探析结构设计基本能力

结构设计是土木工程领域中的重要专业，设计师应加强对力学基本理论和规范的理解，尤其是规范中反映的概念设计思想及力学原理，应在结构设计实践中不断提高基本专业技能。接下来一起来了解一下结构设计基本能力

1对结构及构件的初步认识

1.1结构的总体认识

长宽比、高宽比和抗倾覆，是方案设计中应初步考虑的结构因素，要将建筑物看作刚体进行整体分析，结构重量和使用荷载由地基承担。设计结构应抵抗水平风载、偶然荷载和地震、温度等间接作用，水平作用大会产生倾覆问题，当水平作用合力与支撑平面不对称时会发生扭转。整体布局越不规则，抗倾覆、抗扭转等问题就越突出。

1.2构件类型与受力特征相关

构件分为梁柱等线形构件、墙板等面形构件和独立基础、挡土墙等实体构件，构件多为线形和面形，尤其是一维线形构件结构可通过结构力学进行分析，是结构分析的基础，构件中力的合成、分解和传递是设计人员的基本功，力向截面形心简化为主矢和主矩，在三个坐标轴上可分解成六个分量，对截面而言，构成两垂直剪力、一扭矩、两垂直弯矩(平面内外)和一轴力，平面内弯矩为一对上下方向的水平力，平面外弯矩为一对前后反向的水平力，扭矩为一对反向的剪力，分解后的这些力，在不同位置再合成，取极限后即为各处不同方位的应力状态，并通过本构关系表现为应变状态。起控制作用位置的应力应变状态，是结构设计的关键，其中压应力应避免失稳，注意应力下的变形控制。

2对承载能力的理解

持久设计状况和施工等短暂设计状况下，承载能力与结构效应反映在平衡基础上的强度、刚度、稳定上，表现力的平衡、变形的协调和力与变形间的本构关系上。强度是抵抗截面破坏能力，避免脆性破坏的关键，刚度是结构和杆件抵抗变形的能力和控制变形的关键，稳定性是构件和结构保持平衡稳定不变性的能力。构件和结构要满足承载能力极限状态，还要满足正常使用的极限状态。对地震设计状况和偶然设计状况，地震、偶然作用、风荷载等会打破持久平衡而失稳，或者引发变形能力过差(延性差)，引发连续性倒塌。

3结构设计初步方案的基本要求

结构设计软件的应用容易淡化结构概念设计，荷载、抗震、各类结构和地基基础设计规范等构成结构设计的标准体系，这些标准相互补充，有丰富的概念设计内容，需要熟悉和掌握，以设计出真实反映结构本质的建筑。

4结构设计人员的能力要求

结构设计要保证各设计状况的承载能力，还应有抗高温、抗暴、耐久以及抗疲劳性能等，这些性能和分析对结构很重要，笔者侧重于分析结构各种状况和性能的安全承载能力，主要体现在把握结构的功能目标和前提———安全并正常使用、耐久，在安全性方面，结构的材料应满足材料力学的连续性、均匀性和各向同性假设和小变形假设，这些假设实际上给出了力学、物理和几何线性方面的保证。力学和弹性、弹塑性力学的基本方程和力法、位移法等解析解法和有限元等数值方法，这是结构安全需要满足的理论前提，也是工程师需要掌握的基本功。

5结语

结构设计博大精深，目前计算机软件广泛应用，但部分设计师对结构基本概念的重视程度不足，这会将风险带到具体设计工作中，本文旨在促进工作人员的理论学习和实践应用。

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