土木工程专业实习日记

七月一号 晴

刚放假就开始期待去工地实习，终于等到了。今天是我们土木工程专业实习的第一天，由我们学院的老师开动员大会，讲解这次实习的重要意义和注意事项。

会上，首先是何盛东老是给我们讲了这次专业实习的重要意义。专业实习是土木工程专业教学计划中重要的实践性教学环节，是土木工程专业大学三年级学生所进行的专业基本技能的实习，也是进行工程师基本训练的有机组成部分。实习过程中，学生深入施工现场，接触实际工程，较深入地了解建筑施工工艺过程及工长和技术员的业务工作，巩固和加深了所学有关专业课程，做到理论联系实际。了解目前我国过施工技术与施工组织管理与监理的实际水平，联系专业培养目标，树立献身社会注意现代化建设，提高我国建筑施工水平的远大志向。

然后，由带队老师给我们讲解了这次实习的日程安排和注意事项。实习动员大会上，老师首先宣读了此次实习的纪律要求，老师阐述了此次实习的重要意义，并详细讲解了实习安排，他指出实习过程中要把安全放在第一位，所有同学必须严格遵守纪律，听从指挥；随后，庄锐老师结合以往的实习经验向同学们提出一些工地防护的宝贵建议，并预祝同学们此次实习活动取得圆满成功。最后，同学们就此次实习关心的问题积极踊跃发言提问，大会在同学们热烈的掌声中圆满结束。

七月二号 晴

今天是实习第二天，老师让我们复习一下实习中的专业知识，以便于在实习中能很好的发现问题，并提出相关的问题，以提高这次实习的效果。通过今天的复习，巩固了原来所学的专业知识，对专业实习也有了进一步的认识，感觉收获很大。

七月三号 晴

今天我们去参观位于新郑市内的南水北调中线工程的渡槽工程。也是上午七点出发车在公路上行驶了一个多小时，然后到了新郑市内的工程现场。

渡槽是指输送渠道水流跨越河渠、溪谷、洼地和道路的架空水槽。普遍用于灌溉输水，也用于排洪、排沙等，大型渡槽还可以通航。它主要用砌石、混凝土及钢筋混凝土等材料建成。渡槽由进出口段、槽身、支承结构和基础等部分组成。渡槽有悠久的历史。公元前690年,在今苏联的戈梅利河向特比图河引水，曾架设一座拱形渡槽，长274.3m、高9.1m，并用砂浆勾缝防渗。公元前19年在今法国境内修建了蓬迪加尔渡槽。该渡槽长274m、高49m,为块石干砌拱形结构。中国最古老的渡槽，距今已有2000余年。早期修建的渡槽多为木石结构。20世纪30年代出现了钢筋混凝土渡槽。60年代以后，随着大型灌区工程的发展，各种轻型结构渡槽、大跨度拱式渡槽被广泛采用，预制装配式施工方法也得到推广。结构形式优选理论、新型材料、电子计算机技术及先进施工技术等已开始应用。到了工程现场我们收到了项目部领导的热情欢迎。他首先给我们介绍了一下整个工

程概况。后来他又带我们去了参观了施工重地，讲解了整个环节，最后他带我们参观了工人是如何施工的，这让我们受益匪浅啊！

七月四号 雨

今天居然下起了小雨，不过我们的实习还得继续。早上冒雨我们集合七点准时发车。上午九点才到，由于下雨所以车走的稍微慢了一。今天我们参观的是郑州市区内的某高速公路。

高速公路桥梁的特点在于车速快，流量大，对桥梁的冲击力大；很多高速公路是交通要道，一旦封桥将造成严重堵车，甚至周围地区交通陷入中断状态。这些特点给桥梁的定期检查和养护维护造成了困难。因此，总结高速公路桥梁的病害特征对桥梁的养护、维修和加固都 高速公路桥梁的特点在于车速快，流量大，对桥梁的冲击力大；很多高速公路是交通要道，一旦封桥将造成严重堵车，甚至周围地区交通陷入中断状态。

这些特点给桥梁的定期检查和养护维护造成了困难。普通钢筋混凝土整浇实心板梁的裂缝比较复杂，既有横向裂缝和纵向裂缝，斜交板还有与行车方向不一致的斜裂缝。底板跨径内的横向裂缝通常是受力裂缝，是由混凝土抗拉强度低的特性决定的。对于宽跨比较大的整浇实心板梁，由于横向应力较大而配筋较少，会引起纵向开裂。斜交板梁由于其结构特点，裂缝一般偏向钝角方向。

七月五号 晴

今天上午我们一起参观了位于黄河边的某桥梁现场。桥梁基础按其构造和施工方法分为：明挖基础、桩基础、管柱基础、沉井基础及沉箱基础。明挖基础可敞坡开挖基坑或用围堰围护开挖。桩基一般用锤击打入，或震动下沉，或钻（挖）孔灌注等方法施工。60年代以来，随着水上自升平台、高效能钻挖机械以及泥浆护壁、泥浆排土等新工艺的发展，钻孔灌注桩在桥梁基础中的应用日益广泛。

管柱施工一般靠震动强迫下沉，并在管内用钻、挖、吸等方法清除土石，以减少下沉摩阻力。沉井和沉箱施工，在岸滩或浅水中多用筑岛施工，深水中可用浮运施工。沉井使用抓土机或吸泥机等在沉井内除土，同时排水或不排水下沉。沉箱一般多用人力在高气压下开挖除土，劳动条件差，目前已很少使用。圬工桥墩、桥台多采用就地建造,也可预制构件拼装施工,混凝土高桥墩近来多使用滑升模板就地灌筑。桥梁上部结构的制造和安装架设，包括钢桥制造和钢桥架设、混凝土桥制造（包括素混凝土桥、钢筋混凝土桥及预应力混凝土桥）和混凝土桥架设，以及石桥、木桥的施工等。钢桥在工厂内制成杆件或梁段、运至工地拼装架设。混凝土桥可在工厂内预制构件或节段，也可在桥位上灌筑。石拱桥一般用拱架法在桥位上砌筑。木桥加工容易,多在工地制造,安装架设。

七月六号 晴

今天我们去参观了国道107郑州境改线项目孟庄至龙湖连接线，该项目已列入郑州市20xx年城建计划。国道107郑州境改线

项目孟庄至龙湖连接线起点位于航空港区国道107线郑州段改建工程与县道023交汇处，终点接位于龙湖的国道107老路。路线全长14.12公里，路基宽度44米，采用设计速度100公里/小时的双向八车道一级公路标准建设，估算总投资约7.1亿元，建设工期18个月。本项目起点位于在建的郑州境G107改线工程与航空港区规划规划道路龙中公路交会处（G107改线工程设计桩号K35+200），路线向西设高架桥跨越京港澳高速及机场高速，在孟庄镇小石庄西南与规划紫荆山南延伸项目相交，在谢庄车站北侧下穿京广铁路，在南常口东南下穿石武客专，在南常口南与县道X023相交，路线继续向西，在袁堡南与郑新快速通道（省道S102）相交，经魏庄南、西夏寨南，在老国道107线新郑境磨河桥南接老国道107到达本项目终点。该项目采用双向八车道一级公路标准，设计速度100KM/小时。路基全宽44米，路面结构采用沥青混凝土，桥涵设计荷载采用公路－Ⅰ级。其他技术指标应符合交通运输部《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）中的相关规定和现行有关标准、规范规定。

七月七号 晴

我们今天我们又去参观了国道107郑州境改线项目孟庄至龙湖连接线工程，不过这次老师给我们讲解了土方工程，它们根据标高和地质情况决定填土还是挖坑。同时为了确保施工的顺利进行，工地是要用砖墙围护起来的。只有工地内部人员和施工车辆才可以出入。我们实习也要进过他们的同意才可以进入，而且必须带上安全帽。到达

施工现场后，我们看到有个很大的场地，它是用来存放建筑材料用的。主要是钢筋，没有水泥，砂，石之类的建材。这是因为现在许多的建筑材料都使用了成品化。不需要再在工地现场制作了。我们在工地上，在建成和未建成的工地间切身感受到建筑过程的艰辛责任的重大，感受到了建成建筑的雄伟和壮丽，对整个专业有了全面深刻的理解。在建筑工程中，最常见的土方工程有：场地平整，基坑（槽）开挖，地坪填土，路基填筑及基坑回填土等。土方工程根据其使用期限和施工要求，可分为永久性和临时性两种，但是不论是永久性还是临时性的土方工程，都要求具有足够的稳定性和密实度，使工程质量和艺术造型都符合原设计的要求。土方压实的方法主要有1.碾压法，就是那种由沿着表面滚动的鼓筒或轮子的压力压实土壤。这些都是我们日常随处可见的那些压实机械能处理的。主要运动与大面积的填土。2.夯实法，利用超重量的夯锤自由下落的冲击力来夯实土壤，主要用与小面积的填土.3.振动法，也是我们可见的一种方法，将重锤放在土层表面，利用其他的器械振动来带动重锤振动！

