框架柱上挑出，且 应多道设防，并有足够储备 梁高控制下的极限悬挑梁高度是预应力的悬挑密肋板， 但此时边框架梁要有足够强度

结构平面布置（五）开洞布置 楼面开洞如何设置边梁？如何加强，非单向受力方向 开洞可以不予设置 在平法表示时，可统一在施工说明中采用小梁表处理

结构合理构造 建筑剖面、外墙大样和结构布置 边框架梁或内外周边梁应和建筑外墙大样一致 变板面高度处结构布置

结构竖向布置（一）原则 结构竖向布置宜上下对齐，规格统一 框架结构可通过调整框架柱截面调节楼层抗侧刚度， 特别是建筑底层层高较高时 抗侧力剪力墙边的开洞应注意，确保楼层水平力的可 靠传递，无法有效传递时，应调整剪力墙位置。如： 突出楼面的电梯间，角部楼、电梯旁的剪力墙等

结构竖向布置（二）薄弱层和软弱层 层间受剪承载力突变，小于相邻上一层的80%，小于 65%属严重不规则 一般是由于上层增加剪力墙或斜撑进行竖向转换时发 生 侧向刚度不规则，上刚下柔 一般由于层高的变化，或竖向转换而引起 对策：楼层地震剪力予以不小于1.15的放大 调整截面和增加高效抗侧力构件

结构竖向布置（三）转换构件 竖向有斜撑转换构件时，斜撑布置形式应注意：混凝 土构件宜压不宜拉，钢结构构件宜拉不宜压 竖向荷载引起的水平力更要有恰当的传递路径，不能 因为分析模型的假定（刚性楼板，水平梁等构件内无 轴向力）而遗漏

结构竖向布置（四）- 坡地建筑 设置永久性挡土墙，营造局部平地 利用结构外墙挡土，坡地对结构的 约束高度不同，挡土墙的刚度不同。 带来的问题是：质心与刚心的偏心 距增大，刚度中心偏向剪力墙墙肢， 位移比增大，扭转效应更加明显。 利用结构外墙挡土，第一要注意侧 土压力的平衡，第二要在远坡端增 设部分剪力墙，减小结构的偏心率 削坡盖板处理

结构竖向布置（五）地震作用放大 《建筑抗震设计规范》2010第4.1.8 条（强条）规定： 当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石 的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类 以上建筑时，除保证其在地震作用下的稳定性外，尚 应估计不利地段对设计地震参数可能产生的放大作用， 其地震影响系数最大值应乘以增大系数， 其值可根据 不利地段的具体情况确定，在1.1～1.6 范围内采用 削坡盖板处理

分析设计参数取值（一）分析坐标系 结构材料信息：混凝土的容重放大1.04~1.12/钢材的 容重放大1.04~1.18 水平力的夹角：包含风作用的方向 斜交抗侧力构件方向的附加地震数（GB50011第5.1.1- 2条,>15度），软件自重组合考虑取最不利 质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平 地震作用下的扭转影响（GB50011第5.1.1-3条,>15度）

分析设计参数取值（二）墙元细分 SATWE墙单元采用在壳元的基础上凝聚而成的墙元来 模拟剪力墙，并通过采用数字回归于专家系统相结合 的办法，实现了墙元的自动化分 隐含的细分单元网格长度为2m 新版PKPM默认1m？ 墙元侧向节点信息是墙元刚度矩阵凝聚时的一个控制 参数。内部节点：只把墙元上、下边的节点作为出口 节点。多层建筑，剪力墙较少可选用出口节点，全部 参加总纲组装，高层可选内部节点

分析设计参数取值（三）刚性楼板 根据GB50011的规定，在计算位移比、周期比、层刚 度比时，应选择全楼刚性楼板假定 并选用侧刚模型 考虑刚性楼板价定时，使用楼面梁刚度增大系数来近 似考虑楼板的平面外刚度 平面不对称时应计及扭转的影响 弹性楼板3-壳单元（板柱结构，注意导荷载）、6-平 面内无限纲的厚板弯曲单元、弹性膜单元 平面复杂、开洞结构采用平面内真实刚度的膜单元

分析设计参数取值（四）层间刚度 等效剪切刚度法/剪切刚度法（高规附录E.0.1）嵌固、 1层框支 层剪力与层位移比值法（抗规3.4.2/3.4.3）刚性楼板 剪力墙结构带层高的修正 分X/Y双向进行，任何方向竖向不规则，其软弱层的 地震剪力放大1.15（抗规3.4.2）

分析设计参数取值（五）调整系数 活荷载折减调整，工业建筑不调整 支座负弯矩调整，钢结构可不调整 结构自振周期的折减 梁刚度放大系数调整，楼板按壳单元不调整 连梁刚度折减不宜小于0.5

分析设计参数取值（六）剪力调整 《抗规》第6.2.13条：框架-抗震墙结构和框架-核心筒 结构，任一层框架部分承担的地震剪力不应小于结构 底部总地震剪力的20％和按框架–抗震墙结构、框架- 核心筒结构计算的框架部分各楼层地震剪力中最大值 1.5 倍二者的较小值。 《高规》第9.1.11条规定：“抗震设计时，筒体结构的 框架部分按侧向刚度分配的楼层地震剪力标准值应符 合下列规定：1、框架部分分配的楼层地震剪力标准 值的最大值不宜小于结构底部总地震剪力标准值的10 ％；2、当框架部分分配的地震剪力标准值的最大值 小于结构底部总地震剪力标准值的10％时，各层框架 部分承但的地震剪力标准值应增大到按结构底部总地 震剪力标准值的15%进行调整

