结构力学追求设计

结构力学追求设计一、结构力学与设计概述

结构力学是研究结构在各种荷载作用下的受力、变形和稳定性的科学，其核心目标是为工程设计提供理论依据和技术支持。设计则是指根据功能需求、经济性和安全性等原则，创造满足特定条件的结构方案。结构力学追求设计，意味着将力学原理与工程设计实践紧密结合，以实现高效、安全、经济的结构体系。

（一）结构力学的核心内容

1.力学原理：包括静力学、动力学和材料力学等基础理论，用于分析结构的内力、变形和振动特性。

2.结构分析：通过计算和模拟，确定结构在不同荷载下的响应，如位移、应力、频率等关键参数。

3.稳定性分析：评估结构在荷载作用下的抵抗失稳能力，确保设计的安全性。

（二）设计在结构力学中的重要性

1.安全性：设计需满足强度、刚度和稳定性要求，防止结构失效。

2.经济性：优化材料用量和施工工艺，降低成本。

3.功能性：根据使用需求，设计满足特定性能的结构形式。

二、结构力学在设计中的应用

将结构力学原理应用于设计，需遵循科学的方法和步骤，以确保方案的合理性和可行性。

（一）设计流程

1.需求分析：明确结构的功能要求，如承载能力、跨度、使用环境等。

2.初步方案：根据力学原理，提出多种可能的结构形式，如梁、柱、桁架等。

3.详细计算：对选定方案进行力学分析，包括荷载计算、内力分布、变形评估等。

4.优化调整：根据计算结果，优化结构参数，如截面尺寸、材料选择等。

5.施工验证：结合施工条件，验证设计的可实施性。

（二）设计中的关键考虑因素

1.荷载类型：包括恒载（自重）、活载（人群、设备）、风载、地震作用等，需全面分析其影响。

2.材料特性：不同材料（如钢、混凝土）的力学性能差异，需合理选择以匹配设计要求。

3.环境因素：温度变化、湿度、腐蚀等环境因素对结构的影响，需在设计中予以考虑。

三、案例分析

（一）桥梁设计

1.方案选择：根据跨度和荷载需求，选择梁桥、拱桥或斜拉桥等形式。

2.力学分析：计算主梁的弯矩、剪力，评估桥墩的稳定性。

3.优化设计：通过调整桥面坡度、支座形式等，提高结构效率。

（二）高层建筑设计

1.结构体系：采用框架结构、剪力墙结构或筒体结构，根据高度和地质条件选择。

2.抗侧力设计：计算风荷载和地震作用下的层间位移，确保结构抗震性能。

3.基础设计：根据地质报告，设计合适的桩基础或筏板基础，保证承载能力。

四、总结

结构力学追求设计，强调理论联系实际，通过科学的方法和精确的计算，实现安全、经济、高效的工程设计。设计师需深入理解力学原理，结合工程经验，不断优化设计方案，推动结构工程的发展。

**一、结构力学与设计概述**

结构力学是研究结构在各种荷载作用下的受力、变形和稳定性的科学，其核心目标是为工程设计提供理论依据和技术支持。设计则是指根据功能需求、经济性和安全性等原则，创造满足特定条件的结构方案。结构力学追求设计，意味着将力学原理与工程设计实践紧密结合，以实现高效、安全、经济的结构体系。

（一）结构力学的核心内容

1.**力学原理**：这是结构力学的理论基础，包括但不限于：

(1)**静力学**：研究物体在力系作用下的平衡状态。关键概念包括力、力矩、约束反力等。在结构设计中，静力学用于分析结构在恒载（如自重、固定设备重量）作用下的内力（轴力、剪力、弯矩、扭矩）分布。

(2)**材料力学**：研究材料在受力时的应力、应变、强度、刚度和塑性等特性。设计时需依据材料力学性能选择合适的材料（如混凝土、钢材），并校核其是否满足强度、变形和耐久性要求。