七月八号 晴

今天实习终于结束了我们回到了宿舍在这里回想前几天的实习，在工地所见还历历在目。总之短短的实习，让我大开眼界，也学会了不少东西，也让我对自己今后要从事的行业有所思考。原来的那种心高气傲没有了，取而代之的是脚踏实地的努力工作学习的决心和信心。当我摆正自己的心态，从初涉社会工作的被动状态转变到开始适

应社会的主动状态，以放松的心情，充沛的精力重新回到紧张的学习工作当中时，我忽然有种这样的感受：短短一周，仿佛思想又得到了一次升华，心中又多了一份人生感悟。这次实习让我深刻体会到读书固然是增长知识开阔眼界的途径，但是多一些实践，畅徉于实践当中接触实际的工作，触摸一下社会的脉搏，给自己定个位，也是一种绝好的提高自身综合素质的选择。我们的实习虽然结束了，但是，我们的学习却仍在继续！

七月九号 晴

为期十天的实习就这样结束了，通过这次实习，使我受益匪浅。我要感谢工地上无私为我们传授经验的技术人员。这次实习虽然时间不长，但是接触到了许多之前不曾了解和认识的东西。许多知识都是以前在书本上所学不到的。通过这次实习，增强了实践能力，离开了书本，切身来到工地才真正感受到实习的必要性，也使我认识到基础知识的不扎实。在施工技术上，实际操作以理论知识为基础，但又比理论知识更具有灵活性和可操作性，这需要学好专业知识的同时在工作中积极思考，灵活应用，培养自己的思维创新与独立解决问题的能力。

七月十号 晴

首先说实习对我来说是个既熟悉又陌生的字眼，因为我十几年的学生生涯也经历过很多的实习，但这次却又是那么的与众不同。他将

全面检验我各方面的能力：学习、生活、心理、身体、思想等等。就像是一块试金石，检验我能否将所学理论知识用到实践中去。关系到我将来能否顺利的立足于这个充满挑战的社会，也是我建立信心的关键所在，所以，我对它的投入也是百分之百的！为期十天的的实习结束了，在这几天里我还是有不少的收获。实习结束后有必要好好总结一下。首先，通过这次的实习，通过实践，使我学到了很多实践知识。所谓实践是检验真理的唯一标准，通过旁站，使我近距离的观察了整个房屋的建造过程，学到了很多很适用的具体的施工知识，这些知识往往是我在学校很少接触，很少注意的，但又是十分重要基础的知识。总的来说很感谢学校给我们这次宝贵的实习机会，让我受益匪浅，以上是我个人的实习总结，我的报告到此结束，谢谢！

第二篇：土木工程专业-工地实习日志及工作总结及英文翻译

工地实习日记工地实习日记 日记

3月12日 雨

由于下大雨工地还是停工，今天还是学习一些规范资料，主要学建筑的放线。建筑物的放线就是根据建筑物的主轴线控制点或其他控制点，首先将建筑物的外墙轴线交点测设到实地上，并用木桩固定，桩顶钉上小钉作为标志，然后测设其他各轴线交点位置，再根据基础宽度和放坡标出基槽干挖线边界。在建筑的外墙轴线基础上，再根据建筑物平面图，将建筑物其他轴线测出来，测设的方法如图所示：

在角点（外墙轴线交点）上设站，用经纬仪定向，用钢尺量矩，依次定出②③…各轴线与A轴线和D轴线的交点，然后定出B轴线和C轴线与①轴和⑥轴的交点，这里特别要注意的是，用经纬仪定向时，最好用倒镜检查一下，用钢尺量矩时，钢尺零端要始终对在同一点上，切忌测量一段距离钢尺的零端移动一次。 1

3月14日 晴

由于裙楼只有3～4层，所以基础开挖深度也较少，桩数也比较少。由于承台较浅，挖方量也较少，所以都已经挖好。砂浆砖胎模也都已砌好。今天开始浇筑一部分垫层，先用原来开挖的土回填夯实，然后铺一层细砂，然后再铺一层鹅卵石，最后铺一层混凝土。填土时应先清楚基底的树根、积水、淤泥和有机杂质，并分层回填，压实。填土应尽量采用同类土填筑。如采用不同类填料分层填筑时，上层宜填筑透水性较小的填料，下层用大的。填方施工应接近水平的分层填筑，当填方位于倾斜的地面时，应先将斜坡挖成阶梯状，然后分层填筑，以防填土横向移动。分段填筑时，每层接缝处应做成斜坡形，与辗连重叠0.5～1.0米。上下层错缝距离不应小于1米。

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3月15日 雨

今天雨已经转小，工地的承台坑集了很多水，还不能施工，主要都是在抽水，有些承台坑还没有挖的还可以挖，砍桩也在继续。 今天主要学习一些土方开挖的注意事项，主要有：

1. 开挖过程中，严格控制开挖尺寸，基坑底部的开挖宽度要考虑工作面的增加宽度，并在开挖过程中试打钎，避免大面积的二次开挖。施工时尽力避免基底超挖，个别超挖的地方经设计单位给出方案用级配砂石回填。

2. 尽量减少对基土的扰动，若基础不能及时施工时，可预留200~300mm土层不挖，待作基础时再挖。

3. 开挖基坑时，有场地条件的，一次留足回填需要的好土，多余土方运到弃土处，避免二次搬运。

4. 土方开挖时，要注意保护标准定位桩、轴线桩标准高程桩。要防止邻近建筑物的下沉，应预先采取防护措施，并在施工过程中进行沉降和位移观测。

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3月16日 阴

今天主要学习一些建筑物基础施工测量的知识。

一、 基槽开挖深度的控制，就是在基槽开挖到一定深度时，要适时地测设一些高程控制桩，以指导施工。具体做法是：用水准仪在槽壁上测设一些水平的木桩，使各木桩的上表面离槽底的设计标准为一固定值。

二、 基础垫层弹线，垫层打好以后，根据轴线控制桩或者龙门板上的中心钉，墙边或基础边线等标志，用经纬仪把上述轴线投测到垫层面上，也可通过吊线锤拉线投测，然后在垫层上用墨线弹出墙边线和基础边线，由于这些线使基础施工的基准线，此项工作非常重要，不能又半点差错，弹线后要严格进行校核。

三、 基础标高控制。建筑物基础的高程控制使用基础皮杆来控制的。基础皮数杆使一根木制的杆子，在杆上事先按设计尺寸将砖灰缝厚度画出线条，并标明±0，防潮层等的标高位置。

四、 基础面标高检查。基础施工结束以后，一定要检查基础面是否水平，其标高是否达到设计要求，检查方法是在基础上适当位置安置水准仪，分别在基础的四角和其他轴线交点竖立水准尺，若水准仪的各处水准标尺的续数一样，则说明基础面水平，否则哪处标尺读数小就说明哪处高，说明基础面低。

五、 基础面直角的检查。因为一般的建筑物都呈矩形，所以基四角应为直角。具体检查方法：在轴线（或墙边线）四周交点上安 4

置经纬仪，以一个边的轴线（或墙线）定向，测定另一个边上的轴线（或墙边线）之间的夹角。

3月17日 睛

今天主要参加积水坑放线，施工员为了放线的方便，在支护结构做好以后放各轴线标到支护结构的水平支撑钢管上，这样在以后的放线过程中就可以直接根据钢管上已经标注的轴线量取。 放线就是把图上的放到施工工地现场，根据各点到轴线的距离直接量取，但根据施工现场的具体情况还可能要做一些调整，放出来的线可能和图上不完全一样。这次积水坑就和图纸上不一样，设计上其中一个积水坑尺寸为1500×1500×1300，但实际上为做垫层，防水层等，就得扩大尺寸，而且积水坑开挖的形状也不是图纸上的长方体，实际上是上下底不一样的，上底大于下底，以后再立模和地下室底板一起浇筑混凝土。最终才形成图纸上的长方体，这样做是为了防止应力集中。

