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結構設計范文1
【關鍵詞】鋼結構；建筑；設計
中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：
前言
文章詳細介紹了鋼結構設計的方法及設計原則，闡述了鋼結構設計的步驟，并對剛結構設計中需要注意的地方進行了強調。
二、鋼結構設計方法的介紹
1.容許應力法(ASD)
ASD的設計原則是:結構構件的計算應力不得大于結構設計規范所給定的容許應力。結構構件的計算應力是按規范規定的標準荷載,以一階彈性理論計算得到:容許應力則是用一個由經驗判斷的大于1的安全系數去除材料的屈服應力或極限應力而確定。
容許應力法的主要優點是計算簡單,但存在如下主要不足:(1)對于塑性材料,由于沒有考慮結構在塑性階段的承載潛力,其實際的安全水平偏高;(2)不能合理考慮結構幾何非線性的影響;(3)由于采用單一安全系數,無法有效地反映抗力和荷載變異的獨立性,致使承受不同類型荷載(如活載的變異性要比恒載的變異性大得多)的結構安全水平相差甚遠;(4)不能從定量上度量結構的可靠度,更不能使各類結構的安全度達到同一水準。
2.塑性設計法(PD)
PD的設計原則是:結構構件的塑性極限承載力應不低于標準荷載引起的構件內力乘以安全系數。在結構分析中常采用一階塑性分析法或剛塑性分析法。塑性設計法的主要優點是允許結構在進入塑性后進行內力重分布,這就要求結構和構件有足夠延性,因而在塑性設計中截面腹板和翼緣的尺寸比例有嚴格的限制。雖然塑性設計法考慮了材料的非線性,可克服容許應力法中的缺陷(1),但材料屈服的擴展和結構構件的穩定性在結構設計中仍然沒有反映。同時在結構可靠性方面,塑性設計法同容許應力法一樣,還是由經驗性的安全系數來保證。
3.極限狀態法(LRFD)
為了克服上述缺陷,采用抗力和荷載分項系數代替原來單一安全系數的極限狀態設計法成為現行世界各國的主要設計方法。由于荷載的作用,結構在使用周期內有可能達到各種極限狀態,這些極限狀態可分為兩類:承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。結構的安全性對應結構的承載能力極限狀態,包括構件斷裂、失穩、過大的塑性變形等所導致的結構破壞。
三、建筑鋼結構設計方法的研究現狀
目前，建筑鋼結構設計方法的研究主要表現在下列幾個方面。
1.對現行方法的改進
由于現行建筑鋼結構設計方法存在上述缺陷，不少研究者試圖在彈性范圍內對現行方法加以改進，這些工作包括:(1)對計算長度的改進；( 2)采用名義荷載模型；( 3)運用等效切線模量的概念。然而，無論這些方法本身的精度如何，它們都是試圖以結構的彈性分析達到非彈性分析的結果，存在根本的局限性。
2.對新的結構設計方法的探討
要徹底克服前述現行建筑鋼結構設計方法中的前3種缺陷，必須建立以結構整體承載極限狀態和結構整體極限承載力為目標的結構分析設計方法。為此，最近10年國內外學者提出了一系列較精確的適用于高等分析的二階非彈性分析模型，并進一步考慮了梁柱連接半剛性節點域剪切變形以及它們的共同效應對結構極限承載力的影響等。
3.對結構體系可靠度計算方法的探討
結構體系可靠度的計算方法大致可概括為:失效模式法、M onto Cark)法、響應面法和隨機有限元法等。失效模式法由于無法與精確的結構非線性分析相結合，一般認為不能用于復雜結構體系的精確計算。響應面法通常將結構的極限狀態面在設計驗算點處作一階或二階近似，對于驗算點處曲率變化較大的極限狀態面可能導致較大的誤差。隨機有限元法是一種新興的方法，它通常以低階或高階攝動理論為基礎建立結構的隨機有限元方程，由于其要求理論推導的嚴密性而限制了它在結構可靠度分析中的應用。Monte Cark法是一種簡單但計算量大的方法，常作為校核其它方法的標準。然而隨著各種包含降低抽樣方差技巧的新方法出現，Monte Carlo法在結構可靠度分析中的應用將愈加普遍。
四、現行建筑鋼結構設計方法的缺陷
極限狀態設計法是結構從經驗設計向概率設計轉變的一次變革、但現行的建筑鋼結構安全性設計方法仍有待進一步完善二目前世界各國關于建筑鋼結構安全性設計的一般步驟為:先按一階或二階彈性方法計算各種荷載及其組合作用下結構的位移和各構件的內力，即整體結構的彈性分析;然后將結構分析所得內力用于構件的各種極限狀態方程進行構件設計，即單個構件的非彈性設計。若構件滿足各種規定的極限狀態方程，則認為結構設計符合規范要求。這種設計方法實質上是基于構件承載力極限狀態的結構設計存在著如下缺陷。
1.結構整體失穩的計算模式與實際失穩狀態不一致
現行規范對結構失穩的計算模式是基于 結構同一層柱同時按相同模式對稱或反對稱失穩 假定,結構的整體穩定是通過構件設計中考慮計算長度的方法來近似保證。這一計算模式與一般情況下結構中個別或少數構件首先達到彈塑性失穩的實際形式不一致。換句話說, 計算長度的概念并不能真實有效地反應結構和構件之間的相互關系。
2. 結構內力計算模式與構件承載力計算模式不一致
由于整體結構的彈性分析未考慮材料非線性和( 或) 幾何非線性的影響, 而構件的非彈性設計卻考慮了材料非線性和幾何非線性的影響, 一般情況下,結構構件達到極限承載力時已處于非線性彈塑性狀態, 其內力會重新分配。因此, 按彈性狀態計算結構各構件的內力并不是該構件達到極限承載力時的實際內力。換句話說, 整體結構的彈性分析與單個構件的非彈性設計的方法不協調。