(3)**结构动力学**：研究结构在动荷载（如地震、机器振动、风荷载）作用下的响应。设计需考虑结构的自振频率、振型，避免共振，并计算结构的动力放大系数，确保其在动态环境下的稳定性。

2.**结构分析**：这是将力学原理应用于具体结构的过程，主要方法包括：

(1)**静力分析**：计算结构在静止荷载下的内力和变形。常用方法有：

-**力法**：基于结构平衡方程和变形协调条件，建立方程组求解未知力。适用于超静定结构。

-**位移法**：基于结点位移和转角，建立方程组求解。适用于梁、框架等结构。

-**截面法**：直接截取结构某部分，分析其受力状态，计算特定截面的内力。

(2)**动力分析**：计算结构在动荷载下的响应。常用方法有：

-**时程分析法**：通过积分方程，逐步计算结构在时间历程中的响应。适用于复杂荷载和重要结构。

-**反应谱法**：利用预先计算好的反应谱（如地震影响系数曲线），简化计算过程，适用于抗震设计。

3.**稳定性分析**：评估结构在荷载作用下抵抗失稳的能力，防止结构发生突然的变形或破坏。主要考虑：

(1)**几何稳定性**：分析结构在荷载作用下是否会发生几何形态的突变，如压杆的失稳（欧拉临界力）。

(2)**材料稳定性**：考虑材料在循环荷载或高温下的性能退化，评估疲劳和蠕变效应。

（二）设计在结构力学中的重要性

1.**安全性**：这是设计的首要目标，确保结构在各种预期荷载下不会发生破坏或过度变形。具体体现在：

(1)**强度校核**：确保结构各构件的最大应力不超过材料的许用应力。需考虑荷载组合（如恒载+活载+风载）。

(2)**刚度校核**：确保结构的最大变形（如层间位移）在允许范围内，以保证使用功能和舒适度。

(3)**稳定性校核**：确保结构在荷载作用下不会发生失稳。需进行压杆、板壳、整体结构的稳定性验算。

2.**经济性**：在满足安全性和功能性前提下，优化资源利用，降低成本。体现在：

(1)**材料优化**：选择性价比高的材料，并优化材料用量，如采用高强度材料减少截面尺寸。

(2)**结构简化**：简化结构形式，减少构件数量和连接节点，降低施工难度和成本。

(3)**施工效率**：考虑施工工艺和工期，设计便于制造、运输和安装的结构方案。

3.**功能性**：设计需满足特定的使用需求，如跨度、高度、空间布局、设备安装等。需结合力学分析，合理确定结构形式和尺寸。

**二、结构力学在设计中的应用**

将结构力学原理应用于设计，需遵循科学的方法和步骤，以确保方案的合理性和可行性。

（一）设计流程

1.**需求分析**：这是设计的起点，需明确项目的具体要求，包括：

(1)**使用功能**：结构需满足何种用途，如办公、居住、商业、工业等，不同功能对荷载、空间、环境有不同要求。

(2)**几何约束**：结构的平面尺寸、高度限制、与其他建筑的连接关系等。

(3)**环境条件**：地理位置（气候、地震烈度）、地质条件（地基承载力、土层分布）、周边环境（如附近高大建筑物对风荷载的影响）。

2.**初步方案**：根据需求分析，结合力学原理，提出多种可能的结构形式和布置方案。需考虑：

(1)**结构体系选择**：如框架结构、剪力墙结构、桁架结构、网架结构、壳体结构等，每种体系有其优缺点和适用范围。

(2)**构件布置**：确定主要承重构件（梁、柱、墙）的位置和数量，形成初步的结构网格。

(3)**材料初选**：根据荷载大小、环境条件、工期等因素，初步选择结构主要材料（如混凝土强度等级、钢筋种类、钢材牌号）。

3.**详细计算**：对选定方案进行深入的力学分析，这是设计的核心环节，包括：