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3月18日 雨

今天雨下很大，工地不能实施，所以今天主要在办公室学习图纸和一些规范等的资料。由于看不到工地最初的线是怎么放的，所以就学习建筑物最初是怎么定位的。

建筑物都是由若干条轴线组成的，其中有一条主轴线，只要定出主轴线的位置就可以根据主轴线定出其他的轴线。

主轴线的测设方法应根据设计要求和现场条件而定，一般有以下四种方法：

①根据建筑红线测设主轴线，限制建筑物边界位置的界线称为建筑红线，建筑红线一般与道路中心线相平行。

②根据道路中心线测设主轴线。

③根据原有建筑物测设主轴线，这种方法多用在现有建筑群内新建或扩建。

④根据控制点测设建筑物的主轴线。

建筑场地上已布设有控制点，又知道了拟建建筑物轴线点的坐标，就可以根据控制点测设建筑物主轴线。

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3月19日 雨

由于下大雨工地还是停工，今天还是学习一些规范资料，主要学建筑的放线。建筑物的放线就是根据建筑物的主轴线控制点或其他控制点，首先将建筑物的外墙轴线交点测设到实地上，并用木桩固定，桩顶钉上小钉作为标志，然后测设其他各轴线交点位置，再根据基础宽度和放坡标出基槽干挖线边界。在建筑的外墙轴线基础上，再根据建筑物平面图，将建筑物其他轴线测出来，测设的方法如图所示：

在角点（外墙轴线交点）上设站，用经纬仪定向，用钢尺量矩，依次定出②③…各轴线与A轴线和D轴线的交点，然后定出B轴线和C轴线与①轴和⑥轴的交点，这里特别要注意的是，用经纬仪定向时，最好用倒镜检查一下，用钢尺量矩时，钢尺零端要始终对在同一点上，切忌测量一段距离钢尺的零端移动一次。 7

3月20日 晴

由于裙楼只有3～4层，所以基础开挖深度也较少，桩数也比较少。由于承台较浅，挖方量也较少，所以都已经挖好。砂浆砖胎模也都已砌好。今天开始浇筑一部分垫层，先用原来开挖的土回填夯实，然后铺一层细砂，然后再铺一层鹅卵石，最后铺一层混凝土。填土时应先清楚基底的树根、积水、淤泥和有机杂质，并分层回填，压实。填土应尽量采用同类土填筑。如采用不同类填料分层填筑时，上层宜填筑透水性较小的填料，下层用大的。填方施工应接近水平的分层填筑，当填方位于倾斜的地面时，应先将斜坡挖成阶梯状，然后分层填筑，以防填土横向移动。分段填筑时，每层接缝处应做成斜坡形，与辗连重叠0.5～1.0米。上下层错缝距离不应小于1米。

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3月21日 雷阵雨

今天雨已经转小，工地的承台坑集了很多水，还不能施工，主要都是在抽水，有些承台坑还没有挖的还可以挖，砍桩也在继续。 今天主要学习一些土方开挖的注意事项，主要有：

1. 开挖过程中，严格控制开挖尺寸，基坑底部的开挖宽度要考虑工作面的增加宽度，并在开挖过程中试打钎，避免大面积的二次开挖。施工时尽力避免基底超挖，个别超挖的地方经设计单位给出方案用级配砂石回填。

2. 尽量减少对基土的扰动，若基础不能及时施工时，可预留200~300mm土层不挖，待作基础时再挖。

3. 开挖基坑时，有场地条件的，一次留足回填需要的好土，多余土方运到弃土处，避免二次搬运。

4. 土方开挖时，要注意保护标准定位桩、轴线桩标准高程桩。要防止邻近建筑物的下沉，应预先采取防护措施，并在施工过程中进行沉降和位移观测。

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3月22日 多云

经过几天的雨天之后，终于晴天了。基坑中的水也基本抽干了，工地施工也进入正常状态。由于过去几天的大雨，而且基坑下的土大多为淤泥质土，吸水性较强，有较多的水份进入承台坑旁边的土中，使侧土压力增大，而且砖胎模还未达到足够的强度，使砖胎模产生较开裂，所以不得使用监时做加固措施。加固的方式很简单，就是用几根木头顶住。趁此机会就学习一些有关塌方的知识。

造成土壁塌方的原因主要有以下几点：

1. 边坡过陡，使土体稳定性不够，而引起塌方现象。

2. 雨水、地下水渗入基坑，使土体泡软，重量增大及抗剪能力降低，这是造成塌方的主要原因。

3. 基坑上边边缘附近大量堆土或停放机具、材料，或由于动荷载的作用，使土体中的剪力超过土体的抗剪强度。

4. 土方开挖顺序、方法因遵循“从上往下，分层开挖；开槽支撑，先撑后挖”的原则。

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3月23日 阴

今天参加桩的沉降观测。施工员在工地开工的时候就在附近的固定物上引入了标高基准点，施工现场的各种标高都是根据这个标高基准点来控制的，沉降量时根据测得桩顶到基准点的高差变化来确定的。基坑的四周已经根据设计定好的若干个沉降观测点，将水准仪中心对准沉降观测点，求其平均标高，再测得桩顶的相对标高，就可以求得桩顶到已知点的高度。将其与上次测的高度差比较就可以求出沉降量了。

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3月24日 雨

今天从早上到晚上一直下雨不停，所以今天由于天气的原因，没有去施工现场。我则在会议室看图纸，然后又看了看施工的资料。到了下午，理解了钢结构方面的要求，其中验收包括五方面：1、施工管理，包括了设计、制作、安装、质量、协调；2、原材料，包括主材、辅材和连接件；3、制作，包括制作工艺、制作方案、制作人员的素质、制作设备；4、现场安装，包括施工组织、专项方案、特殊工种、材料设备、检测仪器，如焊缝、接头至少要满足规范设计要求标准；5、资料，分为制作资料和安装资料，如试验报告、复验报告、材料合格证书和质量证书。还有就是指出了长城杯验收不能通过的原因往往有三类：设计不合理，工期苛刻以及资金不到位。首先在设计方面，设计单位的设计往往过于理想化，若不再结合实际施工现场进行了深入的设计，即对原设计进行了优化，很容易使施工无法满足或完成设计。设计和施工不能很好结合主要体现在节点上，设计中的不合理主要表现在应力集中或节点焊缝过多变形无法控制。而优化好坏在施工单位，施工方案要科学可行。深化设计要保证在安全的条件下越简单越好，要便于施工，安装难度的降低才能保证工期和质量。其次在工期和资金方面，施工单位要对业主进行了考核，要拒绝三边工程不合理的工期要求以及底价要求。

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3月25日 晴

今天的工作，还是现场检查。问题：一、模板拆除过晚造成与砼的紧密连接无法取下。在拆除时时间一定要掌握好。过早拆除会产生缺棱角或坍塌事故，拆除过晚会使模板与砼过分黏结无法拆除。二、砼的标高不满足要求。在现场许多楼梯的高度与其它层的高度明显不同，是由于砼浇筑过多，没有及时铲出的结果或是支模板时标高就有问题。领导下命令将有高出的部分全部人工除掉，于是工地到处“叮叮铛铛”的声音，将高出的砼凿至设计标高。在场地中还存在许多问题，接下来修补工作还有很多。

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外文翻译

Talling building and Steel construction

Although there have been many advancements in building construction technology in general. Spectacular archievements have been made in the design and construction of ultrahigh-rise buildings. The early development of high-rise buildings began with structural steel framing.Reinforced concrete and stressed-skin tube systems have since been economically and competitively used in a number of structures for both residential and commercial purposes.The high-rise buildings ranging from 50 to 110 stories that are being built all over the United States are the result of innovations and development of new structual systems.

Greater height entails increased column and beam sizes to make buildings more rigid so that under wind load they will not sway beyond an acceptable limit.Excessive lateral sway may cause serious recurring damage to partitions,ceilings.and other architectural details. In addition,excessive sway may cause discomfort to the occupants of the building because their perception of such motion.Structural systems of reinforced concrete,as well as steel,take full advantage of inherent potential stiffness of the total building and therefore require additional stiffening to limit the sway.

In a steel structure,for example,the economy can be defined in terms of the total average quantity of steel per square foot of floor area of the building.Curve A in Fig .1 represents the average unit weight of a conventional frame with increasing numbers of stories. Curve B represents the average steel weight if the frame is protected from all lateral loads. The gap between the upper boundary and the lower boundary represents the premium for height for the traditional column-and-beam frame.Structural engineers have developed structural systems with a view to eliminating this premium. Systems in steel. Tall buildings in steel developed as a result of several types of structural innovations. The innovations have been applied to the construction of both office and apartment buildings.

Frame with rigid belt trusses. In order to tie the exterior columns of a frame structure to the interior vertical trusses,a system of rigid belt trusses at mid-height and at the top of the building may be used. A good example of this system is the First Wisconsin Bank Building(1974) in Milwaukee.

