【Spreadsheet】香港规范结构设计电子表格库开发方案

📋 电子表格库总览

🏢 钢筋混凝土设计模块 (7个表格)

• RC_Beam_Design.xlsx - 钢筋混凝土梁设计
• RC_Slab_Design.xlsx - 钢筋混凝土板设计
• RC_Column_Design.xlsx - 钢筋混凝土柱设计
• RC_Foundation_Design.xlsx - 钢筋混凝土基础设计
• RC_Shear_Wall_Design.xlsx - 钢筋混凝土剪力墙设计
• RC_Deflection_Check.xlsx - 挠度验算表
• RC_Crack_Width_Check.xlsx - 裂缝宽度验算表

⚙️ 钢结构设计模块 (6个表格)

• Steel_Beam_Design.xlsx - 钢梁设计
• Steel_Column_Design.xlsx - 钢柱设计
• Steel_Connection_Design.xlsx - 钢结构连接设计
• Steel_Truss_Design.xlsx - 钢桁架设计
• Steel_Buckling_Check.xlsx - 屈曲验算表
• Steel_Fatigue_Check.xlsx - 疲劳验算表

⚖️ 荷载计算模块 (5个表格)

• Dead_Load_Calculation.xlsx - 恒载计算
• Live_Load_Calculation.xlsx - 活载计算
• Wind_Load_Calculation.xlsx - 风载计算
• Seismic_Load_Calculation.xlsx - 地震荷载计算
• Load_Combination.xlsx - 荷载组合表

🏗️ 基础设计模块 (4个表格)

• Pad_Foundation_Design.xlsx - 独立基础设计
• Strip_Foundation_Design.xlsx - 条形基础设计
• Pile_Foundation_Design.xlsx - 桩基础设计
• Raft_Foundation_Design.xlsx - 筏板基础设计

🎯 专项设计模块 (4个表格)

• Retaining_Wall_Design.xlsx - 挡土墙设计
• Stair_Design.xlsx - 楼梯设计
• Precast_Design.xlsx - 预制构件设计
• Composite_Design.xlsx - 组合结构设计

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📊 库结构流程图

📊 香港规范结构设计电子表格库
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├── 🏢 钢筋混凝土设计 (7个模块)
│   ├── 📋 RC_Beam_Design.xlsx           (梁设计)
│   ├── 🔲 RC_Slab_Design.xlsx           (板设计)
│   ├── 🏛️ RC_Column_Design.xlsx         (柱设计)
│   ├── 🏗️ RC_Foundation_Design.xlsx     (基础设计)
│   ├── 🧱 RC_Shear_Wall_Design.xlsx     (剪力墙设计)
│   ├── 📐 RC_Deflection_Check.xlsx      (挠度验算)
│   └── 🔍 RC_Crack_Width_Check.xlsx     (裂缝宽度验算)
│
├── ⚙️ 钢结构设计 (6个模块)
│   ├── 📏 Steel_Beam_Design.xlsx        (钢梁设计)
│   ├── 🏛️ Steel_Column_Design.xlsx      (钢柱设计)
│   ├── 🔗 Steel_Connection_Design.xlsx  (连接设计)
│   ├── 🌉 Steel_Truss_Design.xlsx       (桁架设计)
│   ├── ⚖️ Steel_Buckling_Check.xlsx     (屈曲验算)
│   └── 🔄 Steel_Fatigue_Check.xlsx      (疲劳验算)
│
├── ⚖️ 荷载计算 (5个模块)
│   ├── ⚰️ Dead_Load_Calculation.xlsx    (恒载计算)
│   ├── 👥 Live_Load_Calculation.xlsx    (活载计算)
│   ├── 💨 Wind_Load_Calculation.xlsx    (风载计算)
│   ├── 🌍 Seismic_Load_Calculation.xlsx (地震荷载计算)
│   └── 📊 Load_Combination.xlsx         (荷载组合)
│
├── 🏗️ 基础设计 (4个模块)
│   ├── 🟦 Pad_Foundation_Design.xlsx    (独立基础设计)
│   ├── 📏 Strip_Foundation_Design.xlsx  (条形基础设计)
│   ├── 🔩 Pile_Foundation_Design.xlsx   (桩基础设计)
│   └── 🗂️ Raft_Foundation_Design.xlsx   (筏板基础设计)
│
└── 🎯 专项设计 (4个模块)├── 🧱 Retaining_Wall_Design.xlsx    (挡土墙设计)├── 🪜 Stair_Design.xlsx             (楼梯设计)├── 🏭 Precast_Design.xlsx           (预制构件设计)└── 🔄 Composite_Design.xlsx         (组合结构设计)

