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【摘 要】 结构设计是整个建筑工程中十分重要的一个环结。结构设计需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。做为设计人员，要掌握结构设计的过程，保证设计结构的安全，还要善于总结工作中的经验。本文根据笔者的工作经验，对结构设计全过程及需要注意的事项进行阐述。
【关键词】 结构设计过程;强柱弱梁理念;裂缝控制;次要让位于主要
引言：
结构设计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。用基础、墙、柱、梁、板、楼梯、节点大样等结构元素来构成建筑物的结构体系，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。设计满足功能要求的结构，也就是把外界作用对结构的效应与结构本身的抵抗力进行比较，以达到结构设计既安全又经济的目的。
1 结构的设计过程
结构设计过程大体可以分为以下三个阶段：结构方案阶段、结构建模计算阶段、施工图设计阶段。
1.1结构方案阶段
结构方案阶段要重视概念设计。概念是一种反映事物本质属性的思维形式，它反映客观事物的一般的、本质的特征，是人们在实践基础上经过感性认识上升到理性认识而形成的。概念设计就是以工程概念为依据，用符合工程客观规律和本质的方法，对所设计的对象作宏观的控制，具体地说就是制定方案，包括总体系和所有分体系的布局和处理原则。通俗讲，就是根据建筑的重要性，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（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组合而成的其它结构形式）。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。
1.2结构建模计算阶段
1.2.1结构建模阶段
结构方案确定后，就进入结构建模阶段。建模就是利用软件，把心中对建筑物的构思在电脑上再现出来，然后再利用软件的计算功能进行适当的调整，使之符合现行规范以及满足相关方面的需要。以结构方案选择框架结构为例，框架结构柱网布置是关键，柱网布置需要结构师对整个建筑的受力合理性有一定的结构理念。柱子布置的合理性对整个建筑的安全与否以及造价的高低起决定性作用。
结构建模阶段的主要内容有梁板柱截面的选择、荷载的计算及总信息参数的选择。
1.2.1.1截面的选择
柱截面的大小的确定需要一定的经验，在满足规范要求的前提下，凭经验先选一个截面尺寸试算。梁截面相对容易确定一些，主梁按1/8～1/12跨度考虑，次梁可以相对取小一点，按1/10～1/14跨度考虑，且次梁比主梁宜低50mm以上。板厚的选择也很重要，通常对于民用建筑板厚要控制在100mm以上。现浇板板厚最好控制在L/35～L/30内（L为板的计算跨度）。从目前的实际施工作业来看，板厚较薄时会造成收缩裂缝。
1.2.1.2荷载计算
荷载包括外部荷载（如风荷载，雪荷载，施工荷载，地下水的荷载，地震荷载，人防荷载等等）和内部荷载（如结构的自重荷载，使用荷载，装修荷载等等）上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。如果用计算软件建模（如广厦软件），风荷载数值可根据荷载规范在GSSAP总信息中填写。雪荷载和屋面活荷载挑一个较大值添在屋面板荷上。模型中的构件自重软件自动考虑，但其它荷载如装修荷载，墙面抹灰，框架结构的填充墙荷载，楼板面层及抹灰重量等由设计者根据建筑做法表自行计算好添在相应的地方，荷载千万不能漏掉，否则会存在结构不安全隐患。
1.2.1.3总信息参数的选择
根据新规范的具体规定和软件手册对参数意义的描述，以及工程的实际情况，对软件参数进行正确、合理设置。有些参数关系到整体计算结果的可靠性及安全性，必须确定其正确、合理性，才能保证后续计算结果的准确、合理性。这些参数包括抗震烈度、抗震等级、振型组合数、周期折减系数等等。
抗震烈度、抗震等级按照《抗震规范2010》及《建筑工程抗震设防分类标准》正确判断。进行设计之前应该将相关规范看一看。
振型组合数，多层建筑结构若不需要进行扭转耦联计算，其地震力的振型组合数不应小于3。若振型组合数大于3，则应该取3的倍数，且小于等于建筑物的层数的3倍。一般可以采取振型参与质量为总质量的90%时所需要的振型数作为合适的振型数。
