建筑结构设计-设计示范

内容介绍

《"十二五"普通高等教育本科国家级规划教材:建筑结构设计(第2册):设计示例(第2版)》是在第1版的基础上修订而成的。内容涵盖了常用的基本建筑结构类型，包括混凝土楼盖、钢平台、组合楼盖、单层混凝土排架厂房、轻钢门式刚架厂房、多层混凝土框架、多层钢框架和混凝土框架抗震设计等8个完整的设计示例，并提供了7个课程设计任务书。

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广东、江西、甘肃、云南、吉林、湖南、福建、湖北、陕西、贵州省交通厅，北京、重庆市交通委员会，部勘察设计典型示范工程专家咨询组专家：

为做好部公路勘察设计典型示范工程工作，提升设计理念，提高设计质量，根据典型示范工程总体工作安排，部组织起草了《公路勘察设计典型示范工程咨询示范要点》，现印发你们，请在公路勘察设计典型示范工程项目设计中认真贯彻执行，其它项目可参照执行。

公路勘察设计典型示范工程咨询示范要点

一、示范咨询目的

坚持以人为本,坚持全面、协调、可持续的科学发展观。通过借鉴国内外经验，提高设计人员环保景观设计（创作）意识，转变设计理念，灵活运用技术标准、指标，降低公路建设对社会环境的负面影响，提升公路交通行业整体形象。

二、咨询范围

对已确定的公路勘察设计典型示范工程初步设计、施工图设计，按“安全、环保、舒适、和谐”的设计理念，重点对总体设计、路线方案、标准指标、路基防护及排水、桥隧方案、交叉型式、交通工程及环境保护等相关专业（归并为路线与总体、路基与环保、桥隧与交叉、交通工程四大部分）进行咨询。

三、咨询程序

咨询方法一般按全体或部分专家，经过现场调研→分专业核实→内部讨论→形成咨询意见→与省交换意见、讨论五个步骤。

四、咨询阶段

典型示范工程技术咨询分三个阶段进行。第一阶段在初步设计外业勘察结束，主要方案成果完成后进行，由负责总体和路线组的2名专家和负责互通立交的1名专家进行现场技术咨询；第二阶段结合初步设计审查进行，由总体和路线组的1至2名专家配合项目审查单位进行；第三阶段结合省（市）施工图设计审查进行，由路基和环保组、桥隧组和交通工程组的专家进行技术咨询。

五、咨询示范要点

（一）总体

总体方面按下列原则进行：

1、安全性原则

应把安全放在首位，采取一切有效方法和措施，保证公路设施自身安全、运行车辆行驶安全及行人等的安全。

2、服务社会原则

公路建设应有利于社会进步和发展，对社会环境有重大影响部位，应根据可持续发展原则进行方案论证。尽量少占农田、少干扰居民村落及学校，保护名胜古迹等人文景观，促进社会经济发展。

3、尊重地区特性原则

不同地区有其独特的地理位置、地形地貌特征、气候气象特征及社会环境特征；生活在不同地区的人群有不同的文化传统、风俗习惯及审美观。这些都形成不同地区特有的公路景观环境，因此在设计中应充分考虑、尊重地区特性。

4、整体协调性原则

公路是一个具有线性特征的工程，纵向跨度大。在公路景观环境设计中，要求将公路自身的平纵线形、路基宽度、桥隧、路线交叉、沿线设施等与沿途地形、地貌、生态特征以及其他自然和人文景观作为一个有机整体统一考虑，使公路这一人工系统与沿线自然系统和其他人工系统配合协调，并努力使公路在满足运输功能的基本前提下，完善原有景观环境。

5、自然性原则

公路景观环境要素包罗万象，不应将精力集中在耗费大量人力、物力、财力的人造景观上，而应重点体现对原有景观资源的保护、利用和开发，以及公路主体与原有自然及社会环境的相融。“不破坏就是最大的保护”。

