建筑結構設計-設計示范

內容介紹

《"十二五"普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材:建筑結構設計(第2冊):設計示例(第2版)》是在第1版的基礎上修訂而成的。內容涵蓋了常用的基本建筑結構類型，包括混凝土樓蓋、鋼平臺、組合樓蓋、單層混凝土排架廠房、輕鋼門式剛架廠房、多層混凝土框架、多層鋼框架和混凝土框架抗震設計等8個完整的設計示例，并提供了7個課程設計任務書。

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廣東、江西、甘肅、云南、吉林、湖南、福建、湖北、陜西、貴州省交通廳，北京、重慶市交通委員會，部勘察設計典型示范工程專家咨詢組專家：

為做好部公路勘察設計典型示范工程工作，提升設計理念，提高設計質量，根據(jù)典型示范工程總體工作安排，部組織起草了《公路勘察設計典型示范工程咨詢示范要點》，現(xiàn)印發(fā)你們，請在公路勘察設計典型示范工程項目設計中認真貫徹執(zhí)行，其它項目可參照執(zhí)行。

公路勘察設計典型示范工程咨詢示范要點

一、示范咨詢目的

堅持以人為本,堅持全面、協(xié)調、可持續(xù)的科學發(fā)展觀。通過借鑒國內外經驗，提高設計人員環(huán)保景觀設計（創(chuàng)作）意識，轉變設計理念，靈活運用技術標準、指標，降低公路建設對社會環(huán)境的負面影響，提升公路交通行業(yè)整體形象。

二、咨詢范圍

對已確定的公路勘察設計典型示范工程初步設計、施工圖設計，按“安全、環(huán)保、舒適、和諧”的設計理念，重點對總體設計、路線方案、標準指標、路基防護及排水、橋隧方案、交叉型式、交通工程及環(huán)境保護等相關專業(yè)（歸并為路線與總體、路基與環(huán)保、橋隧與交叉、交通工程四大部分）進行咨詢。

三、咨詢程序

咨詢方法一般按全體或部分專家，經過現(xiàn)場調研→分專業(yè)核實→內部討論→形成咨詢意見→與省交換意見、討論五個步驟。

四、咨詢階段

典型示范工程技術咨詢分三個階段進行。第一階段在初步設計外業(yè)勘察結束，主要方案成果完成后進行，由負責總體和路線組的2名專家和負責互通立交的1名專家進行現(xiàn)場技術咨詢；第二階段結合初步設計審查進行，由總體和路線組的1至2名專家配合項目審查單位進行；第三階段結合?。ㄊ校┦┕D設計審查進行，由路基和環(huán)保組、橋隧組和交通工程組的專家進行技術咨詢。

五、咨詢示范要點

（一）總體

總體方面按下列原則進行：

1、安全性原則

應把安全放在首位，采取一切有效方法和措施，保證公路設施自身安全、運行車輛行駛安全及行人等的安全。

2、服務社會原則

公路建設應有利于社會進步和發(fā)展，對社會環(huán)境有重大影響部位，應根據(jù)可持續(xù)發(fā)展原則進行方案論證。盡量少占農田、少干擾居民村落及學校，保護名勝古跡等人文景觀，促進社會經濟發(fā)展。

3、尊重地區(qū)特性原則

不同地區(qū)有其獨特的地理位置、地形地貌特征、氣候氣象特征及社會環(huán)境特征；生活在不同地區(qū)的人群有不同的文化傳統(tǒng)、風俗習慣及審美觀。這些都形成不同地區(qū)特有的公路景觀環(huán)境，因此在設計中應充分考慮、尊重地區(qū)特性。

4、整體協(xié)調性原則

公路是一個具有線性特征的工程，縱向跨度大。在公路景觀環(huán)境設計中，要求將公路自身的平縱線形、路基寬度、橋隧、路線交叉、沿線設施等與沿途地形、地貌、生態(tài)特征以及其他自然和人文景觀作為一個有機整體統(tǒng)一考慮，使公路這一人工系統(tǒng)與沿線自然系統(tǒng)和其他人工系統(tǒng)配合協(xié)調，并努力使公路在滿足運輸功能的基本前提下，完善原有景觀環(huán)境。