结构的抗扭设计（一） 美国帝国峡谷的Imperial County Services Building，简 称ICSB 办公楼在1979 年10 月15 日地震时遭受严重破 坏 能量的角度，破坏向局部构件集中 失效模式以脆性破坏为主，易发生局部甚至整体倒塌

平面布置不规则结构的抗扭设计（二） 对于质量刚度分布比较不均匀的结构，当结构抗扭刚 度较强时，也有可能属于扭转规则结构。 控制好扭转位移比及平扭周期比是控制结构扭转的有 效有段 偏心率大时要从严 对策：抗侧力构件外移

提高结构抗扭能力的对策（三） 对于平面狭长的框架结构，加大两边榀的框架梁比加大边 榀的柱在提高结构的抗扭刚度上能起到更好的效果 剪力墙结构可以通过加大外圈连梁高度，角窗部位增设暗 梁来提高结构的抗扭刚度。将周边剪力墙的连梁加高, 虽有 利于增加抗扭刚度，但造成剪力墙延性减小，不利于抗震。

抗震设计方法（一） 地震作用和结构体系延性 地震危险性和体系安全度 承载力设计和变形能力设计

地震作用和结构体系延性（二） 与基于承载力设计只以结构是否失效这个单一水准为依据 不同的是，结构抗震能力优劣的判断必须使用承载力-延性 联合准则，而不能只以设计地震作用的相对取值高低作为 标准。 美国规范中的地震作用折减系数R直接根据对多自由度结 构体系进行分析，不同结构体系差别很大，R值从3到8变 化，中国抗震规范规定的地震作用折减系数统一为1/2.85， 日本规范中DS则在0.25~0.5之间。

地震危险性和体系安全度（三） 对于钢结构而言，7度地区，我国规范地震作用只和 美国高延性钢结构地震作用相当；9度地区，我国规 范地震作用和美国中等延性钢结构地震作用相（说反 了么？？）当。换句话说：我国低烈度区抗震设防水 准偏低，高烈度区设防水准偏高 因此若以美国规范为参照，我国7度地区只有采用高 延性钢结构其安全度才和美国规范相当；我国9度地 区采用中等延性能力的钢结构其安全度和美国规范相 当，采用高延性钢结构时还有较大富裕。 高烈度区结构的地震作用可折减多些，相应地提高其 延性要求；低烈度区结构的地震作用可折减少些，相 应的构造措施可适当放松【方小舟、魏琏】

承载力设计和失效模式设计（四） 抗震规范第6.1.14条，对地下室的刚度做了明确要求 （层刚度、梁柱墙承载力配筋的放大等）。希望在大 震作用下，结构的（抗倒塌）塑性铰出现在嵌固端。 这是一种预期的假设。从理论上讲，结构下部的嵌固 部位应能限制结构上部构件在水平方向的水平位移和 转角位移，并将上部结构的剪力全部传递给下部构件。 实际工程地下室刚度有较大的不确定性。 某些性能化的设计方法，人为转移预期的失效模式， 也有可能带来新的问题。 抗震设计应该从承载力设计向失效模式设计转化，注 重抗震方案设计。

图纸表达的基本要求 精确：轴线尺寸、模板尺寸、大样尺寸等均需准确 精炼：图纸表达应简练，无关的尺寸、线条等应删除 精巧：在结构布置中应在安全、经济的前提下尽可能 简洁，传力直接；布图应考虑对称性和均衡性的体现 图纸目的是指导施工，一切以此为原则

图纸标准化 《GB/T 50001-2010房屋建筑制图统一标准》 《GB/T 50105-2010建筑结构制图标准》 图纸规划：布置图纸内容、对称性的运用、圆弧 形平面、复杂平面、仅局部变化的楼层图纸、图 纸空间的运用等 线型规划：粗、中粗、细线 字体规划：电子制图不宜超过两种字形 各类图标的大小应该以图纸空间为准 说明文字的大小应该以图纸空间为准

线型 图线的宽度b， 宜从下列线宽 系列中选取： 2.0、1.4、1.0、 0.7、0.5、 0.35mm。 粗、中、细对 应基准宽度的1、 0.5、0.25倍 最细的线宽应 为0.18mm（打 印机设置）

字体 文字的字高，应从如下系列中选用：3.5、5、7、10、 14、20mm 长仿宋字体的宽高比应为0.7

电子制图要求 精度：宜调整有效位数为小数点后四位 钢筋、零件、杆件、设备等的编号宜以直径为 5mm~6mm的细实线圆表示，同一图样应保持一致 引出线角度问题：引出线应以细实线绘制，宜采用水 平方向的直线，与水平方向成30°、45°、60°、90°的 直线，或经上述角度再转为水平线 注意图中每根线都有其实际意义，结构构件应表达清 楚，非结构构件删除 板面标高不一样时，注意虚实线的问题，模板图的严 肃性

楼梯的设计和绘图 图纸的规划和计算书的简化 平面图的剖切位置 模板的相互关系