结构设计新手问题归纳

1、 刚柔相济，多道防线，抓大放小，打通关节1、刚柔相济 合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。结构是刚多一点好，还是柔多一点好？刚到什么程度或柔到什么程度才算合适呢？这些问题历来都是专家们争论的焦点，现今的规范给出的也只是一些控制的指标，但无法提供“放之四海皆准”的精确答案。最后，专家们达成难以准确言传的共识：刚柔相济乃是设计者的追求。道也许都是相通的。想想看，人应该是刚多一点好还是柔多一点好呢？思考的哲人们对此各抒已见，力求给

2、出处世的灵丹妙方。总的来讲，做人太刚和太柔都不受推崇。过份刚强者，应变能力差，难以找到共同受力的合作者，便要我行我素，要鹤立鸡群，即使面对任何突然袭来的恶势力，亦敢于硬顶硬撞而不留变通的余地，这种时候必须有足够的刚度才能立于不败，否则一旦后继乏力，油尽灯枯就会发生脆性破坏，导致伤痕累累、体无完肤的灭顶之灾。在盛赞这种刚气之余，却鲜有人能够或者愿意完全去做到，英雄的眼泪大抵只有英雄自己能体味。人们唯有感叹道：精神可嘉，方法难取！世人处世多以“柔”为本，退一步海阔天空，和为贵。柔者易于找到共同受力的构件以协同消化和抵抗外力。但过柔亦为人所不耻。因为“柔”必然产生变形以适应外力，太柔的结果必然是太大

3、的变形，甚至会导致立足不稳而失去根本。处世极为圆滑者，八面玲珑，见风使舵，整日上窜下跳，左右逢源，活得游刃有余，这种柔得无形，表面上着实不容易受到伤害，骨子里却难免有“似我非我”的疑问，弄不好会个性丧失、面目全非，可能还免不了要背上奴颜婢膝的骂名。所以古人在长期的实践后发现了中庸之道最适合生存。用现代的话来讲大意是做人最好既有原则性又有灵活性，也就是刚柔相济。刚是立足之本，必要刚度不能少，如此方能控制变形在可以忍受的范围内，才不会失掉本质的东西；柔为护身之法，血肉之躯刚度毕竟有限，要学会以柔克刚，不断提高消化转换外力的能力，有时候，牺牲一点变形来抵抗突然到来的摧毁力是必要的，也是值得的，但应以

4、不失去自我为度。只可惜“道可道，道难行”。不是想刚就能刚，想柔便得柔的，刚柔相济只是理想中的“模糊结构”，每个人的组成材料千差万别，生存的地基也不尽相同，所受的外力更难统一定性。如此的差异下，企望哲人们找到统一的、万无一失的处世良方实在勉为其难。不过，每个人如果都能给自己多一点时间，去思考一下适合于自身的结构体系，想必这世界会有另一番光景。2、多道防线 安全的结构体系是层层设防的，灾难来临，所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危险的。多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等，就是体现了多道防线的设计思路。也许我们会自信计

5、算的正确性，但更要牢记绝对安全的防备构件是不存在的，还是应该多多考虑：当第一道防线跨了，第二道防线能顶住吗？或者能顶住多少？还有没有第三、第四道防线？ 人生也应该是多道设防的吧。毕竟，谁能坚信在一棵树上永远吊不死，或者谁又愿意在一棵树上吊死呢？再好的汽车，都会有一个备胎在后面。一辈子平平安安、无灾无难的人实在很幸运。而每当看到饱经沧桑、历尽苦难的人尽力呵护甚至溺爱他们的子女时，也总有一股暧流涌入我的心中。父母是否也该注意到去督促和帮助子女学会构筑人生的第二、第三道防线呢？因为大多时候，最终陪我们走完一生路程的，可能不会是别人，不会是父母，而只有自己啊。 记得有个同行朋友，在精心做完一个建筑的结

6、构设计之后对我说，他煞费苦心地设计了一道又一道的防线来抵抗可能出现的地震破坏，真希望来一场地震检验一下他的成果，可接着他又说心底里有点害怕地震真会到来。我对此很有同感：想一想，最好还是没有检验的机会吧，因为安全的储备能够名副其实，永远处于储备状态才是我们设计者的心愿。我以为我们的生命真的不需要用磨难来证明些什么：生命原来可以不伟大的，但应当快乐，所以我们要努力使其免遭伤害，因为生命只有一次。我想到的只是，虽然生命历程中最好没有任何灾难，但是抵抗灾难的防线却是越多越好，我们宁愿这些防线一辈子都用不上，可谁又会认为建立这些防线就是多余、是空费时间和精力呢？就象建筑结构的安全储备，用不上可不等于没有