5、自然性原則

公路景觀環(huán)境要素包羅萬象，不應將精力集中在耗費大量人力、物力、財力的人造景觀上，而應重點體現(xiàn)對原有景觀資源的保護、利用和開發(fā)，以及公路主體與原有自然及社會環(huán)境的相融。“不破壞就是最大的保護”。

從景觀設計入手，例如通過植物高低的變化引導視線，構造景觀的節(jié)奏感；從公路線形入手，優(yōu)化平縱組合、改善線形，使其流暢連續(xù)，確保車輛快速安全通過，提供舒適的行車條件，營造出“車在路上走、人在畫中游” 的優(yōu)美的公路交通環(huán)境；從公路結構入手，要求邊坡以曲線柔美自然流暢的曲面為主，擋墻由高至低或由低至高漸變且與路線線形吻合為主要造型，邊溝以隱蔽、寬淺或遠離路基為首選。

（二）路線

路線設計的關鍵是路線方案選擇和路線平縱指標的掌握，應充分重視公路自身線形協(xié)調設計、公路線形與結構物協(xié)調設計和公路線形與環(huán)境協(xié)調設計，并以運行車速進行安全檢驗。

1、景觀協(xié)調考慮

公路沿線的山嶺、坡地、河流，構成美麗的風景，千變萬化的植被體現(xiàn)出一種自然美。公路作為一種構造物，既要滿足車輛通行的基本要求，又要達到自然景觀與再造景觀的和諧統(tǒng)一。

路線線形設計要有“勢”的理念。線形走向要與山川、河流、大地的勢相吻合，不能強拉直線，硬切山梁，橫跨山谷，盡量避免長直線。要順勢而為，線形連貫，平滑平順，自然流暢，給人良好視覺效果。

線形設計還要有“動”的理念。車輛在路上行駛，人的視線隨沿途景觀連續(xù)運動。選擇、利用、創(chuàng)造景觀需要用連續(xù)手法實現(xiàn)，這種連續(xù)可以通過形態(tài)、質地、色彩的漸進來完成。

2、路線方案選擇

路線方案選擇受到多種因素的影響，以往較注重工程本身，如長度、工程量、投資等方面。從全面、協(xié)調、可持續(xù)的科學發(fā)展觀的角度，還應強調安全、環(huán)保、社會等因素。路線方案選擇，除應做到地形選線、地質選線外，還應做到安全選線、環(huán)保選線。應選擇有利于環(huán)境保護或對環(huán)境影響小的方案；應選擇縱坡平緩、線形均衡、行車安全的方案；應選擇少占耕地，有利于社會協(xié)調發(fā)展的方案。不把工程本身和投資放到第一取舍的位置。

3、運行車速檢驗

運行車速理念的運用是兼顧公路環(huán)保景觀與運行安全的有效手段?？傮w上看，環(huán)保景觀公路所在區(qū)域大多地形較為復雜困難，采用過高平縱指標勢必引起大量高填深挖，導致環(huán)境破壞。受地形等限制，部分困難路段甚至無法達到一般性指標要求，形成安全隱患。

運行安全是公路設計與建設需考慮的首要因素。有關研究顯示，大量公路交通事故由相鄰路段較懸殊的行駛速度差導致。運行車速理念的核心就是通過改善相鄰路段指標的組合，降低容許速度差，從而消除安全隱患。因此，體現(xiàn)安全與環(huán)保的公路線形設計，不在于全線（或局部）平縱指標的高低，而在于整體線形的連續(xù)性及銜接路段的級差控制。換言之，景區(qū)公路線形設計的優(yōu)劣，不在于最低指標是否突破規(guī)范底限（川九路九道拐回頭曲線半徑不足16米，但使用效果良好），而在于其是否與相接路段銜接順適。

對于平曲線半徑650米以下的公路路段，應充分考慮運行車速（雙向）因素。如果相臨路段速度差大于20公里/小時，應進行線形調整，或增大低指標或降低高指標，線形難以調整的特別困難地段，應通過增大超高及完善交通工程設施等辦法盡量予以彌補。

4、線形指標掌握

一個項目標準的確定，需要考慮地形等多種因素，往往所有因素不可能同時達到標準規(guī)定的條件，或者說很難整個項目或較大路段均達到標準規(guī)定的條件。但實際情況是標準一旦確定，就在按標準嚴格要求所有因素條件，不去考慮項目中的分段差異和實際情況，尤其在公路線形指標掌握上缺乏靈活性。

