我所理解的结构概念设计
摘要：针对目前建筑结构设计当中墨守成规的现象，提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性，推动结构设计的发展。所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确力学分析或在规范中难以规定的问题中，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。
关键词：高层建筑；结构设计；概念设计
一、前言
在不断的结构设计研究与实践中，人们积累了大量有益的经验，并体现在设计规范、设计手册、标准图集等等。随着计算机技术和计算方法的发展，计算机及其结构程序在结构工程中得到大量地应用，每个设计单位都在为彻底甩掉图板而做努力。结果给部分结构工程师造成一种错觉，觉得结构设计很简单，只需遵循规范、手册、图集，等待建筑师给出一个空间形成的方案（非结构的），使用计算机，然后设法去完成它，自己只不过是一个东拼西凑的计算机画图匠而已。这不仅不能有效地运用他们的知识、精力和时间，而且还会与建筑师的交流中产生分歧与矛盾。
二、概念设计的重要性
概念设计是展现先进设计思想的关键 ,一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计 ,并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。一般认为概念设计做得好的结构工程师 ,随着他的不懈追求 , 其结构概念将随他的年龄与实践的增长而越来越丰富 ,设计成果也越来越创新、完善。遗憾的是 ,随着社会分工的细化 ,大部分结构工程师只会依赖规范、设计手册、计算机程序做习惯性传统设计 ,缺乏创新 ,更不愿 (不敢 )创新 ,有的甚至拒绝对新技术、新工艺的采纳 (害怕承担创新的责任 )。大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天 ,对计算机结果明显不合理、甚至错误而不能及时发现。随着年龄的增长 ,导致他们在大学学的那些孤立的概念都被逐渐忘却 ,更谈不上设计成果的不断创新。强调概念
设计的重要 ,主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性 ,比如对混凝土结构设计 ,内力计算是基于弹性理论的计算方法 ,而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法 ,这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远 ,为了弥补这类计算理论的缺陷 ,或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计 ,都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。同时计算机结果的高精度特点 ,往往给结构设计人员带来对结构工作性能的误解 ,结构工程师只有加强结构概念的培养 ,才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。概念设计之所以重要 ,还在于在方案设计阶段 ,初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念 ,选择效果最好、造价最低的结构方案 ,为此 ,需要工程师不断地丰富自己的结构概念 ,深入、深刻了解各类结构的性能 ,并能有意识地、灵活地运用它们
三、概念设计的主要内容
为了保证结构具有足够的抗震可靠性而对建筑工程结构做的概念设计主要考虑了以下因素 :场地条件和场地土的稳定性 ;建筑物的平、立面布置及其外形尺寸 ;抗震结构体系的选取、抗侧力构件的布置以及结构质量的分布;非结构构件与主体结构的关系及其两者之间的锚拉;材料与施工质量等。
下面按照新抗震规范的精髓归纳为以下几点 :
1.选择对建筑抗震有利的场地 ,宜避开对建筑抗震不利的地段 ,不应在危险地段
建造甲、乙、丙类建筑。对于不利地段 ,结构工程师应提出避开要求 ,当无法
避开时 ,应采取有效措施 ,这就考虑了地震因场地条件间接引起结构破坏的原
因 ,诸如地基土的不均匀沉陷、地震引起的地表错动与地裂。
2.建筑的平立面布置应符合概念设计的要求 ,不应采用严重不规则的方案。不规
则的建筑 ,在结构设计时要进行水平地震作用计算和内力调整 ,并应对薄弱部
位采取有效的抗震构造措施。借鉴国际的通行做法 ,参考外国规范 ,使我们的设计更加完善合理。
3.结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求。采用哪一种结构材料 ,
什么样的结构体系 ,经技术经济条件比较综合确定。同时力求结构的延性好、强度与重力比值大、匀质性好、正交各向同性 ,尽量降低房屋重心 ,充分发挥材料的强度 ,并提出了结构两个主轴方向的动力特性 (周期和振型 )相近的抗震概念。
4.尽可能设置多道抗震防线。地震有一定的持续时间 ,而且可能多次往复作用 ,
根据地震后倒塌的建筑物的分析 ,我们知道地震的往复作用使结构遭到严重破坏 ,而最后倒塌则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系 ,使其形成多道防线 ,是增加结构抗震能力的重要措施。例如单一的框架结构 ,框架就成为唯一的抗侧力构件 ,那么采用“强柱弱梁”型延性框架 ,在水平地震作用下 ,梁的屈服先于柱的屈服 ,就可以做到利用梁的变形消耗地震能量 ,使框架柱退居到第二道防线的位置。