五、鋼結構設計原則
近年來，在鋼結構設計中經常出現失穩事故，造成嚴重的人員傷亡與經濟損失，主要原因是由于以下兩方面造成：
1.由于空間網架、網殼結構等新型鋼結構的不斷出現，造成相關設計者沒有足夠的時間去了解掌握這些新型結構的設計；
2.由于鋼結構設計者缺乏相關設計經驗，關于鋼結構和構件的整體穩定性概念理解不夠清晰，成為鋼結構設計中經常出現的薄弱環節。因此，穩定性成為鋼結構設計中一個突出的問題，如果處理不好此類問題，將會造成不可估計的損失。所以根據穩定性問題在實際的鋼結構設計中的特點，以及未來更好的保證鋼結構設計中構件不會喪失穩定性，設計過程中應嚴格遵守以下三條基本原則：
①保證整體結構的細部構造和構件的穩定計算，二者必須相互配合，相互統一；
②在進行結構布置時，必須從整個體系和組成部分的穩定性要求出發，進行全面考慮；
③必須保證結構計算簡圖和實際計算方法所依據的簡圖相一致，這對框架結構的穩定計算起著相當關鍵的作用。
六、鋼結構設計的步驟
1.判斷結構是否適合用鋼結構
鋼結構通常用于高層、大跨度、體型復雜、荷載或吊車起重量大、有較大振動、高溫車間、密封性要求高、要求能活動或經常裝拆的結構。直觀的說：火電廠、大廈、體育館、歌劇院、大橋、電視塔、倉棚、工廠、住宅和臨時建筑等。這是和鋼結構自身的特點相一致的。
2.結構選型與結構布置
在鋼結構設計的整個過程中都應該被強調的是“概念設計”，它在結構選型及布置階段尤其重要。對一些難以作出精確理性分析或規范未規定的問題，可依據從整體結構體系與分體系之間的力學關系、破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的設計思想，從全局的角度來確定控制結構的布置及細部措施。
3.預估截面
結構布置結束后，需對構件截面作初步估算。主要是梁柱和支撐等的斷面形狀與尺寸的假定。除此之外，構件截面形式的選擇沒有固定的要求，結構工程師應該根據構件的受力情況，合理的選擇安全經濟美觀的截面。
工程判定
要正確使用結構軟件，還應對其輸出結果的做“工程判定”。比如，評估各向周期、總剪力、變形特征等。根據“工程判定”選擇修改模型重新分析,還是修正計算結果。
構件設計
構件的設計首先是材料的選擇，比較常用的是Q235(類似A3)和Q345(類似16Mn)，通常主結構使用單一鋼種以便于工程管理，經濟考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面，當強度起控制作用時，可選擇Q345；穩定控制時，宜使用Q235。構件設計中,現行規范使用的是彈塑性的方法來驗算截面。這和結構內力計算的彈性方法并不匹配。
節點設計
連接節點的設計是鋼結構設計中重要的內容之一。在結構分析前，就應該對節點的形式有充分思考與確定。常常出現的一種情況是，最終設計的節點與結構分析模型中使用的形式不完全一致。這必須避免，按傳力特性不同，節點分剛接，鉸接和半剛接，初學者宜選擇可以簡單定量分析的前兩者。
圖紙編制
鋼結構設計出圖分設計圖和施工詳圖兩階段，設計圖為設計單位提供，施工詳圖通常由鋼結構制造公司根據設計圖編制，有時也會由設計單位代為編制。設計圖及施工詳圖的內容表達方法及出圖深度的控制，目前比較混亂，各個設計單位之間及其與鋼結構公司之間不盡相同。
七、鋼結構設計過程中注意問題
1.整體分析與優化設計。在鋼結構設計過程中，要盡量選擇與實際工作狀況相符的整體分析模型，對于計算模型不得隨意簡化，比如不得隨便把空間問題簡化為平面問題。除此此外，為了獲得理想的設計結構，在設計過程中可以采取優化設計的理念，并將次構件的作用盡可能考慮進來，同時滿足鋼結構設計的安全性與經濟性，降低工程的成本。
2.嚴格控制整體剛度。一般來說，穩定條件、強度條件等并非是決定鋼結構構件的截面設計主要因素，而結構的整體剛度條件才是首要考慮因素，尤其是對于一些薄壁構件形成的大跨度結構來說更是如此，因此設計過程中要注意對結構的整體分析，保證設計效果。
3.保證計算模型的精確性與結構的可靠性。鋼結構材料屬于相對比較理想的彈塑性體，其組織體現出一定的均勻性，接近各向同性，與現階段很多計算方法、基本概念的要求完全相符，同時鋼結構構件的連接模型比較符合實際情況，計算過程中不確定性相對較小，因此計算模型的精確性、結構的可靠性等必須得到保證。
4.節點構造相對十分復雜。在鋼結構設計過程中，鋼結構構件之間的連接與構造比較復雜，因此在設計過程中要注意并充分考慮這一點。設計節點時要綜合考慮受力情況、建筑要求、構件截面形式、連接方法等各方面因素，再確定出合理、適用的節點構造形式。
八、結束語
我國鋼結構設計近十幾年的發展中有了快速的發展，但是相對于歐美等發達國家，還存在一定的差距。這需要我們不斷的開發研究來進一步的縮短差距。
參考文獻：
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結構設計范文2
關鍵詞：建筑結構設計；抗震設計；建筑設計
抗震結構設計已經成為目前建筑結構設計中較為重要的組成部分，并關系到建筑工程的質量及人員的安全。尤其在一些地震多發地區內，更要提升抗震結構的設計水平，保障建筑的安全性。下文將重點對抗震結構設計展開分析探討，對其遵循原則及設計理念予以詳細說明。
