作者：CAD/CAM/CAE技术联盟
出版社：清华大学出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
AutoCAD 2014中文版土木工程设计从入门到精通（光盘内容另行下载，地址见书封底）试读：
前言
土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动，也指工程建设的对象（即建造在地上或地下、陆上或水中、直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等）。土木工程的目的是形成人类生产或生活所需要的、功能良好且舒适美观的空间和通道。它既有物质方面的需要，也有象征精神方面的需求。随着社会的发展，工程结构越来越大型化、复杂化，超高层建筑、特大型桥梁、巨型大坝、复杂的地铁系统不断涌现，不但满足人们的生活需求，同时也演变为社会实力的象征。
一、编写目的
鉴于AutoCAD强大的功能和深厚的工程应用底蕴，我们力图开发一套全方位介绍AutoCAD在各个工程行业应用实际情况的书籍。具体就每本书而言，不求事无巨细地将AutoCAD知识点全面讲解清楚，而是针对本专业或本行业需要，以AutoCAD大体知识脉络为线索，以实例为“抓手”，帮助读者掌握利用AutoCAD进行本行业工程设计的基本技能和技巧。
二、本书特点 专业性强
本书作者有多年的计算机辅助建筑设计领域工作经验和教学经验。本书是作者总结多年的设计经验以及教学的心得体会，历时多年精心编著而成，力求全面细致地展现出AutoCAD在建筑设计应用领域的各种功能和使用方法。 实例丰富
本书除详细介绍基本土木单元绘制方法外，还以别墅为例，论述了在土木工程设计中如何使用AutoCAD进行结构初步设计、柱设计、梁设计、板设计以及详图等，并在本书最后4章详细讲解了医院办公楼土木工程图的绘制过程。通过实例的演练，能够帮助读者找到一条学习AutoCAD土木工程设计的捷径。 涵盖面广
本书在有限的篇幅内，包罗了AutoCAD常用的功能以及常见的土木工程设计讲解，涵盖了土木工程设计概述、AutoCAD绘图基础知识、各种土木工程设计图样绘制方法等知识。“秀才不出屋，能知天下事”。读者只要有本书在手，AutoCAD土木工程设计知识全精通。 突出技能提升
本书从全面提升土木工程设计与AutoCAD应用能力的角度出发，结合具体的案例来讲解如何利用AutoCAD进行土木工程设计，让读者在学习案例的过程中潜移默化地掌握AutoCAD软件的操作技巧，同时培养工程设计实践能力，从而独立完成各种土木工程设计。
三、本书的配套资源
光盘中提供了极为丰富的学习配套资源，期望读者朋友在最短的时间学会并精通这门技术。
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针对本书实例专门制作了68集配套教学视频，读者可以先看视频，像看电影一样轻松愉悦地学习本书内容，然后对照课本加以实践和练习，可以大大提高学习效率。
2．AutoCAD应用技巧、疑难解答等资源（1）AutoCAD应用技巧大全：汇集了AutoCAD绘图的各类技巧，对提高作图效率很有帮助。（2）AutoCAD疑难问题汇总：疑难解答的汇总，对入门者来讲非常有用，可以扫除学习障碍，让学习少走弯路。（3）AutoCAD经典练习题：额外精选了不同类型的练习，读者朋友只要认真去练，到一定程度就可以实现从量变到质变的飞跃。（4）AutoCAD常用图块集：在实际工作中，积累大量的图块可以拿来就用，或者改改就可以用，对于提高作图效率极为重要。（5）AutoCAD快捷键命令速查手册：汇集了AutoCAD常用快捷命令，熟记可以提高作图效率。（6）AutoCAD快捷键速查手册：汇集了AutoCAD常用快捷键，绘图高手通常会直接用快捷键。（7）AutoCAD常用工具按钮速查手册：熟练掌握AutoCAD工具按钮的使用方法也是提高作图效率的方法之一。
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为了帮助读者拓展视野，本光盘特意赠送1套大型图纸设计案例，设计源文件及同步视频教学录像（动画演示），总长4个小时。