📈 总计：26个专业电子表格，5大设计类别

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🚀 开发优先级规划

第一阶段：核心基础模块 (优先级⭐⭐⭐⭐⭐)

1. RC_Beam_Design.xlsx - 钢筋混凝土梁设计 (预计2周)
2. RC_Slab_Design.xlsx - 钢筋混凝土板设计 (预计2周)
3. Load_Combination.xlsx - 荷载组合计算 (预计1周)

第二阶段：扩展功能模块 (优先级⭐⭐⭐⭐)

4. Steel_Beam_Design.xlsx - 钢梁设计 (预计2周)
5. RC_Column_Design.xlsx - 钢筋混凝土柱设计 (预计2周)
6. Dead_Load_Calculation.xlsx - 恒载计算 (预计1周)

第三阶段：专业深化模块 (优先级⭐⭐⭐)

7. Wind_Load_Calculation.xlsx - 风载计算
8. Pile_Foundation_Design.xlsx - 桩基础设计
9. Steel_Column_Design.xlsx - 钢柱设计

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🏢 钢筋混凝土设计模块详解

1. RC_Beam_Design.xlsx - 钢筋混凝土梁设计

📖 主要参考规范

• Code of Practice for Structural Use of Concrete 2013
• BS EN 1992-1-1:2004 (Eurocode 2)
• Buildings Department Practice Note PNAP-139

🔧 设计要点

输入参数模块：

• 材料特性：fcu, fy, Es, γm
• 几何参数：b, h, d, L, 支座条件
• 荷载：恒载、活载、风载组合

计算模块：

1. 弯矩设计

   • K = M/(fcu × b × d²)
   • K值检查 (K ≤ 0.156 单筋，K > 0.156 双筋)
   • 钢筋面积计算：As = 0.5 × fcu × b × d × (1-√(1-2K))/fy

2. 剪力设计

   • τv = V/(b × d)
   • 混凝土抗剪强度：τc
   • 箍筋设计：Asv/sv = (τv - τc) × b/fyv

3. 挠度验算

   • 基本跨径比限制
   • 修正系数考虑
   • 长期挠度计算

⚠️ 特别注意事项

• 香港地区抗震设防烈度较低，但需考虑台风荷载
• 材料安全系数按香港规范取值
• 钢筋等级通常使用Grade 460 (fy = 460 N/mm²)
• 混凝土等级常用C20-C40

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2. RC_Slab_Design.xlsx - 钢筋混凝土板设计

📖 主要参考规范

• Code of Practice for Structural Use of Concrete 2013
• BS EN 1992-1-1:2004 Table A1-A5 (板的弯矩系数)

🔧 设计要点

板类型识别：

• 单向板：ly/lx > 2.0
• 双向板：ly/lx ≤ 2.0
• 悬臂板特殊考虑

单向板设计：

1. 荷载分布

   • 自重：γc × h × 25 kN/m³
   • 面层荷载：建筑做法
   • 活载：按用途确定

2. 内力计算

   • 简支：M = wl²/8
   • 连续：采用弯矩分配法或系数法
   • 剪力：V = wl/2 (简支)

双向板设计：

1. 弯矩分配
   • 参考BS EN 1992-1-1附录A
   • 考虑泊松比影响
   • 扭矩钢筋配置

⚠️ 香港特殊要求

• 最小板厚：住宅120mm，办公楼150mm
• 钢筋间距：主筋≤200mm，分布筋≤300mm
• 保护层厚度：室内25mm，室外40mm
• 裂缝宽度限制：0.3mm (一般环境)

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3. RC_Column_Design.xlsx - 钢筋混凝土柱设计