7、用的！ 3、抓大放小 “强柱弱梁”、“强剪弱弯”等是建筑结构设计中非常重要的概念。有人问：为什么不是“强柱强梁”“强剪强弯”呢？为什么所有构件都很强的结构体系反而不好，甚至会有安全隐患呢？ 这里面首先包含着一个简单的道理：绝对安全的结构是没有的。简单地说，虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体，但各个构件担任的角色不尽相同，按照其重要性也就有轻重之分。一旦不可意料的破坏力量突然袭来，各个构件协作抵抗的目的，就是为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁，这时候牺牲在所难免，让谁牺牲呢？明智之举是要让次要构件先去承担灾难。“宁为玉碎，不为瓦全”，如果平均用力，可能会“玉石俱粉”，损失则

8、更大矣！在建筑结构中，柱倒了，梁会跟着倒；而梁倒了，柱还可以不倒的。可见柱承担的责任比梁大，柱不能先倒。为了保证柱是在最后失效，我们故意把梁设计成相对薄弱的环节，使其破坏在先，以最大限度减少可能出现的损失。如果梁柱等同看待，企图让他们都“坚不可摧”，则可能会造成同时破坏，后果会更糟糕，损失会更大。所以关键时刻要分清主次，抓大放小，也就是要取大舍小。有舍才有得，舍是为了得。但取谁舍谁，真是个难题。整个社会缩小了就象建筑结构体系。人们竟不住要自问：在冥冥众生中，我是一根梁还是一根柱？我能做一根梁还是能做一根柱？于是这世界充满了竞争，充满了矛盾；于是在这种竞争和矛盾中导演了一出出角色互换的悲喜剧；于

9、是这社会最后必然要论功行赏才显得公平。大概每个人都能在相应的岗位各得其所，社会才会变得有序起来。 身居高位者，承担的责任较大，他（她）的行动会影响到多数人的利益，所以他不能倒，他只能最后倒；所以在给予相应特权的同时更要严格要求他，以确保大众的利益。如果高官和平民享受同样的待遇，不知道还能有多少人想去做官想去承担更多责任。但是倘若手握重权而不慎用，享受特种待遇却没有做出相应的贡献，最终这样的官是做不长久的。就象一根柱子如果没有发挥柱子的作用，大厦将倾，最后倒掉的还包括它自己。 担任次要角色、身处低位的人，身上的担子当然很轻，只能从自己的利益出发去要求社会，因为自身的存亡对他人影响不大，所以获得的

10、特权保护相对很少，甚至没有什么特权，非常时刻还要“舍车保帅”，但幸亏大多时候还可以拥有活得轻松的心情，因为责任小嘛。 不甘寂寞者要想实现角色由低到高的转换，首先要搞清楚自己?承受能力，然后再去努力把能力提高，如此方能担起重任，好高骛远是不明智的。也许我们所需要的，我们想争取的，其实只是一份发热后轻松的心情。 如果说“大材小用”导致的是浪费，“小材大用”蕴藏的则是危险，所以严守“大”关实在很有必要。道理是简单的，比较起来却很残酷-谁愿意承认自己是“小”呢？4、打通关节 在结构体系中，所谓关节，是指变化相聚之处，或变化出现的地方。不同类型的构件相接处，同一构件截面改变之处，是关节。外力突然袭来之时

11、，对于单一的构件，力量的传递简明，因而容易控制。对于复杂的结构体系，关节的复杂性难于预测和控制,即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度，但因关节的普遍存在，力量的传递往往不能畅通而出现集中甚至中断，破坏由此而发生。历次灾害表明，从节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。 所以理想的结构体系当然是浑然一体的-也就是没有任何关节的，这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路，设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节“打通”，使力量在关节处畅通无阻。中医上云：“通则不痛，痛则不通”，结构就象一个人，气穴若不能畅通，症结和隐患就会产生。在设计的四项基本原则中，“刚柔相济”，“多道

12、防线”，“抓大放小”是设计概念中的战略问题，但要想得让这些战略思想得以实现，靠的是“打通关节”这个原则作为保证的，结构设计的具体操作，最后全都归到“打通关节”的贯彻和实施上来。 如何打通关节？在设计概念里，要解决的是外力在结构体系内重分配的问题，要确保力量是按照各构件的刚度大小进行分配的，避免出现不合理的集中，最终达致静态的平衡。因结构形本为“静”，灭于“动”中。所有“动”的因素对于结构均为不利。打通关节保持平衡的目的其实就是使其永远处于原始的静态，当力量不能畅通时，构件与构件之间，构件的组成元素与元素之间的静态平衡一旦被破坏，结构变成机动，“动”即是死，即为终结。可见设计者是协调者，其任务是