4．全书实例的源文件和素材
本书附带了很多实例，光盘中包含实例和练习实例的源文件和素材，读者可以安装AutoCAD 2014软件，打开并使用它们。
四、关于本书的服务
1．“AutoCAD 2014简体中文版”安装软件的获取
按照本书上的实例进行操作练习，以及使用AutoCAD 2014进行绘图，需要事先在电脑上安装AutoCAD 2014软件。“AutoCAD 2014简体中文版”安装软件可以登录http://www.autodesk.com.cn联系购买正版软件，或者使用其试用版。另外，当地电脑城、软件经销商一般有售。
2．关于本书的技术问题或有关本书信息的发布
读者朋友遇到有关本书的技术问题，可以登录www.tup.com.cn，找到该书后点击下部的“网络资源”下载，看该书的留言是否已经对相关问题进行了回复，如果没有请直接留言或者将问题发到邮箱win760520@126.com或CADCAMCAE7510@163.com，我们将及时回复。
3．关于本书光盘的使用
本书光盘可以放在电脑DVD格式光驱中使用，其中的视频文件可以用播放软件进行播放，但不能在家用DVD播放机上播放，也不能在CD格式光驱的电脑上使用（现在CD格式的光驱已经很少）。如果光盘仍然无法读取，最快的办法是建议换一台电脑读取，然后复制过来，极个别光驱与光盘不兼容的现象是有的。另外，盘面有脏物建议要先行擦拭干净。
五、关于作者
本书由CAD/CAM/CAE技术联盟主编。CAD/CAM/CAE技术联盟是一个CAD/CAM/CAE技术研讨、工程开发、培训咨询和图书创作的工程技术人员协作联盟，包含20多位专职和众多兼职CAD/CAM/CAE工程技术专家。
CAD/CAM/CAE技术联盟负责人由Autodesk中国认证考试中心首席专家担任，全面负责Autodesk中国官方认证考试大纲制定、题库建设、技术咨询和师资力量培训工作，成员精通Autodesk系列软件。其创作的很多教材成为国内具有引导性的旗帜作品，在国内相关专业方向图书创作领域具有举足轻重的地位。
本书由CAD/CAM/CAE技术联盟主编。赵志超、张辉、赵黎黎、朱玉莲、徐声杰、张琪、卢园、杨雪静、孟培、闫聪聪、李兵、甘勤涛、孙立明、李亚莉、王敏、宫鹏涵、左昉、李谨等参与了具体章节的编写或为本书的出版提供了必要的帮助，对他们的付出表示真诚的感谢。
六、致谢
在本书的写作过程中，编辑刘利民先生和杨静华女士给予了很大的帮助和支持，提出了很多中肯的建议，在此表示感谢。同时，还要感谢清华大学出版社的所有编审人员为本书的出版所付出的辛勤劳动。本书的成功出版是大家共同努力的结果，谢谢所有给予支持和帮助的人们。编 者▶▶第1篇基础知识篇
本篇主要介绍土木工程设计的基本理论和AutoCAD 2014的基础知识。
对土木工程设计基本理论进行介绍的目的是使读者对土木工程设计的各种基本概念、基本规则有一个感性的认识，了解当前应用于土木工程设计领域的各种计算机辅助设计软件的功能特点和发展概况，帮助读者进行一个全景式的知识扫描。
对AutoCAD 2014的基础知识进行介绍的目的是为下一步土木工程设计案例讲解进行必要的知识准备。这一部分内容主要介绍AutoCAD 2014的基本绘图方法、快速绘图工具的使用以及各种基本土木工程设计模块的绘制方法。第1章土木工程设计概述
一个建筑物的落成，首先要经过建筑设计，然后再进行土木工程设计。土木工程设计的主要任务是确定结构的受力形式、配筋构造、细部构造等。施工时要根据土木工程设计施工图进行施工。因此绘制明确详细的施工图，是十分重要的工作。我国规定了土木工程设计图的具体绘制方法及专业符号。本章将结合相关标准，对土木工程施工图的绘制方法及基本要求做简单的介绍。 土木工程设计基本知识 土木工程设计要点 土木工程设计施工图简介 制图基本规定 施工图编制
任务驱动&项目案例1.1 土木工程设计基本知识
本节简要讲述土木工程设计的相关基础知识，为后面学习具体的土木工程设计进行理论准备。1.1.1 建筑结构的功能要求
根据我国《建筑结构可靠度设计统一标准》，建筑结构应该满足的功能要求可以概括为：