Framed tube. The maximum efficiency of the total structure of a tall building, for both strength and stiffness,to resist wind load can be achieved only if all column element can be connected to each other in such a way that the entire building acts as a hollow tube or rigid box in projecting out of the ground. This particular structural system was probably used for the first time in the 43-story reinforced concrete DeWitt Chestnut Apartment Building in Chicago. The most significant use of this system is in the twin structural steel towers of the 110-story World Trade Center building in New York

Column-diagonal truss tube. The exterior columns of a building can be spaced reasonably far apart and yet be made to work together as a tube by connecting them with diagonal members interesting at the centre line of the columns and beams. This simple yet extremely efficient system was used for the first time on the John Hancock Centre in Chicago, using as much steel as is normally needed for a traditional 40-story building.

Bundled tube. With the continuing need for larger and taller buildings, the framed tube or the column-diagonal truss tube may be used in a bundled form to create larger tube envelopes while maintaining high efficiency. The 110-story Sears Roebuck Headquarters Building in Chicago has nine tube, bundled at the base of the building in three rows. Some of these individual tubes terminate at 1

different heights of the building, demonstrating the unlimited architectural possibilities of this latest structural concept. The Sears tower, at a height of 1450 ft(442m), is the world’s tallest building.

Stressed-skin tube system. The tube structural system was developed for improving the resistance to lateral forces (wind and earthquake) and the control of drift (lateral building movement ) in high-rise building. The stressed-skin tube takes the tube system a step further. The development of the stressed-skin tube utilizes the fa?ade of the building as a structural element which acts with the framed tube, thus providing an efficient way of resisting lateral loads in high-rise buildings, and resulting in cost-effective column-free interior space with a high ratio of net to gross floor area.

Because of the contribution of the stressed-skin fa?ade, the framed members of the tube require less mass, and are thus lighter and less expensive. All the typical columns and spandrel beams are standard rolled shapes,minimizing the use and cost of special built-up members. The depth requirement for the perimeter spandrel beams is also reduced, and the need for upset beams above floors, which would encroach on valuable space, is minimized. The structural system has been used on the 54-story One Mellon Bank Center in Pittburgh.

Systems in concrete. While tall buildings constructed of steel had an early start, development of tall buildings of reinforced concrete progressed at a fast enough rate to provide a competitive chanllenge to structural steel systems for both office and apartment buildings.

Framed tube. As discussed above, the first framed tube concept for tall buildings was used for the 43-story DeWitt Chestnut Apartment Building. In this building ,exterior columns were spaced at 5.5ft (1.68m) centers, and interior columns were used as needed to support the 8-in . -thick (20-m) flat-plate concrete slabs.

Tube in tube. Another system in reinforced concrete for office buildings combines the traditional shear wall construction with an exterior framed tube. The system consists of an outer framed tube of very closely spaced columns and an interior rigid shear wall tube enclosing the central service area. The system (Fig .2), known as the tube-in-tube system , made it possible to design the world’s present tallest (714ft or 218m)lightweight concrete building ( the 52-story One Shell Plaza Building in Houston) for the unit price of a traditional shear wall structure of only 35 stories.

Systems combining both concrete and steel have also been developed, an examle of which is the composite system developed by skidmore, Owings &Merril in which an exterior closely spaced framed tube in concrete envelops an interior steel framing, thereby combining the advantages of both reinforced concrete and structural steel systems. The 52-story One Shell Square Building in New Orleans is based on this system.

Steel construction refers to a broad range of building construction in which steel plays the leading role. Most steel construction consists of large-scale buildings or engineering works, with the steel generally in the form of beams, girders, bars, plates, and other members shaped through the hot-rolled process. Despite the increased use of other materials, steel construction remained a major outlet for the steel industries of the U.S, U.K, U.S.S.R, Japan, West German, France, and other steel producers in the 1970s.

Early history. The history of steel construction begins paradoxically several decades before the introduction of the Bessemer and the Siemens-Martin (openj-hearth) processes made it possible to produce steel in quantities sufficient for structure use. Many of problems of steel construction were studied earlier in connection with iron construction, which began with the Coalbrookdale Bridge, built in cast iron over the Severn River in England in 1777. This and subsequent iron bridge work, in 2

addition to the construction of steam boilers and iron ship hulls , spurred the development of techniques for fabricating, designing, and jioning. The advantages of iron over masonry lay in the much smaller amounts of material required. The truss form, based on the resistance of the triangle to deformation, long used in timber, was translated effectively into iron, with cast iron being used for compression members-i.e, those bearing the weight of direct loading-and wrought iron being used for tension members-i.e, those bearing the pull of suspended loading.

The technique for passing iron, heated to the plastic state, between rolls to form flat and rounded bars, was developed as early as 1800;by 1819 angle irons were rolled; and in 1849 the first I beams, 17.7 feet (5.4m) long , were fabricated as roof girders for a Paris railroad station.

Two years later Joseph Paxton of England built the Crystal Palace for the London Exposition of 1851. He is said to have conceived the idea of cage construction-using relatively slender iron beams as a skeleton for the glass walls of a large, open structure. Resistance to wind forces in the Crystal palace was provided by diagonal iron rods. Two feature are particularly important in the history of metal construction; first, the use of latticed girder, which are small trusses, a form first developed in timber bridges and other structures and translated into metal by Paxton ; and second, the joining of wrought-iron tension members and cast-iron compression members by means of rivets inserted while hot.

In 1853 the first metal floor beams were rolled for the Cooper Union Building in New York. In the light of the principal market demand for iron beams at the time, it is not surprising that the Cooper Union beams closely resembled railroad rails.

The development of the Bessemer and Siemens-Martin processes in the 1850s and 1860s suddenly open the way to the use of steel for structural purpose. Stronger than iron in both tension and compression ,the newly available metal was seized on by imaginative engineers, notably by those involved in building the great number of heavy railroad bridges then in demand in Britain, Europe, and the U.S.

A notable example was the Eads Bridge, also known as the St. Louis Bridge, in St. Louis (1867-1874), in which tubular steel ribs were used to form arches with a span of more than 500ft (152.5m). In Britain, the Firth of Forth cantilever bridge (1883-90) employed tubular struts, some 12 ft (3.66m) in diameter and 350 ft (107m) long. Such bridges and other structures were important in leading to the development and enforcement of standards and codification of permissible design stresses. The lack of adequate theoretical knowledge, and even of an adequate basis for theoretical studies, limited the value of stress analysis during the early years of the 20th century,as iccasionally failures,such as that of a cantilever bridge in Quebec in 1907,revealed.But failures were rare in the metal-skeleton office buildings;the simplicity of their design proved highly practical even in the absence of sophisticated analysis techniques. Throughout the first third of the century, ordinary carbon steel, without any special alloy strengthening or hardening, was universally used.

The possibilities inherent in metal construction for high-rise building was demonstrated to the world by the Paris Exposition of 1889.for which Alexandre-Gustave Eiffel, a leading French bridge engineer, erected an openwork metal tower 300m (984 ft) high. Not only was the height-more than double that of the Great Pyramid-remarkable, but the speed of erection and low cost were even more so, a small crew completed the work in a few months.

The first skyscrapers. Meantime, in the United States another important development was taking place. In 1884-85 Maj. William Le Baron Jenney, a Chicago engineer , had designed the Home 3

Insurance Building, ten stories high, with a metal skeleton. Jenney’s beams were of Bessemer steel, though his columns were cast iron. Cast iron lintels supporting masonry over window openings were, in turn, supported on the cast iron columns. Soild masonry court and party walls provided lateral support against wind loading. Within a decade the same type of construction had been used in more than 30 office buildings in Chicago and New York. Steel played a larger and larger role in these , with riveted connections for beams and columns, sometimes strengthened for wind bracing by overlaying gusset plates at the junction of vertical and horizontal members. Light masonry curtain walls, supported at each floor level, replaced the old heavy masonry curtain walls, supported at each floor level , replaced the old heavy masonry.

Though the new construction form was to remain centred almost entirely in America for several decade, its impact on the steel industry was worldwide. By the last years of the 19th century, the basic structural shapes-I beams up to 20 in. ( 0.508m) in depth and Z and T shapes of lesser proportions were readily available, to combine with plates of several widths and thicknesses to make efficient members of any required size and strength. In 1885 the heaviest structural shape produced through hot-rolling weighed less than 100 pounds (45 kilograms) per foot; decade by decade this figure rose until in the 1960s it exceeded 700 pounds (320 kilograms) per foot.

Coincident with the introduction of structural steel came the introduction of the Otis electric elevator in 1889. The demonstration of a safe passenger elevator, together with that of a safe and economical steel construction method, sent building heights soaring. In New York the 286-ft (87.2-m) Flatiron Building of 1902 was surpassed in 1904 by the 375-ft (115-m) Times Building ( renamed the Allied Chemical Building) , the 468-ft (143-m) City Investing Company Building in Wall Street, the 612-ft (187-m) Singer Building (1908), the 700-ft (214-m) Metropolitan Tower (1909) and, in 1913, the 780-ft (232-m) Woolworth Building.