13、让所有互不相关的静态构件相聚之后依然处于静态（也就是使其保持常态），或者是处在相对的静态之中。 对比由构件与构件组成的静态“结构体系”，来看看由人与人组成的动态的“社会体系”，这一静一动之间，实在有异曲同工之妙。社会体系既是由动态的人组成，变化乃是其常态。如果把变化亦称为关节的话，这种关节是无形的，或者称为动态的。社会的存在和发展，关键在于“动”字，因为其形本为“动”，灭于“静”中，“静”即是死，即为终结。同样的，打通关节的方法是要解决各种各样的，诸如情感、金钱、地位等等的重分配的问题，要确保这种分配是按某种合理、有效的规则来进行的，避免形成集中而不畅，以期达到动态的平衡。任何静态-也许是强制

14、性的静态，出现了对社会都是不利的。打通关节的目的是使社会永远处在动态之中。无论是思想意识、还是行为举止，一旦被限制，一旦处于停滞，出现静态的死角，社会必将有症结和隐患。是以对于任何动态异端，治理者只能以合理之规则加以疏导，不可强其静止，不可逆之堵之，如此方为长治久安。其实处理和成就世间万物，必须使动为动，静为静，才能平衡；必须动者动之，静者静之，才能持久；必须知其本源，施以规则，顺之导之，才能达至繁荣昌盛。一切的一切，以顺应自然为始，达到平衡为终，诸多规则，只是手段，只为平衡，只为畅通。5.漫谈结构工程师的基本素质对于一个合格的结构工程师来说，最基本的素质之一就是自信和自学的能力，具体地说，就

15、是要不断地完善“真、善、美”的自身修养。真，就是从实际出发，诚恳、实用、合理，不夸大，不缩小。善，就是以人为本，助人为乐，积极主动地与建筑、水电、暖通等专业配合，积极主动地和甲方、施工、监理单位合作完成工程建设。美，就是形式美观大方、自然简洁，语言优美动人，内容表达准确到位，做到一针见血、入木三分。 在这里，我想特别就自信，谈谈对一个刚刚参加工作的毕业生的重要性。每个毕业生都应该有这种自信，那就是经过了大学的刻苦学习，我已经在理论上具备了做好结构设计工作的基本知识和能力。只要我们在工作中灵活运用基本理论，不断地学习和运用规范，不断地向有经验的工程师学习请教，脚踏实地，我们很快就可以感受到结构设

16、计工作的无穷乐趣和无限魅力。如果我们可以相信自己，我们的大脑就会转动起来，产生无限的能量。但是如果我们否定自己，那么我们就怎么也找不到好的方法来解决问题。有了自信，并不是盲目自大，而是要更谦虚乐观。 对于一个合格的结构工程师来说，一定还要具备理论和实践相结合的素质，也就是要坚持实践方法认识理论实践的不断循环的过程。只要我们投身到实践中去，在实践中运用和完善理论，就可以很快地使自己成为一个真正合格的结构工程师。 一个结构工程师要有一种荷载的意识，也就是荷载的传递和抵抗的概念。我们要认真地学习、理解和运用规范。对于规范，我们要遵守，但不必盲从。我们应该以规范为指导，创造性地去解决实际问题，关键是要

17、真正地提高我们自身的技术水平和业务能力，鼓励自己的责任感和事业心。因此，对于一个刚刚参加工作的毕业生来说，首先要花大量的时间来学习规范，不要怕烦，用你学过的理论知识来理解规范，有疑问就要多方请教，反复思考。总之，理论是根，规范是本，两者相辅相成，在实践中检验理论和规范，在实践中发展理论和规范。 对于一个合格的结构工程师来说，一定还要具备从整体和大局着眼，从小处入手的素质。什么叫从整体和大局着眼呢？1、三性统筹：可靠性、适用性（先进性）、经济性加以统一的辩正考虑，以可靠地满足工作性能为基准，反对不切实际的强调先进，反对不讲求经济效益。2、四位一体：建筑、结构、水电、暖通要有机地配合，各得其所，发

18、挥专长。3、多方兼顾：勘察、设计、施工、管理、使用、维护、保养要全面地综合分析，贯穿到整个建筑物中去。4、要把人的因素考虑进去，从施工过程和实际使用中的各种不同情况都加以综合考虑，要为用户服务，为使用者着想。5、要有上部结构和地基基础共同作用的概念分析。6、上部结构要有空间整体的分析模型和计算简图。7、要考虑建筑物所在位置和周围建筑物及环境不同而引起的变化，同一建筑物在不同的地区会有不同的受力状态和整体模型。从小处入手，就是要正确处理好荷载的取值和分布情况，正确选择结构构件，正确处理连接锚固的构造要求，细致地解决局部的各种详图等等。还要有分解的概念，不仅仅是分解成单个的具体结构构件，更重要的是