1．安全性
建筑结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载和变形，在偶然事件（如地震、爆炸等）发生时和发生后保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌。
2．适用性
结构在正常使用过程中应具有良好的工作性。例如，不产生影响使用的过大变形或振幅，不发生足以让使用者不安的过宽的裂缝等。
3．耐久性
结构在正常维护条件下应具有足够的耐久性，完好使用到设计规定的年限，即设计使用年限。例如，混凝土不发生严重风化、腐蚀、脱落，钢筋不发生锈蚀等。
良好的土木工程设计应能满足上述要求，这样设计的结构是安全可靠的。1.1.2 结构功能的极限状态
整个结构或者结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计指定的某一功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态，例如，构件即将开裂、倾覆、滑移、压屈、失稳等。也就是说，能完成预定的各项功能时，结构处于有效状态；反之，则处于失效状态。有效状态和失效状态的分界，称为极限状态，是结构开始失效的标志。
极限状态可以分为两类：
1．承载能力极限状态
结构或构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态，称为承载能力极限状态。当结构或构件由于材料强度不够而破坏，或因疲劳而破坏，或产生过大的塑性变形而不能继续承载，结构或构件丧失稳定；结构转变为机动体系时，结构或构件就超过了承载能力极限状态。超过承载能力极限状态后，结构或构件就不能满足安全性的要求。
2．正常使用极限状态
结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。例如，当结构或构件出现影响正常使用的过大变形、裂缝过宽、局部损坏和振动时，可认为结构和构件超过了正常使用极限状态。超过了正常使用极限状态，结构和构件就不能保证适用性和耐久性的功能要求。
结构和构件按承载能力极限状态进行计算后，还应该按正常使用极限状态进行验算。通常在设计时要保证构造措施满足要求，这些构造措施在后面章节的绘图过程中会详细介绍。1.1.3 土木工程设计方法的演变
随着结构效应及计算方法的进步，土木工程设计方法也从最初的简单考虑安全系数法发展到考虑各种因素的概率设计方法。
1．容许应力设计方法
对于在弹性阶段工作的构件，容许应力方法有一定的设计可靠性，例如钢结构。尽管材料在受荷后期表现出明显的非线性，但是在当时由于设计人员对于线弹性力学更为熟悉，所以在设计具有明显非线性的钢筋混凝土结构时，仍然采用材料力学的方法。
2．破损阶段设计方法
破损阶段设计方法相对于容许应力设计方法的最大贡献就是：通过大量的钢筋混凝土构件试验，建立了钢筋混凝土构件抗力的计算表达式。
3．极限状态设计方法
相对于前两种设计方法，极限状态设计方法的创新点在于：（1）首次提出两类极限状态：抗力设计值≥荷载效应设计值；裂缝最大值≤裂缝允许值；挠度最大值≤挠度允许值。（2）提出了不同功能工程的荷载观测值的概念，在观测值的基础上提出了荷载取用值的概念：荷载取用值＝大于1的系数×荷载观测值。（3）提出了材料强度的实测值和取用值的概念：强度取用值＝小于1的系数×强度实测值。（4）提出了裂缝及挠度的计算方法和控制标准。
尽管极限状态设计方法有创新点，但是也存在某些缺点：（1）荷载的离散度未给出。（2）材料强度的离散度未给出。（3）荷载及强度系数仍为认为经验值。
4．半概率半经验设计法
半概率半经验设计方法其本质是极限状态设计法，但是与极限状态设计方法相比，又有一定的改进：（1）对荷载在观测值的基础上通过统计给出标准值。（2）对材料强度在观测的基础上通过统计分析给出材料强度标准值。
但是对于荷载及材料系数仍然是人为经验所定。
5．近似概率设计法
近似概率设计法将随机变量R和S的分布只用统计平均值μ和标准值σ来表征，且在运算过程中对极限状态方程进行线性化处理。