周期折减系数的合理确定。若框架结构采用砌体填充墙，则其计算周期折减系数为0.6～0.7;若采用轻质砌体或者砌体填充墙较少则可取0.7～0.8;当全部用轻质墙体板材时，折减系数为0.9。只有无填充墙的纯框架，才可以不进行计算周期折减。
1.2.2结构计算阶段
计算过程就是软件对结构师所建模型进行导荷及配筋的过程，在计算阶段，需要根据实际情况调整软件总信息中某些参数，以符合实际情况及保证结构安全。结构师可以通过对计算出的内力图（弯矩图、剪力图等）对电算结果进行分析，找出模型中的不足并加以调整，同时看看是不是所有电算结果均满足规范要求。
电算结果主要包括周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、剪重比、振型参与质量系数、墙和柱的轴压比以及墙、柱、梁和板的配筋、框架—抗震墙结构中抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值等等。周期比是控制结构扭转效应的重要指标。位移比（层间位移比）是控制结构平面不规则性的重要指标。刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标。层间受剪承载力之比是控制结构竖向不规则的重要指标。刚重比是结构刚度与重力荷载之比，它是控制结构整体稳定性的重要因素，也是影响重力二阶效的主要参数，该值如果不满足要求，则可能引起结构失稳倒塌。总之，如果有某些指标不满足规范要求，则要调整梁板柱截面尺寸或混凝土标号，甚至要抽柱添柱，反复调整进行计算直至电算结果均满足规范要求为止。 1.3结构施工图设计阶段
电算结果满足规范要求后，根据电算结果生成CAD施工图。当然，软件导出的CAD图不能直接用于施工，需要结构师根据现行制图标准进行修改。施工图是工程师的语言，要想让别人明白自己的设计，就需要更为详细的设计说明、施工图及节点详图。出图前要确保别人根据施工图纸能够完整、准确地将整个建筑物再现于实际中。在绘图时还需要针对电算的配筋进一步确定和调整，看看软件导出的配筋施工图有没有不完善或未体现规范要求的地方，并进行调整，使施工图更完善。同时，适当加强薄弱环节，使施工图更符合实际情况，毕竟模型不能完全与实际一致。结构施工图包括设计总说明、基础平面布置及基础大样图（如果是桩基础还要有桩位图）、每层柱网布置及柱平面法配筋图、每层梁平法配筋图、每层板配筋图、屋面层梁板配筋图、楼梯大样图、节点详图等。在出图前，要根据现行各种规范对施工图的每一个细节进行核对，使之完全符合规范。
2 进行结构设计时应注意的事项
建筑结构设计时不可避免存在一些问题，在进行结构设计时，若考虑不周全，没把握好，将给建筑工程的建设造成不良的影响，甚至会导致建筑结构的不安全。
2.1强柱弱梁的设计理念
“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等是建筑结构设计中非常重要的概念。结构在各种荷载作用下的内力经内力组合后，还要根据规范对其进行调整。内力调整主要遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点”的思想，以保证结构安全。当然，电算时软件自动按规范进行内力调整，但进行手算时千万注意要按照规范进行内力调整，否则会存在安全隐患。
要做到“强柱弱梁”，最简单的方式是，在建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比，使之满足规范要求，以增加延性。梁端纵向受拉钢筋的配筋不能过高，以免在罕遇地震时进入屈服阶段，不能形成塑性铰或塑性铰转移到柱上。
2.2对混凝土结构裂缝的控制
要控制混凝土结构的裂缝，可以从以下几个方面入手：
首先，设计建筑平面时要尽量规则，防止平面出现非常不规则变化。当平面出现凹口时，则要对凹口处边缘增设拉梁，凹口周边的楼板要增大厚度且增加钢筋。房屋的长度应严格按照规范设计，当房屋长度超出规范范围较小时，可对其中部设置收缩后浇带，当房屋长度超出规范范围较大时，要添加变形缝。
其次，适当提高构件的配筋率。构件的配筋率，对构件裂缝宽度影响很大。对梁和板等不同构件，规范对其配筋率和钢筋间距都有明确规定。板的受力钢筋，宜采用直径较小间距较密的方式配筋，这样可以相对减小构件裂缝。
2.3“次要让位于主要”
当钢筋争夺同一位置时，“次要让位于主要”，指的是次要钢筋让位于主要钢筋，这就要明确哪些钢筋的位置对结构设计来说更重要。