19、采用温度缝、沉降缝、防震缝分解成一个个规则的结构单元，满足合理结构的要求。6.结构设计安全度专题讨论综述1、关于可靠度设计理论 可靠度理论是分析结构安全性的一种有效手段。我国已颁布统一标准，要求结构设计规范按可靠度理论设计。70年代的我国混凝土结构、木结构和钢结构设计规范分别采用不同的设计方法体系，在安全度的表达形式上互不相同，给设计或教学都造成不便，80年代用可靠度理论率先加以统一。但是，对规范采用可靠度理论，以及这一理论能否将各种结构的安全度都统一在同一体系中，专家们持不同意见：（1）认为我国规范采用了先进的可靠度理论，用失效概率度量结构的可靠性，通过将抗力和作用效应相互独立。将随机过程化

20、为随机变量并以经验为校准点，成功地将这一理论用于建筑结构设计规范中，这是我国规范先进性的一种表现。（2）认为可靠度理论是分析和度量结构安全性的一种先进手段，但在应用上还有其局限性，理论本身也有一些方面未能突破，比如结构可靠度分析的三个约束条件：将抗力与作用效应分离，将随机过程变为随机变量，以及将截面承载力的安全指标作为结构的可靠指标，随着认识的发展都值得质疑。用概率可靠度理论需要进行大量数据统计，但不论荷载统计或抗力统计都还存在一些问题，规范安全度还需考虑将来可能出现的荷载变化。概率可靠度理论会有意或无意地简化、忽略本应考虑但又无法用这一理论处理的因素，如一定程度的人为失误以及社会。经济因素等

21、。可靠度理论强调三个正常，即正常设计、正常施工和正常使用，但正常和不正常有时不易界定。匆忙地将可靠度理论推广于各种规范，会带来一些不必要麻烦，比如地基基础规范中，地基承载力强度的设计值竟比标准值还高，抗震设计规范中不得不引入调整系数。（3）认为分项多安全系数设计方法要比可靠度方法更为灵活实用。在确定安全系数时，同样可以利用可靠度理论一起作分析，最后选定合适的系数值。鉴于现行建筑结构设计规范已经采用了可靠度理论，不足之处可继续改进，而其设计公式的表达形式又与分项多安全系数基本相似，所以也不必再回到老路上去。现行可靠度设计规范中的分项系数，其含义可以模糊些，考虑更多的经验因素，这在可靠度理论中也是

22、说得过去的。规范采用可靠度理论应采取实事求是的态度，能用的尽量用，尚不成熟的将来再用，不宜用行政手段一刀切去追求“统一”。2、多大的安全度才算够 多大的安全度才算够？这是一个探讨已久的国际性课题。所谓“安全”，包括保证人员财产不受损失和保证结构功能的正常运行，即所谓的“强度”和“功能”二原则，结构安全度还应保证结构有修复的可能，加上“可修复”则为三原则。 与国际上一些通用标准相比，我国混凝土结构规范设定的安全度水平偏低，有的偏低较多。由于不同标准对安全度的表示方法不一样，所采用的抗力计算公式也不一致，要准确估计不同标准之间安全程度的差异比较困难。有的专家认为，我国规范与欧洲模式规范相比，可靠度

23、只是偏低一些，并在可接受的范围内；另有专家认为，我国规范的安全度要比欧美规范低2040；也有专家认为，如果再考虑到荷标准值的差异，对于有些建筑物楼层，安全储备相差远不止40。解放后，我国结构设计安全度历次变更，现在的安全度低于50年代。 确定结构的安全储备或安全度水平，应考虑到国家和社会的经济、技术水平，结构的生命周期，结构的功能需求，以及增加安全度与增加费用之间的关系。在当前历史条件下，如何对规范的设计安全度进行调整，专家们有不同的见解：（1）认为现行规范的设计安全度在总体上是合适的，只要施工质量保证，设计不出错误，安全程度已能满足要求。所以不必作出全面的变更，个别地方有不够的，则可作局部修

