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【摘 要】文章从刚度设计、多道防线、突出节点三个方面分析了建筑结构设计的基本原则。
【关键词】结构设计；刚度；节点
一、前言
近年来，随着我国建筑工程的不断发展，建筑结构设计质量问题引起了人们的普遍重视，虽然我国在此方面取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足需要改进。
因此，新时期下，我们要加大对建筑结构设计问题的重视，应对建筑结构设计的基本原则有一定的认识，确保建筑结构的安全、经济、适用。
二、建筑结构设计的基本原则
1、刚度设计
结构设计中不仅必须重视属于结构外部因素的“力”，而且要控制好结构内部因素的“刚度”。前者所涉及的力的平衡、结构或构件变形的协调以及由此而产生的构件内力都是通过后者所包含的绝对刚度、线刚度及相连构件之间的相对刚度来体现的。
换而言之，属于结构外部因素的“力”——楼层作用荷载、风力、地震作用以及建筑物的自重等在结构内部的作用、传递以及所引起的结构反应都要通过属于结构内部因素的“刚度”来完成。结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。
因此，结构工程师应十分重视、透彻理解结构刚度理论，将刚度概念设计贯穿于结构设计的全过程。以高层抗震建筑为例，说明进行刚度设计的基本原则：
1.对楼层平面刚度无穷大的结构可以较准确地求得各抗侧力构件的内力（如楼层大开洞口或凹凸太深太长，则应考虑楼板变形对结构内力的影响）。
2.侧向刚度均匀连续变化的结构沿高度的变形不产生突变（如有转换结构则应要求要求转换层上下层的抗侧刚度有一定的连续性而不是突变的）。
3.结构主轴方向的侧向刚度均衡可以抑制结构的扭转效应。
4.解决平面刚度突变的最佳办法是设置防震缝。
5.改善或减少因结构侧向刚度不足而产生的结构侧移偏大的有效办法是设置楼层加强层或伸臂。
6.控制剪力墙的连梁尺寸可以更好地发挥开洞剪力墙的作用。
2、多道设防
当前我国大多数地区都需要进行抗震设计，因此具有多道抗震防线，避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力显得十分重要。
如果建筑物采用的是多重抗侧力体系，第一道防线的抗侧移构件在强烈地震袭击下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道防线的抗侧力构件立即接替，抵挡住后续的地震动的冲击，可保证建筑物最低限度的安全，免于倒塌。
多道抗震防线指的是：①一个抗震结构体系，应有若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作，如框架一抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成；而双肢或多肢抗震墙体系由若十个单肢墙分系统，通过延性连梁联系组成。②抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识地建立起一系列分布的屈服区，以使结构能够吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。
那么如何进行多道防线设计呢？选择第一道防线的构件原则上说，应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或者选用轴压比值较小的抗震墙、实墙筒体之类构件，作为第一道抗震防线的抗侧力构件。
一般情况下，不宜采用轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。另外应利用赘余构件增多抗震防线。当建筑物受到强烈地震动主脉冲卓越周期的作用时，一方面利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形，来耗散输入的地震能量；另一方面利用赘余杆件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另一种稳定体系，实现结构周期的变化，以避开地震动卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应。
这种通过对结构动力特性的适当控制，来减轻建筑物的破坏程度，是对付高烈度地震的一种经济、有效的方法。
3、突出节点