📖 主要参考规范

• Code of Practice for Structural Use of Concrete 2013
• BS EN 1992-1-1:2004 Section 5 (轴压构件)
• Buildings Department Practice Note PNAP-183 (高层建筑)

🔧 设计要点

柱设计分类：

1. 短柱设计 (L/h ≤ 15)

   • 轴压：N ≤ 0.4fcu × Ac + 0.75fy × As
   • 大偏心：按偏心受压计算
   • 小偏心：按轴心受压计算

2. 长柱设计 (L/h > 15)

   • 长细比限制：L/r ≤ 180
   • 二阶效应考虑
   • 挠曲屈曲验算

配筋要求：

• 纵筋率：0.4% ≤ ρ ≤ 4%
• 箍筋间距：≤ min(12φ, 200mm)
• 搭接长度：按混凝土强度等级确定

🏙️ 香港高层建筑特殊要求

• 超过60m建筑需特殊审批
• 核心筒剪力墙厚度≥200mm
• 高强度混凝土使用限制
• 施工缝处理要求

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⚙️ 钢结构设计模块详解

4. Steel_Beam_Design.xlsx - 钢梁设计

📖 主要参考规范

• Code of Practice for the Structural Use of Steel 2011
• BS EN 1993-1-1:2005 (Eurocode 3)
• Hong Kong Steel Structure Code

🔧 设计要点

材料特性：

• 常用钢材：S275, S355, S460
• 屈服强度：fy = 275/355/460 N/mm²
• 安全系数：γm = 1.05

承载力验算：

1. 抗弯承载力

   • 塑性截面：Mc = Zp × fy / γm
   • 弹性截面：Mc = Ze × fy / γm
   • 侧向屈曲验算

2. 抗剪承载力

   • Vc = 0.6 × fy × Av / γm
   • 腹板剪切屈曲

3. 挠度验算

   • δ ≤ L/250 (一般使用)
   • δ ≤ L/300 (精密设备)

🌪️ 香港风载特殊考虑

• 基本风压：2.3 kN/m² (50年重现期)
• 风载体型系数按建筑形状
• 阵风系数考虑
• 风振响应分析(高层建筑)

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5. Steel_Column_Design.xlsx - 钢柱设计

📖 主要参考规范

• Code of Practice for the Structural Use of Steel 2011
• BS EN 1993-1-1:2005 Section 6

🔧 设计要点

整体稳定性：

1. 轴心受压

   • 长细比：λ = L/r
   • 稳定系数：φ (查表确定)
   • 轴压承载力：N ≤ φ × A × fy / γm

2. 压弯构件

   • 平面内稳定：相关公式验算
   • 平面外稳定：扭转屈曲考虑
   • 相关性验算

节点设计：

• 柱脚锚栓设计
• 梁柱连接设计
• 拼接节点设计

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⚖️ 荷载计算模块详解

6. Dead_Load_Calculation.xlsx - 恒载计算

📖 主要参考规范

• Code of Practice on Wind Effects Hong Kong 2004
• Code of Practice for Dead and Imposed Loads 2011

🔧 计算要点

材料重度 (kN/m³)：

• 钢筋混凝土：25.0
• 砖砌体：19.0
• 钢材：78.5
• 玻璃：25.0
• 保温材料：按实际密度

建筑构件自重：

1. 结构构件

   • 梁、板、柱自重计算
   • 钢筋重量估算 (通常1-3%)

2. 建筑构件

   • 外墙、隔墙重量
   • 楼面做法重量
   • 屋面构造重量

🏢 香港建筑特色考虑

• 外墙多采用幕墙系统
• 分体式空调设备荷载
• 避难层设备荷载
• 天台绿化荷载

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7. Live_Load_Calculation.xlsx - 活载计算

📖 主要参考规范

• Code of Practice for Dead and Imposed Loads 2011
• BS EN 1991-1-1:2002

🔧 荷载标准

楼面活载 (kN/m²)：

• 住宅：1.5
• 办公楼：2.5
• 商场：4.0
• 停车场：2.5 (轿车) / 20.0 (消防车)
• 机房：按设备重量确定

折减系数：

• 影响面积 > 20m²：可适当折减
• 多层同时作用：按统计原理折减
• 不利布置原则

8. Wind_Load_Calculation.xlsx - 风载计算

📖 主要参考规范

• Code of Practice on Wind Effects Hong Kong 2004
• Buildings Department Practice Note PNAP-240