24、补。规范对安全度的要求只是最低值，设计人员完全可以根据不同的工程对象，必要时采用高于规范规定的数值。我国是发展中的国家，还是要尽量提倡节约，即使在美国，省钢也是受表扬的。我国规范中的构造要求，并非都比外国低。有的已经超过。外国大企业在北京买了按我国规范设计的大楼，说明我国规范不是进不了国际市场。现在对安全度进行讨论，应注意不要引起误导，以为规范安全度不够而在设计中盲目加大构件截面，造成不必要的浪费。（2）认为现行规范安全度与国际相比虽然偏低，但使用十年来已成功建成约100亿m2的建筑物，实践已经证明，现行规范安全度是可以接受的，这是重要的经验，不能轻易放弃。但考虑到客观形势变化，国家经济实力增

25、强和住宅制度改革现状，可以将现行设计可靠度水平适当提高一点，这样投入不大，却对国家总体和长远利益有利。（3）认为设计安全度应大幅度提高。由于环境变了，对结构功能和安全程度的需求增强了，比如现在出现事故造成的损失已非昔日可比。规范要适应从计划经济体制到市场经济体制的转变，从短缺经济年代的影响下走出来。现在，建筑物商品化，结构造价在建筑物售价中的比例愈来愈低，用相对较少的钱换得更为可靠和更为好用的房子，应属合理消费，为此而多用一些钢筋也属合理使用，说不上有违节约。如果既不要国家出钱，又能刺激生产，也不浪费资源，就不要限制合理消费，限制对商品高质量和高标准的追求。所谓“大幅度”提高，只是一个宏观估计

26、。我国幅员广阔，各地经济发展很不平衡，提高幅度可区别对待。经济发达的大城市，建筑物功能要求和售价都高，设计安全度应相对高些。（4）认为设计安全度水平应尽量与国际接轨，比如混凝土结构能够与美国混凝土学会（ACI）的规范接近。即使达到相同的安全度水平，由于施工和材料的管理水平尚与国外有较大差距，结构的实际安全储备仍会偏低。我国现行规范的低安全度水平是历史条件造成的，在60年代初编制我国混凝土规范时，对当时工程事故频繁状况，不少专家曾提出增大安全度，但限于当时政治形势和经济状况而未能实现。现在条件变了，安全度应该提高。（5）我国目前的建筑业队伍有3500万人，其中2000万来自农村，在确定结构设计安

27、全度时，确实不能不考虑施工队伍平均受教育水平低的现状。对于设计和施工，也不能不考虑难以避免的一定程度的人为差错（humanerror）。要提高施工质量和管理水平，牵涉到人员素质和技术的发展，需有一个长期的过程。不能认为这些问题完全是施工的而在设定规范的安全度水平时不予理睬。也有专家指出：一些有经验的设计人员，能够针对具体工程和施工的特点，需要时能选用高于规范规定的最低要求，可是没有经验的设计人员就不一样，还要提防故意钻规范最低要求空子的。确定规范的设计安全度水平时，应该考虑这些现实。（6）关于工程事故与设计安全度的关系，专家们一致认为：当前频繁的工程事故主要是野蛮施工和管理腐败所致。有些专家认

28、为，国内发生的工程事故与现行规范的安全度没有关系，规范的安全度是够的。不过也有专家指出，一些工程事故往往由多种因素综合造成，施工质量差、设计有毛病、结构安全储备又偏低，加在一起终于酿成大祸，这类情况不是由于野蛮施工和管理腐败，较高的安全度总是与较低的失效概率相联系，这是客观规律；例如铁路工程结构的设计比较保守，安全度大，施工管理也比较严格，到现在没有发生一例倒塌事故。建筑工程安全事故由来已久，只是不象现在这样可以爆光而已。3、设计要从多个方面来保证结构的安全性 结构设计的首要任务是选用经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠指标以保证结构的安全性。结

29、构的安全度通常指安全系数或可靠指标，实际上只是对结构截面强度安全的一种度量，与此相关的还有荷载和材料强度标准值的取值。影响结构安全性的因素大多，安全度是保证结构安全性的重要方面但不是全部。有些设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系。结构构造。结构材料、结构维护、结构耐久性、以及从设计，施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结构整体性和延性不足，抗偶然作用和防倒塌能力差；或者计算图形和受力路线不明确，造成局部受力过大：或者混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄，消弱了结构耐久性；这些都会严重影响结构的安全性

30、 结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题，设计时要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性，并要对施工单位提出具体要求。现在有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少，重视强度极限状态而不重视使用极限状态，重视新建筑的建造而不重视旧建筑的维护。4、关于设计规范的操作和管理国际上的结构设计规范有二种体制，一种是推荐性的，另一种是强制性的。发达国家的规范多是推荐性的，对设计人员只起帮助指导作用，结构工程千变万化，规范不可能取代设计人员所必需的理论知识、经验和判断，设计人员必须自己承担设计的全部责任，可以不受推荐性规范的约束。我国的设计规范则是强制性的，是设计人员必须遵守的法律，如有违反，一切责