國家公路標準規(guī)范，是針對于全國范圍內的綱領性法規(guī)。各地區(qū)應根據(jù)各自的特點和具體情況進行執(zhí)行。但往往設計人員缺乏對標準規(guī)范的理解，知其然，不知其所以然。不少項目建設結果不理想，與此有很大關系。按上述要求，設計人員必須做到標準指標靈活掌握，深刻理解標準規(guī)范的實質，避免生搬硬套、機械地使用。只要保證行車安全，有利于環(huán)境保護，少占農田等資源，就可以靈活應用。

（1）平縱指標

不少已建公路出現(xiàn)大填大挖大護坡，嚴重影響了沿線景觀和環(huán)境。其主要原因就是路線平縱指標，尤其平面指標掌握偏高，大量出現(xiàn)長直線、大半徑曲線及長曲線等，指標遠遠超過規(guī)范規(guī)定的一般值。

在保證安全的前提下，對相當于強制性條款規(guī)定的極限值，如最小平曲線半徑、最小豎曲線半徑、最大縱坡，應嚴格掌握；但對屬于好中求好的線形指標，如曲線間的直線長度，可靈活掌握，不宜片面追求高指標。從行駛順暢、線形連續(xù)、環(huán)境優(yōu)美、景觀協(xié)調的角度，一般地形條件下，就高速公路而言，路線平曲線半徑采用1000-3000米，曲線長度1-2公里為宜。

長陡縱坡的問題，應當引起高度重視，特別是在我國重車超載、動力性能差，及駕駛行為不盡規(guī)范的現(xiàn)實情況下，顯得尤為重要。重車上坡速度慢，影響路段通行能力，對路面破壞力大；下坡速度快，容易造成剎車性能失效等，已在很多路段突現(xiàn)。因此，應當選擇縱坡平緩的線形方案和指標；在上坡側設置爬坡車道。

（2）平縱組合

高速公路平縱組合問題一直受到強調，但往往均達不到規(guī)范規(guī)定的理想情況。我國平縱組合的概念是隨高速公路從日本引進的，而實際上日本也不按理想狀態(tài)執(zhí)行。實踐證明，當平面或縱面指標達到較低值，特別是當平面與縱面指標同時達到較低值時，強調兩者組合是必要的。當平面、縱面指標均較高時，可放松平縱組合的要求，尤其當平曲線半徑大于6000米以上、縱面坡差小于1%時，可不考慮平縱組合的要求。

（3）橫斷面

斷面布置及局部路段路基寬度應結合自然條件等靈活掌握。地形平坦、自然橫坡較緩的路段，一般以整體式路基斷面為宜；地形復雜、以挖方為主，尤其自然橫坡較陡的路段，可采用分離式斷面，水平布置或上下錯開，或設計為半橋半路、半隧半路或半隧半橋，以減少開挖量，保護自然生態(tài)環(huán)境，同時增加路容多樣性。達到上述目標并不難，關鍵是要求設計要精雕細琢，下大工夫，勇于創(chuàng)新。

平縱面指標較低及冬季冰雪害嚴重路段，可適當加寬路基，以達到改善行車條件的目的；地形地質極為復雜的路段，在保證行車安全和交通基本要求的情況下，可適當減窄路基寬度。

（4）其他要素

新的公路工程技術標準對部分指標進行了調整，對指導今后公路建設具有重要意義。但要在理解的基礎上應用，不可死搬硬套。

1）不同等級公路的最小設計路段長度，原則上要按標準規(guī)定執(zhí)行。若考慮交通運行實際，做到線形均衡、連續(xù)，能保證交通安全，可根據(jù)具體情況靈活運用。

2）國內外實踐證明，高速公路右側硬路肩的寬度最好采用3米。因此，對標準規(guī)定右側硬路肩寬度為2.5米的情況，尤其大車較多的干線公路，要鼓勵利用地形設置港灣式緊急停車帶。右側硬路肩寬度小于2.5米時，港灣式緊急停車帶規(guī)模宜盡可能加大，并設置加減速車道。