梁柱钢筋争夺同一位置时，因为梁是构件，柱是梁的有效支座，显然支座比构件重要，即柱比梁更重要。所以，梁主筋让路于柱主筋。
主梁和次梁上部钢筋有位置冲突时，有些设计人员认为，次梁上部钢筋应该搭在主梁上部钢筋之上，主梁承托着次梁，这种观念似乎概念很清晰，其实是错误的。无论是主梁上部钢筋还是次梁上部钢筋，与混凝土共同工作时都是受拉的，不存在主梁上部钢筋支撑次梁上部钢筋的承托力。正确的做法是，因为主梁比次梁更重要，因此主梁上部钢筋要优先保证其位置，即次梁上部钢筋要让位于主梁上部钢筋。
同理，梁是板的支座，显然梁比板更重要，当梁板上部钢筋打架时，板上部钢筋要让位于梁上部钢筋。
谁重要谁的钢筋就放外面，谁受力大谁的钢筋就放外面。比如剪力墙主要是抗剪，所以水平筋放外面，竖向筋放里头;挡土墙主要是抗弯，所以竖向筋放外头，水平筋放里头（竖向钢筋抗弯作用，水平钢筋抗剪作用）。
2.4悬挑梁宜做成等截面
一般情况下，悬挑梁宜做成等截面，尤其悬挑长度较短时。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，做成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，加大施工难度。变截面梁的扰度也大于等截面梁。当然，外露的大挑梁，可适当变截面，使感官效果好些。与原因基础打架时可以做成悬挑基础梁以便避开既有建筑物基础。
2.5基础
采用独立柱基时，独立基础偏心不能过大，必要时可与临近的柱做成柱下条基。柱下条形基础的底板偏心不能过大，必要时可作成三面支承一面自由板（类似筏基中间开洞）。两根柱的柱下条基的荷载重心和基础底板的形心宜重合。
独立基础受弯配筋不一定要满足最小配筋率要求，除非此基础非常重要。当然，配筋也不能过小。独立基础是介于钢筋混凝土和素混凝土之间的结构。面积不大的独立基础宜采用锥型基础，方便施工。
3 结束语
结构设计是个系统、全面的工作，同时应根据工程的实际情况，对计算机生成的配筋结果作合理性审核，不要过分依赖计算软件。同时，要从一个个基本的构件算起，做到知其所以然，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其它专业进行设计。同时，应事无巨细，善于反思和总结工作中的经验和教训。
参考文献：
[1]李碧雄主编.建筑结构设计[M].中国电力出版社，2008.
[2]刘铮.建筑结构设计快速入门[M].中国电力出版社，2007.
[3]混凝土结构设计规范（GB 50010—2010）[S].中国建筑工业出版社.
【关键词】 结构设计过程;强柱弱梁理念;裂缝控制;次要让位于主要
引言：
结构设计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。用基础、墙、柱、梁、板、楼梯、节点大样等结构元素来构成建筑物的结构体系，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。设计满足功能要求的结构，也就是把外界作用对结构的效应与结构本身的抵抗力进行比较，以达到结构设计既安全又经济的目的。
1 结构的设计过程
结构设计过程大体可以分为以下三个阶段：结构方案阶段、结构建模计算阶段、施工图设计阶段。
1.1结构方案阶段
结构方案阶段要重视概念设计。概念是一种反映事物本质属性的思维形式，它反映客观事物的一般的、本质的特征，是人们在实践基础上经过感性认识上升到理性认识而形成的。概念设计就是以工程概念为依据，用符合工程客观规律和本质的方法，对所设计的对象作宏观的控制，具体地说就是制定方案，包括总体系和所有分体系的布局和处理原则。通俗讲，就是根据建筑的重要性，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（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组合而成的其它结构形式）。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。
1.2结构建模计算阶段
1.2.1结构建模阶段
结构方案确定后，就进入结构建模阶段。建模就是利用软件，把心中对建筑物的构思在电脑上再现出来，然后再利用软件的计算功能进行适当的调整，使之符合现行规范以及满足相关方面的需要。以结构方案选择框架结构为例，框架结构柱网布置是关键，柱网布置需要结构师对整个建筑的受力合理性有一定的结构理念。柱子布置的合理性对整个建筑的安全与否以及造价的高低起决定性作用。