5.具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性。提高结构的抗侧移刚度 ,
往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物在遭受强烈地震时 ,具有很强的抗倒塌能力 ,最理想的是使结构中的所有构件及构件中的所有杆件都具有较高的延性 ,然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆作的延性是比较经济有效的办法。例如上刚下柔的框支墙结构 ,应重点提高转换层以下的各层的构件延性。对于框架和框架筒体 ,应优先提高柱的延性。在工程设计中另一种提高结构延性的办法是结构承载力无明显降低的前提下 ,控制构件的破坏形态 ,减小受压构件的轴压比 (同时还应注意适当降低剪压比 ),提高柱的延性。
6.确保结构的整体性。各构件之间的连接必须可靠 ,符合下列要求 :1 )构件节点
的承载力不应低于其连接构件的承载力 ,当构件屈服、刚度退化时 ,节点应保
持承载力和刚度不变。 2 )予埋件的锚固承载力不应低于连接件的承载力。 3 )
装配式的连接应保证结构的整体性 ,各抗侧力构件必须有可靠的措施以确保空
间协同工作。 4)结构应具有连续性 ,注重施工质量 ,避免施工不当使结构的连
续性遭到削弱甚至破坏。
四、规范与设计
新抗震规范已将设计中常出现的问题做出了具体规定。 1 .体形复杂的建筑不一概提倡设防震缝。 2 .对规则结构与不规则结构做出了定量的划分。并用强制性条文对建筑师的建筑设计方案提出了限制。如规定,“建筑设计应符合抗震概念设计的要求 ,不应采用严重不规则的方案”。 3 .预应力混凝土的抗侧力构件 ,应配有足够的非预应力钢筋。4.非结构构件与其结构主体的连接 ,应进行抗震设计 ,如幕墙、附属机械、电气设备系统支座和连接等需符合地震时对使用功能的要求。 5.投资方愿意通过增加投资来提高安全要求的抗震建筑 ,采用隔震和消能减震设计。 6.结构材料的选用应减少材料的脆性 ,优先采用延性、韧性和可焊性较好的钢筋和规定强度等级范围内的混凝土。通过执行新抗震规范中的各项规定 ,来保证抗震概念设计的完成 ;通过遵循抗震概念设计的原则 ,使建筑物具有可靠的抗震性能。概念设计决定建筑物的抗震性能 ,如果概念设计不适宜于抗震 ,那么不管多“精密”的计算也无济于事。当然 ,在做好概念设计的基础上也要认真计算做好定量分忻。新抗震规范对于各构件在抗震计算中的作用及各项参数的选取作了详尽的规定 ,并且提出了在建筑物内设置地震反应观测系统的要求 ,这标志我国建筑工程抗震科学的发展进步。
五、反思
我国结构计算理论经历了经验估算，容许应力法，破损阶段计算，极限状态计算，到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。现行的《建筑结构设计统一标准》则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则,以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用。概率极限状态设计法更科学、更合理。但该法在运算过程中还带有一定程度的近似，只能视作近似概率法。并且光凭极限状态设计也很难估计建筑物的真正承载力的。事实上，建筑物是一个空间结构，各种构件以相当复杂的方式共同工作，且都并非是脱离总的结构体系的单独构件。目前，人们在具体的空间结构体系整体研究上还有一定的局限性，在设计过程中采用了许多假定与简化。作为结构工程师不应盲目的照搬照抄规范，应该把它作为一种指南、参考，并在实际设计项目中作出正确的选择。这就要求结构工程师对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识，把概念设计应用到实际工作中去。
所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的的经济可靠性能。同时，也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
比如，有的设计人员用多、高层结构三维空间分析程序来计算底层框架，还人为的布置一些抗震墙，即不能满足楼层间的合理刚度比，也不能正确地反映底层框架在地震时受力状态。问题在于结构概念不明确，没考虑这两种结构体系的差异。软件的选择和使用不当，造成危害是不容忽视的。
运用概念设计的思想，也使得结构设计的思路得到了拓宽。传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R，以至混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。以抗震设计为例，一般是根据初定的尺寸、砼等级算出结构的刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，结构刚度越大，地震作用效应越大，配筋越多，刚度越大，地震力就越强。这样为抵御地震而配的钢筋,增加了结构的刚度,反而使地震作用效应增强。目前在抗震设计中，隔震消能的研究就是一个很好的例子。隔震消能的一般作法是在基础与主体之间设柔性隔震层；加设消能支撑（类似于阻尼器的装置）；有的在建筑物顶部装一个“反摆”，地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反，从对建筑物的振动加大阻尼作用，降低加速度，减少建筑物的位移，来降低地震作用效应。合理设计可降低地震作用效应达60%，并提高屋内物品的安全性。这一研究在国内外正广泛地深入展开。在日本，研究成果已经广泛应用于实际工程中，取得良好的经济、适用效果。而我国由于经济、技术和人们认识的限制，在工程界还未被广泛地应用。