3）為提高通行能力和服務水平，應提倡多設爬坡車道。

（三）路基與環(huán)保

1、路基填挖

路基填挖工程量，及填方高度、挖方深度、挖方邊坡高度，直接關系到工程安全、工程投資和環(huán)保景觀，應對其進行合理的控制。結合多數(shù)項目的實際，扣除特大橋隧外，一般情況下，高速公路每公里土石方宜為15~25萬方。對高度大于20米的填方原則上應改用橋梁；挖方深度（路中）大于30米或挖方邊坡高度大于1.6倍的路基寬度值的，原則上應改用隧道。

2、邊坡坡率

邊坡坡率應靈活自然、因地制宜、順勢而為，不宜采用單一坡度，以減少人工痕跡（同時也為植被防護創(chuàng)造條件，避免多年后光亮的圬工防護坡面與周圍的自然環(huán)境形成強烈反差）。力爭經過幾年生態(tài)恢復，邊坡外形與周圍環(huán)境融為一體，看不出明顯開挖（填筑）痕跡。

山區(qū)挖方邊坡的坡腳、坡頂，應取消折角，采用貼切自然的圓弧過渡；低填路段應盡量將邊坡放緩，與原地貌融為一體，形成緩沖帶，可具美化環(huán)境、提高行車安全的功能。

3、路基排水工程

路基排水工程設置應系統(tǒng)完整，敏感路段，如沿溪線等排水系統(tǒng)應自成體系，有條件地段應設置在視線之外。排水工程外觀線形應流暢美觀。

（1）排水工程斷面類型選擇

排水工程斷面有矩形、梯形、淺碟形和漫流等多種，類型選擇應從安全、視覺效果及與周圍環(huán)境協(xié)調角度綜合考慮。

從安全和視覺效果角度，一般認為，矩形邊溝加蓋板型式對于匯水面積較大的挖方路基邊溝（與狹長的路基及高陡邊坡配合）、與之相接的填方路基排水溝、沿街路段、設置有內擋結構的挖方路基內側等段的適應性較好，可具有路基視覺增寬、防止車輪卡陷和邊坡碎落堵塞等功能。

從安全和景觀角度，淺碟式排水溝（邊溝）或放緩邊坡漫流排水型式對于地形平坦、縱坡平緩的低填、淺挖路段適應性較好。排水溝（邊溝）可與原地面舒緩自然銜接，克服沿路基邊緣設置規(guī)則深排水溝所帶來的行車不安全隱患，同時形成流暢優(yōu)美的視覺效果。

高填路段因排水工程已處于視線之外，斷面型式可靈活選擇。

（2）排水工程防護類型選擇

排水工程防護類型主要有圬工砌護、植被防護和土質三種。隨著環(huán)保意識的增強，表面植被防護越來越受到重視。

采用圬工砌護雖然防止水流沖刷功能強，但顯生硬不美觀，與環(huán)境適應性差；土質邊溝主要為與寬敞的填挖方邊坡相協(xié)調，適用于無較大匯水面積的挖方路基兩側及與挖方邊溝連接的填方路基外側；植被防護若運用得當，可適用于各自然條件下路段，其兼具防止水流沖刷及生物過濾作用，減輕敏感水域的水質惡化。

4、路基防護工程

防護工程是山嶺區(qū)常見結構物。在自然環(huán)境中, 高大混凝土或漿砌工程結構尤顯突兀，應盡量避免。在巖土結構穩(wěn)定，滿足安全要求的前提下，以選擇剛性結構與柔性結構相結合，多層防護與生態(tài)植被防護相結合的方法進行邊坡治理為優(yōu)。

上邊坡切忌采用高擋墻、進行大段落防護，可以不設擋墻的一定不設。對于自然裸露的穩(wěn)定巖體（如獨石），只要對行車沒有影響，可不作任何處理（其本身可構成風景）。對于地表土體裸露、無法綠化，但地質結構基本穩(wěn)定，對路基及行車安全不構成威脅的邊坡，可以采用“封”的辦法進行遮擋（移載喬木和灌木遮擋視線）。

路線經過居民區(qū)的路段，考慮既有的人工痕跡，可采用擋墻防護，但應與當?shù)孛窬咏ㄖL格相一致。使構造物與沿線建筑融為一體，風格一致，不喧賓奪主?？傊o人以恰如其分，視而不見的感覺。防護材質的選擇上應以當?shù)夭牧蠟橹鳌Ｒ话闱闆r下，盡可能采用片塊石材料（避免采用光亮的混凝土材料）干砌擋墻，以使構造物表面生動活潑、貼近自然。