结构建模阶段的主要内容有梁板柱截面的选择、荷载的计算及总信息参数的选择。
1.2.1.1截面的选择
柱截面的大小的确定需要一定的经验，在满足规范要求的前提下，凭经验先选一个截面尺寸试算。梁截面相对容易确定一些，主梁按1/8～1/12跨度考虑，次梁可以相对取小一点，按1/10～1/14跨度考虑，且次梁比主梁宜低50mm以上。板厚的选择也很重要，通常对于民用建筑板厚要控制在100mm以上。现浇板板厚最好控制在L/35～L/30内（L为板的计算跨度）。从目前的实际施工作业来看，板厚较薄时会造成收缩裂缝。
1.2.1.2荷载计算
荷载包括外部荷载（如风荷载，雪荷载，施工荷载，地下水的荷载，地震荷载，人防荷载等等）和内部荷载（如结构的自重荷载，使用荷载，装修荷载等等）上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。如果用计算软件建模（如广厦软件），风荷载数值可根据荷载规范在GSSAP总信息中填写。雪荷载和屋面活荷载挑一个较大值添在屋面板荷上。模型中的构件自重软件自动考虑，但其它荷载如装修荷载，墙面抹灰，框架结构的填充墙荷载，楼板面层及抹灰重量等由设计者根据建筑做法表自行计算好添在相应的地方，荷载千万不能漏掉，否则会存在结构不安全隐患。
1.2.1.3总信息参数的选择
根据新规范的具体规定和软件手册对参数意义的描述，以及工程的实际情况，对软件参数进行正确、合理设置。有些参数关系到整体计算结果的可靠性及安全性，必须确定其正确、合理性，才能保证后续计算结果的准确、合理性。这些参数包括抗震烈度、抗震等级、振型组合数、周期折减系数等等。
抗震烈度、抗震等级按照《抗震规范2010》及《建筑工程抗震设防分类标准》正确判断。进行设计之前应该将相关规范看一看。
振型组合数，多层建筑结构若不需要进行扭转耦联计算，其地震力的振型组合数不应小于3。若振型组合数大于3，则应该取3的倍数，且小于等于建筑物的层数的3倍。一般可以采取振型参与质量为总质量的90%时所需要的振型数作为合适的振型数。
周期折减系数的合理确定。若框架结构采用砌体填充墙，则其计算周期折减系数为0.6～0.7;若采用轻质砌体或者砌体填充墙较少则可取0.7～0.8;当全部用轻质墙体板材时，折减系数为0.9。只有无填充墙的纯框架，才可以不进行计算周期折减。
1.2.2结构计算阶段
计算过程就是软件对结构师所建模型进行导荷及配筋的过程，在计算阶段，需要根据实际情况调整软件总信息中某些参数，以符合实际情况及保证结构安全。结构师可以通过对计算出的内力图（弯矩图、剪力图等）对电算结果进行分析，找出模型中的不足并加以调整，同时看看是不是所有电算结果均满足规范要求。
电算结果主要包括周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、剪重比、振型参与质量系数、墙和柱的轴压比以及墙、柱、梁和板的配筋、框架—抗震墙结构中抗震墙承受的地震倾覆力矩与总地震倾覆力矩的比值等等。周期比是控制结构扭转效应的重要指标。位移比（层间位移比）是控制结构平面不规则性的重要指标。刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标。层间受剪承载力之比是控制结构竖向不规则的重要指标。刚重比是结构刚度与重力荷载之比，它是控制结构整体稳定性的重要因素，也是影响重力二阶效的主要参数，该值如果不满足要求，则可能引起结构失稳倒塌。总之，如果有某些指标不满足规范要求，则要调整梁板柱截面尺寸或混凝土标号，甚至要抽柱添柱，反复调整进行计算直至电算结果均满足规范要求为止。 1.3结构施工图设计阶段
电算结果满足规范要求后，根据电算结果生成CAD施工图。当然，软件导出的CAD图不能直接用于施工，需要结构师根据现行制图标准进行修改。施工图是工程师的语言，要想让别人明白自己的设计，就需要更为详细的设计说明、施工图及节点详图。出图前要确保别人根据施工图纸能够完整、准确地将整个建筑物再现于实际中。在绘图时还需要针对电算的配筋进一步确定和调整，看看软件导出的配筋施工图有没有不完善或未体现规范要求的地方，并进行调整，使施工图更完善。同时，适当加强薄弱环节，使施工图更符合实际情况，毕竟模型不能完全与实际一致。结构施工图包括设计总说明、基础平面布置及基础大样图（如果是桩基础还要有桩位图）、每层柱网布置及柱平面法配筋图、每层梁平法配筋图、每层板配筋图、屋面层梁板配筋图、楼梯大样图、节点详图等。在出图前，要根据现行各种规范对施工图的每一个细节进行核对，使之完全符合规范。