从景观设计入手，例如通过植物高低的变化引导视线，构造景观的节奏感；从公路线形入手，优化平纵组合、改善线形，使其流畅连续，确保车辆快速安全通过，提供舒适的行车条件，营造出“车在路上走、人在画中游” 的优美的公路交通环境；从公路结构入手，要求边坡以曲线柔美自然流畅的曲面为主，挡墙由高至低或由低至高渐变且与路线线形吻合为主要造型，边沟以隐蔽、宽浅或远离路基为首选。

（二）路线

路线设计的关键是路线方案选择和路线平纵指标的掌握，应充分重视公路自身线形协调设计、公路线形与结构物协调设计和公路线形与环境协调设计，并以运行车速进行安全检验。

1、景观协调考虑

公路沿线的山岭、坡地、河流，构成美丽的风景，千变万化的植被体现出一种自然美。公路作为一种构造物，既要满足车辆通行的基本要求，又要达到自然景观与再造景观的和谐统一。

路线线形设计要有“势”的理念。线形走向要与山川、河流、大地的势相吻合，不能强拉直线，硬切山梁，横跨山谷，尽量避免长直线。要顺势而为，线形连贯，平滑平顺，自然流畅，给人良好视觉效果。

线形设计还要有“动”的理念。车辆在路上行驶，人的视线随沿途景观连续运动。选择、利用、创造景观需要用连续手法实现，这种连续可以通过形态、质地、色彩的渐进来完成。

2、路线方案选择

路线方案选择受到多种因素的影响，以往较注重工程本身，如长度、工程量、投资等方面。从全面、协调、可持续的科学发展观的角度，还应强调安全、环保、社会等因素。路线方案选择，除应做到地形选线、地质选线外，还应做到安全选线、环保选线。应选择有利于环境保护或对环境影响小的方案；应选择纵坡平缓、线形均衡、行车安全的方案；应选择少占耕地，有利于社会协调发展的方案。不把工程本身和投资放到第一取舍的位置。

3、运行车速检验

运行车速理念的运用是兼顾公路环保景观与运行安全的有效手段。总体上看，环保景观公路所在区域大多地形较为复杂困难，采用过高平纵指标势必引起大量高填深挖，导致环境破坏。受地形等限制，部分困难路段甚至无法达到一般性指标要求，形成安全隐患。

运行安全是公路设计与建设需考虑的首要因素。有关研究显示，大量公路交通事故由相邻路段较悬殊的行驶速度差导致。运行车速理念的核心就是通过改善相邻路段指标的组合，降低容许速度差，从而消除安全隐患。因此，体现安全与环保的公路线形设计，不在于全线（或局部）平纵指标的高低，而在于整体线形的连续性及衔接路段的级差控制。换言之，景区公路线形设计的优劣，不在于最低指标是否突破规范底限（川九路九道拐回头曲线半径不足16米，但使用效果良好），而在于其是否与相接路段衔接顺适。

对于平曲线半径650米以下的公路路段，应充分考虑运行车速（双向）因素。如果相临路段速度差大于20公里/小时，应进行线形调整，或增大低指标或降低高指标，线形难以调整的特别困难地段，应通过增大超高及完善交通工程设施等办法尽量予以弥补。

4、线形指标掌握

一个项目标准的确定，需要考虑地形等多种因素，往往所有因素不可能同时达到标准规定的条件，或者说很难整个项目或较大路段均达到标准规定的条件。但实际情况是标准一旦确定，就在按标准严格要求所有因素条件，不去考虑项目中的分段差异和实际情况，尤其在公路线形指标掌握上缺乏灵活性。

国家公路标准规范，是针对于全国范围内的纲领性法规。各地区应根据各自的特点和具体情况进行执行。但往往设计人员缺乏对标准规范的理解，知其然，不知其所以然。不少项目建设结果不理想，与此有很大关系。按上述要求，设计人员必须做到标准指标灵活掌握，深刻理解标准规范的实质，避免生搬硬套、机械地使用。只要保证行车安全，有利于环境保护，少占农田等资源，就可以灵活应用。