(1)**荷载计算**：根据相关标准（如建筑荷载规范中的荷载值），计算结构承受的各种荷载大小，并考虑组合效应。需区分永久荷载、可变荷载和偶然荷载。

(2)**内力分析**：采用适当的力学方法（如力法、位移法），计算结构在荷载作用下的内力分布（轴力图、剪力图、弯矩图、扭矩图）。

(3)**变形计算**：计算结构在荷载作用下的变形（挠度、转角），评估是否满足刚度要求。

(4)**稳定性验算**：对关键构件（如压杆）和整体结构进行稳定性分析，如计算临界荷载或屈曲模态。

4.**优化调整**：根据详细计算结果，对初步方案进行优化，以提高性能或降低成本。常见优化方向包括：

(1)**截面优化**：调整构件截面尺寸，使其刚好满足强度和稳定性要求，实现材料的最优利用。

(2)**体系优化**：改变结构体系或构件连接方式，改善结构性能（如提高刚度、增强延性）。

(3)**材料替换**：考虑使用不同强度等级的材料或复合材料，以降低成本或提升性能。

5.**施工验证**：在结构设计完成后，需结合施工条件进行验证，确保设计的可实施性。需考虑：

(1)**施工方法**：设计是否适应选定的施工工艺，如大跨度结构的分段吊装、高耸结构的滑模施工。

(2)**模板与支撑**：临时支撑体系的设计是否安全可靠，模板是否便于制作和拆除。

(3)**运输与安装**：大型构件的运输和安装是否可行，需进行专项设计。

（二）设计中的关键考虑因素

1.**荷载类型**：荷载是结构设计的输入条件，需准确确定各种荷载的大小、分布和作用方向。主要包括：

(1)**恒载**：结构自重及固定设备、装修等的重量，相对稳定，易于计算。

(2)**活载**：人群、家具、车辆、设备等可变荷载，大小和位置随时间变化，需根据规范取值，并考虑组合效应。

(3)**风荷载**：空气流动对结构产生的压力或吸力，大小与风速、结构形状、高度有关，需考虑风压分布和振型效应。

(4)**地震作用**：地震时地面运动对结构产生的惯性力，是重要的偶然荷载，需根据地震烈度、场地条件进行计算。

2.**材料特性**：材料是结构实现力学性能的载体，其特性直接影响设计结果。需关注：

(1)**强度指标**：如混凝土的抗压强度、抗拉强度，钢材的抗拉强度、屈服强度。设计时以标准值或设计值进行计算。

(2)**弹性模量**：反映材料的刚度，是计算变形和应力的重要参数。

(3)**塑性性能**：如钢材的屈服后强化性能、混凝土的受压破坏形态。影响结构的延性和抗震性能。

(4)**耐久性**：材料抵抗环境侵蚀（如碳化、锈蚀、冻融）的能力，影响结构的长期性能和使用寿命。

3.**环境因素**：结构所处的环境对其性能有显著影响，需在设计中予以考虑：

(1)**温度变化**：季节性温差、材料收缩徐变引起的温度应力，可能导致结构开裂或变形。需采取构造措施（如设置伸缩缝）或进行应力分析。

(2)**湿度影响**：湿度的变化可能引起材料的膨胀或收缩，影响结构的尺寸稳定性和连接性能。

(3)**腐蚀环境**：如靠近海边或工业区域，结构材料可能遭受化学腐蚀，需选用耐腐蚀材料或采取防护措施（如涂层、阴极保护）。

**三、案例分析**

（一）桥梁设计

1.**方案选择**：根据桥梁的跨度、地形、地质条件和经济性，选择合适的桥梁形式。例如：

(1)**中小跨度**：常采用简支梁桥、连续梁桥或桁架桥。需计算跨中弯矩、支点剪力，并考虑连续性对内力的影响。

(2)**大跨度**：可考虑拱桥、斜拉桥或悬索桥。需进行复杂的整体稳定性分析、主梁/主桁架内力分析、拉索/拱肋受力分析。

2.**力学分析**：针对选定的桥梁形式，进行详细的力学计算。例如：