概念设计的思想被越来越多的结构工程师所接受，并将在结构设计中发挥越来越大的作用。然而现在的高校教学中，往往只重视单独构件和孤立的分体系的力学概念讲解。尤其在专业课教学中，单项计算练习居多，综合练习偏少，并着重体现在考题中，使得相当部分学生养成只知套用公式解题的习惯。而且近年来强调计算机应用教育，比如，毕业设计用结构设计软件计算、出图。但由于计算机设计过程的屏蔽，手算过程训练程度的削弱，造成学生产生一定依赖性,结果综合运用能力下降，整体结构体系概念模糊。这些对于培养具有创造力、未来的工程师是相当不利的。
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。其中，打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构工程师的创新能力，是相当必要的。因为他们是结构设计革命的推动者和执行者。这则需要工程界和教育界进行共同的努力。推广概念设计思想是一种有效的办法。
六、小结
钢筋混凝土结构是常用的结构形式 ,目前城市中正在建设和拟建的多层、高层建筑物大都是钢筋混凝土结构 ,地震是一种自然现象 ,为避免它给人类带来大的灾难 ,要求结构工程师根据新抗震规范运用好抗震概念设计。做到 :1 .结构功能与外部条件一
致 ;2 .充分发展先进的设计理念 ;3 .发挥结构的功能并取得与经济的协调 ;4.更好地解决构造处理 ;5.利用定量的计算进行抗震分忻 ;6.用概念来判断计算的合理性。客观事物是多种多样的 ,而且都是在不断地变化 ,因此对不同的客观事物有不同的概念 ,随着事物认识的不断发展 ,概念也在不断的发展变化 ,做好钢筋混凝土结构抗震概念设
计 ,有着深远的意义。
概念结构设计和逻辑结构设计
概念结构设计和逻辑结构设计 一.系统概述 本系统通过调查从事医药产品的零售，批发等工作的企业，根据其具体情况设计医药销售管理系统。医药管理系统的设计和制作需要建立在调查的数据基础上，系统完成后预期希望实现药品基本信息的处理，辅助个部门工作人员工作并记录一些信息，一便于药品的销售和管理。通过此系统的功能，从事药品零售和批发等部门可以实现一些功能，如：基础信息管理，进货管理，库房管理，销售管理，财务统计，系统维护等。 二．概念结构设计 1.员工属性 2.药品属性 3.客户属性 4.供应商属性 5.医药销售管理系统E--R 图 三．逻辑结构设计 该设计概念以概念结构设计中的E--R 图为主要依据，设计出相关的整体逻辑结构，具体关系模型如下：（加下划线的表示为主码） 药品信息（药品编号，药品名称，药品类别，规格，售价，进价，有效期，生产日期，产地，备注） 供应商信息（供应商编号，供应商名称，负责人，） 员工 姓名 家庭地址 E-maill 电话 员工 编号 年龄 帐号
四．系统各功能模块如何现（数据流实图）；1.基本信息管理子系统 基本信息管理子系统 药品信息员工信息客户信息供应商信息2.库存管理子系统 库存管理子系 统 库存查询库存信息出入库登记库存报表3.销售管理子系统 销售管理 销售登记销售退货销售查询 4.信息预警子系统 信息预警 报废预警库存预警 5.财务统计子系统 财务统计 统计销售额打印报表 6.系统管理子系统
系统管理 权限管理修改密码系统帮助 五．数据库设计（E-R图，数据库表结构） 1.药品基本信息表 列名字段数据类型可否为空说明药品编号 药品名称 药品类别 规格 进价 有效期 生产日期 售价 产地 备注 2.员工基本信息表 列名字段数据类型可否为空说明员工编号 性别 身份证号 员工年龄
工程结构设计原理试卷及答案
（）成人高等教育本科课程考试试卷 （A）卷 一、单项选择题 1．配螺旋箍筋的钢筋混凝土柱，其其核心混凝土抗压强度高于单轴混凝土抗压强度是因为【】 A. 螺旋箍筋参与混凝土受压 B. 螺旋箍筋使混凝土密实 C. 螺旋箍筋横向约束了混凝土 D. 螺旋箍筋使纵向钢筋参与受压更强 2．钢筋混凝土轴心受拉构件极限承载力Nu有哪项提供【】 A. 混凝土 B. 纵筋 C. 混凝土和纵筋 D. 混凝土、纵筋和箍筋 3．混凝土在空气中结硬时其体积【】 A. 膨胀 B. 收缩 C. 不变 D. 先膨胀后收缩 4．两根适筋梁，其受拉钢筋的配筋率不同，其余条件相同，正截面抗弯承载力Mu【】 A. 配筋率大的，Mu大 B. 配筋率小的，Mu大 C. 两者Mu相等