（1）平纵指标

不少已建公路出现大填大挖大护坡，严重影响了沿线景观和环境。其主要原因就是路线平纵指标，尤其平面指标掌握偏高，大量出现长直线、大半径曲线及长曲线等，指标远远超过规范规定的一般值。

在保证安全的前提下，对相当于强制性条款规定的极限值，如最小平曲线半径、最小竖曲线半径、最大纵坡，应严格掌握；但对属于好中求好的线形指标，如曲线间的直线长度，可灵活掌握，不宜片面追求高指标。从行驶顺畅、线形连续、环境优美、景观协调的角度，一般地形条件下，就高速公路而言，路线平曲线半径采用1000-3000米，曲线长度1-2公里为宜。

长陡纵坡的问题，应当引起高度重视，特别是在我国重车超载、动力性能差，及驾驶行为不尽规范的现实情况下，显得尤为重要。重车上坡速度慢，影响路段通行能力，对路面破坏力大；下坡速度快，容易造成刹车性能失效等，已在很多路段突现。因此，应当选择纵坡平缓的线形方案和指标；在上坡侧设置爬坡车道。

（2）平纵组合

高速公路平纵组合问题一直受到强调，但往往均达不到规范规定的理想情况。我国平纵组合的概念是随高速公路从日本引进的，而实际上日本也不按理想状态执行。实践证明，当平面或纵面指标达到较低值，特别是当平面与纵面指标同时达到较低值时，强调两者组合是必要的。当平面、纵面指标均较高时，可放松平纵组合的要求，尤其当平曲线半径大于6000米以上、纵面坡差小于1%时，可不考虑平纵组合的要求。

（3）横断面

断面布置及局部路段路基宽度应结合自然条件等灵活掌握。地形平坦、自然横坡较缓的路段，一般以整体式路基断面为宜；地形复杂、以挖方为主，尤其自然横坡较陡的路段，可采用分离式断面，水平布置或上下错开，或设计为半桥半路、半隧半路或半隧半桥，以减少开挖量，保护自然生态环境，同时增加路容多样性。达到上述目标并不难，关键是要求设计要精雕细琢，下大工夫，勇于创新。

平纵面指标较低及冬季冰雪害严重路段，可适当加宽路基，以达到改善行车条件的目的；地形地质极为复杂的路段，在保证行车安全和交通基本要求的情况下，可适当减窄路基宽度。

（4）其他要素

新的公路工程技术标准对部分指标进行了调整，对指导今后公路建设具有重要意义。但要在理解的基础上应用，不可死搬硬套。

1）不同等级公路的最小设计路段长度，原则上要按标准规定执行。若考虑交通运行实际，做到线形均衡、连续，能保证交通安全，可根据具体情况灵活运用。

2）国内外实践证明，高速公路右侧硬路肩的宽度最好采用3米。因此，对标准规定右侧硬路肩宽度为2.5米的情况，尤其大车较多的干线公路，要鼓励利用地形设置港湾式紧急停车带。右侧硬路肩宽度小于2.5米时，港湾式紧急停车带规模宜尽可能加大，并设置加减速车道。

3）为提高通行能力和服务水平，应提倡多设爬坡车道。

（三）路基与环保

1、路基填挖

路基填挖工程量，及填方高度、挖方深度、挖方边坡高度，直接关系到工程安全、工程投资和环保景观，应对其进行合理的控制。结合多数项目的实际，扣除特大桥隧外，一般情况下，高速公路每公里土石方宜为15~25万方。对高度大于20米的填方原则上应改用桥梁；挖方深度（路中）大于30米或挖方边坡高度大于1.6倍的路基宽度值的，原则上应改用隧道。