(1)**静力分析**：计算恒载（桥面铺装、栏杆、上部结构自重）和活载（车辆、人群）作用下的内力（轴力、剪力、弯矩、扭矩）。需考虑车道荷载的分布和换算。

(2)**动力分析**：计算桥梁的自振频率和振型，评估车辆荷载、风荷载或地震作用下的振动响应，必要时进行减振设计（如设置阻尼器）。

(3)**疲劳分析**：对于承受动载反复作用的桥梁（如车辆荷载），需进行疲劳计算，评估主要构件（如焊缝、螺栓连接）的疲劳寿命。

3.**优化设计**：在满足规范要求的前提下，对桥梁设计进行优化。例如：

(1)**截面优化**：通过调整主梁的截面形状（如箱梁的高度、宽度），在保证强度和刚度前提下，减轻自重。

(2)**材料选择**：对于大跨度桥梁，可考虑使用高强钢材或高性能混凝土，以减小截面尺寸，降低成本。

(3)**构造措施**：合理设计桥面系（伸缩缝、支座）、桥墩基础，提高桥梁的整体性能和耐久性。

（二）高层建筑设计

1.**结构体系选择**：根据建筑高度、功能需求和场地条件，选择合适的结构体系。例如：

(1)**低层至多层**：常采用框架结构或剪力墙结构。框架结构空间灵活，剪力墙结构刚度大、侧向位移小。

(2)**高层建筑**：常采用框架-剪力墙结构、剪力墙结构或筒体结构（框筒、框剪筒）。需重点考虑抗侧力性能，计算水平荷载下的倾覆力矩和层间位移。

2.**抗侧力设计**：高层建筑主要承受风荷载和地震作用产生的水平力，需进行专门设计。包括：

(1)**结构布置**：合理布置剪力墙或核心筒的位置，使其刚度和质量中心重合或接近，减小结构扭转。

(2)**内力计算**：计算水平荷载作用下的楼层剪力、弯矩，并沿竖向传递，分析构件的内力分布。

(3)**变形控制**：限制结构的层间最大位移和顶点总位移，确保建筑物的使用舒适度和安全性。需进行弹性阶段和弹塑性阶段的变形分析。

3.**基础设计**：高层建筑荷载巨大，需进行深入的基础设计。包括：

(1)**地基勘察**：查明场地土层分布、厚度、物理力学性质（承载力、压缩模量），为基础选型提供依据。

(2)**基础形式选择**：根据地基承载力、土层深度、上部结构荷载，选择合适的foundationtype（如桩基础、筏板基础、箱形基础）。

(3)**沉降分析**：计算建筑物建成后的最终沉降量和差异沉降，确保不引起上部结构的开裂或功能影响。需考虑地基的压缩性和荷载分布。

**四、总结**

结构力学追求设计，强调理论联系实际，通过科学的方法和精确的计算，实现高效、安全、经济的工程设计。设计师需深入理解力学原理，结合工程经验，不断优化设计方案，推动结构工程的发展。具体而言，这意味着：

1.**扎实的理论基础**：设计师必须精通结构力学的基本概念和方法，才能准确分析和评估设计方案的力学性能。

2.**规范的应用能力**：熟悉相关的技术标准和设计规范，确保设计符合行业要求和安全规定。

3.**创新设计思维**：在掌握力学原理的基础上，勇于探索新的结构形式、材料和施工技术，以应对日益复杂的工程挑战。

4.**跨学科协作**：结构设计往往需要与建筑、材料、施工等其他专业领域进行沟通协作，共同完成项目目标。

通过结构力学与设计的深度融合，可以创造出更加安全可靠、经济适用、美观耐久的建筑和工程结构，为社会发展和人民生活提供坚实的物质基础。

一、结构力学与设计概述

结构力学是研究结构在各种荷载作用下的受力、变形和稳定性的科学，其核心目标是为工程设计提供理论依据和技术支持。设计则是指根据功能需求、经济性和安全性等原则，创造满足特定条件的结构方案。结构力学追求设计，意味着将力学原理与工程设计实践紧密结合，以实现高效、安全、经济的结构体系。