🔧 计算方法

风荷载计算公式：

w = qz × GCp × Cf × A

其中：

• qz：基本风压 × 高度变化系数
• G：阵风系数
• Cp：风压系数
• Cf：体型系数
• A：受风面积

香港特殊参数：

• 基本风压：2.3 kN/m² (内陆) / 2.8 kN/m² (海边)
• 地面粗糙度：按城市化程度分类
• 台风风场模型应用

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🏗️ 基础设计模块详解

9. Pad_Foundation_Design.xlsx - 独立基础设计

📖 主要参考规范

• Code of Practice for Foundations 2017
• BS EN 1997-1:2004 (Eurocode 7)

🔧 设计要点

地基承载力：

1. 容许承载力

   • 天然地基：根据地勘报告
   • 人工地基：按加固方法确定
   • 安全系数：一般取2.0-3.0

2. 基础尺寸设计

   • A = N/fa (其中fa为调整后承载力)
   • 偏心距验算：e ≤ B/6
   • 倾覆稳定性验算

基础结构设计：

• 抗冲切验算
• 抗弯钢筋计算
• 最小配筋要求

🌊 香港地质特点

• 花岗岩风化层分布广泛
• 海相沉积土层
• 地下水位变化影响
• 边坡稳定性考虑

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10. Pile_Foundation_Design.xlsx - 桩基础设计

📖 主要参考规范

• Code of Practice for Foundations 2017
• Piling Code of Practice 2017

🔧 设计要点

桩型选择：

1. 钻孔灌注桩

   • 适用于香港花岗岩地层
   • 直径：800-2000mm
   • 承载力：端阻 + 侧阻

2. 预制桩

   • PHC管桩应用
   • 接头设计要求
   • 质量控制标准

承载力计算：

• 单桩承载力：静力学公式
• 桩群效应：效率系数ηg
• 负摩阻力考虑
• 抗拔承载力验算

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🎯 专项设计模块详解

11. Retaining_Wall_Design.xlsx - 挡土墙设计

📖 主要参考规范

• Code of Practice for Foundations 2017
• Geoguide 1: Guide to Retaining Wall Design

🔧 设计要点

土压力计算：

1. 主动土压力

   • Rankine理论：Ka = tan²(45° - φ/2)
   • Coulomb理论：考虑墙背倾斜

2. 被动土压力

   • Kp = tan²(45° + φ/2)
   • 抗滑稳定性验算

结构设计：

• 墙身抗弯设计
• 抗倾覆验算：Mov/Mr ≥ 1.5
• 抗滑移验算：Fs ≥ 1.5
• 地基承载力验算

🏔️ 香港边坡工程特点

• 人工边坡居多
• 降雨入渗影响
• 植被护坡应用
• 边坡监测要求

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📊 质量控制与验证

电子表格开发标准

1. 输入验证模块

• 参数范围检查
• 材料等级验证
• 几何约束检查
• 荷载组合验证

2. 计算过程跟踪

• 中间计算结果显示
• 规范条文引用
• 计算公式列示
• 单位制统一检查

3. 结果输出格式

• 设计结果汇总表
• 配筋图表生成
• 材料统计表
• 验算结论明示

4. 错误提示系统

• 超限情况警告
• 不合理参数提醒
• 计算收敛性检查
• 工程判断建议

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🔍 版本控制与更新

维护计划

规范更新跟踪

• 定期检查香港规范更新
• 新版Eurocode采纳情况
• 建筑署实务指引更新
• 业界最佳实践收集

用户反馈处理

• 计算错误修正
• 功能增强建议
• 界面优化改进
• 新模块开发需求

质量保证机制

• 同行评议制度
• 标准算例验证
• 第三方软件比对
• 工程实践验证

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📚 总结

建立香港规范结构设计电子表格库需要：

1. 深入理解香港本地规范特点和要求
2. 结合国际先进标准 (Eurocode) 的技术内容
3. 考虑香港地理环境特殊性 (台风、地质等)
4. 建立完善的质量控制体系
5. 保持持续更新维护的能力