结构CAD讲义
曾 燕 编
广东水利电力职业技术学院
二O一一年八月
1．课程的地位、作用和任务
《建筑结构CAD》是土木工程专业新增的一门选习课程，是一门理论与实践紧密结合的专业课，可为本专业一些专业课程的课程设计以及毕业设计提供电算分析方法的基础和计算机绘图的技能，也是高职专业能力培养的骨干课程之一。计算机在建筑结构中的应用已非常广泛，为了使学生毕业后能立即适应设计、科研工作环境，有较好的动手操作能力，适应社会的需要，特开设本课程，这就是本课程的主要任务。
2．教学内容和教学要求
2.1．介绍计算机在建筑结构中应用的发展过程，简单介绍在建筑结构应用中常用的几种软件，主要分为绘图软件和计算分析软件。
2.2．介绍第一部分——绘图软件部分（AUTOCAD绘图软件）。在这一部分主要让学生初步掌握AUTOCAD基本绘图方法和操作方法，熟悉一些常用基本命令，为学生以后自学掌握其他高级命令操作打下基础。
2.3．结构设计——结构布置，规范的使用，结构设计构造。
2.4．介绍第二部分——计算分析软件。这部分主要介绍广厦建筑结构CAD（建筑结构通用分析与设计软件GSSAP），让学生掌握这些程序的一般概念和特点，基本的分析原理以及操作方法和步骤。这门课程在讲解的同时应和上机操作相结合，培养学生动手操作的能力。
建筑结构设计国内常用的结构设计程序有PKPM和广厦建筑结构CAD。
附录A: 学生练习操作用图——招待所建施图（共九张）
3．结构设计——结构布置，规范的使用
3.1. 概述
3.1.1框架结构的特点和适用范围
框架结构是由横梁和立柱组成的杆件体系，节点全部或大部分为刚性联接。框架结构特别适合于办公楼、教学楼、公共性与商业性建筑、图书馆、轻工业厂房、公寓及住宅类建筑中采用。但是，由于框架结构构件的截面尺寸一般都比较小，它们的抗侧移刚度较弱，随着建筑物高度的增加，结构在风荷载和地震作用下，侧向位移将迅速加大。为了不使框架结构构件的截面尺寸过大和截面内钢筋配置过密，框架结构一般只用于层数不超过20层的建筑中。
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建筑物设计必须遵守国家的建设法规和规范，规范有：建筑设计规范、建筑结构设计规范、建筑电气设计规范、建筑给排水设计规范、建筑通风空调设计规范、建筑节能设计规范等等；在中国由于地域广阔，建筑物设计规范有国家和地方之分，地方设计规范是在国家设计规范基础上结合地方实际情况、由地方建设主管部门组织编写的。建筑物设计规范和国家建设法规不是一成不变的，它随国家政策、经济、建筑材料、工程技术、工程施工经验等而变化，前面使用的国家74建筑物设计规范，85规范，2003规范，到现在的2010规范?
国家《建筑抗震设计规范》GB50011-2010表6.1.1规定现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度（m）是： 烈度 结构类型 6 7 8 9 60 55 45 25 框架 注：1 房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度(不包括局部突出屋顶部分)。
2 框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构； 3 部分框支抗震墙结构指首层或底部两层框支抗震墙结构； 4 乙类建筑可按本地区抗震设防烈度确定适用的最大高度；
5 超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施。
3.1.2.设计阶段的划分
建设项目一般按初步设计、施工图设计两个阶段进行；技术上复杂的建设项目，根据主管部门的要求，可按初步设计、技术设计和施工图设计三个阶段进行。小型建设项目中技术简单的，经主管部门同意，在简化的初步设计确定后，就可以做施工图设计。 3.1.2.1设计依据
1、业主功能使用要求；
2、建筑设计方案（满足业主要求）； 3、建筑物地质条件；
4、建筑结构设计规范及相关法规。 3.1.2.2初步设计
1、确定结构和基础方案； 2、确定结构材料；
3、确定荷载（活荷载值按建筑结构荷载规范考虑）； 4、绘制结构平面图（初选柱、梁、板）和基础结构图； 5、初步计算（计算机采用结构设计程序计算）； 6、交校审，修改，出图。 3.1.2.3施工图设计
1、对照初步设计审查批文，修改初步设计； 2、与各工种协调； 3、确定结构施工图； 4、详细计算。
5、根据抗震设防烈度、结构类型、地质土场地土类别和建筑物高度符合结构图柱、梁配筋构造，绘制结构总说明；
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6、根据各工种设计图，修正结构施工图； 7、交校审，修改，出图。 3.1.2.4施工图审查