（一）结构力学的核心内容

1.力学原理：包括静力学、动力学和材料力学等基础理论，用于分析结构的内力、变形和振动特性。

2.结构分析：通过计算和模拟，确定结构在不同荷载下的响应，如位移、应力、频率等关键参数。

3.稳定性分析：评估结构在荷载作用下的抵抗失稳能力，确保设计的安全性。

（二）设计在结构力学中的重要性

1.安全性：设计需满足强度、刚度和稳定性要求，防止结构失效。

2.经济性：优化材料用量和施工工艺，降低成本。

3.功能性：根据使用需求，设计满足特定性能的结构形式。

二、结构力学在设计中的应用

将结构力学原理应用于设计，需遵循科学的方法和步骤，以确保方案的合理性和可行性。

（一）设计流程

1.需求分析：明确结构的功能要求，如承载能力、跨度、使用环境等。

2.初步方案：根据力学原理，提出多种可能的结构形式，如梁、柱、桁架等。

3.详细计算：对选定方案进行力学分析，包括荷载计算、内力分布、变形评估等。

4.优化调整：根据计算结果，优化结构参数，如截面尺寸、材料选择等。

5.施工验证：结合施工条件，验证设计的可实施性。

（二）设计中的关键考虑因素

1.荷载类型：包括恒载（自重）、活载（人群、设备）、风载、地震作用等，需全面分析其影响。

2.材料特性：不同材料（如钢、混凝土）的力学性能差异，需合理选择以匹配设计要求。

3.环境因素：温度变化、湿度、腐蚀等环境因素对结构的影响，需在设计中予以考虑。

三、案例分析

（一）桥梁设计

1.方案选择：根据跨度和荷载需求，选择梁桥、拱桥或斜拉桥等形式。

2.力学分析：计算主梁的弯矩、剪力，评估桥墩的稳定性。

3.优化设计：通过调整桥面坡度、支座形式等，提高结构效率。

（二）高层建筑设计

1.结构体系：采用框架结构、剪力墙结构或筒体结构，根据高度和地质条件选择。

2.抗侧力设计：计算风荷载和地震作用下的层间位移，确保结构抗震性能。

3.基础设计：根据地质报告，设计合适的桩基础或筏板基础，保证承载能力。

四、总结

结构力学追求设计，强调理论联系实际，通过科学的方法和精确的计算，实现安全、经济、高效的工程设计。设计师需深入理解力学原理，结合工程经验，不断优化设计方案，推动结构工程的发展。

**一、结构力学与设计概述**

结构力学是研究结构在各种荷载作用下的受力、变形和稳定性的科学，其核心目标是为工程设计提供理论依据和技术支持。设计则是指根据功能需求、经济性和安全性等原则，创造满足特定条件的结构方案。结构力学追求设计，意味着将力学原理与工程设计实践紧密结合，以实现高效、安全、经济的结构体系。

（一）结构力学的核心内容

1.**力学原理**：这是结构力学的理论基础，包括但不限于：

(1)**静力学**：研究物体在力系作用下的平衡状态。关键概念包括力、力矩、约束反力等。在结构设计中，静力学用于分析结构在恒载（如自重、固定设备重量）作用下的内力（轴力、剪力、弯矩、扭矩）分布。

(2)**材料力学**：研究材料在受力时的应力、应变、强度、刚度和塑性等特性。设计时需依据材料力学性能选择合适的材料（如混凝土、钢材），并校核其是否满足强度、变形和耐久性要求。

(3)**结构动力学**：研究结构在动荷载（如地震、机器振动、风荷载）作用下的响应。设计需考虑结构的自振频率、振型，避免共振，并计算结构的动力放大系数，确保其在动态环境下的稳定性。