D. 两者Mu接近 5．钢筋混凝土结构中要求钢筋有足够的保护层厚度是因为【】 A. 粘结力方面得考虑 B. 耐久性方面得考虑 C. 抗火方面得考虑 D. 以上3者 6．其他条件相同时，钢筋的保护层厚度与平均裂缝间距、裂缝宽度（指构件表面处）的关系是【】 A. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈大，裂缝宽度也愈大 B. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈小，裂缝宽度也愈小 C. 保护层愈厚，平均裂缝间距愈小，但裂缝宽度愈大 D. 保护层厚度对平均裂缝间距没有影响，但保护层愈厚，裂缝宽度愈大 7．钢筋混凝土梁截面抗弯刚度随荷载的增加以及持续时间增加而【】 A. 逐渐增加 B. 逐渐减少 C. 保持不变 D. 先增加后减少 8．减小预应力钢筋与孔壁之间的摩擦引起的损失σs2的措施是【】 A. 加强端部锚固 B. 超张拉 C. 采用高强钢丝 D. 升温养护混凝土 9．预应力混凝土在结构使用中【】 A. 不允许开裂 B. 根据粘结情况而定 B.C. 有时允许开裂，有时不允许开裂 D. 允许开裂 10．混凝土结构设计中钢筋强度按下列哪项取值【】 A. 比例极限 B. 强度极限 C. 弹性极限 D. 屈服强度或条件屈服强度
结构概念设计三
结构概念设计（三） 3.抗震结构体系的优化配置 （1）多道抗震防线 一次巨大的地震产生的地面运动，能造成建筑物破坏的强震持续时间少则几秒，多则几十秒，有时甚至更长（汶川地震强震持续时间80秒以上），一个接一个强脉 冲对房屋往复式冲击，造成积累式的破坏。如果建筑物采用仅有一道防线的结构体 系，一旦该防线破坏后，在后续地面运动的作用下，就会倒塌；特别是当建筑物自 振周期与地震动卓越周期相近时，建筑物会发生类共振，更加速倒塌过程。如果采 用多重抗侧力体系，第一道防线破坏后，第二道、第三道防线抗侧力立即发挥作用， 接替挡抗住后续的冲击，避免倒塌。在遇到建筑的基本周期与地震动卓越周期相近 时，多道防线就显出良好性能，当第一道防线因共振破坏后，第二道防线接替工作， 自振周期大幅变化错开了地震动卓越周期，避开出现持续的类共振，从而减轻地震 的破坏作用，因此设置合理的多道防线是提高抗震能力、减轻破坏的必要手段。 例如，在框架-剪力墙结构中，延性的抗震墙是第一道防线，令其承担全部地震力，延性框架是第二道防线，要其承担墙体开裂后转移到框架的部分地震剪力。 对于单层厂房，柱间支撑是第一道防线，承担了厂房纵向的大部分地震力，未设支撑的开间柱则承担因支撑损坏而转移的地震力。 （2）足够的侧向刚度 但“刚一些好”还是“柔一些好”应结合结构的具体高度、体系和场地条件进行综合判断。 根据结构反应谱分析理论，结构越柔周期越长，结构在地震作用下的加速度反应越小，即地震影响系数越小，结构所受到的地震作用就越小。但是，是否就可以 设计得柔一些减小结构的地震作用呢？ 国内外地震表明一般性高层建筑还是刚比柔好。采用刚性结构方案的高层建筑不仅主体结构破坏轻，而且由于地震对结构变形小，隔墙、围护墙等非结构构件受 到保护，破坏也轻。 正是基于上述原因，目前世界各国的抗震规范对结构的抗侧刚度提出明确要求。 我国《抗规》规定了各类结构多遇地震和罕遇地震下的变形限值要求（见《抗规》 表5.5.1及表5.5.5）。 此外，结构振动和变形的大小不仅与结构刚度有关，还与场地土有关。当结构自振周期与场地土的卓越周期接近时，建筑物地震反应会加大，变形和地震力都会 加大。因此，还应根据场地条件来设计结构，硬土地基上的结构可柔一些，软土地 基上的结构可刚一些，通过改变结构刚度调整结构自振周期，使其偏离场地的卓越 周期。较理想的结构是自振周期比场地卓越周期更长，如果不可能，则应使其比卓 越周期短得较多，因为在结 构出现少量裂缝后，周期会 加长，要考虑结构进入弹塑 性状态时结构自振周期加长 后与场地卓越周期的关系， 如果有可能发生类共振，则 应采取有效的措施，因此在 进行较高的高层建筑设计前， 应取得场地土动力特性的勘
工程结构荷载与可靠度设计原理_复习资料
荷载与结构设计原理总复习题 一、判断题 1.严格地讲，狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与间接作用等价。（N） 2.狭义的荷载与直接作用等价，广义的荷载与作用等价。（Y） 3.广义的荷载包括直接作用和间接作用。（Y） 4.按照间接作用的定义，温度变化、基础不均匀沉降、风压力、地震等均是间接作用。（N） 5.由于地震、温度变化、基础不均匀沉降、焊接等引起的结构内力变形等效应的因素称为间接作用。（Y） 6.土压力、风压力、水压力是荷载，由爆炸、离心作用等产生的作用在物体上的惯性力不是荷载。（N） 7.由于雪荷载是房屋屋面的主要荷载之一，所以基本雪压是针对屋面上积雪荷载定义的。（N）8.雪重度是一个常量，不随时间和空间的变化而变化。（N） 9.雪重度并非一个常量，它随时间和空间的变化而变化。（N） 10.虽然最大雪重度和最大雪深两者有很密切的 关系，但是两者不一定同时出现。（Y） 11.汽车重力标准是车列荷载和车道荷载，车列荷 载是一集中力加一均布荷载的汽车重力形式。 （N） 12.烈度是指某一地区遭受一次地震影响的强弱程度，与震级和震源深度有关，一次地震有多个烈度。（Y） 13．考虑到荷载不可能同时达到最大，所以在实际工程设计时，当出现两个或两个以上荷载时，应采用荷载组合值。（N） 14.当楼面活荷载的影响面积超过一定数值需要 对均布活荷载的取值进行折减。（Y） 15.土的侧压力是指挡土墙后的填土因自重或外 荷载作用对墙背产生的土压力。（Y） 16.波浪荷载一般根据结构型式不同，分别采用不同的计算方法。（Y） 17.先张法是有粘结的预加力方法，后张法是无粘结的预加力方法。（Y） 18.