1實施抗震結構設計的目的
建筑結構設計中，抗震結構設計主要是為了實現以下三個目標：一是保證建筑在小強度地震災害影響下不會存在任何破損或裂縫等病害問題，維持建筑正常使用；二是要求建筑在中強度地震災害中，存在輕微破損問題，且經過修復后不會對建筑結構帶來任何影響；三是要求在強度較大的地震災害中，建筑處于穩固不倒的狀態下，保證周邊環境及人員安全。所以在建筑設計中，要做好抗震結構的科學處理，根據現有資料數據，對區域地震災害等級加以分析，確定建筑抗震性能，合理規劃結構布局，改善抗震效果，維護建筑結構穩固性和安全性。
2建筑抗震結構設計中需要嚴格遵守的設計原則
任何工程設計工作的開展都需要滿足既定原則要求，這不僅是為更好地進行工程管理和控制，同時也是為保證工程建設的規范性、安全性，提高后期利用價值。建筑結構設計中，抗震結構設計作為較為重要的一環，在工作落實中也應該加大對原則要求的重視力度，明確現有的規范指標，并嚴格按照指標內容開展設計活動，完善設計內容，以此更好的推動后續工作的開展，提高建筑結構抗震等級，防止建筑受到外界不良因素的影響，確保建筑結構的穩固性和安全性。具體而言，建筑結構設計中抗震結構設計應遵循的既定原則如圖1。2.1整體性原則在抗震結構設計中，設計人員應從整體性角度實行綜合分析與考量，綜合思考建筑要求，合理規劃建筑結構布局，以此來完善設計內容，優化建筑結構抗震性能，減少問題的產生。同時要注重前期試驗，確定不同等級結構在地震災害中產生的變化特征，合理選擇材料種類，增強結構抗震性。此外，在設計過程中，需考慮到力傳導性特點，避免應力集中在某一點致使局部破損，影響建筑結構質量，威脅建筑安全性?？拐鸾Y構設計中涉及的子結構種類較多，若想增強抗震效果，需要開展構件及細節的優化與處理，提高建筑安全等級。2.2清晰性原則抗震結構設計中，主要是通過傳力路徑的科學規劃，對地震力予以分散和消耗，保障建筑結構的穩固性。實際設計中，應堅持清晰性原則，根據建筑結構特征對傳力路徑加以科學規劃。構建三維立體模型，對整個建筑結構實行分析和探討，了解結構受力特征及外力施加中可能出現的位移情況，再結合模型進行計算，承載負荷，以此對傳力路徑加以科學規劃，降低地震災害發生時對建筑結構帶來的影響。2.3結構規則原則結構規則原則要求在在設計過程中增大建筑結構剛度，利用剛度加強建筑結構的穩定性，降低建筑在地震作用下的風險系數。在建筑結構設計中，大部分設計人員都忽略了建筑結構剛度的重要性，這使得建筑在外界壓力增加或地震波作用下，出現位移、破損等問題，破壞了結構的穩定性。為此，設計中就需做好結構剛度的科學把控，尤其要合理計算抗側移剛度，并利用專業軟件加強計算的準確性，增大結構承載力，繼而達到規范標準的要求。
2.4剛度與抗震能力相適應原則
剛度與抗震能力的協調處理可以保證建筑在地震災害下，通過兩個力的相互抵消減輕地震波帶來的干擾和破壞，保證建筑結構的穩定性。在設計中，設計人員要充分考慮到建筑結構剛度和抗震能力間的關系，注重力學參數的準確計算，利用兩者的相互作用力，對地震波加以分散，降低地震波對建筑結構帶來的影響?，F階段，隨著高層建筑數量的增多，高度的增加，對抗震結構設計要求有所提高，在抗震結構設計中，需要綜合考慮建筑高度、結構特征，注重承力分析和研究，確定承載能力，科學選擇連接構件，從而優化結構剛度和抗震性能。建筑設計
3建筑結構設計中抗震結構設計的重要意義
地震地質災害對人們的生命財產安全有著較大影響，雖然隨著技術手段的提高，人們可以對地震地質災害予以提前預估，做到科學防控，但其對固定物體的影響還是不可避免的，尤其是對建筑物的影響。所以在設計中，要優化建筑的抗震性能，對地基基礎結構、材料、建筑結構加以科學規劃和處理，增強建筑抗震能力，減少地震災害發生時帶來的危險和破壞。建筑結構設計作為建筑工程施工中較為重要的一環，目的是對建筑結構、材料、施工技術實行科學規劃，以保障其安全性與可靠性，并給出專業的施工方案，推動作業的順利進行。建筑結構設計中，抗震結構設計是非常重要的環節，能夠保證建筑在地震災害影響下的安全性，避免倒塌、損壞等嚴重問題的產生，增加人們居住的安全系數，減少不必要損失的形成。
4建筑抗震結構設計理念
在開展建筑結構設計中抗震結構設計時，為加強設計的合理性，保障建筑結構的安全性，提高工程的價值，需要對抗震結構設計理念進行深度了解和分析，根據現今發展實況及具體要求，開展適當的創新活動，從而更好的指導設計人員工作，轉變傳統設計思想，加強設計的有效性，達成最終的工程建設目標。隨著現代化城市的發展，人們對建筑質量的要求不斷提高，抗震結構設計作為保證建筑結構穩定性的重要內容，應該加大關注力度，不斷嘗試設計理念的優化和調整，以此規范建筑的抗震結構設計，明確指標要求，做到科學選址和規劃，確定抗震等級及紅線范圍，最終優化建筑抗震性能。
4.1更新設計理念，加大抗震結構設計重視力度