2.**结构分析**：这是将力学原理应用于具体结构的过程，主要方法包括：

(1)**静力分析**：计算结构在静止荷载下的内力和变形。常用方法有：

-**力法**：基于结构平衡方程和变形协调条件，建立方程组求解未知力。适用于超静定结构。

-**位移法**：基于结点位移和转角，建立方程组求解。适用于梁、框架等结构。

-**截面法**：直接截取结构某部分，分析其受力状态，计算特定截面的内力。

(2)**动力分析**：计算结构在动荷载下的响应。常用方法有：

-**时程分析法**：通过积分方程，逐步计算结构在时间历程中的响应。适用于复杂荷载和重要结构。

-**反应谱法**：利用预先计算好的反应谱（如地震影响系数曲线），简化计算过程，适用于抗震设计。

3.**稳定性分析**：评估结构在荷载作用下抵抗失稳的能力，防止结构发生突然的变形或破坏。主要考虑：

(1)**几何稳定性**：分析结构在荷载作用下是否会发生几何形态的突变，如压杆的失稳（欧拉临界力）。

(2)**材料稳定性**：考虑材料在循环荷载或高温下的性能退化，评估疲劳和蠕变效应。

（二）设计在结构力学中的重要性

1.**安全性**：这是设计的首要目标，确保结构在各种预期荷载下不会发生破坏或过度变形。具体体现在：

(1)**强度校核**：确保结构各构件的最大应力不超过材料的许用应力。需考虑荷载组合（如恒载+活载+风载）。

(2)**刚度校核**：确保结构的最大变形（如层间位移）在允许范围内，以保证使用功能和舒适度。

(3)**稳定性校核**：确保结构在荷载作用下不会发生失稳。需进行压杆、板壳、整体结构的稳定性验算。

2.**经济性**：在满足安全性和功能性前提下，优化资源利用，降低成本。体现在：

(1)**材料优化**：选择性价比高的材料，并优化材料用量，如采用高强度材料减少截面尺寸。

(2)**结构简化**：简化结构形式，减少构件数量和连接节点，降低施工难度和成本。

(3)**施工效率**：考虑施工工艺和工期，设计便于制造、运输和安装的结构方案。

3.**功能性**：设计需满足特定的使用需求，如跨度、高度、空间布局、设备安装等。需结合力学分析，合理确定结构形式和尺寸。

**二、结构力学在设计中的应用**

将结构力学原理应用于设计，需遵循科学的方法和步骤，以确保方案的合理性和可行性。

（一）设计流程

1.**需求分析**：这是设计的起点，需明确项目的具体要求，包括：

(1)**使用功能**：结构需满足何种用途，如办公、居住、商业、工业等，不同功能对荷载、空间、环境有不同要求。

(2)**几何约束**：结构的平面尺寸、高度限制、与其他建筑的连接关系等。

(3)**环境条件**：地理位置（气候、地震烈度）、地质条件（地基承载力、土层分布）、周边环境（如附近高大建筑物对风荷载的影响）。

2.**初步方案**：根据需求分析，结合力学原理，提出多种可能的结构形式和布置方案。需考虑：

(1)**结构体系选择**：如框架结构、剪力墙结构、桁架结构、网架结构、壳体结构等，每种体系有其优缺点和适用范围。

(2)**构件布置**：确定主要承重构件（梁、柱、墙）的位置和数量，形成初步的结构网格。

(3)**材料初选**：根据荷载大小、环境条件、工期等因素，初步选择结构主要材料（如混凝土强度等级、钢筋种类、钢材牌号）。

3.**详细计算**：对选定方案进行深入的力学分析，这是设计的核心环节，包括：

(1)**荷载计算**：根据相关标准（如建筑荷载规范中的荷载值），计算结构承受的各种荷载大小，并考虑组合效应。需区分永久荷载、可变荷载和偶然荷载。

(2)**内力分析**：采用适当的力学方法（如力法、位移法），计算结构在荷载作用下的内力分布（轴力图、剪力图、弯矩图、扭矩图）。

(3)**变形计算**：计算结构在荷载作用下的变形（挠度、转角），评估是否满足刚度要求。