但是此设计方法也存在一些缺陷：（1）根据截面抗力设计出的结构，存在着截面失效不等于构件失效，更不等于结构失效的问题，因此不能很准确表征结构的抗力效应。（2）未考虑不可预见的因素的影响。
6．全概率设计方法
全概率设计方法就是全面考虑各种影响因素，并基于概率论的结构优化设计方法。1.1.4 结构分析方法
结构分析应以结构的实际工作状况和条件为依据，并且在所有的情况下均应对结构的整体进行分析，结构中的重要部分、形状突变部位以及内力和变形有异常变化的部分（例如较大孔洞周围、节点极其附近、支座和集中荷载附近等），必要时应另作更详细的局部分析，结构分析的结果都应有相应的构造措施作保证。
所有的结构分析方法的建立都基于3类基本方程，即力学平衡方程、变形协调（几何）条件和本构（物理）关系。其中力学平衡条件必须满足；变形协调条件对有些方法不能严格符合，但应在不同程度上予以满足；本构关系则需合理地选用。
现有的结构分析方法可以归纳为5类。各类方法的主要特点和应用范围如下：
1．线弹性分析方法
线弹性分析方法是最基本、最成熟的结构分析方法，也是其他分析方法的基础和特例，适用于分析一切形式的结构和验算结构的两种极限状态。至今，国内外的大部分混凝土结构的设计仍基于此方法。
结构内力的线弹性分析和截面承载力的极限状态设计相结合，实用上简易可行。按此设计的结构，其承载力一般偏于安全。少数结构因混凝土开裂部分的刚度减小而发生内力重分布，可能影响其他部分的开裂和变形状况。
考虑到混凝土结构开裂后的刚度减小，应对梁、柱构件分别采取不等的折减刚度值，但各构件（截面）刚度不随荷载大小的变化而变化，而结构的内力和变形仍可采用线弹性方法进行分析。
2．考虑塑性内力重分布的分析方法
考虑塑性内力重分布的分析方法一般用来设计超静定混凝土结构，具有充分发挥结构潜力、节约材料、简化设计和方便施工等优点。
3．塑性极限分析方法
塑性极限分析方法又称塑性分析或极限平衡法。此法在我国主要用于周边有梁或墙等有支承的双向板设计。工程设计和施工实践经验证明，按此法进行计算和构造设计简便易行，可保证安全。
4．非线性分析方法
非线性分析方法以钢筋混凝土的实际力学性能为依据，引入相应的非线性本构关系后，可准确地分析结构受力全过程的各种荷载效应，而且可以解决一切体形和受力复杂的结构分析问题。这是一种先进的分析方法，已经在国内一些重要结构的设计中采用，并不同程度地纳入国外的一些主要设计规范。但这种分析方法比较复杂，计算工作量大，各种非线性本构关系尚不够完善和统一，至今应用范围仍然有限，主要用于重大结构工程，例如水坝、核电站结构等的分析和地震作用下的结构分析。
5．试验分析方法
结构或其部分的体形不规则和受力状态复杂，又无恰当的简化分析方法时，可采用试验分析方法。例如，剪力墙及其孔洞周围，框架和桁架的主要节点，构件的疲劳，平面应变状态的水坝等。1.1.5 土木工程设计规范及设计软件
1）在土木工程设计过程中，为了满足结构的各种功能及安全性的要求，必须遵从我国制订的土木工程设计规范，主要有以下几种：（1）《混凝土结构设计规范》GB 50010－2010
本规范是为了在混凝土结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量。此规范适用于房屋和一般构筑物的钢筋混凝土、预应力混凝土以及素混凝土承重结构的设计，但是不适用于轻骨料混凝土及其他特种混凝土结构的设计。（2）《建筑抗震设计规范》GB 50011－2010
本规范的制订目的是为了贯彻执行《中华人民共和国建筑法》和《中华人民共和国抗震减灾法》，并实行以预防为主的方针，使建筑经抗震设防后，减轻建筑的地震破坏，避免人员伤亡，减少经济损失。
按本规范进行抗震设计的建筑，其抗震设防的目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。（3）《建筑结构荷载规范》GB 50009－2012