在建筑結構設計及抗震結構設計中，最為關鍵的影響因素就是設計人員，如果設計人員不具備專業能力，不具備明確的抗震理念，在設計中很難將抗震與建筑結構融合起來，這樣在地震災害發生時，就會因為抵抗能力不足而出現各種問題，威脅建筑及人們的安全。為此，設計人員需不斷提高自身的專業能力和職業素養，根據建筑行業發展趨勢做好理念的更新和優化，加大對建筑抗震功能的重視力度，采取科學有效措施完成抗震設計，確保建筑結構安全。建筑工程具有規模大、工期長、設計精準度高等特點，故而設計人員在處理時應做到全面分析和考量，制定針對性的設計方案，更好的指導施工作業的開展?？拐鸾Y構設計作為其中較為重要的一環，設計人員應加大對其重視力度，轉變傳統設計思想，注重數據資料的收集和處理，完善設計內容，增加結構強度，進而減少地震災害帶來的破壞，保障工程的整體效果。再者，還應該充分利用網絡資源對抗震結構設計進行深入分析和探討，了解地震帶分布特點，掌握板塊運動規律，不斷完善抗震結構設計內容，符合建筑結構設計的相關要求，提高建筑整體水平，延長建筑使用壽命。設計完成后，還需開展專項評估和檢測，確保抗震設計符合工程的建設要求。抗震結構的不同其產生的作用也存在較大差異，設計人員應重視這一點，并選擇合適的結構種類，確保最終設計的合理性與科 學性。
4.2科學選址
地震的產生是由于地下板塊劇烈運動強烈碰撞形成的，破壞性強、危險性高。基于這一實際情況，在開展建筑設計工作時，就應選擇合適的施工場地，減少地震災害造成的破壞。由于建筑物的震害是由一些地質運動造成的，可以考慮選擇一些地質較強的位置來建造建筑物。在選擇抗震地理位置時，應基于以下兩個方面：一方面可選擇地質偏硬的地理空間建造建筑。該類型地質結構的承載力較大，不容易出現地震或山體崩塌等問題。在建筑建設中，可有效提升結構剛度和承載力，削弱地震的破壞力；另一方面選擇地勢平坦寬闊的區域，該區域穩定性強，地殼運動激烈性不高，地震等級也會相對較低，可以降低抗震結構設計難度，改善建筑結構抗震性能，增大建筑安全系數。
4.3明確設計指標
在抗震結構設計中，設計人員需開展現場勘察，收集齊全的數據資料，明確設計指標要求，并以此為基礎更好的規劃設計方案，提高建筑結構抗震等級。在設計過程中，指標參數的確定要做到科學合理，要考慮到可能發生的問題及帶來的影響，切實增大建筑結構承載力、強度和剛度。另外，在設計指標確定中，還應考慮到國家現有規范標準，全面分析地震作用力對建筑的傷害等級，以此為依據，完善抗震結構設計方案。此外，在設計過程中，設計人員還要樹立全面管控意識，從多方面展開考量，注重設計的合理性、可靠性。
4.4提升抗震等級
在抗震結構設計中，如果抗震等級要求未達到標準要求，在日后使用中仍會受到地震波的影響，并導致建筑結構出現破損、裂縫、位移等問題，降低建筑質量。為此，在設計中，設計人員就需要對建筑抗震等級要求予以掌握，增強抗震性能合理性，減少建筑結構病害的產生。如在高層建筑結構設計中，設計人員可利用計算機軟件對結構性能特征加以分析，重點了解結構物理剛性，掌握其位移及扭轉力參數。在分析過程中，可按照建筑形狀的常規設計要求，遵循國家相關技術規范，合理測量和判斷高層建筑的物理剛度，使高層建筑的扭轉力和位移剛度在1.1-1.2之間。在剪力墻與簡化連梁的設計中，需使相關參數符合如下要求：連梁跨度高度比要控制在2以內，設置暗柱作為支撐結構，保障結構穩定性；設計過程中如發現連梁跨度高度比在1以內，需要設置交叉暗柱作為支撐結構。地震運動多是受到地殼垂直運動導致的，所以在抗震結構設計中，設計人員還需對地質地理結構特征及運動軌跡予以詳細了解，并根據以往數據資料開展分析工作，對建筑所在區域及周邊環境加以科學把控，預測和判斷地震發生頻率、地震等級變化，為抗震結構設計提供依據和參考（如圖2）。同時，設計人員還要分析該地區的地震運動趨勢，使區域建筑工程地質結構總體布局和該區域地震運動趨勢大致處于相對垂直的狀態，以降低特大地震對區域建筑工程前期設計的不利影響。4.5抗震防線設計抗震防線的科學設置可以在保證建筑結構整體性的前提下，優化建筑結構抗震性能，確保建筑的穩定性和安全性（如圖3）?？拐鸱谰€規劃設計原理為：在無大震的特殊條件下，注重側向抗震性的有效延伸，以此保護建筑結構，優化抗震功能。通常情況下，抗震防線會設置三條，一條主兩條次，以主線為主，開展防控處理。因為在地震災害中，主要抗震線被破壞后，其他兩條抗震防線才會出現問題，所以設計中要開展科學分析與考量，以確保放線質量。
4.6結構選型
抗震結構設計中，結構選型合理性對于抗震效果提升有著重要意義，在設計過程中應加大重視力度，增強整體設計有效性。在建筑工程結構抗震類型的設計和應用中，必須特別注意建筑結構抗震類型的正確設計和選擇。根據建筑的具體功能要求及主體結構的特點，做到精心設計和分析，通常體現在兩個方面，即立面的主體結構和建筑平面的主體結構，具體如圖4所示。在抗震結構設計中，還應該遵循既有原則和要求，保障結構的安全性和穩定性，從而優化建筑抗震性能，有效提高建筑質量，延長建筑的使用壽命。為此，在建筑結構選型中，設計人員需要分別從整體性、安全性、協調性等多方面進行分析和考量，增強結構抗震效果，提高建筑穩定性和安全性。另外，在抗震結構設計中，分析結構受力特征，并根據結構性能要求，對抗震性加以科學分析，以削弱地震破壞力，保證建筑的質量和安全。
結語
綜上所述，為加強建筑結構的穩定性和安全性，應加大對抗震結構設計的重視力度，根據現有規范要求及建筑特征，對建筑結構抗震性實行科學規劃和處理，提高結構剛度、強度、承載能力，科學選型、選址，保障建筑安全性，降低地震災害帶來的破壞和威脅，在提高建筑質量的基礎上，為人們營造安全舒適的建筑空間。與此同時，抗震結構設計水平的優化也是推動整個建筑行業持續前行的關鍵，值得相關人員加以重視和探討。
參考文獻
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結構設計范文3