在结构设计过程中，各个构件的交接位置或者异常连接位置就是节点；将不同类型的构件连接起来，同一个构件中的截面就会发生改变，这就要求在结构设计时将节点清楚地表现出来。对于现代建筑的结构设计来说，是一个较为复杂的庞大系统，节点的大量存在，必须引起足够重视。如果建筑物受到强大的外力在较为复杂的结构体系中，难以精准预测不同节点的复杂性问题，即使能够从理论上保障组件强度，但是由于节点的大量存在，仍然可能出现外力入侵时由于结构的复杂性而难以传递，应力大量集中之后就会形成破坏力。
在结构体系中，这里所说的节点，是指变化相聚之处，或变化出现的地方。不同类型的构件相接处，同一构件截面改变之处。广义上，诸如结构错层之处，体量改变之处，转换层、加强层、连体结构之间的连接亦是节点。
节点无处不在，因为结构体系乃是变化的统一。外力突然袭来之时，对于单一的构件，力量的传递简明，因而容易控制。对于复杂的结构体系，关节的复杂性难于预测和控制，即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度，但因关节的普遍存在，力量的传递往往不能畅通而出现集中甚至中断，破坏由此而发生。历次灾害表明，从节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。
连接构件间的节点，主要包括混凝土梁、柱连接节点，钢结构连接节点，型钢混凝土柱与钢柱及钢筋混凝土柱的连接节点，钢梁与钢筋混凝土剪力墙的连接节点等等。
广义的节点在这里可以称为关节，主要包括错层、加强层、转换层、建筑物之间的连廊等等。节点根据受力特点一般分为铰接节点、刚接节点和半铰接半刚接节点（此类节点受力复杂，而且目前国内对此类节点的设计方法缺乏具体规范）三种类型。结构设计应选择符合实际受力情况的力学模型和构造节点，避免存在安全隐患，必要时应进行包络设计。在实际的工程中，对于复杂连接的节点还应进行有限元分析，采取切实有效的措施确保节点安全，保证节点不先于构件破坏。
另外对于附属构件的节点设计也应给予足够的重视，大量的实际工程事故表明附属结构构件的破坏也是节点先于构件破坏，特别是风荷载较大的地区，更应该重视附属构件连接节点的设计以及保证节点的施工质量。
三、结束语
綜上所述，建筑结构质量的优劣直接关系到人们的生命财产安全，因此，我们要加大对建筑结构设计基本原则的理解及探析。
参考文献：
[1]张元坤李盛勇.刚度理论在结构设计中的作用和体现[J].建筑结构，2003（2）：6-7.
[2]朱炳寅.建筑结构设计新规范综合应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.
【关键词】结构设计；刚度；节点
一、前言
近年来，随着我国建筑工程的不断发展，建筑结构设计质量问题引起了人们的普遍重视，虽然我国在此方面取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足需要改进。
因此，新时期下，我们要加大对建筑结构设计问题的重视，应对建筑结构设计的基本原则有一定的认识，确保建筑结构的安全、经济、适用。
二、建筑结构设计的基本原则
1、刚度设计
结构设计中不仅必须重视属于结构外部因素的“力”，而且要控制好结构内部因素的“刚度”。前者所涉及的力的平衡、结构或构件变形的协调以及由此而产生的构件内力都是通过后者所包含的绝对刚度、线刚度及相连构件之间的相对刚度来体现的。
换而言之，属于结构外部因素的“力”——楼层作用荷载、风力、地震作用以及建筑物的自重等在结构内部的作用、传递以及所引起的结构反应都要通过属于结构内部因素的“刚度”来完成。结构太刚则变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的力很大，容易造成局部受损最后全部毁坏；而太柔的结构虽然可以很好的消减外力，但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。
因此，结构工程师应十分重视、透彻理解结构刚度理论，将刚度概念设计贯穿于结构设计的全过程。以高层抗震建筑为例，说明进行刚度设计的基本原则：
1.对楼层平面刚度无穷大的结构可以较准确地求得各抗侧力构件的内力（如楼层大开洞口或凹凸太深太长，则应考虑楼板变形对结构内力的影响）。
2.侧向刚度均匀连续变化的结构沿高度的变形不产生突变（如有转换结构则应要求要求转换层上下层的抗侧刚度有一定的连续性而不是突变的）。
3.结构主轴方向的侧向刚度均衡可以抑制结构的扭转效应。
4.解决平面刚度突变的最佳办法是设置防震缝。
5.改善或减少因结构侧向刚度不足而产生的结构侧移偏大的有效办法是设置楼层加强层或伸臂。
6.控制剪力墙的连梁尺寸可以更好地发挥开洞剪力墙的作用。
2、多道设防
当前我国大多数地区都需要进行抗震设计，因此具有多道抗震防线，避免因部分结构或构件破坏而导致整个体系丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力显得十分重要。