2、边坡坡率

边坡坡率应灵活自然、因地制宜、顺势而为，不宜采用单一坡度，以减少人工痕迹（同时也为植被防护创造条件，避免多年后光亮的圬工防护坡面与周围的自然环境形成强烈反差）。力争经过几年生态恢复，边坡外形与周围环境融为一体，看不出明显开挖（填筑）痕迹。

山区挖方边坡的坡脚、坡顶，应取消折角，采用贴切自然的圆弧过渡；低填路段应尽量将边坡放缓，与原地貌融为一体，形成缓冲带，可具美化环境、提高行车安全的功能。

3、路基排水工程

路基排水工程设置应系统完整，敏感路段，如沿溪线等排水系统应自成体系，有条件地段应设置在视线之外。排水工程外观线形应流畅美观。

（1）排水工程断面类型选择

排水工程断面有矩形、梯形、浅碟形和漫流等多种，类型选择应从安全、视觉效果及与周围环境协调角度综合考虑。

从安全和视觉效果角度，一般认为，矩形边沟加盖板型式对于汇水面积较大的挖方路基边沟（与狭长的路基及高陡边坡配合）、与之相接的填方路基排水沟、沿街路段、设置有内挡结构的挖方路基内侧等段的适应性较好，可具有路基视觉增宽、防止车轮卡陷和边坡碎落堵塞等功能。

从安全和景观角度，浅碟式排水沟（边沟）或放缓边坡漫流排水型式对于地形平坦、纵坡平缓的低填、浅挖路段适应性较好。排水沟（边沟）可与原地面舒缓自然衔接，克服沿路基边缘设置规则深排水沟所带来的行车不安全隐患，同时形成流畅优美的视觉效果。

高填路段因排水工程已处于视线之外，断面型式可灵活选择。

（2）排水工程防护类型选择

排水工程防护类型主要有圬工砌护、植被防护和土质三种。随着环保意识的增强，表面植被防护越来越受到重视。

采用圬工砌护虽然防止水流冲刷功能强，但显生硬不美观，与环境适应性差；土质边沟主要为与宽敞的填挖方边坡相协调，适用于无较大汇水面积的挖方路基两侧及与挖方边沟连接的填方路基外侧；植被防护若运用得当，可适用于各自然条件下路段，其兼具防止水流冲刷及生物过滤作用，减轻敏感水域的水质恶化。

4、路基防护工程

防护工程是山岭区常见结构物。在自然环境中, 高大混凝土或浆砌工程结构尤显突兀，应尽量避免。在岩土结构稳定，满足安全要求的前提下，以选择刚性结构与柔性结构相结合，多层防护与生态植被防护相结合的方法进行边坡治理为优。

上边坡切忌采用高挡墙、进行大段落防护，可以不设挡墙的一定不设。对于自然裸露的稳定岩体（如独石），只要对行车没有影响，可不作任何处理（其本身可构成风景）。对于地表土体裸露、无法绿化，但地质结构基本稳定，对路基及行车安全不构成威胁的边坡，可以采用“封”的办法进行遮挡（移载乔木和灌木遮挡视线）。

路线经过居民区的路段，考虑既有的人工痕迹，可采用挡墙防护，但应与当地民居建筑风格相一致。使构造物与沿线建筑融为一体，风格一致，不喧宾夺主。总之要给人以恰如其分，视而不见的感觉。防护材质的选择上应以当地材料为主。一般情况下，尽可能采用片块石材料（避免采用光亮的混凝土材料）干砌挡墙，以使构造物表面生动活泼、贴近自然。

为避免出现大量圬工，影响感观效果，高速公路一般路段路基防护工程量控制在约每公里6000~10000方较合适。

5、取、弃土方案

不良的取、弃土方式，将严重破坏公路沿线景观及环保。沿线取、弃土方式虽然简单、成本低，但它严重破坏公路沿线的地表生态，造成的损失长时间难以恢复，原则上应予禁止。集中取土场，应设在视线以外，选择荒地或小山包、山川河谷地貌易恢复的位置，且完工后应恢复原地貌。废方弃土，应可用于回填修补人工工程导致的地表创面，恢复原地貌。弃土应选择视线以外集中堆弃，并进行必要的地表绿化美化，与原地貌保持一致。