本规范是为了适应建筑土木工程设计的需要，以符合安全适用、经济合理的要求而制订的。此规范是根据《建筑结构可靠性设计统一标准》规定的原则制订的，适用于建筑工程的土木工程设计，并且设计基准期为50年。建筑土木工程设计中涉及的作用包括直接作用（荷载）和间接作用（如地基变形、混凝土收缩、焊接变形、温度变化或地震等引起的作用）。本规范仅对有关荷载做出规定。（4）《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3－2010
本规程适用于10层及10层以上或房屋高度超过28m的非抗震设计和抗震设防烈度为6～9度抗震设计的高层民用建筑结构，其适用的房屋最大高度和结构类型应符合本规程的有关规定。但是本规程不适用于建造在危险地段场地的高层建筑。
高层建筑的设防烈度必须按照国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定。一般情况下，抗震设防烈度可采用中国地震烈度区划图规定的地震基本烈度；对已编制抗震设防区划的地区，可按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防，并且高层建筑土木工程设计中应注重概念设计，重视结构的选型和平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系，加强构造措施。在抗震设计中，应保证结构的整体抗震性能，使整个结构具有必要的承载能力、刚度和延性。（5）《钢结构设计规范》GB 50017－2003
本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计，其中，由冷弯成型钢材制作的构件及其连接应符合现行国家标准《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB 50018－2002的规定。
本规范的设计原则是根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068－2001制订的。按本规范设计时，取用的荷载及其组合值应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009－2012的规定；在地震区的建筑物和构筑物，尚应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011－2010、《中国地震动参数区划图》GB 18306－2001和《构筑物抗震设计规范》GB 50191－2012的规定。
在钢土木工程设计文件中，应注明建筑结构的设计使用年限、钢材牌号、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的力学性能、化学成分及其他的附加保证项目。此外，还应注明所要求的焊缝形式、焊缝质量等级、端面刨平顶紧部位及对施工的要求。（6）《木结构设计规范》GB 50005－2003
为了贯彻执行国家的技术经济政策，坚持因地制宜，就地取材的原则，合理选用结构方案和建筑材料，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。本规范适用于建筑工程中下列砌体的土木工程设计，特殊条件下或有特殊要求的应按专门规定进行设计。 砖砌体，包括烧结普通砖、烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖无筋和配筋砌体。 砌块砌体，包括混凝土、轻骨料混凝土砌块无筋和配筋砌体。 石砌体，包括各种料石和毛石砌体。（7）《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJ 92－2004
本规程适用于工业与民用建筑和一般构筑物中采用的无粘结预应力混凝土结构的设计、施工及验收。采用的无粘结预应力筋指埋置在混凝土构件中或者体外束。无粘结预应力混凝土结构应根据建筑功能要求和材料供应与施工条件，确定合理的设计与施工方案，编制施工组织设计，做好技术交底，并应由预应力专业施工队伍进行施工，严格执行质量检查与验收制度。
2）随着设计方法的演变，一般的设计过程都要对结构进行整体有限元分析，因此要借助计算机软件进行分析计算，在国内常用的几种结构分析设计软件为：（1）PKPM土木工程设计软件