建设单位将设计单位设计甲的施工图委托给具有审图资质的设计单位乙，对设计单位甲的施工图进行审查，提出设计内容的错漏、缺点和优化建议，交建设单位；交设计单位甲，对设计单位乙提出施工图设计内容的错漏、缺点和优化建议进行回复和改正；再交设计单位乙审查，确认、无意见后，设计单位设计甲 方可出施工图。 3.1.2.5图纸会审 3.1.2.6施工现场配合 3.2 结构布置及板梁计算
梁、板、柱的结构平面图布置；根据荷载传给板、梁、柱的力及板、梁、柱自重力画出受力图； 3.2. 1设计技术条件
计算书首页对所承担的设计项目列出设计依据和设计要求，统称为设计技术条件。如工程所在地区的基本风压值、抗震设防烈度、建筑物的重要性、场地的地质情况及采用的基础型式、采用的结构体系及计算方法、选用材料及其设计计算强度、各种用途的房间及构件的使用荷载、特殊构件的构造处理等。设计人应将所设计工程的这些技术条件写出，送交校对、审核。设计人应根据校对、审核批准后的技术条件进行设计和计算。 3.2. 2结构布置简图
结构布置简图包括柱网布置、梁板布置及编号等，它是以后计算、检查的依据，应附在计算书中。 3.2.3柱网布置及梁板布置
柱网布置的原则是应使纵、横向框架梁连通，形成横向框架和纵向框架体系，增强整个结构的侧向刚度，以承受地震作用引起的水平荷载。
柱网和梁格尺寸除应满足建筑使用要求外，还应考虑到结构的合理性、经济性。对于多层住宅建筑，可采用每个开间布置一榀框架。对于首层为商场或车库的综合楼，也可以两个开间布置一榀框架，但梁、柱尺寸均要加大。
除柱网纵横向均设框架梁外，是否需要次梁要作具体分析。一般在较大孔洞的四周、非轻质隔墙下和较重设备下应设置次梁支承（若次梁跨度很小也可以不设次梁，而在楼板内相应位置另加2Ф12即可）。住宅房间内为美观计尽量不设次梁，可做成双向板。阳台可做成悬挑板式或伸臂梁式，其中伸臂梁式阳台刚度及可靠性较好，建议优先采用。 3.2. 4梁板柱编号
编号应按顺序进行，以利于查找。可从结构平面的一角开始，逐步扩散进行。（例如左下角开始，由左向右，由下向上进行梁板柱编号。）
构件的代号统一规定如下表： 名称 板 悬挑板 梯段板 框架梁 过梁
代号 B XB TB KL GL 名称 次梁 伸臂梁 梯梁 主梁 圈梁 3
代号 L XL TL ZL QL 连系梁 LL 吊车梁 DCL 柱 Z 墙 C 柱基础 ZJ 墙基础 CJ 注：1. 当为屋面构件时，在代号前加W。
2. 当为基础构件时，在代号前加J。 3. 当为预制构件时，在代号前加Y。 梁的编号，统一按下列方式表达：
ABC—DE（其中C、D、E为下标） 注：A——表示所在楼层；
B——表示梁的代号： C——表示梁的编号；
D——表示梁的跨次；当伸臂时，用X表示。
E——表示细节区分，若无区分时，可不填；当D为伸臂用X表示 例：WL2—3——表示屋面次梁第二号第3跨；
3KL4—X1——表示三层框架第四号伸臂1。 2L7——表示二层次梁第七号。（跨数为1可不标跨次）
3.2.3.梁板截面选择
梁板截面的最小高度根据刚度要求（高跨比）确定，一般可不必验算其变形。根据楼面荷载的大小，可参考下列数据初估：
厚板 h=L/40~L/35（楼梯厚板厚h=L/30~L/25） 悬挑板厚 h=L/10~L/12 次梁 h=L/18~L/12 主梁 h=L/12~L/8 伸臂梁 h=L/6~L/5
当活载较大时宜采用较大的截面高度h。梁的截面宽度b均为其高度h的1/3~1/2。
例如，对一般多层住宅结构，可选用如下经验值（仅供参考）： 单向板 h=8cm ~ 9cm
双向板 h=9cm ~ 10cm ( L=3~3.6m )
框架梁 200×400, 200×500, 200×400 次梁 150×300, 150×350, 200×400 梯梁 150×300, 200×400
伸臂梁 200×350~400 ( L=1.2 ~ 1.5 m )
设计时现浇钢筋混凝土板的厚度不应小于《混凝土结构设计规范》GB50010-2002，10.1.1条（强条）的规定（2011年7月1日开始执行《混凝土结构设计规范》GB50010-2011规范）。同时，梁、柱最小截面均有规定，这就是结构设计的基本构造要求。
结构设计规范有多本，其中常用的是《混凝土结构设计规范》GB50010-2011、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010、《建筑荷载规范》GB50009-2001（2006年版）、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002、《建筑桩基础技术规范》JGJ94-2008。
3.2.4.板、梁、柱上荷载：根据建筑设计要求，按《建筑荷载规范》GB50009-2001（2006年版）取值并计算。
3.2.5.采用结构设计软件进行建模和进行结构计算。
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