關鍵詞 高層建筑；結構設計；要素；設計要點
中圖分類號TU97 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）88-0048-02
0引言
最近十幾年的時間，我國在高層建筑的建設領域取得了舉世矚目的成就，而且越來越成熟。但是在發展過程中對于高層建筑的研究方面卻過多的停留在了對美學藝術等外在形式的追求上，而對于建筑的功能分區、空間組織布局、結構設計等方面卻沒有足夠多的研究，在建筑技術方面的經驗和自主設計能力有待提高，當前我國許多著名的超高層建筑都是由國外的建筑設計事務所設計的，我國在這方面與世界發達國家相比還有較大的差距，通過對結構的深入研究可以幫我我們改善這種現狀，促進我國高層建筑設計領域的良好發展。高層建筑設計要素主要有以下幾方面。
1思想上重視概念設計
概念設計是指在施工過程中設計人員根據相關規律和經驗，得到對對象的概念把握，而不采用任何數值方法。對于一些復雜的力學問題分析，設計師通過采用此辦法確定總體結構方案，可以得到思路較為明確、方法較為簡單的方案，也可以有效避免設計后期階段的一些繁瑣數據統計計算。在實際過程中為了實現概念設計，通常要注意以下幾個方面：
1）在設計過程中要注意選擇合適的結構體系和形式，滿足各個方面的基本要求。并且同一個結構單元應該選用相同的結構體系，保證建筑結構的安全和規則性；
2）在實際情況中，建筑結構的安全性能出現問題通常是由于計算簡圖的差錯造成的，所以在設計過程中要根據實際情況來確定合理的計算簡圖，合理正確的計算簡圖對于保證建筑結構的安全有著重要的作用；
3）現代建筑結構設計中計算機發揮著重要的作用，設計計算軟件的出現為人們省去了許多不必要的麻煩，但是由于不同的軟件側重點不一樣，對最終結果的影響也不一樣，所以選擇合適的設計計算軟件也是十分重要的。如果選擇不恰當，不僅會在計算過程中浪費大量時間精力，還有可能對設計結果造成一定的影響，為結構的不安全因素埋下隱患。
2了解高層建筑結構變形特點
在豎向荷載的作用下，高層建筑結構的形變主要是豎向結構部件的壓縮變形，在施工過程中，做好對基底應力的調整。防止建筑基礎出現不均勻沉降現象。高層建筑的水平位移對高層建筑結構的影響很明顯，高層建筑結構設計要做好對水平荷載的作用力的控制。
3做好地基基礎的設計要素
地基基礎是建筑穩定的保證，要滿足承載力和沉降條件的需求。地基基礎設計之前，要對當地地質環境做一個詳細的了解，并要排除所有不利因素。根據高層建筑自身特點和所在地質環境，確定地基基礎等級。
4結構的軸向變形應該引起足夠重視
由于高層建筑體量很大，自重也很大，在結構中能夠引起很大的軸向形變，所以對建筑承受豎向荷載的能力要求也自然會提高。建筑的豎向荷載并不是一次性施加的，而是在建設過程中隨著高度上升自重不斷增大，對各部分的豎向荷載是動態變化的過程。對梁彎矩產生持續影響，在計算過程中要注意荷載動態變化，將每個步驟都處理好，計算出軸向形變值，對剪力和水平荷載力也要考慮在內，綜合確定構建形變情況。
5充分考慮結構的延展性問題
高層建筑與低層建筑相比，對外部荷載所產生的影響更加敏感，應該有更好的柔韌性要求。過于剛硬性的結構設計對剛層建筑本身是一種損害，為了確保結構在進入塑性變形階段后仍然具有較強的形變能力，在構造設計方面，要采取適當措施，保證其延展性。
6在滿足要求的前提下，建筑應選擇適宜的高度
在設計過程中要嚴格控制建筑高度，高度不同，設計規范參考要求不同，施工技術也不同。在滿足要求的前提下，要盡量控制高度。建筑高度過高不僅會為施工帶來諸多麻煩，還會引起建筑材料的不充分利用，由于大多數高層建筑和超高層建筑的外層并沒有過多的保護設施，建筑本身能耗太大，造成資源的過度浪費，而且會對周邊環境產生許多不可避免的影響，對我國的節能減排的可持續發展戰略的順利實施也產生了一定的影響。
7建筑材料和結構體系的選擇
當前我國建筑大部分是采用鋼筋混凝土作為建筑材料，在地震高發地區也是如此，而在國外則主要采用鋼結構來減少地震的破壞。高層建筑的鋼筋混凝土結構要承受的剪力很大。所以要增大結構的剛度來實現抗剪力能力的提高。在高層建筑中，根據我國現狀，盡量采用鋼骨混凝土、鋼管混凝土結構或鋼結構，達到減小柱斷面尺寸，并改善抗震性能。鋼骨混凝土結構對于減小風荷載影響有很大優勢，尤其是適宜作超高層建筑的結構骨架。
8建筑非結構構件的計算
在高層建筑中，為了實現對建筑環境的美化所增加的不在主體承重骨架體系之內的部分叫做非結構構件。由于高層建筑受到的風荷載和地震荷載很大，在設計計算中要充分考慮各方面的因素，尤其是對高層建筑屋頂結構部件的計算。必須要嚴格遵守規范中的各項要求，保證建筑安全性。
9結論
總之，在進行建筑結構設計時，首先要充分重視概念設計的重要性，并根據實際情況做好結構的分析，同時要設計多個方案思路并進行比較選擇，選擇出最佳結果。設計要綜合考慮多方面的因素，并且要針對各種影響因素制定出相應應對措施。要嚴格遵守各種相關設計規范和法律法規，正確處理對待結構設計的基本要素和難題，不斷優化設計成果。通過研究結構設計要素，可以使我國高層建筑的建設工藝更加成熟，更好地服務于我國的現代化建設。
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[3]張卓.淺談高層建筑結構設計要點.現代經濟信息，2009（14）.