(4)**稳定性验算**：对关键构件（如压杆）和整体结构进行稳定性分析，如计算临界荷载或屈曲模态。

4.**优化调整**：根据详细计算结果，对初步方案进行优化，以提高性能或降低成本。常见优化方向包括：

(1)**截面优化**：调整构件截面尺寸，使其刚好满足强度和稳定性要求，实现材料的最优利用。

(2)**体系优化**：改变结构体系或构件连接方式，改善结构性能（如提高刚度、增强延性）。

(3)**材料替换**：考虑使用不同强度等级的材料或复合材料，以降低成本或提升性能。

5.**施工验证**：在结构设计完成后，需结合施工条件进行验证，确保设计的可实施性。需考虑：

(1)**施工方法**：设计是否适应选定的施工工艺，如大跨度结构的分段吊装、高耸结构的滑模施工。

(2)**模板与支撑**：临时支撑体系的设计是否安全可靠，模板是否便于制作和拆除。

(3)**运输与安装**：大型构件的运输和安装是否可行，需进行专项设计。

（二）设计中的关键考虑因素

1.**荷载类型**：荷载是结构设计的输入条件，需准确确定各种荷载的大小、分布和作用方向。主要包括：

(1)**恒载**：结构自重及固定设备、装修等的重量，相对稳定，易于计算。

(2)**活载**：人群、家具、车辆、设备等可变荷载，大小和位置随时间变化，需根据规范取值，并考虑组合效应。

(3)**风荷载**：空气流动对结构产生的压力或吸力，大小与风速、结构形状、高度有关，需考虑风压分布和振型效应。

(4)**地震作用**：地震时地面运动对结构产生的惯性力，是重要的偶然荷载，需根据地震烈度、场地条件进行计算。

2.**材料特性**：材料是结构实现力学性能的载体，其特性直接影响设计结果。需关注：

(1)**强度指标**：如混凝土的抗压强度、抗拉强度，钢材的抗拉强度、屈服强度。设计时以标准值或设计值进行计算。

(2)**弹性模量**：反映材料的刚度，是计算变形和应力的重要参数。

(3)**塑性性能**：如钢材的屈服后强化性能、混凝土的受压破坏形态。影响结构的延性和抗震性能。

(4)**耐久性**：材料抵抗环境侵蚀（如碳化、锈蚀、冻融）的能力，影响结构的长期性能和使用寿命。

3.**环境因素**：结构所处的环境对其性能有显著影响，需在设计中予以考虑：

(1)**温度变化**：季节性温差、材料收缩徐变引起的温度应力，可能导致结构开裂或变形。需采取构造措施（如设置伸缩缝）或进行应力分析。

(2)**湿度影响**：湿度的变化可能引起材料的膨胀或收缩，影响结构的尺寸稳定性和连接性能。

(3)**腐蚀环境**：如靠近海边或工业区域，结构材料可能遭受化学腐蚀，需选用耐腐蚀材料或采取防护措施（如涂层、阴极保护）。

**三、案例分析**

（一）桥梁设计

1.**方案选择**：根据桥梁的跨度、地形、地质条件和经济性，选择合适的桥梁形式。例如：

(1)**中小跨度**：常采用简支梁桥、连续梁桥或桁架桥。需计算跨中弯矩、支点剪力，并考虑连续性对内力的影响。

(2)**大跨度**：可考虑拱桥、斜拉桥或悬索桥。需进行复杂的整体稳定性分析、主梁/主桁架内力分析、拉索/拱肋受力分析。

2.**力学分析**：针对选定的桥梁形式，进行详细的力学计算。例如：

(1)**静力分析**：计算恒载（桥面铺装、栏杆、上部结构自重）和活载（车辆、人群）作用下的内力（轴力、剪力、弯矩、扭矩）。需考虑车道荷载的分布和换算。

(2)**动力分析**：计算桥梁的自振频率和振型，评估车辆荷载、风荷载或地震作用下的振动响应，必要时进行减振设计（如设置阻尼器）。

(3)**疲劳分析**：对于承受动载反复作用的桥梁（如车辆荷载），需进行疲劳计算，评估主要构件（如焊缝、螺栓连接）的疲劳寿命。

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