在同一大气环境中，各类地貌梯度风速不同，地貌越粗糙，梯度风速越小。（N）19.结构构件抗力R是多个随机变量的函数，且近似服从正态分布。（N） 20.温度作用和变形作用在静定结构中不产生内力，而在超静定结构中产生内力。（Y） 21.结构可靠指标越大，结构失效概率越小，结构越可靠。（Y） 22.朗肯土压力理论中假设挡土墙的墙背竖直、光滑、填土面水平无超载。（Y） 23.在朗肯土压力理论的假设中，墙背与填土之间既无摩擦力也无剪力存在。（Y） 24.在朗肯土压力理论的假设中，墙背与填土之间虽然无摩擦力，但仍有剪力存在。（N） 25.土的自重应力为土自身有效重力在土体中引起的应力。（Y） 26.不但风的作用会引起结构物的共振，水的作用也会引起结构物的共振。（Y） 27.平均风速越大，脉动风的幅值越大，频率越高。（N） 28.风压是指风以一定的速度向前运动受到阻塞时对阻塞物产生的压力。（Y） 29.地震作用中的体波可以分为横波和纵波，两者均可在液体和固体中传播。（N） 30.如果波浪发生破碎的位置距离直墙在半个波 长以内，这种破碎波就称为近区破碎波。（Y）31.远区破碎波与近区破碎波的分界线为波浪破 碎时发生在一个波长的范围内。（N） 32.在实际工程设计时，当出现可变荷载，应采用 其荷载组合值。（N） 33.对于静定结构，结构体系的可靠度总大于或等 于构件的可靠度。（N） 34.对于超静定结构，当结构的失效形态不唯一 时，结构体系的可靠度总小于或等于结构每一失效形态对应的可靠度。（Y） 35.结构设计的目标是确保结构的承载能力足以 抵抗内力，而变形控制在结构能正常使用的范围内。（Y） 36.对实际工程问题来说，由于抗力常用多个影响 大小相近的随机变量相乘而得，则其概率分布一般来说是正态的。（N） 37.结构可靠度是指结构可靠性的概率度量，是结 构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。
结构设计原理计算方法
结构设计原理案例计算步骤 一、单筋矩形截面受弯构件正截面承载力计算 计算公式： ——水平力平衡 （）——所有力对受拉钢筋合力作用点取矩（） （）——所有力对受压区砼合力作用点取矩（）使用条件： 注：/，&& 计算方法： ㈠截面设计yy 1、已知弯矩组合设计值，钢筋、混凝土强度等级及截面尺寸b、h，计算。 ①由已知查表得：、、、； ②假设； ③根据假设计算； ④计算（力矩平衡公式：）； ⑤判断适用条件：（若，则为超筋梁，应修改截面尺寸或提 高砼等级或改为双筋截面）； ⑥计算钢筋面积（力平衡公式：）； ⑦选择钢筋，并布置钢筋（若 ，则按一排布置）； 侧外 ⑧根据以上计算确定（若与假定值接近，则计算，否则以的确定值作 为假定值从③开始重新计算）； ⑨以的确定值计算； ⑩验证配筋率是否满足要求（，）。 2、已知弯矩组合设计值，材料规格，设计截面尺寸、和钢筋截面面积。 ①有已知条件查表得：、、、； ②假设，先确定； ③假设配筋率（矩形梁，板）； ④计算（，若，则取）； ⑤计算（令，代入）； ⑥计算（，&&取其整、模数化）； ⑦确定（依构造要求，调整）； ⑧之后按“1”的计算步骤计算。 ㈡承载力复核 已知截面尺寸b、，钢筋截面面积，材料规格，弯矩组合设计值，
所要求的是截面所能承受的最大弯矩，并判断是否安全。 ①由已知查表得：、、、； ②确定； ③计算； ④计算（应用力平衡公式：，若，则需调整。令， 计算出，再代回校核）； ⑤适用条件判断（，，）； ⑥计算最大弯矩（若，则按式计算最大弯矩） ⑦判断结构安全性（若，则结构安全，但若破坏则破坏受压区，所以应以受压区控制设计；若,则说明结构不安全，需进行调整——修改尺寸或提高砼等级或改为双筋截面）。 二、双筋矩形截面梁承载力计算 计算公式： ， ，（）+（） 适用条件： （1） （2） 注：对适用条件的讨论 ①当&&时，则应增大截面尺寸或提高砼等级或增加的用量（即 将当作未知数重新计算一个较大的）；当时，算得的即为安全要 求的最小值，且可以有效地发挥砼的抗压强度，比较经济； ②当&&时，表明受压区钢筋之布置靠近中性轴，梁破坏时应变较 小，抗压钢筋达不到其设计值，处理方法： a.《公桥规》规定：假定受压区混凝土压应力的合力作用点与受压区钢筋合力作用 点重合，并对其取矩，即 令2，并 （） 计算出； b.再按不考虑受压区钢筋的存在（即令），按单筋截面梁计算出。 将a、b中计算出的进行比较，若是截面设计计算则取其较小值，若是承载能力复核则取其较大值。 计算方法： ㈠截面设计 1.已知截面尺寸b、h，钢筋、混凝土的强度等级，桥梁结构重要性系数，弯矩组合 设计值，计算和。 步骤： ①根据已知查表得：、、、、； ②假设、（一般按双排布置取假设值）； ③计算；
《工程结构荷载与可靠度设计原理》复习题