31、任由设计人自负，而出了事故，设计人员也可凭规范推卸责任。几十年来，这种做法已在工程设计界深入人心，因而对规范的制订工作也就提出了很高的要求。强制性规范的不足之处是，不能灵活适应设计中遇到的各种情况，难以照顾到设计者可能遇到的各种特殊问题，而且客观上不利于发挥调动甚至限制设计人员的创造性。强制性规范的利弊值得仔细探讨。 长期以来，我国规范由政府部门管理，随着政府机构精简和政府功能转变，有人担心在规范管理的力度上会否削弱。今后可否借助各种学会、协会的积极性，委托学会、协会来编制和管理，而政府部门则起批准监督作用。如果将规范的课题研究，规范的编制和规范的批准分成独立的不同层次，是否会更好一些。在规范

32、的编订和管理上，如何能更好地适应既是社会主义。又是市场经济的体制，有必要作细致的研究。浅议建筑结构设计中的概念设计在不断的结构设计研究与实践中，人们积累了大量有益的经验，并体现在设计规范、设计手册、标准图集等等。随着计算机技术和计算方法的发展，计算机及其结构程序在结构工程中得到大量地应用，每个设计单位都在为彻底甩掉图板而做努力。结果给部分结构工程师造成一种错觉，觉得结构设计很简单，只需遵循规范、手册、图集，等待建筑师给出一个空间形成的方案（非结构的），使用计算机，然后设法去完成它，自己只不过是一个东拼西凑的计算机画图匠而已。这不仅不能有效地运用他们的知识、精力和时间，而且还会与建筑师的交流中产

33、生分歧与矛盾。我国结构计算理论经历了经验估算，容许应力法，破损阶段计算，极限状态计算，到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。现行的建筑结构设计统一标准(GBJ68-84)则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则,以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用。概率极限状态设计法更科学、更合理。但该法在运算过程中还带有一定程度的近似，只能视作近似概率法。并且光凭极限状态设计也很难估计建筑物的真正承载力的。事实上，建筑物是一个空间结构，各种构件以相当复杂的方式共同工作，且都并非是脱离总的结构体系的单独构件。目前，人们在具体的空间结构体系整体研究上还有一定的局限性，在设计过程中采用了许

34、多假定与简化。作为结构工程师不应盲目的照搬照抄规范，应该把它作为一种指南、参考，并在实际设计项目中作出正确的选择。这就要求结构工程师对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识，把概念设计应用到实际工作中去。 所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得方案往往概

35、念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的的经济可靠性能。同时，也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。 比如，有的设计人员用多、高层结构三维空间分析程序来计算底层框架，还人为的布置一些抗震墙，即不能满足楼层间的合理刚度比，也不能正确地反映底层框架在地震时受力状态。问题在于结构概念不明确，没考虑这两种结构体系的差异。软件的选择和使用不当，造成危害是不容忽视的。美国一些著名学者和专家曾警告工业界：“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”然而避免这种情况，概念设计的思想不妨是个好方法。 运用概念设计的思想，也使得结构设计的思路得到了拓宽。传统的结构

36、计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R，以至混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。以抗震设计为例，一般是根据初定的尺寸、砼等级算出结构的刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，结构刚度越大，地震作用效应越大，配筋越多，刚度越大，地震力就越强。这样为抵御地震而配的钢筋,增加了结构的刚度,反而使地震作用效应增强。其实，为什么不考虑降低作用效应S呢？目前在抗震设计中，隔震消能的研究就是一个很好的例子。隔震消能的一般作法是在基础与主体之间设柔性隔震层；加设消能支撑（类似于阻尼器的装置）；

37、有的在建筑物顶部装一个“反摆”，地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反，从对建筑物的振动加大阻尼作用，降低加速度，减少建筑物的位移，来降低地震作用效应。合理设计可降低地震作用效应达60%，并提高屋内物品的安全性。这一研究在国内外正广泛地深入展开。在日本，研究成果已经广泛应用于实际工程中，取得良好的经济、适用效果。而我国由于经济、技术和人们认识的限制，在工程界还未被广泛地应用。 同时，在目前建筑结构抗震鉴定及加固中，概念设计的思想也应得到延伸。在1976年唐山地震中，天津市加固的2万间民房无一倒塌，但天津第二毛纺厂三层的框架厂房，却因偏重于传统构部件的加固，忽视结构总体抗震性能的判断，造成不合