結構設計范文4
關鍵詞：結構設計優化；房屋結構設計；應用
1. 結構設計優化概述
1.1意義
相較傳統結構設計而言，結構設計優化能夠大幅降低房屋建筑的工程造價，降低幅度甚至高達25%；結構設計優化能夠充分發揮材料的性能，使房屋結構各組成單元實現有機協調；結構設計優化能夠為建筑整體性方案設計提供科學的決策。總而言之，結構設計優化的有效應用，能使房屋結構設計更加適用，更加安全，更加經濟，更加美觀，更加便于施工。
1.2原則
結構設計優化的意義在于充分發揮材料性能，實現各構件以及各設計專業的最佳配合。它不僅具備了傳統設計方案所要求的安全性，也充分體現了如今社會所提出的價值學及審美學特點。結構設計優化是一個不斷提高結構設計水平的過程。結構設計優化過程中，不應該降低對結構安全度及抗震性能的要求，而是使房屋建筑物在整體上更為協調，不僅實現成本方面的降低，還要實現安全方面的提高。
1.3要點
1.3.1遵循結構設計規范
結構設計優化給設計人員提出了較高的要求，既要求他們經驗豐富，又要求他們熟悉并遵循相關的結構設計規范。規范由于面向大眾工程，因而，在某些規定上會較為保守。另外，對于某些復雜結構設計而言，有些規定并不安全。因此，在具體操作過程中，設計人員要予以判斷、把握和優化，從而促進結構設計質量的進一步提高。
1.3.2加強各專業之間的協作
結構設計優化是一個復雜而系統的工作，需要多專業密切協作。在房屋建筑建設過程中，建筑設計和結構設計是兩個最為關鍵的環節，二者有機結合，一方面能夠提高外觀效果，另一方面能夠降低工程造價。在某些建筑設計中，設計人員為了突出方案的新奇效果，至建筑基本力學規律于不顧，給后續的結構設計造成了諸多困難。所以，只有加強各專業之間的協作，才能實現結構設計的合理化。
2.房屋結構進行優化設計的措施
對房屋結構進行優化設計，其目的在于合理降低工程造價的成本費用，同時為房屋的落成后的總體經濟效益提供基礎條件，結合實踐設計經驗，筆者提出了以下三點優化措施。
2.1 選擇節能指標較高的結構類型
選擇不同的房屋結構形式，也就相當于選擇了不同工程造價的建設模式，最為常見的結構設計模式有如下三種：1）剪力墻結構，該種結構形式一般適用于高層建筑，是混凝土結構技術規程的進一步延伸。相較短肢剪力墻而言，該種結構形式擁有更高的抗震級別，另外，在構造鋼筋使用數量方面也較少；2）框架結構。不僅具有大開間的特點，而且具有布局靈活的優勢，還具有造價成本較低的優點，其缺點是抗震能力不強，由于柱截面較大，容易形成的柱角等凸出，給家具布置帶來了諸多不便；3）框架一剪力墻結構。該種結構是指將一定數量的剪力墻有機地融入到框架結構中。該種結構合理大方，具有較強的適用能力，可以承受各種不同的變形壓力，經實踐證明是一種抗側力較好的結構。
上述三種結構模式各具優缺點，所以，在選擇結構模式的過程中，不可以片面地認為所謂科學合理的方案指的是造價最低的方案，除此之外，應根據房屋業主的具體需求，還有建設單位的投資水平以及施工能力等各方面條件對結構類型的選用展開綜合分析，追求將投資與收益之間的最佳平衡，換而言之，以工程客觀條件為依據，選擇最為合適的結構模式。
2.2 結構設計信息優化技術
對房屋建筑結構進行設計的過程中，將會受到多種設計變量條件的影響，所以，采用單一的方法對結構優化進行優化，是很難做到的。考慮到房屋結構設計本身所具有的復雜性，需要研發一種既簡單又實用的參數定義優化軟件，從而減輕設計者進行結構優化時的工作壓力，以實現精力及時間的節省。目前，房屋結構優化領域較為常用的系統是TBCAD系統。該種系統是針對結構方案設計、建模、 分析以及評估等步驟為一體的成本控制軟件系統。該種系統能夠對結構方案設計進行一定的指導，幫助方案在實現人力、物力以及財力等各項資源的最優配置。系統的信息通常被分成兩個時間段進行優化，第一個時間段是通過對材料的分配調整，利用最少的混凝土用量以達到側向剛度的最低要求，該時間段中，系統的目標函數是混凝土的使用量，而結構構件的斷面大小則被視作設計的變量。 第二個時間段將會對構件的強度進行優化，通過對構件結構的斷面大小以及鋼用量的適當調整，只需要相對較少的結構造價便可實現構件的強度要求。
2.3 各種功能結構的優化設計內容
結構抗震的經濟化設計，通常針對高層房屋建筑展開。在高層建筑結構總體造價中，水平荷載結構造價占了非常大的一個比例，所以，在抗震結構設計中，造價控制的關鍵之處在于抗側力結構的設計。值得注意的是，當建筑物層高增加之后，抗側力結構的造價也會隨之增加。所以，應該針對抗側力結構展開優化設計，從而確保造價方面的優勢。上文已經對常見結構形式進行了一定闡述，雖然每種結構形式都具備一定的抗震性能，但所達到的經濟效果卻存在很大的差異。所以，設計人員對房屋結構進行設計時，應該深入了解并掌握各種結構模式的抗震性能以及經濟指標，既要把握好房屋的體型，也要把握好房屋的結構體系，還要把握好房屋的剛度分布等，針對抗震的薄弱環節展開一系列的抗震構造改善措施，盡可能地降低抗震結構設計的實際成本。
3.結構設計優化理論在房屋結構設計中的合理性評估
房屋建筑工程的設計方案，從總體角度分析，包括各種各樣、種類繁多的結構設計和布置。當房屋結構被確定之后，即便載荷相同，也仍舊有諸多不同類型的分析方案可供選擇。另外，在具體的分析過程中，不管是設計載荷、材料，還是參數的取值都有可能發生一定的變化。房屋建筑工程在細部處理方面也存在很多差異。上述這些問題僅僅憑借計算機設計優化是難以有效解決的，需要人工輔助分析，對各項設計及相關數據取值進行合理性的評估，當然在評估過程中，應遵循結構優化設計的內在規律，更為穩妥的做法是結合工程設計施工經驗有目的、有步驟地實施判斷。由此可見，概念優化設計具有兩層含義，一是設計師從若干備選方案中擇取最優，二是對既定的方案進行修飾美化[7]。
4.結語