此软件是一套集建筑设计、土木工程设计、设备设计及概预算、施工软件于一体的大型建筑工程综合CAD系统，并且采用独特的人机交互输入方式，使用者不必填写繁琐的数据文件。输入时用鼠标或键盘在屏幕勾画出整个建筑物。软件有详细的中文菜单指导用户操作，并提供了丰富的图形输入功能，有效地帮助输入。实践证明，这种方式设计人员容易掌握，而且比传统的方法效率高十几倍。
其中，结构类包含17个模块，涵盖了土木工程设计中的地基、板、梁、柱、钢结构、预应力等方面。本系统具有先进的结构分析软件包，容纳了国内最流行的各种计算方法，例如平面杆系、矩形及异形楼板、高层三维壳元及薄壁杆系、梁板楼梯及异形楼梯、各类基础、砖混及底框抗震、钢结构、预应力混凝土结构分析等。全部结构计算模块均按新的设计规范编制，全面反映了新规范要求的荷载效应组合，设计表达式，抗震设计新概念要求的强柱弱梁、强剪弱弯、节点核心、罕遇地震以及考虑扭转效应的振动耦连计算方面的内容。
同时，本系统有丰富、成熟的结构施工图辅助设计功能，可完成框架、排架、连梁、结构平面、楼板配筋、节点大样、各类基础、楼梯、剪力墙等施工图绘制，并在自动选配钢筋，按全楼或层、跨剖面归并，布置图纸版面，人机交互干预等方面独具特色。在砖混计算中可考虑构造柱共同工作，可计算各种砌块材料，底框上砖房结构CAD适用任意平面的一层或多层底框。可绘制钢结构平面图、梁柱及门式刚架施工详图，桁架施工图。（2）SAP2000结构分析软件
SAP2000是CSI开发的独立的基于有限元的结构分析和设计程序。它提供了功能强大的交互式用户界面，带有很多工具帮助快速和精确创建模型，同时具有分析最复杂工程所需的分析技术。
SAP2000是面向对象的，即用单元创建模型来体现实际情况。一个与很多单元连接的梁用一个对象建立，和现实世界一样，与其他单元相连接所需要的细分由程序内部处理。分析和设计的结果对整个对象产生报告，而不是对构成对象的子单元，信息提供更容易解释并且和实际结构更协调。（3）ANSYS有限元分析软件
ANSYS软件主要包括3个部分：前处理模块、分析计算模块和后处理模块。
前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
ANSYS提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，例如PC、SGI、HP、SUN、DEC、IBM、CRAY等。（4）TBSA系列程序
TBSA系列程序是由中国建筑科学研究院高层建筑技术开发部研制而成，主要是针对国内高层建筑而开发的分析设计软件。
TBSA、TBWE多层及高层建筑结构三维空间分析软件，分别采用空间杆－薄壁柱模型和空间杆－墙组元模型，完成构件内力分析和截面设计。
TBSA-F建筑结构地基基础分析软件，可计算独立、桩、条形、交叉梁系、筏板（平板和梁板）、箱形基础，以及桩与各种承台组成的联合基础；按相互作用原理，结合国家规范，采用有限元法分析；考虑不同地基模式和土的塑性性质、深基坑回弹和补偿、上部结构刚度影响、刚性板和弹性板算法、变厚度板计算；输出结果完善，有表格和平面简图表达方式。1.2 土木工程设计要点
设计于一个建筑物，首先要进行建筑方案设计，然后才能进行土木工程设计。土木工程设计不仅要注意安全性，还要同时关注经济合理性，而后者恰恰是投资方看得见摸得着的，因此土木工程设计必须经过若干方案的计算比较，其结构计算量几乎占土木工程设计总工作量的一半。1.2.1 土木工程设计的基本过程
为了更加有效地做好建筑土木工程设计工作，要遵循以下步骤：（1）在建筑方案设计阶段，结构专业应该关注并适时介入，给建筑专业设计人员提供必要的合理化建议，积极主动地改变被动地接受不合理建筑方案的局面，只要土木工程设计人员摆正心态，尽心为完成更完美的建筑创作出主意、想办法，建筑师也会认同的。（2）建筑方案设计阶段的结构配合，应选派有丰富土木工程设计经验的设计人员参与，及时给予指点和提醒，避免不合理的建筑方案直接面对投资方。如果建筑方案新颖且可行，只是造价偏高，就需要结构专业提前进行必要的草算，做出大概的造价分析以提供建筑专业和投资方参考。