如果建筑物采用的是多重抗侧力体系，第一道防线的抗侧移构件在强烈地震袭击下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道防线的抗侧力构件立即接替，抵挡住后续的地震动的冲击，可保证建筑物最低限度的安全，免于倒塌。
多道抗震防线指的是：①一个抗震结构体系，应有若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作，如框架一抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成；而双肢或多肢抗震墙体系由若十个单肢墙分系统，通过延性连梁联系组成。②抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度，有意识地建立起一系列分布的屈服区，以使结构能够吸收和耗散大量的地震能量，一旦破坏也易于修复。
那么如何进行多道防线设计呢？选择第一道防线的构件原则上说，应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或者选用轴压比值较小的抗震墙、实墙筒体之类构件，作为第一道抗震防线的抗侧力构件。
一般情况下，不宜采用轴压比很大的框架柱兼作第一道防线的抗侧力构件。另外应利用赘余构件增多抗震防线。当建筑物受到强烈地震动主脉冲卓越周期的作用时，一方面利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形，来耗散输入的地震能量；另一方面利用赘余杆件的破坏和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另一种稳定体系，实现结构周期的变化，以避开地震动卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应。
这种通过对结构动力特性的适当控制，来减轻建筑物的破坏程度，是对付高烈度地震的一种经济、有效的方法。
3、突出节点
在结构设计过程中，各个构件的交接位置或者异常连接位置就是节点；将不同类型的构件连接起来，同一个构件中的截面就会发生改变，这就要求在结构设计时将节点清楚地表现出来。对于现代建筑的结构设计来说，是一个较为复杂的庞大系统，节点的大量存在，必须引起足够重视。如果建筑物受到强大的外力在较为复杂的结构体系中，难以精准预测不同节点的复杂性问题，即使能够从理论上保障组件强度，但是由于节点的大量存在，仍然可能出现外力入侵时由于结构的复杂性而难以传递，应力大量集中之后就会形成破坏力。
在结构体系中，这里所说的节点，是指变化相聚之处，或变化出现的地方。不同类型的构件相接处，同一构件截面改变之处。广义上，诸如结构错层之处，体量改变之处，转换层、加强层、连体结构之间的连接亦是节点。
节点无处不在，因为结构体系乃是变化的统一。外力突然袭来之时，对于单一的构件，力量的传递简明，因而容易控制。对于复杂的结构体系，关节的复杂性难于预测和控制，即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度，但因关节的普遍存在，力量的传递往往不能畅通而出现集中甚至中断，破坏由此而发生。历次灾害表明，从节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。
连接构件间的节点，主要包括混凝土梁、柱连接节点，钢结构连接节点，型钢混凝土柱与钢柱及钢筋混凝土柱的连接节点，钢梁与钢筋混凝土剪力墙的连接节点等等。
广义的节点在这里可以称为关节，主要包括错层、加强层、转换层、建筑物之间的连廊等等。节点根据受力特点一般分为铰接节点、刚接节点和半铰接半刚接节点（此类节点受力复杂，而且目前国内对此类节点的设计方法缺乏具体规范）三种类型。结构设计应选择符合实际受力情况的力学模型和构造节点，避免存在安全隐患，必要时应进行包络设计。在实际的工程中，对于复杂连接的节点还应进行有限元分析，采取切实有效的措施确保节点安全，保证节点不先于构件破坏。
另外对于附属构件的节点设计也应给予足够的重视，大量的实际工程事故表明附属结构构件的破坏也是节点先于构件破坏，特别是风荷载较大的地区，更应该重视附属构件连接节点的设计以及保证节点的施工质量。
三、结束语
綜上所述，建筑结构质量的优劣直接关系到人们的生命财产安全，因此，我们要加大对建筑结构设计基本原则的理解及探析。
参考文献：
[1]张元坤李盛勇.刚度理论在结构设计中的作用和体现[J].建筑结构，2003（2）：6-7.
[2]朱炳寅.建筑结构设计新规范综合应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.