結構設計優化是一個復雜而系統的工程，需要相關人員通力合作，采用正確的結構設計優化方法，并應用到具體實踐中去，從而最大限度體現結構優化的價值，提高結構安全度和抗震性的同時，有效降低工程造價。
參考文獻：
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結構設計范文5
論文摘要：本文對人防結構設計與抗震結構設計進行比較， 人防結構設計在很多方面與抗震設計相似，提出了一些提高延性的措施。
人防地下室應能承受常規武器或核武器爆炸動荷載的作用，人防地下室一般也有抗震設防要求，設計時應使之能承受地震動荷載及武器爆炸動荷載作用。人防結構設計與抗震結構設計既有相同又有不同之處。下面是些粗淺認識的總結，希望能對設計工作有些幫助。
1 荷載作用方式
相同點：兩者均為偶然荷載，均為動荷載，設計時均按一次作用考慮。不同點：人防結構構件如果暴露于空氣中則直接承受空氣沖擊波的作用，如果埋于土中直接承受土中壓縮波的作用，因此人防荷載對結構構件外表面的是直接作用，其動荷載直接作用于構件，其作用為外力；而地震動荷載則是由于地震時地面運動引起的動態作用，其實質是慣性力，是間接的作用。建筑物的所有構件（只要有質量）均會由于地震動而存在慣性力。人防動荷載一般是直接作用于人防地下室外表面的構件，一般可按同時作用于圍護結構考慮，而人防地下室內部的墻柱等構件只間接承受圍護構件及上部結構傳來的動荷載。
2 荷載的大小
人防動荷載（即常規武器或核武器爆炸動荷載）其沖擊波壓力是隨時間變化的，為方便設計計算《人防規范》將它簡化成等效靜荷載，它只代表作用效果的等效，等效靜荷載并不是實際作用的力，但它方便了設計計算可以用靜力分析的模式進行內力計算；設計時等效靜荷載的大小的確定主要與設防抗力等級有關。
地震作用大小首先與震級、烈度、震源深度、建筑物離震源的距離等有關。其次與建筑物的質量大小、建筑物所處的場地條件及土質、及建筑物的動力特性（如自振周期、振型、阻尼等）有關。
3 設計方法：
抗震設計方法通常為“三水準、二階段”的設計方法，設防目標為“小震不壞，中震可修，大震不倒”。為實現設防目標取小震下地震動參數計算結構彈性下的地震作用效應，進行截面承載力驗算。第二階段是大震下的結構彈塑性變形驗算。并通過概念設計和抗震構造措施來滿第三水準的設計要求。
人防結構設計的動力分析一般采用等效靜荷載法：由于在動荷載作用下，結構構件振型與相應靜荷載作用下撓曲線很相近，且動荷載作用下結構構件的破壞規律與相應靜荷載作用下破壞規律基本一致，所以在動力分析時，可將結構構件簡化為單自由度體系，用動力系數乘以動荷載峰值得到等效靜荷載，這時結構構件在等效靜荷載作用下的各項內力就是動荷載作用下相應內力的最大值。按等效靜荷載分析計算的模式代替動力分析，給防空地下室結構設計帶來很大方便。采用等效靜荷載分析時，為滿足抗力要求，結構材料參數應乘以材料強度綜合調整系數。最后結構構件在動荷載作用下的變形極限用允許延性比[β]來控制。按允許延性比進行彈塑性工作階段的防空地下室，即可認為滿足防護和密閉要求。 轉貼于
4 設計原則：
人防設計與抗震結構設計的設計原則一樣：
4.1 結構應盡可能有足夠的延性，避免脆性破壞，鋼筋砼結構構件均應采取“強柱弱梁”“強剪弱彎”的設計原則。
4.2 各結構構件抗力相協調的原則，避免出現薄弱部位。防空地下室的結構，應充分考慮各部位作用荷載值不同，破壞形態不同以及安全儲備不同等因素，保證在規定的動荷載作用下，結構各部位（如出入口和主體結構）都能正常地工作，防止由于存在個別薄弱環節致使整個結構抗力明顯降低。如果某個部位失效，將導致整個人防區失效。同樣抗震設計也十分強調避免出現薄弱環節（如薄弱層，軟弱層等），因為大震時薄弱層或軟弱層出失效將導致建筑物倒塌，產生嚴重后果。
5 提高延性的設計構造措施
核武器與常規武器爆炸均屬于偶然性荷載，具有量值大，作用時間短且不斷衰減的特點，結構構件承受動荷載時已經處于彈塑性工作階段，因此，結構構件具有較大的延性，對吸收動能，抵抗動荷載是十分有利的。人防結構設計時，構造上應采取“強剪弱彎” “強柱弱梁”“強節點弱桿件”的設計原則。如可充分利用受彎構件和大偏心受壓構件的變形吸收武器爆炸動荷載作用的能量，以減輕支座截面的抗剪與柱子抗壓的負擔，確保結構在屈服前不出現剪切破壞和屈服后有足夠的延性，最終形成塑性破壞，提高結構的整體承載能力；又如受彎構件應雙面配筋，對承受動荷載作用下可能的回彈和防止在大撓度情況下構件坍塌十分重要，另外在節點區應有足夠的抗剪、抗壓能力和足夠的鋼筋錨固長度。上述這些措施和抗震設計的原則是一致的。
參考文獻
結構設計范文6
【關鍵詞】結構設計；優化設計技術；應用
結構設計優化方法和技術的應用具體體現在房屋工程結構總體的優化設計和房屋工程分部結構的優化設計兩方面。其中房屋工程分部結構的優化設計包括：基礎結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。對以上幾個方面的優化設計還包含選型、布置、受力分析、造價分析等內容，并應在滿足設計規范和使用要求的前提下，結合具體工程的實際情況，圍繞其綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。
1.結構設計優化方法
建筑結構設計追求適用、安全、經濟、美觀和便于施工五種效果，而建筑設計優化設計技術方法的應用不但滿足了建筑美觀、造型優美的要求又能使房屋結構安全、經濟、合理，成為實際意義上的"經濟適用"房。從建筑上分析結構設計優化方法，它主要體現在房屋工程分部結構的優化設計和房屋工程結構總體的優化設計量方面。 進行結構設計時，應在滿足設計意圖后，盡量使平面布置規則，縮小剛度和質量中心的差異，這樣水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉作用。豎直方向上應避開使用轉換層，減少應力集中現象。