2 进行结构设计时应注意的事项
建筑结构设计时不可避免存在一些问题，在进行结构设计时，若考虑不周全，没把握好，将给建筑工程的建设造成不良的影响，甚至会导致建筑结构的不安全。
2.1强柱弱梁的设计理念
“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等是建筑结构设计中非常重要的概念。结构在各种荷载作用下的内力经内力组合后，还要根据规范对其进行调整。内力调整主要遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点”的思想，以保证结构安全。当然，电算时软件自动按规范进行内力调整，但进行手算时千万注意要按照规范进行内力调整，否则会存在安全隐患。
要做到“强柱弱梁”，最简单的方式是，在建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比，使之满足规范要求，以增加延性。梁端纵向受拉钢筋的配筋不能过高，以免在罕遇地震时进入屈服阶段，不能形成塑性铰或塑性铰转移到柱上。
2.2对混凝土结构裂缝的控制
要控制混凝土结构的裂缝，可以从以下几个方面入手：
首先，设计建筑平面时要尽量规则，防止平面出现非常不规则变化。当平面出现凹口时，则要对凹口处边缘增设拉梁，凹口周边的楼板要增大厚度且增加钢筋。房屋的长度应严格按照规范设计，当房屋长度超出规范范围较小时，可对其中部设置收缩后浇带，当房屋长度超出规范范围较大时，要添加变形缝。
其次，适当提高构件的配筋率。构件的配筋率，对构件裂缝宽度影响很大。对梁和板等不同构件，规范对其配筋率和钢筋间距都有明确规定。板的受力钢筋，宜采用直径较小间距较密的方式配筋，这样可以相对减小构件裂缝。
2.3“次要让位于主要”
当钢筋争夺同一位置时，“次要让位于主要”，指的是次要钢筋让位于主要钢筋，这就要明确哪些钢筋的位置对结构设计来说更重要。
梁柱钢筋争夺同一位置时，因为梁是构件，柱是梁的有效支座，显然支座比构件重要，即柱比梁更重要。所以，梁主筋让路于柱主筋。
主梁和次梁上部钢筋有位置冲突时，有些设计人员认为，次梁上部钢筋应该搭在主梁上部钢筋之上，主梁承托着次梁，这种观念似乎概念很清晰，其实是错误的。无论是主梁上部钢筋还是次梁上部钢筋，与混凝土共同工作时都是受拉的，不存在主梁上部钢筋支撑次梁上部钢筋的承托力。正确的做法是，因为主梁比次梁更重要，因此主梁上部钢筋要优先保证其位置，即次梁上部钢筋要让位于主梁上部钢筋。
同理，梁是板的支座，显然梁比板更重要，当梁板上部钢筋打架时，板上部钢筋要让位于梁上部钢筋。
谁重要谁的钢筋就放外面，谁受力大谁的钢筋就放外面。比如剪力墙主要是抗剪，所以水平筋放外面，竖向筋放里头;挡土墙主要是抗弯，所以竖向筋放外头，水平筋放里头（竖向钢筋抗弯作用，水平钢筋抗剪作用）。
2.4悬挑梁宜做成等截面
一般情况下，悬挑梁宜做成等截面，尤其悬挑长度较短时。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，做成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，加大施工难度。变截面梁的扰度也大于等截面梁。当然，外露的大挑梁，可适当变截面，使感官效果好些。与原因基础打架时可以做成悬挑基础梁以便避开既有建筑物基础。
2.5基础
采用独立柱基时，独立基础偏心不能过大，必要时可与临近的柱做成柱下条基。柱下条形基础的底板偏心不能过大，必要时可作成三面支承一面自由板（类似筏基中间开洞）。两根柱的柱下条基的荷载重心和基础底板的形心宜重合。
独立基础受弯配筋不一定要满足最小配筋率要求，除非此基础非常重要。当然，配筋也不能过小。独立基础是介于钢筋混凝土和素混凝土之间的结构。面积不大的独立基础宜采用锥型基础，方便施工。
3 结束语
结构设计是个系统、全面的工作，同时应根据工程的实际情况，对计算机生成的配筋结果作合理性审核，不要过分依赖计算软件。同时，要从一个个基本的构件算起，做到知其所以然，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其它专业进行设计。同时，应事无巨细，善于反思和总结工作中的经验和教训。
参考文献：
[1]李碧雄主编.建筑结构设计[M].中国电力出版社，2008.
[2]刘铮.建筑结构设计快速入门[M].中国电力出版社，2007.
[3]混凝土结构设计规范（GB 50010—2010）[S].中国建筑工业出版社.