《工程结构荷载与可靠度设计原理》复习题 第一章荷载类型 1.荷载：由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力称为荷载。 2.作用：能使结构产生效应（结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等）的各种因素总称为作用。 3.荷载与作用的区别与联系. 区别：荷载不一定能产生效应，但作用一定能产生效应。 联系：荷载属于作用的范畴。 第二章重力 1.土是由土颗粒、水和气体组成的三项非连续介质。 2.雪压：单位面积地面上积雪的自重。 3.基本雪压：当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。 第三章侧压力 1.根据挡土墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。 三种土压力的受力特点： （1）静止土压力：挡土墙在土压力作用下，不产生任何方向的位移或转动而保持原有的位置，墙后土体处于弹性平衡状态。 （2）主动土压力：挡土墙在土压力的作用下，背离墙背方向移动或转动时，墙后土压力逐渐减小，当达到某一位移量值时，墙后土体开始下滑，作用在挡土墙上的土压力达到最小值，滑动楔体内应力处于主动极限平衡状态。 （3）被动土压力：挡土墙在外力作用下向墙背方向移动或转动时，墙体挤压土体，墙后土压力逐渐增大，当达到某一位移时，墙后土体开始上隆，作用在档土墙上的土压力达到最大值，滑动楔体内应力处于被动极限平衡状态。 2.水对结构物的力学作用表现在对结构物表面产生静水压力和动水压力。静水压力可能导致结构物的滑动或倾覆；动水压力，会对结构物产生切应力和正应力，同时还可能引起结构物的振动，甚至使结构物产生自激振动或共振。 3.（1）冻胀力：在封闭体系中，由于土体初始含水量冻结，体积膨胀产生向四面扩张的内应力，这个力称为冻胀力。（2）冻土：具有负温度或零温度，其中含有冰，且胶结着松散固体颗粒的土，称为冻土。 （3）冻胀原理：水分由下部土体向冻结锋面迁移，使在冻结面上形成了冰夹层和冰透镜体，导致冻层膨胀，底层隆起。（4）影响冻土的因素：含水量、地下水位、比表面积和温差。 第四章风荷载 1.基本风压：按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所确定的风压称为基本风压。通常应符合以下五个规定：标准高度的规定（10m）、地貌的规定(空旷平坦)、公称风速的时距（10分钟）、最大风速的样本时间（1年）和基本风速重现期（30-50年）。 2.风效应可以分为顺风向结构风效应和横风向结构风效应两种。 3.速度为的风流经任意截面物体，都将产生三个力：物体单位长度上的顺风向力p D、横风向力P L以及扭力矩P M。 第五章地震作用 1.地震按其产生的原因，可分为火山地震、陷落地震和构造地震。 2.（1）震源：即发震点，是指岩层断裂处。 （2）震中：震源正上方的地面地点。 （3）震源深度：震中至震源的距离。 （4）震中距：地面某处到震中的距离。 （5）震级：衡量一次地震规模大小的数量等级。 （6）地震能：一次地震所释放的能量。 （7）烈度：某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度。 （8）地震波：传播地震能量的波 3.地震波分为在地球内部传播的体波和在地面附近传播的面波。 第七章荷载的统计分析 1.平稳二项随机过程荷载模型的假定为：
7.3 概念结构设计(S)
7.3 概念结构设计 将需求分析得到的用户需求抽象为信息结构即概念模型的过程就是概念结构设计。它是整个数据库设计的关键。(概念结构是对用户需求的客观反映，不涉及到软硬件环境，也不能直接在数据库管理系统DBMS上实现，是现实世界与机器世界的中介。这一阶段所产生的工作结果一般表现为E-R图的形式，它不仅能够充分反映客观世界，而且易于非计算机人员理解，易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。) 7.3.1 概念结构 在需求分析阶段所得到的应用需求应该首先抽象为信息世界的结构，才能更好地、更准确地用某一DBMS实现这些需求。 概念结构的主要特点是: (1) 能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求。是对现实世界的一个真实模型。 (2) 易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见，用户的积极参与是数据库的设计成功的关键。 (3) 易于更改，当应用环境和应用要求改变时，容易对概念模型修改和扩充。 (4) 易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。 概念结构是各种数据模型的共同基础，它比数据模型更独立于机器、更抽象，从而更加稳定。 描述概念模型的有力工具是E-R模型。有关E-R模型的基本概念已在第一章介绍。下面将用E-R模型来描述概念结构。 7.3.2 概念结构设计的方法与步骤 设计概念结构通常有四类方法: ·自顶向下。即首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化，如图7.7(a)所示。 ·自底向上。即首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成起来，得到全局概念结构，如图7.7（b）所示。 ·逐步扩张。首先定义最重要的核心概念结构，然后向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构，如图7.7(c)所示。 ·混合策略。即将自顶向下和自底向上相结合，用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成由自底向上策略中设计的各局部概念结构。 其中最经常采用的策略是自底向上方法。即自顶向下地进行需求分析，然后再自底向上地设计概念结构。如图7.8所示。这里只介绍自底向上设计概念结构的方法。它通常分为两步:第1步是抽象数据并设计局部视图，第2步是集成局部视图，得到全局的概念结构，如图7.9所示。