38、理的加固使抗震薄弱层转移，仍然倒塌。 概念设计的思想被越来越多的结构工程师所接受，并将在结构设计中发挥越来越大的作用。然而现在的高校教学中，往往只重视单独构件和孤立的分体系的力学概念讲解。尤其在专业课教学中，单项计算练习居多，综合练习偏少，并着重体现在考题中，使得相当部分学生养成只知套用公式解题的习惯。而且近年来强调计算机应用教育，比如，毕业设计用结构设计软件计算、出图。但由于计算机设计过程的屏蔽，手算过程训练程度的削弱，造成学生产生一定依赖性,结果综合运用能力下降，整体结构体系概念模糊。这些对于培养具有创造力、未来的工程师是相当不利的。 随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计

39、也提出了更高的要求。发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。其中，打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构工程师的创新能力，是相当必要的。因为他们是结构设计革命的推动者和执行者。这则需要工程界和教育界进行共同的努力。推广概念设计思想是一种有效的办法。 著名的美国工程院院士林同炎教授在结构概念和体系一书中为结构工程师提供了广泛而又有独特见解的结构概念设计基础知识和设计实例。该书着重介绍用整体概念来规划结果总体方案的方法，以及结构总体系和个分体系尖的相互力学关系和简化近似设计方法。为结构工程师和建筑师在设计

40、中创造性地相互配合，设计出令人满意的建筑奠定基础。这本书第二版的出版，为我们更好的加深概念设计的理解，提供有益的帮助。总之，概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想，这就让我们来共同学习、发展它吧，为结构设计的发展作出应有的贡献。正确应用CAD软件提高建筑结构设计质量随着计算机硬件技术的发展和建筑结构分析理论的日臻完善,计算机辅助设计(CAD)系统在建筑设计领域得到越来越广泛的应用。尤其是近年来高层建筑结构分析理论的逐步成熟,极大地推动了我国高层建筑的发展。 下面主要介绍这些结构软件使用过程中容易出现的问题及设计时应注意的事项。1设计中存在的问题 我们在设计中及与其它设计单位交往的过程中发现,

41、虽然采用了CAD,但在结构施工图中出现了许多概念性的错误和计算错误,有些错误可能会导致严重的后果。究其原因是由于许多结构设计人员并未接受过系统的专业知识学习,虽然初步掌握了一些建筑结构设计软件的使用能力,但是缺乏对整体结构概念的认识,过分相信计算机分析结果而出现结构计算模型与实际建筑物的较大差别;或由于软件技术条件认识不清而导致错误的计算结果。为此,本文就近几年来发现的这些问题及其原因,结合PKPM软件的应用作一些简单的分析,以便提高建筑结构的设计质量。111超规范设计导致结构存在安全隐患 超规范设计问题对中小设计院来说是禁而未绝的问题。虽然建设主管部门三令五申的强调,但是由于缺乏有效的管理手

42、段和约束机制,有的地方设计审查流于形式,或对设计图纸的审查只限于对建筑造型的审查,使得一些超规范设计变成了耸立于城市街头的建筑物。当然,超规范设计有设计单位主观上的原因,也有的是客观上造成的。超规范设计的问题主要表现在几个方面:(1)砖混结构层数和高度超规范问题。在建筑抗震设计规范(GBJ11289)(以下简称“抗规”)中,多层砌体房屋由高度和层数两个指标控制,一般认为,超过其中的一个控制指标即是超规范设计。近年来,一些抗震设防地区所建砖混建筑物相继出现8层带半地下室砖混住宅。严格地讲,按“抗规”第51112条规定,带半地下室住宅房屋的高度和层数应从地下室地面算起,也就是说,8层带半地下室建筑

43、的实际层数应为9层。(2)底层框架砖房超规范设计问题。底层框架砖房除存在上述高度和层数超规范问题以外,还存在底层框架本身的设计超规范问题。“抗规”所谓的底层框架是指底层为框架-抗震墙承重的结构,且宜采用钢筋混凝土抗震墙,但抗震烈度为6度和7度地区可采用嵌砌于框架之间的砖墙。根据了解的情况,有些工程底层框架虽有抗震墙但截面面积明显不足。一些工程竟采用底层纯框架结构,而且在抗震区总层数达到8层。并有1托7、2托6、甚至3托5的底层纯框架形式出现,并且在实际工程中底层有限的几片砖墙还常常是按填充墙来考虑。这种结构形式大都出现在临街的住宅设计中,尤其近年来在房地产开发商所建的商品房中居多,这种结构形式