The rapid increase in height and the height-to-width ratio brought problems. To limit street congestion, building setback design was prescribed. On the technical side, the problem of lateral support was studied. A diagonal bracing system, such as that used in the Eiffel Tower, was not architecturally desirable in offices relying on sunlight for illumination. The answer was found in greater reliance on the bending resistance of certain individual beams and columns strategically designed into the skeletn frame, together with a high degree of rigidity sought at the junction of the beams and columns. With today’s modern interior lighting systems, however, diagonal bracing against wind loads has returned; one notable example is the John Hancock Center in Chicago, where the external X-braces form a dramatic part of the structure’s fa?ade.

World War I brought an interruption to the boom in what had come to be called skyscrapers (the origin of the word is uncertain), but in the 1920s New York saw a resumption of the height race, culminating in the Empire State Building in the 1931. The Empire State’s 102 stories (1,250ft. [381m]) were to keep it established as the hightest building in the world for the next 40 years. Its speed of the erection demonstrated how thoroughly the new construction technique had been mastered. A depot across the bay at Bayonne, N.J., supplied the girders by lighter and truck on a schedule operated with millitary precision; nine derricks powerde by electric hoists lifted the girders to position; an industrial-railway setup moved steel and other material on each floor. Initial connections were made by bolting , closely followed by riveting, followed by masonry and finishing. The entire job was completed in one year and 45 days.

The worldwide depression of the 1930s and World War II provided another interruption to steel 4

construction development, but at the same time the introduction of welding to replace riveting provided an important advance.

Joining of steel parts by metal are welding had been successfully achieved by the end of the 19th century and was used in emergency ship repairs during World War I, but its application to construction was limited until after World War II. Another advance in the same area had been the introduction of high-strength bolts to replace rivets in field connections.

Since the close of World War II, research in Europe, the U.S., and Japan has greatly extended knowledge of the behavior of different types of structural steel under varying stresses, including those exceeding the yield point, making possible more refined and systematic analysis. This in turn has led to the adoption of more liberal design codes in most countries, more imaginative design made possible by so-called plastic design ?The introduction of the computer by short-cutting tedious paperwork, made further advances and savings possible.

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高层结构与钢结构

近年来，尽管一般的建筑结构设计取得了很大的进步，但是取得显著成绩的还要属超高层建筑结构设计。

最初的高层建筑设计是从钢结构的设计开始的。钢筋混凝土和受力外包钢筒系统运用起来是比较经济的系统，被有效地运用于大批的民用建筑和商业建筑中。50层到100层的建筑被定义为超高层建筑。而这种建筑在美国得广泛的应用是由于新的结构系统的发展和创新。

这样的高度需要增大柱和梁的尺寸，这样以来可以使建筑物更加坚固以至于在允许的限度范围内承受风荷载而不产生弯曲和倾斜。过分的倾斜会导致建筑的隔离构件、顶棚以及其他建筑细部产生循环破坏。除此之外，过大的摇动也会使建筑的使用者们因感觉到这样的的晃动而产生不舒服的感觉。无论是钢筋混凝土结构系统还是钢结构系统都充分利用了整个建筑的刚度潜力，因此不能指望利用多余的刚度来限制侧向位移。

在钢结构系统设计中，经济预算是根据每平方英寸地板面积上的钢材的数量确定的。图示1中的曲线A显示了常规框架的平均单位的重量随着楼层数的增加而增加的情况。而曲线B显示则显示的是在框架被保护而不受任何侧向荷载的情况下的钢材的平均重量。上界和下界之间的区域显示的是传统梁柱框架的造价随高度而变化的情况。而结构工程师改进结构系统的目的就是减少这部分造价。

钢结构中的体系：钢结构的高层建筑的发展是几种结构体系创新的结果。这些创新的结构已经被广泛地应用于办公大楼和公寓建筑中。

刚性带式桁架的框架结构：为了联系框架结构的外柱和内部带式桁架，可以在建筑物的中间和顶部设置刚性带式桁架。19xx年在米望基建造的威斯康森银行大楼就是一个很好的例子。 框架筒结构： 如果所有的构件都用某种方式互相联系在一起，整个建筑就像是从地面发射出的一个空心筒体或是一个刚性盒子一样。这个时候此高层建筑的整个结构抵抗风荷载的所有强度和刚度将达到最大的效率。这种特殊的结构体系首次被芝加哥的43层钢筋混凝土的德威特红棕色的公寓大楼所采用。但是这种结构体系的的所有应用中最引人注目的还要属在纽约建造的100层的双筒结构的世界贸易中心大厦。

斜撑桁架筒体： 建筑物的外柱可以彼此独立的间隔布置，也可以借助于通过梁柱中心线的交叉的斜撑构件联系在一起，形成一个共同工作的筒体结构。这种高度的结构体系首次被芝加哥的John Hancock 中心大厦采用。这项工程所耗用的刚才量与传统的四十层高楼的用钢量相当。 筒体： 随着对更高层建筑的要求不断地增大。筒体结构和斜撑桁架筒体被设计成捆束状以形成更大的筒体来保持建筑物的高效能。芝加哥的110层的Sears Roebuck 总部大楼有9个筒体，从基础开始分成三个部分。这些独立筒体中的终端处在不同高度的建筑体中，这充分体现出了这种新式结构观念的建筑风格自由化的潜能。这座建筑物1450英尺（442米）高，是世界上最高的大厦。

薄壳筒体系统：这种筒体结构系统的设计是为了增强超高层建筑抵抗侧力的能力（风荷载和地震荷载）以及建筑的抗侧移能力。薄壳筒体是筒体系统的又一大飞跃。薄壳筒体的进步是利用高层建筑的正面（墙体和板）作为与筒体共同作用的结构构件，为高层建筑抵抗侧向荷载提供了一个有效的途径，而且可获得不用设柱，成本较低，使用面积与建筑面积之比又大的室内空间。 由于薄壳立面的贡献，整个框架筒的构件无需过大的质量。这样以来使得结构既轻巧又经济。所有的典型柱和窗下墙托梁都是轧制型材，最大程度上减小了组合构件的使用和耗费。托梁周围的厚度也可适当的减小。而可能占据宝贵空间的墙上镦梁的尺寸也可以最大程度地得到控制。这种结构体系已被建造在匹兹堡洲的One Mellon银行中心所运用。

钢筋混凝土中的各体系：虽然钢结构的高层建筑起步比较早，但是钢筋混凝土的高层建筑的发展非常快，无论在办公大楼还是公寓住宅方面都成为刚结构体系的有力竞争对手。

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框架筒：像上面所提到的，框架筒构思首次被43层的迪威斯公寓大楼所采用。在这座大楼中，外柱的柱距为5.5英尺（1.68米）。而内柱则需要支撑8英寸厚的无梁板。

筒中筒结构：另一种针对于办公大楼的钢筋混凝土体系把传统的剪力墙结构与外框架筒相结合。该体系由柱距很小的外框架与围绕中心设备区的刚性剪力墙筒组成。这种筒中筒结构（如插图2）使得当前世界上最高的轻质混凝土大楼（在休斯顿建造的独壳购物中心大厦）的整体造价只与35层的传统剪力墙结构相当。

钢结构与混凝土结构的联合体系也有所发展。Skidmore ,Owings 和Merrill共同设计的混合体系就是一个好例子。在此体系中，外部的混凝土框架筒包围着内部的钢框架，从而结合了钢筋混凝土体系与钢结构体系各自的优点。在新奥尔良建造的52层的独壳广场大厦就是运用了这种体系。

钢结构是指在建筑物结构中钢材起着主导作用的结构，是一个很宽泛的概念。大部分的钢结构都包括建筑设计，工程技术、工艺。通常还包括以主梁、次梁、杆件，板等形式存在的钢的热轧加工工艺。上个世纪七十年代，除了对其他材料的需求在增长，钢结构仍然保持着对于来自美国、英国、日本、西德、法国等国家的钢材厂钢材的大量需求。

发展历史：早在Bessemer和Siemens-Marton(开放式炉)工艺出现以前，钢结构就已经有几十年的历史了。而直到此工艺问世之后才使得钢材可以大批生产出来供结构所用。对钢结构诸多问题的研究开始于铁结构的使用，当时很著名的研究对象是19xx年在英国建造的横跨斯沃河的Coalbrook dale 大桥。这座大桥以及后来的铁桥设计再加上蒸汽锅炉、铁船身的设计都刺激了建筑安装设计以及连接工艺的发展。铁结构对材料的需求量较小是优胜于砖石结构的主要方面。长久以来一直用木材制作的三角桁架也换成铁制的了。承受由直接荷载产生的重力作用的受压构件常用铸铁制造，而承受由悬挂荷载产生的推力作用的受拉构件常用熟铁制造。