工程结构设计原理参考试卷及答案
重点看作业的18套试卷（重点）！18套试卷中有不明 白的可以询问去听课的同学！ 第18套习题的最后一题计算题可能会考类似的题目！ 书P190例题6-4、6-5，会有类似计算题 工程结构设计原理参考试卷及答案 一、填空题 1．结构的功能包括 安全性 、 适用性 和 耐久性 。 2．某批混凝土立方体抗压强度服从正态分布，抽样试验统计结果：强度平均值为2fcu N/mm 35=μ，均方差为2fcu N/mm 6.3=σ，试确定立方体抗压强度标准值 （95％保证率）为 29.08 2N/mm 。 3．8.8级高强度螺栓的屈服强度为 640 2N/mm 。 4．在进行受弯构件正截面承载力计算时，将实际的混凝土受压区混凝土应力分布 状况简化为等效矩形分布，简化中遵循的两个原则是 合力大小不变 和 合力点作用位置不变 。 5．在钢筋混凝土构件斜截面受剪承载力计算中，进行截面限制条件的验算，是为了防止 斜压 破坏。 6．轴心压杆承载能力的极限状态包括强度和稳定两个方面，可分别由式 n N f A σ=≤ 及 N f A σ?=≤ 表达。 7．钢梁丧失整体稳定性属于 弯扭 屈曲。 8．在复核钢筋混凝土T 形截面构件时，若''1f f y c s h b f f A α≤ ，则说明中和轴在 翼缘 （翼缘、腹板）内。 9．在钢筋混凝土弯剪扭构件的设计计算中，箍筋对正截面受弯承载力 无 （有、无）贡献，对斜截面受剪承载力 有 （有、无）贡献，对受扭承载
力有（有、无）贡献。 10．轴心受压钢柱的合理的截面形式应根据等稳定性条件来确定。 二、选择题（单选题） 1．一般来说，砼的棱柱体强度比立方体强度低，这是因为（C ）。（A）立方体振捣更为密实（B）工程实际与试验室条件的差异（C）压力机垫板对立方体的摩擦作用影响大 （D）棱柱体不容易做到轴心受压 2．砼在双向应力下（C ）。 （A）双向受压的强度基本等于单向受压 （B）双向受拉下，一向的抗拉强度随另一向拉应力的增加而提高（C）双向受压下，一向的抗压强度随另一向压应力的增加而提高（D）双向受拉下，一向的抗拉强度随另一向拉应力的增加而下降3．当砼应力（σc／ｆc）不超过多少时，徐变为线性徐变（C ）（A）0.6 （B）0.75 （C）0.5 （D）0.9 4．我国砼规范以（B ）概率法为基础。 （A）半概率（B）近似概率 （C）全概率（D）伪概率 5．正常使用极限状态与承载能力极限状态相比（A ）。 （A）允许出现的概率高些（B）出现概率相同 （C）失效概率小些（D）视具体情况而定 6．安全等级为二级的建筑, 属脆性破坏的构件, 其β值为（A ）。（A）3.7 （B）3.2 （C）4.2 （D）2.7 7．结构的功能包括（C ）。 （A）强度, 变形, 稳定（B）实用, 经济, 美观 （C）安全性, 适用性和耐久性（D）承载能力,正常使用 8．活载的基本代表值是（B ）。 （A）设计值（B）标准值 （C）组合值（D）准永久值 9．下面哪些因素对提高砌体强度不利（C ）。 （A）砌体和砂浆强度越高（B）砂浆的流动性越大
建筑概念设计和结构概念设计
建筑概念设计和结构概念设计 摘要：从城市建设和管理的角度看，建筑物向高空延伸，可以缩小城市的平面规模，为人们提供更多的生活工作空间，缩短城市道路和各种公共管线长度，从而节省城市建设与管理的投资，高层建筑设计成为城市建筑的发展趋势，随着经济和社会的发展，新的建筑形式层出不穷，给设计师提出了更高的要求。关键词：高层建筑结构设计浅析在高层设计中，建筑和结构是关系最密切的专业。建筑师往往根据建筑的使用功能和美学要求处理建筑体型，包括平面和立面;而结构师则根据受力的合理性进行结构设计，其中结构形式和结构体系的选择，结构总体布置等对结构的受力性能优劣性起决定性作用。结构的总体布置与结构体型密切相关，简单的体型易于得到规则和受力合理的结构总体布置，可使结构具有良好的抗震性能;反之，过于复杂的建筑平面和立面体型，将增加结构设计的困难，造成结构布置的不规则性。因此优秀的设计是建筑和结构的完美结合，需建筑师和结构师密切合作。在方案设计阶段，就应根据建筑物的高度、抗震设防烈度等具体条件合理选用结构形式和结构体系。 1 结构设计的任务 结构设计应根据建筑物的重要性等级、建筑使用功能或
生产需要所确定的荷载、抗震要求、设防标准等，对结构基本构件和整体进行设计，以保证基本构件的强度、变形、裂缝满足设计要求，同时保证结构体系的整体安全性、稳定性、变形性能，保证在突发事件发生时，结构保持一定的整体性，使人们的生命安全得以保证;保证合理用材，方便施工，同时尽可能降低建筑造价。总之，结构设计的核心是解决两个问题：一是满足建筑结构功能要求;二是经济问题。 2 概念设计 概念设计是根据理论与实验研究结果及工程经验等形成的基本设计原则和设计思想，进行结构的总体布置，并正确确定细部构造的过程，需要遵循相应规范条文进行合理的平面设计、竖向设计、基础设计等。 概念设计包括两个方面。建筑概念设计是对满足建筑使用功能、造型优美、技术先进的总建筑方案的确定;结构概念设计是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计。结构概念设计旨在有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系，满足结构的功能要求和建筑功能的需要，以及技术经济可能的设计原则，确定最优的结构体系，选择适用的建筑材料和合理的关键部位构造、结合适宜的施工及合理的效益达到房屋设计的统一。 3 高层建筑抗震概念设计若干原则 建筑抗震性能是概念设计的决定因素，概念设计应遵循
