土木工程概论 王波 主编 张宪江 高苏 副主编第九章 土木工程设计及施工.ppt

土木工程设计 一、建筑设计 广义的建筑设计是指设计一个建筑物或建筑群所要做的全部工作。由于科学技术的发展，在建筑上利用各种科学技术的成果越来越广泛深入，设计工作常涉及建筑学、结构学以及给水、排水，供暖、空气调节、电气、煤气、消防、防火、自动化控制管理、建筑声学、建筑光学、建筑热工学、工程估算，园林绿化等方面的知识，需要各种科学技术人员的密切协作。 建筑平面布置 土木工程设计 1.建筑设计的发展史 在古代，建筑技术和社会分工比较单纯，建筑设计和建筑施工并没有很明确的界限，施工的组织者和指挥者往往也就是设计者。在欧洲，由于以石料作为建筑物的主要材料，这两种工作通常由石匠的首脑承担；在中国，由于建筑以木结构为主，这两种工作通常由木匠的首脑承担。他们根据建筑物的主人的要求，按照师徒相传的成规，加上自己一定的创造性，营造建筑并积累了建筑文化。 土木工程设计 2.建筑设计的工作核心 建筑设计工作的核心，就是要寻找解决上述各种矛盾的最佳方案。通过长期的实践，建筑设计者创造、积累了一整套科学的方法和手段，可以用图纸、建筑模型或其他手段将设计意图确切地表达出来，才能充分暴露隐藏的矛盾，从而发观问题，同有关专业技术人员交换意见，使矛盾得到解决。 土木工程设计 3.建筑环境设计有四大步骤 第一，对要勘测对象的外部环境进行观察 , 需要寻龙点穴 , 察砂观水 , 分析是否合局。 　　第二，对要勘察对象的地基和整体形状进行观察。分析五行生克。 　　第三，为楼体预先定向 , 确定房屋坐何方向最佳 , 最能承接天地之灵 . 第四 ,确定楼内的各单元房的结构，立极中心下罗盘，排飞星盘，根据房屋建造所在元运、坐山、朝向，排出运盘、山盘、向盘。斟断吉凶，根据九星的旺衰、生克制化，提出建筑布局设计的具体方案 , 并给出详尽的风水设计图纸。 土木工程设计 二、结构设计原则 1．设计目标 土木工程结构设计的目标是使结构必须满足下列三方面功能要求： (1)安全性。结构能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种作用；在设计规定的偶然事件(如地震等)发生时和发生后，仍能保持必需的整体稳定性，即结构只发生局部损坏而不致发生连续倒塌。 (2)适用性。结构在正常使用荷载作用下具有良好的工作性能。如不发生影响正常使用的过大变形，或出现令使用者不安的过宽裂缝等。 (3)耐久性。结构在正常使用和正常维护条件下具有足够的耐久性。如钢筋不过度腐蚀、混凝土不发生过分化学腐蚀或冻融破坏等。 土木工程设计 2.荷载及荷载效应 随时间的变异分类：永久荷载 、可变荷载 、偶然荷载 。 按随空间位置的变异分类： 固定荷载 、自由荷载 。 按结构的反应特点分类：静态荷载 、动态荷载 。 按直接、间接作用分：直接作用 、间接作用 。 土木工程设计 3.结构抗力 R 结构或结构构件承受内力和变形的能力，称为结构抗力。例如：构件的承受能力、刚度等，常用“R”表示。　　结构的抗力的大小取决于材料强度、构件几何特征、计算模式等因素，由于受这些因素的不定的影响，结构抗力也是一个随机变量。 土木工程设计 4.结构的极限状态 结构构件的工作状态可以用荷载效应S与结构抗力R的关系式来表示。当其工作状态达到极限时，可用极限平衡式表示，即：S=R，也可写成：Z=R-S=0，因而，若用Z值大小来描述结构的工作状态，就可以得到如下结论： 当Z0时,结构处于可靠状态； 当Z=0时，结构处于极限状态； 当Z0时，结构处于失效状态； 结构设计中，避免出现Z0的状态。 土木工程设计 三、结构设计的一般步骤 1．方案设计 方案设计又成为初步设计。结构方案设计包括结构选型、结构布置和主要构件的截面尺寸估算。 2．结构分析 结构分析是要计算结构在各种作用下的效应，是结构设计的重要内容。结构分析的正确与否直接关系到所设计的结构能否满足安全性、适用性和耐久性等结构功能要求。 结构分析的核心问题是计算模型的确定，包括计算简图和要求采用的计算理论。 土木工程设计 3.构件设计 构件设计包括截面设计和节点设计两个部分。对于混凝土结构，截面设计有时也称为配筋计算。节点设计也称为连接设计。对于钢结构，节点设计比截面设计更为重要。 4.施工图设计 设计的最后一个阶段是绘制施工图。图是工程师的语