李维松
（中国矿业大学工程咨询研究院(江苏)有限公司，江苏徐州 221008?）
摘要：随着社会经济不断发展，人民生活水平的不断提高，城镇规模不断扩大，建筑物越来越多，型式及结构越来越多样、复杂化，对结构设计提出了更高的要求。建筑工程结构设计是设计阶段重要组成部分，也是后续施工的重要依据，直接影响到建筑安全及造价。本文分析了结构设计的过程及注意事项，供结构设计人员参考。
关键词：结构设计；结构分析；基础设计；
1.结构设计原则
结构设计应遵守国家现行有关标准、规范，规程、规定及工程所在地的地方标准，并结合工程实际情况，与建筑专业、设备专业紧密合作，精心设计，做到安全适用、耐久舒适、经济合理、技术先进、确保质量。
1.1概念设计
概念设计指工程设计人员运用所掌握的理论知识和工程经验，在方案阶段及初步设计阶段，从宏观上、总体上和原则上去决策和确定结构设计中最基本、最本质也是最关键的问题。主要包括结构方案的选定和布置、荷载和作用传递路径的设置、关键部位和薄弱环节的判定和加强、结构整体稳定性保证和耗能作用的发挥以及承载力和结构刚度在平面内和沿高度的均匀分配等等。目的是要做到结构简单均匀规则，刚柔适度，整体稳定性强，轻质高强且多道设防【1】 。
1.2抗震设计
抗震设防目标是：小震不坏，中震可修，大震不倒。抗震设计主要包括以下内容：（1）选择适宜的建筑抗震场地，对不力地段应提出避开要求，当无法避开时应采取有效的措施。对危险的地段，严禁建造甲乙类建筑，不应建造丙类建筑。（2）建筑形体及其构件布置宜规则，侧向刚度沿竖向均匀变化，避免侧向刚度和承载力突变。建筑形体及其构件布置不规则时，应按规范要求进行地震作用计算和内力调整，并对薄弱环节采取有效的抗震构造措施【2】。（3）结构体系应而根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合比较确定。（4）强柱弱梁是指使框架结构塑性铰出现在梁端的设计要求，用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。强剪弱弯是指构件的抗剪能力应好于抗弯能力，“弯曲破坏”是延性破坏，是有预兆的，如开裂或下挠等，而“剪切破坏”是一种脆性破坏，没有预兆的，瞬时发生，没有防范，所以要避免发生剪切破坏，保证弯曲破坏之前不发生剪切破坏。强节点弱构件是指框架结构塑性铰出现在梁端，用以提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌。
2结构计算及结构分析
2.1读懂建筑图，配合建筑专业进行结构方案布置
建筑专业是“龙头”专业，在读懂建筑图的基础上，结构设计要全力支持和配合建筑，尽可能地解决和克服难题，共同实现一个好的作品。但同时对建筑专业的支持和配合也是有原则、有底线的，不能以安全和经济为代价，去支持和配合建筑完成一个奇特的理念或想法。结构工程师应该在建筑专业提出极其不合理的方案时，有依据的让建筑师知道好的设计方案不是我行我素，而是在理解其他工种的基本要求的前提下创造出来的和谐统一体【3】。 结构本身要成为健美的作品，结构设计或构件布置一定要考虑其均匀性、规律性、统一性和其他各专业的和谐性，同时也要保证结构的安全性和经济性。
2.2利用计算机程序进行结构计算
利用计算机进行结构时，应符合下列要求：计算模型的建立与必要的简化计算及处理，应符合结构的实际工作状况。计算软件的技术条件，应符合规范及有关标准的规定，并应说明其特殊处理的内容和依据。
计算机计算结果，应经分析判断，确认其合理、有效，且无异常情况后，方可用于工程设计。
2.3结构分析
结构分析包括对结构的整体分析，局部补充分析和对构件的验算分析。一般情况下，对结构进行整体分析时，重点应放在对结构体系等控制指标的把握上【4】，如:结构抗震设计时的弹性位移角控制、结构扭转位移比的控制、结构楼层地震剪力系数的控制及结构底部第一振型的倾覆力矩比控制等。而对结构局部的补充分析，多用在结构的关键部位及复杂受力区域，或整体分析时计算模型不完全适应的部位及构件中，如:对转换结构的二次计算、对剧场等空旷结构的补充计算等，把握的是结构关键部位及结构分析中需要予以额外关注的区域。对构件的验算分析，多用在大跨度、大悬臂等特殊受力构件，主要是对构件承载能力极限状态及正常使用极限状态的验算等。
结构分析是结构设计的前提，是结构设计的重要依据性工作，采用合理的计算模型，合理的计算假定，合理选用计算程序，必要时的多模型多程序比较分析等对结构设计关系重大。
结构计算中各主要参数对结构计算影响很大，相关参数的取值均有一个合理的区间，往往没有绝对的对与错，而参数取值是否合理主要取决于设计者的工程经验和对结构设计关键点的把握能力，合理确定计算参数是结构计算的前提。
2.4一些注意事项
（1）安全等级为一级的建筑物，其结构重要性系数取1.1；（2）计算层间位移比时，采用刚性楼板假定模型，计算层间刚度比、周期比、位移角、构 件设计时，采用符合实际刚度的楼板模型；（3）特殊构件补充定义，如角柱、连梁、地下室外墙、多塔结构、梁端铰接、转换梁、转换柱等；（4）工业楼面活荷载组合值系数不小于0.7，准永久系数不小于0.6；（5）8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑，应计算竖向地震作用；（6）有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15度时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。
3基础设计
3.1勘察报告
基础设计依据的勘察报告应经审查合格，检查勘察报告是否满足结构设计的基本要求，如地基承载力，地基变形，建议采用的基础形式，防水设计水位和抗浮水位等，如不满足要求，应与勘察单位及时沟通，必要时要求出具补充说明。
3.2相关计算验算内容
（1）建筑物地基均应满足承载力计算的有关规定；（2）等级为甲乙级及其他特殊条件下的建筑物应补充地基变形计算；（3）对承受较大水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙等，以及建造在斜坡上或边坡建筑物和构筑物,尚应验算其稳定性；（4）当地下水埋藏较浅,建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时,尚应进行抗浮验算；（5）基础的埋深应满足地基承载力、变形和稳定性要求。
3.3基础选型
基础类型的选择,应根据工程地质、水文地质条件、建筑高度及体型、结构类型、荷载大小、有无地下室、使用功能、相邻建筑物的基础情况、施工条件、经济合理性、和抗震设防烈度等因素综合考虑，经多方案比较后确定。
4总结
结构设计的重要性不言而喻，设计者终身责任制则体现了国家对安全的重视，因此结构设计者 首先要有认真负责任的态度，其次在结构设计过程中注重概念设计、抗震设计，从方案布置到结构建模计算，基础设计，施工图绘制等方面都要精心设计，反复校核，确保各项目工作准确无误，不能一味追求省钢筋，把安全放在第一位。除此之外还要不断积累经验，加强学习，完善设计思路和理念，提高结构设计本领。
参考文献
【1】霍达.高层建筑结构设计[M]. 北京：高等教育出版社, 2004.8.
【2】GB50011-2010（2016年版）建筑抗震设计规范 [S]. 中国建筑工业出版社,2016
【3】刘铮编著.建筑结构设计快速入门[M].中国电力出版社 2011.08
【4】朱丙寅.建筑结构设计问答及分析（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社,2013.04