為避免出現(xiàn)大量圬工，影響感觀效果，高速公路一般路段路基防護工程量控制在約每公里6000~10000方較合適。

5、取、棄土方案

不良的取、棄土方式，將嚴重破壞公路沿線景觀及環(huán)保。沿線取、棄土方式雖然簡單、成本低，但它嚴重破壞公路沿線的地表生態(tài)，造成的損失長時間難以恢復，原則上應予禁止。集中取土場，應設在視線以外，選擇荒地或小山包、山川河谷地貌易恢復的位置，且完工后應恢復原地貌。廢方棄土，應可用于回填修補人工工程導致的地表創(chuàng)面，恢復原地貌。棄土應選擇視線以外集中堆棄，并進行必要的地表綠化美化，與原地貌保持一致。

設計中應充分重視腐質土的保護。陸地表面的腐質土一般經數(shù)萬年的物理化學作用才逐漸形成，其中含有大量植物營養(yǎng)成分及植物種子和根系，它是當?shù)刂参镔囈陨娴臈l件，故應將腐質土作為一種有限的自然資源對待。國外將公路建設中如何有效保護好腐質土已納入有關法規(guī)。任何永久或臨時用地，都不得填埋或碾壓腐質土，應揭除地表草皮和腐質土集中堆放，以備將來地表回填，恢復植被。事實證明這是恢復生態(tài)環(huán)境十分迅速、經濟、有效的方法。

（四）橋隧交叉

橋隧交叉的總體布置應貼近自然，充分與環(huán)境協(xié)調，與周圍山川、溝谷等自然景觀成比例。設計要充分考慮美學效果，結構外觀應與當?shù)亟ㄖL格一致。橋涵構造物進出水口的設置是反映其與自然景觀是否融合的關鍵部位。進出口導流設施在滿足排水需要前提下，要與地面平順自然銜接，避免采用固化模式。

隧道進出口的處理對環(huán)境影響最大，應采用零開挖峒口，淡化峒口處理，而不應開挖后強調人工化的峒門結構形式。

互通立交是公路沿線的主要景點?；ネǚ秶鷥鹊恼嫉氐惹闆r與公路一般路段不同，匝道邊坡可以放緩，設土質邊溝或不設邊溝。綠化景觀設計可園林化。

互通立交的服務水平，關鍵在進出口的位置、型式及加減速車道長度的設置。應合理掌握互通立交匝道指標，尤其環(huán)型匝道半徑，控制互通立交規(guī)模，減小工程量及占地。

上跨主線結構物結構型式選擇主要影響公路行駛視覺效果，其孔跨布置不宜過于局促；上部結構輪廓線條應明快簡捷，下部結構尺寸選擇不宜笨重，結構輕巧不壓抑。

（五）交通工程

采用合理的、體現(xiàn)駕駛員及其他道路使用者，尤其陌生人員需要的交通工程措施，對公路運營的安全、管理有重要作用。同時也能起到美化路容作用。

結合地形條件，選擇合適地點設置臨時停車帶或觀景臺，對于景區(qū)公路十分必要。合理設置停車帶或觀景臺，將人類活動范圍控制在一個合理區(qū)域內，不僅可保證行車安全，更大大減少了人對環(huán)境的影響范圍。

服務區(qū)設置的位置、規(guī)模、設施應充分考慮人性化、自然化。

標志牌設置位置及內容應充分考慮駕駛員和乘客的需要，如下一服務區(qū)的距離標志，應設置在來臨服務區(qū)之前。

護攔設置的目的是為了安全，但其本身又是安全隱患。選擇護攔型式要考慮到它的設置條件、變形量，及不同型式護攔之間的平順銜接和剛度漸變。

六、咨詢成果及驗證

專家經與項目設計人員、主管領導就咨詢意見充分討論后，專家組長負責形成《***公路咨詢意見》報部，部經過研究認可，將意見轉項目省市。

初測階段的咨詢意見的執(zhí)行情況，在初步設計審查時驗證；施工圖階段的咨詢意見，施工圖設計修改完成后，由省廳負責把意見采納情況報部備案。

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