把铁加热到塑性状态，使之从卷状转化为扁平状与圆状之间的某一状态的工艺，早在1800年就得以发展了。随后，1819年角钢问世，1894年第一个工字钢被建造出来作为巴黎火车站的顶梁。此工字钢长17.7英尺）（5.4米）。

1851年英国的Joseph Paxtond为伦敦博览会建造了水晶宫。据说当时他已有这样的骨架结构构思：用比较细的铁梁作为玻璃幕墙的骨架。此建筑的风荷载抵抗力是由对角拉杆所提供的。在金属结构的发展历史中，有两个标志性事件：首先是从木桥发展而来的格构梁由木制转化为铁制；其次是锻铁制的受拉构件与铸铁制的受压构件受热后通过铆钉连接工艺的发展。

十九世纪五六十年代，Bessemer 与 Siemens-Martin工艺的发展使钢材的生产能满足结构的需求。钢的受拉强度与受压强度都好于铁。这种新型的金属常被有想象力的工程师所利用，尤其倍受那些参与过英国、欧洲以及美国的道桥建设的工程师的喜爱。

其中一个很好的例子就是Eads大桥（也被称为路易斯洲大桥）（1867-1874）。在这座大桥中，每隔500英尺（152.5米）设有由钢管加强肋形成的拱。英国的Firth of Forth悬索桥设有管件支撑，直径大约为12英尺（3.66米），长度为350英尺（107）米。这些大桥以及其他结构在引导钢结构的发展，规范的实施，许用应力的设计方面起到了很重要的作用。19xx年Quebec悬索大桥的偶然破坏揭露了二十世纪初期由于缺乏足够的理论知识，甚至是缺乏足够的理论研究的基础知识，而导致在应力分析方面出现了很多的不足。但是，这样的损坏却很少出现在金属骨架的办公大楼中。因为尽管在缺乏缜密的分析的情况下，这些建筑也表现出了很高的实用性。在上个世纪中叶，没有经过任何特殊合金强化、硬化过的普通碳素钢已经被广泛地使用了。

在1889年巴黎召开的世界博览会上，金属结构表现出了在超高层建筑运用上的内在潜力。在这次会上，法国著名的桥梁设计师埃非尔展示了他的杰作-300米高的露天开挖的铁塔。无论是它的高度（比著名的金字塔的两倍还高），架设的速度-人数不多的工作人员仅用几个月的时间就完成了整个工程任务，还是很低的工程造价都使它脱颖而出。

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首批摩天大厦：在刚结构发展的同时，美国的另一个是也蓬勃的发展起来了。1884-1885年，芝加哥的工程师Maj.William Le Baron Jennny设计了家庭保险公司大厦。这座大厦也是金属结构的，有十层高。大厦的梁是钢制的，而柱是铸铁所制。铸铁制的过梁支撑着窗洞口上方的砌体，同时也需要铸铁制的柱支撑着。实心砌体的天井与界墙提供抵抗风载的侧向支撑。不到十年的功夫，芝加哥和纽约已经有超过30座办公大楼是利用这种结构。钢材在这些结构中起了非常大的作用。这种结构利用铆钉把梁与柱连接在一起。有时为了抵抗风荷载还是在竖向构件和横向构件的连接点出贴覆上节点板来加固结构。此外，轻型的玻璃幕墙结构代替了老式的重质砌体结构。 尽管几十年来之中建筑形式主要是在美国发展的，但是它却影响着全世界钢材工业的发展。十九世纪的最后几年，基本结构形状工字型钢的厚度已经达到20英寸（0.508米），非对称的Z字型钢和T型钢可以与有一定宽度和厚度的板相联结，使得构件具体符合要求的尺寸和强度。1885年最重的型钢通过热轧生产出来，每英寸不到100磅（45千克）。到二十世纪六十年代这个数字已经达到每英寸700磅（320千克）。

紧随着钢结构的发展，19xx年第一部电梯问世了。安全载客电梯诞生，以及安全经济的钢结构设计方法的发展促使建筑高度迅猛增加。19xx年在纽约建造的高286英寸（87.2米）的Flatiron大厦不断地被后来的建筑所超越。这些建筑分别是高375英尺（115米）的时代大厦（1904），（后来改名为联合化工制品大厦）。19xx年在华尔街建造的高468英尺（143米）的城市投资公司大厦，高612 英尺（187米）的星尔大厦，以及700英尺（214米）的都市塔和780英尺高（232米）的Woll worth大厦。

房屋高度与高宽比的不断增加也带来了许多的问题。为了控制道路的阻塞，要对建筑的缩进设计进行限定。侧向支撑的设置也是其中一项技术问题，例如，埃非尔铁塔所采用的对角支撑体系对于要靠太阳光来照明的办公大厦就不实用了。而只有考虑到具体的单独梁与单独柱的抗弯能力以及梁柱相交处的刚度的框架设计才是可靠的。随着现代内部采光体系的不断发展，抵抗风荷载的对角支撑又重新被利用起来了。芝加哥的John Hancock 中心就是一个很显著的例子。外部的对角支撑成为此结构立面的一个很显眼的部分。

第一次世界大战暂时中断了所谓摩天大厦（当时这个词并没有确定）的蓬勃发展，但是二十世纪二十年代又恢复了这一趋势。19xx年建造的帝国大厦把词潮流推向了顶峰。102层高1250英尺（381米）的帝国大厦在后来的40年一直保持着世界最高的地位。它的建造速度充分证明了这种新的结构形式已经被当时的技术所掌握。次项工程所需要的梁是由Bayonne海湾对岸的军械库所提供的。是由用精密仪器控制的驳船和卡车负责运输的。由九架起重机将这些梁提升到指定的位置。由工业轨道装置把钢材和其他材料移到每一层上去。先是螺栓连接紧接着铆钉连接，最后是装修，整个工程的最终完成只用了一年零45天。

二十世纪三十年代席卷全世界的大萧条以及第而次世界大战使钢结构的发展又一次受到了阻碍。但是与此同时，焊接代替了铆钉连接则是一个很重要的发展。

十九世纪末，利用焊接把各个钢零件相连接已取得了很好的成绩，并在第一次世界大战中被运用于救生船的修理。但直到第二次世界大战后才用于建筑结构中。同时在连接领域中又一进步就是高强螺栓代替了铆钉。

二战结束后，欧洲，美国，日本等国都扩大了对在不定应力（包括超过屈服点的情况）作用下各种结构钢的性质的研究，并进行了更为精确、系统的分析。此后，许多国家采用了一些更为自由灵活的设计规范和更为理想化的弹性设计规范。计算机在工程上的运用代替了冗长的手工计算，从而更加促进了钢结构的发展，并大大的减低了造价。

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读书报告

自己阅读了大量的书籍和资料，其中包括：建筑结构荷载规范（GB50009—2001）、混凝土结构设计规范（GB50010—2002）、建筑抗震设计规范（GB50011—2001）、高层建筑混凝土结构技术规程

（JGJ3-2002，J186-2002）、高层建筑结构设计、混凝土结构设计原理；混凝土结构设计、房屋建筑学等。通过这一期间的学习，不管从结构的概念设计、结构设计、还是抗震设计都有了进一步的理解。特别是对抗震的设计有了进一步的深刻的了解。

全世界每年大约发生500万次地震，其中绝大多数地震都很小，只有用非常灵敏的仪器才能测量到，但还是有1%的地震是人们能够感觉得到的，而更少的地震会造成严重的破坏。虽然能造成破坏的地震比较少，但给人类社会带来严重的灾难，造成人身伤亡和经济损失。所以作为我们土木工程技术人员，就要研究如何防止和减少建筑物由于地震造成的破坏。

在国内外抗震设防的目标是要求建筑在使用期间，对不同频率和强度的地震，应具有不同的抵抗能力，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。建筑物在使用期间对不同强度的地震应具有不同的抵抗能力。当设计基准期为50年时，则50年内众值烈度的超越概率为63.2%，这就是第一水准的烈度。50年内超越概率约10%的烈度大体上相当于现行地震区划图规定的基本烈度，将它定义为第二水准的烈度。罕遇地震烈度是罕遇的地震，它所产生的烈度在50年内的超越概率为2%，可作为第三水准的烈度。《抗震规范》提出了二阶段设计方法以实现上述3个烈度水准的抗震的设防要求。第一阶段的设计是在放方案布置符合抗震设计原则的前提下，按与基本烈度相对应的众值烈度的地震动参数，用弹性反应谱法求得结构在弹性状态下的地震作用标准值和相应的地震作用效应，然后与其他荷载效应按一定的组合系数进行组合，并对结构构件截面进行承载力验算，以控制其侧向变形不要过大。这样，既满足第一水准下必要的承载力可靠度，又可以满足第二水准的设防要求。除了进行第一阶段的设计外，还要进行第二阶段的设计，即按与基本烈度相对应的罕遇烈度验算结构的弹塑性层间变形是否符合规范要求，如果有变形过大的薄弱层，则应修改设计或采取相应的构造措施，以使其能够满足第三水准的设防要求。