44、的建筑在地震中的表现是非常脆弱的。所以,一旦有地震发生,其后果将是十分严重的。(3)旧房改造设计中的超规范问题。某些过去设计建造的房屋在建设当时该地区的抗震设防烈度低于现行的设防烈度,或由于建筑时的材料所限,其抗震能力较差,已属于抗震加固对象,而某些设计单位未进行加固设计而进行了加层设计,有的加层设计还超过现行规范要求。在加层施工中原结构有不同程度的破坏,加层设计对该建筑的抗震性能来说无疑是雪上加霜。调查发现,导致超规范设计的主要原因有如下几方面:一是某些设计人员遵循规范的意识淡薄,对规范规定模糊不清、学习不够,甚至有些结构设计人员从来没有考虑过规范的要求。二是建筑设计的人员结构概念模糊,从建

45、筑设计方案阶段造成结构设计是超规范的,而又片面地强调所谓的建筑形式等要求,使结构难以满足规范要求。三是某些建设单位由于从投资的限制、土地利用率等方面出发而提出不满足规范要求的结构形式,而设计部门为得到工程的设计任务故意违反规范规定,有的设计单位领导为了眼前的利益,迫使设计人员进行超规范设计,四是设计审查部门迁就建设单位的意图,使超规范设计在某些地方合法化甚至成为不成文的地方标准和习惯作法。笔者认为,设计规范作为国家制定的规程是指导建筑设计的纲领,作为建筑设计工作者,在任何时候都不应当违反。112过分依赖计算机分析结果,忽视抗震概念和构造设计在实际工程中,不同程度地存在着忽视抗震概念设计和构造设

46、计的问题。例:某6度抗震区建筑,设计为6层带半地下室砖混住宅,上部结构布置均匀规整,但是上部作为主要承重和抗震墙体的内纵墙却没有基础,而是坐落于地下室的内横墙上,也就是说,上部6层墙体的线荷载,变为集中荷载(点)传于地下室横墙上,这种结构的传力路线是最为不利的。再如:某6层砖混结构商品楼,下部3层为商业网点,上部3层为住宅,初看起来好象并无不妥,但是下部1层均为贯通整个进深的单间门市部,开间为30003900mm,实际上就是1层只有横墙而没有纵墙,这样的建筑其纵向的抗震能力很小,是不能够按砖混结构来设计的。其设计者认为按砖混结构设计,层数及高度均不超规范,结构是可行的。殊不知它的抗震性能是极差

47、的,是不能满足抗震要求的。 建筑物抗震设计包括三部分内容,即概念设计、构造设计和结构计算。众所周知,地震是一种复杂的自然现象,我们对建筑物的地震破坏机理还不十分清楚,对地震的破坏现象也只是停留在感性认识阶段,建筑物抗震计算的原理只是一种近似方法。所以,我们在进行建筑物抗震设计时,一定要遵循“抗规”提出的抗震设计原则和抗震设计构造要求来正确应用CAD软件提高建筑结构设计质量进行设计,例如底层框架结构上部的砖房的构造措施比多层砖房的构造措施要严格一些,要求构造柱的纵向钢筋不宜小于4<14,箍筋间距不宜大于200mm等,不能按砖房的抗震措施来设计,也不能单凭计算结果来判断结构的可靠性,象上述的

48、两个例子,结构的静力计算是没有问题的,而纵向抗震能力明显不足。113对软件技术条件不清,导致计算和绘图结果错误 每一种计算理论都有它的假定条件,每一个软件的编制都符合特定的技术条件,我们熟悉的PKPM系列软件也不例外,如果没有很好地理解软件技术条件便不能很好地利用软件来解决实际问题。一些对结构概念不很清楚的设计人员可能会过分地相信计算机而出现严重的设计错误。6层砖混结构,其中第6层为大空间会议室,而且第6层沿纵墙外挑1200mm。也就是说,第6层的屋面、墙体等荷载最终传于5层的外挑梁上,而挑梁向内的平衡长度不够或挑梁上的平衡荷载不足,显然挑梁的抗倾覆能力不足。设计者认为:挑梁的计算数据是由PM

49、CAD软件生成的,其配筋是经过PK软件计算的,计算结果没有问题。其实,由于设计者对软件技术条件不明,在操作时有荷载漏项,导致计算结果错误。结构设计人员培训讲座1结构设计的概念及内容： 结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础，墙，柱，梁，板，楼梯，大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系，包括竖向和水平的承重及抗力体系。把各种情况产生的荷载以最简洁的方式传递至基础。结构设计的内容由上可知为：基础的设计。上部结构的设计和细部设计。2结构设计的阶段：结构设计的阶段大体可以分为三个阶段，结构方案阶段，结构计算阶段和施工图设计阶段。方案阶段的内容为：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来确定建筑的结构形式（例如，砖混结构，框架结构，框剪结构，剪力墙结构，筒体结构，混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式）。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承重体系和受力构件。结构计算阶段的内容为：一：荷载的计算。荷载包括外部荷载（例