设计中应充分重视腐质土的保护。陆地表面的腐质土一般经数万年的物理化学作用才逐渐形成，其中含有大量植物营养成分及植物种子和根系，它是当地植物赖以生存的条件，故应将腐质土作为一种有限的自然资源对待。国外将公路建设中如何有效保护好腐质土已纳入有关法规。任何永久或临时用地，都不得填埋或碾压腐质土，应揭除地表草皮和腐质土集中堆放，以备将来地表回填，恢复植被。事实证明这是恢复生态环境十分迅速、经济、有效的方法。

（四）桥隧交叉

桥隧交叉的总体布置应贴近自然，充分与环境协调，与周围山川、沟谷等自然景观成比例。设计要充分考虑美学效果，结构外观应与当地建筑风格一致。桥涵构造物进出水口的设置是反映其与自然景观是否融合的关键部位。进出口导流设施在满足排水需要前提下，要与地面平顺自然衔接，避免采用固化模式。

隧道进出口的处理对环境影响最大，应采用零开挖峒口，淡化峒口处理，而不应开挖后强调人工化的峒门结构形式。

互通立交是公路沿线的主要景点。互通范围内的占地等情况与公路一般路段不同，匝道边坡可以放缓，设土质边沟或不设边沟。绿化景观设计可园林化。

互通立交的服务水平，关键在进出口的位置、型式及加减速车道长度的设置。应合理掌握互通立交匝道指标，尤其环型匝道半径，控制互通立交规模，减小工程量及占地。

上跨主线结构物结构型式选择主要影响公路行驶视觉效果，其孔跨布置不宜过于局促；上部结构轮廓线条应明快简捷，下部结构尺寸选择不宜笨重，结构轻巧不压抑。

（五）交通工程

采用合理的、体现驾驶员及其他道路使用者，尤其陌生人员需要的交通工程措施，对公路运营的安全、管理有重要作用。同时也能起到美化路容作用。

结合地形条件，选择合适地点设置临时停车带或观景台，对于景区公路十分必要。合理设置停车带或观景台，将人类活动范围控制在一个合理区域内，不仅可保证行车安全，更大大减少了人对环境的影响范围。

服务区设置的位置、规模、设施应充分考虑人性化、自然化。

标志牌设置位置及内容应充分考虑驾驶员和乘客的需要，如下一服务区的距离标志，应设置在来临服务区之前。

护拦设置的目的是为了安全，但其本身又是安全隐患。选择护拦型式要考虑到它的设置条件、变形量，及不同型式护拦之间的平顺衔接和刚度渐变。

六、咨询成果及验证

专家经与项目设计人员、主管领导就咨询意见充分讨论后，专家组长负责形成《***公路咨询意见》报部，部经过研究认可，将意见转项目省市。

初测阶段的咨询意见的执行情况，在初步设计审查时验证；施工图阶段的咨询意见，施工图设计修改完成后，由省厅负责把意见采纳情况报部备案。

《PKPM建筑结构设计》根据现行建筑结构设计规范，按中国建筑科学研究院2005年版PKPM系列教程编写。按照PKPM“结构”模块下的菜单排列顺序，详细介绍了结构基本建模、上部结构分析计算、基础设计和施工图绘制等内容，并且每部分内容均辅以典型的工程应用实例。《PKPM建筑结构设计》可作为普通高等院校的建筑结构设计的教材用书，还可供建筑结构设计入门人员参考。

《建筑结构设计指导》由设计经验丰富的结构总工编写，以结构设计相关规范、规程为依据，结合实践经验，从设计流程开始，按照结构设计思路组织编写。《建筑结构设计指导》旨在让专业读者通过系统掌握《建筑结构设计指导》内容，能够掌握设计过程，了解设计要点，快速提高设计技能。