抗震设计包括计算设计和概念设计，计算设计只是定性的分析结构的受力，不能很好考虑到地震的复杂性和不确定性。而概念设计指在进行结构设计时,首先着眼于结构的总体地震反应,按照结构的破坏机制和破坏过程,灵活运用抗震设计准则,全面合理地解决结构设计中基本问题,既注意总体布置上的大原则,又顾及到关键部位的细节,从根本上提高结构的抗震能力;有时需要运用工程判断解决或处理具体问题。由于地震作用不确定性,以及结构计划假定与实际情况的差异,使“设计计算,”很难有效地控制结构在地震作用下的薄弱环节,因此,对结构抗震设计来说,“概念设计”比“计算设计”更为重要。场地的选择、建筑选型与“强节弱杆、强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉”的抗震设计准则以及充分考虑结构的延性和P-△效应。当充分考虑到上述内容后,建筑物在中震情况下破坏不是很严重以及在大震（罕遇地震）不至于倒塌。这也就是抗震设计的最终目的。

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选择工程场址时，应该进行详细的勘察，搞清地形、地质情况，挑选对建筑有利的地段，尽可能避开对建筑抗震不利的地段；任何情况不得在抗震危险地段上建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。对建筑有利的地段，一般指位于开阔平坦地带的坚硬场地上或密实均匀的硬场地土。对建筑抗震不利的地段，就地形而言，一般指条状突出的山嘴，孤立的山包和山梁的顶部，高差较大的台地边缘，非岩质的陡坡，河岸和边坡的边缘；就场地土质而言，一般是指软弱土、易液化土，故河道、断层破碎带、暗埋沟谷或半挖半填地基等。

在实际工程中，由于建筑功能的要求、场地的限制、城市建筑形式的美观要求以及某些

多层厂房巾工艺设备布置的需要等，建筑平面和立体形状往往不可避免地形成不规则形状。

在历次破坏性地震中，很多不规则钢筋混凝土框架都显示出因结构不对称引起的扭转效应而

加重了震害。我国新的<<建筑抗震设计规范争(GBJn一89)虽已补充了考虑扭转效应的反应谱振型分析法，但对弹性阶段尚可适用，而用于弹塑性动力分析尚有不少困难。由于结构质量中心与刚度中心的不重合所导致的平移一扭转祸联振动，在弹塑性阶段的动力反应与弹性反应有很大差异。因此，研究平而、立面不规则的结构弹塑性地震反应问题具有很现实的工程意义。建筑平面和立面的规整性是整个结构设计中一个十分基础、重要的内容。抗震设计中，建筑平面、立面宜尽可能简洁、规则，结构质量中心与刚度中心相一致。对于结构平面布置不规则的房屋质心与刚度中心往往不容易重合，在地震作用下会产生扭转效应，大大加剧地震的破坏力度；对体型不规则的房屋应注意偏离结构刚心远端墙段的抗震验算。建筑立面应避免头重脚轻，房屋重心尽可能降低，避免采用错落的立面，突出屋面建筑部分的高度不应过高，以免地震时发生鞭梢效应，同时应控制好结构竖向强度和刚度的均匀性。建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案，即使不可避免时，也应尽量在适当部位设置防震缝，将体型复杂，平面特别不规则的建筑布局分割成几个相对规则的独立单元。在实际工程设计中，应尽可能兼顾建筑造型，又满足使用功能要求的前提下，将平面布置、立面外观造型设计得较为规整、简洁、美观大方；同时又能有效地提高工程的抗震性能。扭转不规则时，应计及扭转影响，且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5倍。凹凸不规则或楼板局部不连续时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型，当平面不对称时尚应计及扭转影响。 平面规则而竖向不规则的建筑结构，应采用空间结构计算模型，其薄弱层的地震剪力应乘以

1.15的增大系数,应按本规范有关规定进行弹塑性变形分析，并应符合下列要求：竖向抗侧力构件不连续时，该构件传递给水平转换构件的地震内力应乘以1.25～1.5的增大系数；楼层承载力突变时，薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%。砌体结构和单层工业厂房的平面不规则性和竖向不规则性，应分别符合本规范有关章节的规定。体型复杂、平立面特别不规则的建筑结构，可按实际需要在适当部位设置防震缝，形成多个较规则的抗侧力结构单元

抗震设计的前提是考虑了构件的塑性，即考虑了塑性角的出现。塑性铰:两个无限靠近的相邻截面，当截面弯距达到极限弯距时，可以产生有限的相对转角，这种截面称为塑性铰。塑性铰应具备以下3个特 2

征:(1)有一定的范围(称塑性铰区);(2)有限的转角;(3)塑性铰是单向铰;所谓单向铰是因为塑性铰只能沿弯距增大方向发生有限的相对转角，如果沿相反方向变形，则截面立即恢复其弹性刚度而不再具有铰的性质。对于钢筋混凝土结构来说，在一定长度范围内，杆件受拉钢筋屈服，强度不变，变形增大，在受压区棍凝土破坏之前，产生有限相对转角的塑性铰。考虑梁端塑性变形内力重分布而对梁端负弯距进行调幅，可通过选取适当的调幅系数等措施，使塑性铰出现在梁两端，而梁中及柱内则不允许出现，以利于释放地震能量。控制截面的习编值在于控制塑性铰区纵向受拉钢筋的最大配筋率，以保证梁有足够的曲率延性。

“强节点弱”。框架节点不应先于梁柱屈服破坏，以体现在节点抗剪承载力不低于梁柱抗震承载力。在往复交替的地震水平荷载作用下，当钢筋棍凝土框架节点核心区内的主拉应力超过混凝土的抗拉强度时，框架节点往往会出现X形的交叉斜裂缝，进而导致节点区域发生脆性剪切破坏，引起梁端和柱端钢筋在节点核心区的锚固失效，整个构件就会就会变成机动构架，失去承载力而倒塌;对于钢筋混凝土框架，为防止梁柱节点核心区斜裂缝的出现，，使节点核心区混凝土对钢筋具有良好的约束作用，从而确保钢筋的锚固效果。

“强柱弱梁”。要求框架的梁在端部先出现塑性铰，使框架柱的受弯承载力大于框架梁的受弯承载力。以形成梁铰型延性结构。避免柱先于梁屈服破坏，实现途径是使柱端受弯承载力之和大于梁端受弯承载力之和，这是设计常用的、且容易实现的方式;柱端增设型钢则是在柱的截面尺寸受到限制时采用的特殊方式。通过这方式，可以提高结构延性，使结构柱子能经受较大的变形，以吸收更多的地震能量;在梁端先产生塑性铰，使地震能量得以释放，避免结构倒塌。

“强剪弱弯”。在梁端塑性铰的转动过程中，要求梁和柱的斜截面受剪承勒力大于其正截面受弯承载力，使之可能发生的将是延性破坏而非脆性破坏。为使梁的破坏形式由弯剪破坏转变为弯曲破坏，可按抗震规范限制框架梁柱端部截面的组合剪力设计值;调整框架梁柱端部截面的组合剪力设计值，以提高剪切抗力同时按相关规范采取恰当的箍筋形式和足够的体积配箍率，以提高构件的剪切抗力，防止斜裂缝的出现和开展，避免地震时发生脆性的剪切破坏。

“强压弱拉”。钢筋受拉屈服在前，混凝土受压破坏在后。这是杆件截面产生塑性铰的前提。要使受拉区钢筋的屈服先于受压区棍凝土破坏，则要控制柱的轴压比、限制梁的受拉配筋率及受压区高度。柱的延性有利于释放结构的地震能量，防止因柱的脆性破坏而引起框架的倒塌，在确定框架柱的截面尺寸时必须控制其轴压比。

设计准则的最终目的一提高构件延性。延性是指结构抵抗变形的能力,一般可用延性系数来衡量,延性系数μ=nd/ξy, nd为极限变形,ξy为屈服变形。由于力变与变形是广义指标,延性系数也是广义概念,对某栋建筑物,常用位移延性系数来表示。按“大震不倒”的设计原则,多数建筑物在大震下要求允许有足够延性,延性好的建筑物可吸收较多的地震能量,变形能力较强,且其破坏属延性破坏,而非脆性破坏。这样,它破坏时间长,承载力降低慢,能避免倒塌。而现浇框架结构,相应的破坏机构是柱侧移机构 3

