浅谈结构设计的基本原则

1/5浅谈结构设计的基本原则摘要結構設計的目的、結構設計的四項基本原則。關鍵字剛柔相濟、多道防線、抓大放小、打通關節、建築結構。結構的設計的目的是使建築物安全和能夠適應使用的要求。結構設計還要遵循結構設計的主要要求是結構安全可靠，所以，我們在結構設計中要保證這樣要求和遵循這個原則。我們現在學習的結構有鋼筋混凝土結構、砌體結構、剛結構、道路和橋梁結構，我們畢業後將要從事的也是結構的設計，我們不能不去考慮一下有關結構設計的要求及其基本的原則，結構設計的好壞直接影響建築物的使用和建築業的發展，同時，還會影響到使用者的安全。基於這樣的要求，下面來總結一下結構設計的基本原則。結構設計的四項基本原則1、剛柔相濟合理的建築結構體系應該是剛柔相濟的。結構太剛則變形能力差，強大的破壞力瞬間襲來時，需要承受的力很大，容易造成局部受損最後全部毀壞；而太柔的結構雖然可以很好的消減外力，但容易造成變形過大而無法使用甚至全體傾覆。結構是剛多一點好，還是柔多一點好剛到什麽程度或柔到什麽程度才算合適呢這些問題歷來都是專家2/5們爭論的焦點，現今的規範給出的也只是一些控制的指標，但無法提供“放之四海皆准”的精確答案。最後，專家們達成難以準確言傳的共識剛柔相濟乃是設計者的追求。、多道防線安全的結構體系是層層設防的，災難來臨，所有抵抗外力的結構都在通力合作，前仆後繼。這時候，如果把“生存”的希望全部寄託在某個單一的構件上，是非常非常危險的。多肢牆比單片牆好，框架剪力牆比純框架好等等，就是體現了多道防線的設計思路。也許我們會自信計算的正確性，但更要牢記絕對安全的防備構件是存在的，還是應該多多考慮當第一道防線跨了，第二道防線能頂住嗎或者能頂住多少還有沒有第三、第四道防線、抓大放小“強柱弱梁”、“強剪弱彎”等是建築結構設計中非常重要的概念。有人問爲什麽不是“強柱強梁”“強剪強彎”呢爲什麽所有構件都很強的結構體系反而不好，甚至會有安全隱患呢這裏面首先包含著一個簡單的道理絕對安全的結構是沒有的。簡單地說，雖然整個結構體系是由各種構件協調組成一體，但各個構件擔任的角色不盡相同，按照其重要性也就有輕重之分。一旦不可意料的破壞力量突然襲來，各個構件協作抵抗的目的，就是爲了保住最重要的構件免3/5遭摧毀或者至少是最後才遭摧毀，這時候犧牲在所難免，讓誰犧牲呢明智之舉是要讓次要構件先去承擔災難。“寧爲玉碎，不爲瓦全”，如果平均用力，可能會“玉石俱粉”，損失則更大矣在建築結構中，柱倒了，梁會跟著倒；而梁倒了，柱還可以不倒的。可見柱承擔的責任比梁大，柱不能先倒。爲了保證柱是在最後失效，我們故意把梁設計成相對薄弱的環節，使其破壞在先，以最大限度減少可能出現的損失。如果梁柱等同看待，企圖讓他們都“堅不可摧”，則可能會造成同時破壞，後果會更糟糕，損失會更大。所以關鍵時刻要分清主次，抓大放小，也就是要取大舍小。、打通關節在結構體系中，所謂關節，是指變化相聚之處，或變化出現的地方。不同類型的構件相接處，同一構件截面改變之處，是關節。廣義上，諸如結構錯層之處，體量改變之處，轉換層亦是關節。關節無處不在，因爲結構體系乃是變化的統一。外力突然襲來之時，對於單一的構件，力量的傳遞簡明，因而容易控制。對於複雜的結構體系，關節的複雜性難於預測和控制,即使從理論上保證了每個組成構件的強度和剛度，但因關節的普遍存在，力量的傳遞往往不能暢通而出現集中甚至中斷，破壞由此而發生。歷次災害表明，從節點開始破壞的建築占了相當大的比例。4/5所以理想的結構體系當然是渾然一體的也就是沒有任何關節的，這樣的結構體系使任何外力都能迅速傳遞和消減。基於這個思路，設計者要做的就是要盡可能地把結構中各種各樣的關節“打通”，使力量在關節處暢通無阻。中醫上雲“通則不痛，痛則不通”，結構就象一個人，氣穴若不能暢通，癥結和隱患就會産生。在設計的四項基本原則中，“剛柔相濟”，“多道防線”，“抓大放小”是設計概念中的戰略問題，但要想得讓這些戰略思想得以實現，靠的是“打通關節”這個原則作爲保證的，結構設計的具體操作，最後全都歸到“打通關節”的貫徹和實施上來。如何打通關節在設計概念裏，要解決的是外力在結構體系內重分配的問題，要確保力量是按照各構件的剛度大小進行分配的，避免出現不合理的集中，最終達致靜態的平衡。因結構形本爲“靜”，滅於“動”中。所有“動”的因素對於結構均爲不利。打通關節保持平衡的目的其實就是使其永遠處於原始的靜態，當力量不能暢通時，構件與構件之間，構件的組成元素與元素之間的靜態平衡一旦被破壞，結構變成機動，“動”即是死，即爲終結。