（3）建筑方案一旦确定，结构专业应及时配备人力，对已确定建筑方案进行结构多方案比较，其中包括竖向及抗侧力体系、楼屋面结构体系以及地基基础的选型等，通过广泛讨论，选择既安全可靠又经济合理的结构方案作为实施方案，必要时应对建筑专业及投资方作全面的汇报。（4）结构方案确定后，作为结构工种（专业）负责人，应及时起草本工程土木工程设计统一技术条件，其中包括：工程概况、设计依据、自然条件、荷载取值及地震作用参数、结构选型、基础选型、所采用的结构分析软件及版本、计算参数取值以及特殊结构处理等，以此作为土木工程设计组共同遵守的设计条件，增加协调性和统一性。（5）加强设计组人员的协调和组织，每个设计人员都有其优势和劣势，作为结构工种负责人，应透彻掌握每个设计人员的素质情况，在责任与分工上要以能调动起大家的积极性和主动性为前提，充分发挥出每个设计人员的智慧和能力，集思广益。设计中的难点问题的提出与解决应经大家讨论，群策群力，共同提高。（6）为了在有限的设计周期内完成繁重的土木工程设计工作量，应注意合理安排时间，结构分析与制图最好同步进行，以便及时发现问题并及时解决，同时可以为其他专业返提资料提前做好准备。当结构布置作为资料提交各专业前，结构工种负责人应进行全面校审，以免给其他专业造成误解和返工。（7）基础设计在初步设计期间应尽量考虑完善，以满足提前出图要求。（8）计算与制图的校审工作应尽量提前介入，尤其对计算参数和结构布置草图等，一定经校审后再实施计算和制图工作，保证设计前提的正确才能使后续工作顺利有效地进行，同时避免带来本专业内的不必要返工。（9）校审系统的建立与实施也是保证设计质量的重要措施，结构计算和图纸的最终成果必须至少有3个不同设计人员经手，即设计人、校对人和审核人，而每个不同层次的设计人员都应有相应的资质和水平要求。校审记录应有设计人、校审人和修改人签字并注明修改意见，校审记录随设计成果资料归档备查。（10）建筑土木工程设计过程中，难免存在某个单项的设计分包情况，对此应格外慎重对待。首先要求承担分包任务的设计方必须具有相应的设计资质、设计水平和资源，签订单项分包协议，明确分包任务，提出问题和成果要求，明确责任分工以及设计费用和支付方法等，以免造成设计混乱，出现问题后责任不清，这此问题是土木工程设计中必须避免的。1.2.2 土木工程设计中需要注意的问题
在对结构进行整体分析后，也要对构件进行验算，验算要根据承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求，分别按下列规定进行计算和验算。（1）承载力及稳定：所有结构构件均应进行承载力（包括失稳）计算；对于混凝土结构失稳的问题不是很严重，尤其是对于钢结构构件，必须进行失稳验算。必要时应进行结构的倾覆、滑移及漂浮验算。
有抗震设防要求的结构还应进行结构构件抗震的承载力验算。（2）疲劳：直接承受吊车的构件应进行疲劳验算；但直接承受安装或检修用吊车的构件，根据使用情况和设计经验可不作疲劳验算。（3）变形：对使用上需要控制变形值的结构构件应进行变形验算。例如预应力游泳池，变形过大会导致荷载分布不均匀，荷载不均匀会导致超载，严重的会造成结构的破坏。（4）抗裂及裂缝宽度：对使用上要求不出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验算；对使用上允许出现裂缝的构件，应进行裂缝宽度验算；对叠合式受弯构件，应进行纵向钢筋拉应力验算。（5）其他：结构及结构构件的承载力（包括失稳）计算和倾覆、滑移及漂浮验算，均应采用荷载设计值；疲劳、变形、抗裂及裂缝宽度验算，均应采用相应的荷载代表值；直接承受吊车的结构构件，在计算承载力及验算疲劳、抗裂时，应考虑吊车荷载的动力系数。
预制构件还应按制作、运输及安装时相应的荷载值进行施工阶段验算。预制构件吊装的验算，应将构件自重乘以动力系数，动力系数可以取1.5，但可根据构件吊装时的受力情况适当增减。
对现浇结构，必要时应进行施工阶段的验算。结构应具有整体稳定性，结构的局部破坏不应导致大范围倒塌。1.3 土木工程设计施工图简介
建筑结构施工图是建筑结构施工中的指导依据，决定工程的施工进度和结构细节，指导工程的施工过程和施工方法。1.3.1 绘图依据