1.1結構優化設計模型
結構設計優化就是在各種影響變量中選擇主要參數，并建立函數模型，運用科學合理的方法得出最優解。結構總體的優化建立模型的大致步驟如下：一是設計變量的合理選擇。通常的設計變量選擇對設計要求影響較大的參數，將所涉及的參數按照各自的重要性區分，將對變化影響不大的參數定為預定參數，通過這種方法可減少很多計算編程的工作量。二、目標函數的確定。使用函數找出滿足既定條件的最優解。最后，約束條件的確定。房屋結構可靠度優化設計的約束條件，包括了應力約束、裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態下彈性約束到終極狀態的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。設計中，要保證各約束條件必須符合現行規范的要求。
1.2結構優化計算方案
結構設計優化設計多個變量、多個約束條件，屬于一個非線性的優化問題，設定計算方案時，常將有約束條件轉變為無約束條件來計算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優化結果。
2.結構設計優化技術的實踐應用
結構設計優化方法應用于實踐之中，是目前一個比較廣泛的課題，利用結構優化的方法在不改變適用性能的前提下達到降低工程造價的目的。結構設計優化設計應用于項目的整體設計、前期設計，舊房改造，抗震設計等設計的各分部環節，發揮著巨大的效益。在按照結構設計優化的方法及模型進行實踐的過程中，要注意下面的幾個問題。
2.1結構設計優化應注意前期參與
因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現在存在的普遍問題就是前期方案階段結構設計并不進行參與，建筑師進行建筑設計時大多并不考慮結構的合理性以及它的可行性，但是建筑設計的結果卻直接對結構設計造成影響，某些方案可能會增加結構設計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結構優化設計就能參與進來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結構形式，合理的設計方案，獲得一個良好的開端。
2.2概念設計結合細部結構設計優化
概念設計應用于沒有具體數值量化的情況，例如地震設防烈度，因為它的不確定性，計算式難免與現實有較大的差異，在進行設計的時候就要采用概念設計的方法，把數值作為輔助和參考的依據。設計過程中需要設計人員靈活的運用結構設計優化的方法，達到最佳的效果。
與宏觀把握相對應的，設計的過程同時要注意對于細部的結構設計優化，比如現澆板中的異形板拐角處易出現裂縫，可劃分為矩形板。注意鋼筋的選擇，I級鋼和冷軋帶肋鋼市場價格差不多，但是他們的極限抗拉力卻相差很大，所以在塑性滿足要求的情況下，現澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做里面設計的時候，外立面上的懸挑板及配筋，滿足基本的規范要求即可，達到既安全又經濟的目的。
2.3下部地基基礎結構設計優化
地基基礎的結構設計優化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎，那么要根據現場地質條件選擇樁基類型，盡量節省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應多進行比較以確定最合適的方案。
3.結構設計優化技術在建筑結構設計中的應用
（1）直覺優化（概念設計優化）技術與建筑結構設計對于同一建筑方案，可以有許多不同的結構布置設計；確定了結構布置的建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法；分析過程中設計參數、材料、荷載的取值也不是惟一的：建筑物細部的處理更是不盡相同，這些問題是計算機無法完全解決的，都需要設計人員自己作出判斷。而判斷只能在結構設計的一般規律指導下，根據工程實踐經驗進行，這便是前面所說的概念設計。因此，概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。
（2）概念設計處理的實際建筑設計問題概念設計所要處理的問題多種多樣。但可以肯定的是希望通過概念設計，建筑結構能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或將破壞程度降至最低。因此，分析如何應付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設計的重要內容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，建筑設計過程中就應該未雨綢繆，從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法則應盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結構中產生不利影響的重要手段；延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發生脆性破壞；多道設防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構件先破壞，消耗一部分地震能量。這些抗震設防思想在整個設計過程中都應該作為概念設計的重要指導思想。
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