和梁侧移机构。其变形能力与破坏机理密切相关。由于柱侧移机构是倒塌机构,必须避免,就要保证梁端首先出现塑性铰,因此框架结构应设计成“强柱弱梁”型。这样,梁先屈服,整个框架有较大的内力重分布和能量消耗能力,有利于抗震。

提高构件延性才能保证整个建筑物延性的实现,下面就框架的梁、柱、节点分别探讨其构造措施:

1、梁的抗震构造：梁的截面尺寸不易过宽和过窄要有合适的高宽比，纵向筋不能超量,配筋率不宜大于2.5%,为避免受压区砼在受拉钢筋未屈服时先发生脆性破坏,需配置足够的受压钢筋,梁端截面的底面和顶面纵筋量的比值,对梁变形能力影响较大,应严格按规范规定执行。加密箍筋间距“约束”混凝土,由于估计梁的塑性铰发生在梁端,该处箍筋应加密。箍筋末端应采用135°弯钩,弯钩的平直部分不应小于10d,在应力作用下箍筋不易断开,这可以增加受压区后期抗压强度,充分发挥箍筋抗剪能力。梁纵筋的锚固，规范要求钢筋应连续通过节点核心区,并满足受拉搭接长度要求。钢筋不能在可能出现塑性铰区段内搭接,接头数量与相邻接点间最小距离规范都有所限制。

2、柱的抗震要求：柱净高与截面高度(圆柱直径)之比不宜大于4,因为这是影响钢筋砼柱延性,决定柱破坏类型的重要因素,如柱的截面尺寸不符合要求,延性差,必须增加横向钢筋改善延性,否则容易发生脆性破坏。限制轴压比,可提高柱延性,不致使柱产生脆性性质的混凝土压碎破坏。限制柱最小总配筋率,可控制柱变形能力。鉴于角柱受力条件比中柱、边柱差,最小配筋率增大0.2%。在地震力反复作用下,柱端如果箍筋不足,纵筋会被压曲,柱易破坏,而密距钢筋可提高构件及截面的延性和抗震能力。因此,必须在柱端等易破坏部位加密箍筋。与梁同样,柱箍筋末端接口采用135°弯钩及10d直线段,这样可让直线钢筋埋入核心区内,防止柱受压时,砼保护层碎落,使箍筋断开。

3、梁柱节点：节点应配置足够箍筋,并保证核心区箍筋量不得小于柱端加密区的实际配筋量,以起到约束砼,阻止纵筋压曲,承受剪力和反向荷载,防止发生脆性破坏的功效。梁柱纵筋必须有可靠的锚固,如果锚固不足,会使钢筋拔出,造成节点破坏。对于顶部节点,需要使柱筋弯折通过节点区锚入梁内,同时梁端上部筋锚入柱中。通过纵横向均设置框架,使梁覆盖节点面积多,增加梁对节点的约束作用,提高抗剪能力

说到延性就应该联系到重力二阶效应(P-Δ效应)。结构可能受到重力二阶效应(P-Δ效应)的严重影响,会出现由来回振动变到单向偏移的现象,导致更大的侧向位移,进而削弱了结构的防倒塌能力。我们通常采用楼层剪力放大系数αi来考虑P-Δ效应的影响,当二阶效应系数θ不大于0.1时可不考虑P-Δ效应.在设计中采用强度放大系数α来考虑P-Δ效应的影响,该α与θ和延性μ均相关。动力P-Δ效应对地震力调整系数的影响得一般的构造措施无法满足延性要求;另一方面,对地震力适当地放大就可以使延性要求保持在合适的范围,因此通过分析得到延性要求急剧增加时的临界折减系数就具有非常重要的应用价值,临界结构影响系数C随θ及阻尼比的增大而增加,其中与阻尼比的关系是因为阻尼比大时弹性反应较小有关.不同周期的临界结构影响系数是不同的,周期越长,临界结构影响系数越小.因此在给定延性需求下的考虑P-Δ效应的地震力折减系数。

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工作总结

结构设计主要是进行结构的内力计算，严格按照《荷载规范》、《混凝土结构设计规范》等相关规范，查阅了《结构力学》、《抗震结构设计》、《钢筋混凝土结构设计》等教材，选择利于本结构设计进行计算方案。在计算过程中，充分利用了Excel进行计算及PKPM软件等进行电算，保证了计算的准确性。结构计算主要包括以下几个步骤：

（1）确定柱网尺寸及结构布置：

该结构采用全现浇混凝土框架结构，根据结构框架的布置要求及建筑平面布置的原则来确定柱网尺寸。定好的开间与进深为3600mm,3900mm,7200mm

（2）梁、柱截面尺寸及板厚的确定：

梁截面尺寸的确定：主梁高度为跨度的1/8～1/12，宽为高的1/4～1/2；次梁高度为跨度的1/18～1/12，宽为高的1/3～1/2。

单向板板厚由h.＞1/40L来确定，双向板板厚由h.＞1/50L来确定。

（3）水平荷载计算：

包括横向框架地震荷载和风荷载的计算，纵向框架的地震荷载和风荷载的计算。本设计本应属于四级抗震，但考虑建筑为小学教学楼，相应提高一级，关三级框架进行抗震设计。

（4）横向框架地震荷载和风荷载的计算

根据荷载规范算出各楼层的自重。

计算梁、柱线刚度：在框架结构内力与位移计算中，现浇楼面可视作框架梁的有 1

效翼缘，框架边梁惯性矩取矩形梁的1.5倍，框架中梁惯性矩取矩形梁的2倍。

（5）横向框架的地震荷载和风荷载的计算：

横向框架取10轴线的一榀框架为计算单元，其水平荷载和竖向荷载的计算方法同横向框架，根据水平荷载和竖向荷载，采用手算得出纵向梁、柱的配筋，及梁柱的箍筋。

（6）竖向荷载计算：

包括横向框架的竖向恒载和活载的计算。恒载由构件自重、装修等材料的重量，按一定的传力途径计算出框架的横梁上的线荷载及柱上的集中力，求出梁的固端弯矩，然后用二次弯矩分配法计算梁、柱的弯矩，用弯矩分配法时采用分层法计算各层弯矩，再进行叠加，求出最后平衡弯矩，再由平衡条件求出梁柱剪力和轴力。

活载计算取活载满布的情况，因为活载与恒载之比小于0.3，其过程与恒载相同。

(7) 内力组合：

考虑四种荷载组合：

内力组合时，应考虑内力调整。因在前面进行的设计均为弹性设计，而混凝土为弹塑性材料，故应采用概念设计。此结构为现浇框架结构，支座弯矩调幅系数取0.85，跨中弯矩由平衡条件得。

支座弯矩和剪力设计值，应取支座边缘得数值，同时，梁两端支座截面常是最大负弯矩及最大剪力作用处。在水平荷载作用下，端截面还有正弯矩，而跨中控制截面常是最大正弯矩作用处，因而要进行内力换算求得梁边缘截面处的弯矩和剪力。

框架横梁的控制截面是支座截面和跨中截面，支座处一般产生-Mmax和Vmax，跨中截面产生Mmax。柱的控制截面在柱的上、下端。恒载、活载、风载都分别按各自规 2

律布置进行内力分析，恒载，活载取支座上部弯矩为负，下部弯矩为正；风载考虑左右两个方向，然后取出各个构件控制截面处的内力，最后在若干组不利内力中选取几组最不利的内力作为构件截面的设计内力。

柱的最大弯矩值出现在柱两端，剪力和轴力值在同一楼层内变化很小，因此，柱的设计控制截面为上、下两端截面，即梁的上、下边缘。所以，在轴线出的计算内力也要换算成梁的上、下边缘处的柱截面内力。

（8） 梁、柱、板、楼梯、基础配筋：

在梁的配筋计算中，分为正截面计算和斜截面计算。正截面计算主要是取梁端最大负弯矩、跨中最大正弯矩来配梁的纵筋。斜截面计算主要是取梁端最大剪力来配梁的箍筋，同时考虑地震剪力的影响。梁端箍筋加密区也要按构造要求来配置。

柱的正截面计算中。柱的弯矩和轴力组合共考虑了三种组合，即|M|max及相应的N；Nma及相应的M;Nmin及相应的M，取配筋最大的为最终配筋依据。

板分为单向板和双向板进行配筋，单向板按塑性内力重分布设计。

由于层高有变化，楼梯按板式楼梯和折线形板式楼梯进行计算配筋。

基础按柱下独立基础设计。先进行地基变形验算，然后进行基础设计。

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