我国建筑业的发展是从20世纪60年代以后开始的。50年代到60年代，我国的结构施工图的编制方法基本上袭用或参照苏联的标准。60年代以后，我国开始制定自己的施工图编制标准。经过对50年代和60年代的建设经验及制图方法的总结，我国编制了第一本建筑制图的国家标准——《建筑制图标准》GBJ 3—73，在规范我国当时施工图的制图和编制方法上起到了应有的指导作用。
20世纪80年代，我国进入了改革开放时期，建筑业飞速发展，原有的建筑制图标准已经不适应当时的需要，因此，经过总结我国的工程实践经验，结合我国国情，对原有的建筑制图标准GBJ 3－73进行了必要的修改和补充，编制发布了《房屋建筑制图统一标准》GBJ 3—86、《建筑制图标准》GBJ 104－87、《建筑结构制图标准》GBJ 105－87等6本标准。这些标准的制定发布，提高了图面质量和制图效率，符合设计、施工和存档等的要求，使房屋建筑制图做到基本统一与清晰简明，更加适应工程建设的需要。
进入21世纪，我国建筑业又上了一个新的台阶，建筑结构形式更加多样化，建筑结构更加复杂。制图方法也由过去的人工手绘转变为计算机制图。因此，制图标准也相应地需要更新和修订。在总结了过去几十年的制图和工程经验的基础上，经过研究总结，对原有规范进行了修订和补充，编制发布了《总图制图标准》GB/T 50103－2010、《建筑制图标准》GB/T 50104－2010、《建筑结构制图标准》GB/T 50105－2010，作为现代制图的依据。1.3.2 图纸分类
建筑结构施工图没有明确的分类方法，可以按照建筑结构的类型进行分类。如按照建筑结构的结构形式可以分为混凝土结构施工图、钢结构施工图、木结构施工图等；如按照结构的建筑用途可分为住宅建筑施工图、公共建筑施工图等；在某一个特定的结构工程中，可以将建筑结构施工图按照施工部位细分为总图、设备施工图、基础施工图、标准层施工图、大样详图等。
在进行工程设计时，要对设计所需要的图纸进行编排整理、统一规划，列出详细的图纸名称及图纸目录，便于施工人员管理与察看。1.3.3 名词术语
各个专业都有其专用的术语名词，建筑结构专业也不例外。如果要熟练掌握建筑结构施工图的绘制方法及应用，就要掌握绘制施工图时及施工图之中的各种基本名词术语。
建筑结构施工图中常用的基本名词术语如下。 图纸：包括已绘图样与未绘图样的带有图标的绘图用纸。 图幅面（图幅）：图纸的大小规格。一般有A0、A1、A2、A3等。 图线：图纸上绘制的线条。 图样：图纸上按一定规则绘制的、能表示被绘物体的位置、大小、构造、功能、原理、流程的图。 图面：一般指绘有图样的图纸的表面。 图形：指图样的形状。 间隔：指两个图样、文字或两条线之间的距离。 间隙：指窄小的间隔。 标注：单指在图纸上注出的文字、数字等。 尺寸：包括长度、角度。 图例：以图形规定出的画法，代表某种特定的实物。 例图：作为实例的图样。1.4 制图基本规定
建筑土木工程设计施工图的绘制必须遵守有关国家标准，包括图纸幅面、比例、标题栏及回签栏、字体、图线、各种基本符号、定位轴线等。下面分别进行简要讲述。1.4.1 图纸规定
1．标准图纸
绘制结构施工图所用的图纸同建筑绘图图纸是一样的，规定了标准图形的尺寸。标准型图纸幅面有5种，其代号为A0、A1、A2、A3、A4，如图1-1所示。幅面尺寸符合表1-1的规定。在绘图时，可以根据所绘图形种类及图形的大小选择图纸。图1-1 结构施工图标准图纸幅面说明：有特殊需要时的图纸可采用b×1为841mm×891mm与1189mm×1261mm的幅面。
2．微缩图纸
工程中有时需要对图纸进行微缩复制，这种图纸有一定的特殊要求。在图纸的一个边上应附有一段准确的米制尺度，4条边上应附有对中标志。米制尺度的总长应为100mm，分格应为10mm。对中标志应画在中点处，线宽应为0.35mm，深入图框内应为5mm。（见图1-1中各图的相应位置）
3．图纸的加长
图纸的短边一般不得加长，必要时A0～A3可加长长边，但应符合表1-2的规定。
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