结构设计中的概念设计与结构措施一
1．概念设计的重要性 概念设计是展现先进设计思想的关键，一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。一般认为，概念设计做得好的结构工程师，随着他的不懈追求，其结构概念将随他的年龄与实践的增长而越来越丰富，设计成果也越来越创新、完善。遗憾的是，随着社会分工的细化，大部分结构工程师只会依赖规范、设计手册、计算机程序做习惯性传统设计，缺乏创新，更不愿（不敢）创新，有的甚至拒绝对新技术、新工艺的采纳（害怕承担创新的责任）。大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天，对计算机结果明显不合理、甚至错误而不能及时发现。随着年龄的增长，导致他们在大学学的那些孤立的概念都被逐渐忘却，更谈不上设计成果的不断创新。 强调概念设计的重要，主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性，比如对混凝土结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远，为了弥补这类计算理论的缺陷，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。同时计算机结果的高精度特点，往往给结构设计人员带来对结构工作性能的误解，结构工程师只有加强结构概念的培养，才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。 概念设计之所以重要，还在于在方案设计阶段，初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择效果最好、造价最低的结构方案，为此，需要工程师不断地丰富自己的结构概念，深入、深刻了解各类结构的性能，并能有意识地、灵活地运用它们。 2．协同工作与结构体系 协同工作的概念广泛存在于工业产品的设计和制造中，对于任一个工业产品，我们均不希望其在远未达到其设计寿命（负荷、功能）时，它的某些部件（或零件）即出现破坏。对于建筑结构，协同工作的概念即是要求结构内部的各个构件相互配合，共同工作。这不仅要求结构构件在承载能力极限状态能共同受力，协同工作，同时达到极限状态，还要求他们能有共同的耐久寿命。结构的协同工作表现在基础与上部结构的关系上，必须视基础与上部结构为一个有机的整体，不能把两者割裂开来处理。举例而言，对砖混结构，必须依靠圈梁和构造柱将上部结构与基础连接成一个整体，而不能单纯依靠基础自身的刚度来抵御不均匀沉降，所有圈梁和构造柱的设置，都必须围绕这个中心。 对协同工作的理解，还在于当结构受力时，结构中的各个构件能同时达到较高的应力水平。在多高层结构设计时，应尽可能避免短柱，其主要的目的是使同层各柱在相同的水平位移时，能同时达到最大承载能力，但随着建筑物的高度与层数的加大，巨大的竖向和水平荷载使底层柱截面越来越大，从而造成高层建筑的底部数层出现大量短柱，为了避免这种现象的出现，对于大截面柱，可以通过对柱截面开竖槽，使矩形柱成为田形柱，从而增大长细比，避免短柱的出现，这样就能使同层的抗侧力结构在相近的水平位移下，达到最大的水平承载力；而对于梁的跨高比的限制，一般还没有充分认识到。实际上与长短柱混杂的效果一样，长、短梁在同一榀框架中并存，也是极为不利的，短跨梁在水平力的作用下，剪力很
东南大学工程结构设计原理习题题库
第一套习题 一、选择题 1. 高碳钢筋采用条件屈服强度,以σ0.2表示,即 (A)取极限强度的２０％ (B)取应变为０.００２时的应力 (C)取应变为０.２时得应力 (D)取残余应变为０.００２时的应力 2. 砼在双向应力下 (A)双向受压的强度基本等于单向受压 (B)双向受拉下,一向的抗拉强度随另一向拉应力的增加而提高 (C)双向受压下,一向的抗压强度随另一向压应力的增加而提高 (D)双向受拉下,一向的抗拉强度随另一向拉应力的增加而下降 3. 用螺旋筋约束砼,使 (A)砼的强度和延性均提高 (B)强度能提高,延性并不能提高 (C)延性可以提高,强度不能提高 (D)强度和延性均不能提高,计算中也不考虑 4. 我国砼规范以何种概率法为基础? (A)半概率 (B)近似概率 (C)全概率 (D)伪概率 5. 结构的功能包括 (A)强度, 变形, 稳定 (B)实用, 经济, 美观 (C)安全性, 适用性和耐久性 (D)承载能力,正常使用 6．金属锰可提高钢材的强度，对钢材的塑性 (A)提高成分 (B)提高较多 (C)降低不多 (D)降低很多 7．建筑钢材单向受拉时屈服点f y与单向受压的屈服点f yˊ之间满足 (A)f y> f yˊ (B) f y< f yˊ (C) f y= f yˊ (D) f y= 0.58f yˊ 8. 实腹式压弯构件在弯矩作用平面外的失稳是 (A)弯扭屈曲 (B)弯曲屈曲 (C)扭转屈曲 (D)局部屈曲 9. 钢结构有哪三种常用的连接方法 (A)搭接、对接和T型 (B)焊接、铆接及螺栓 (C)焊接、对接及螺栓 10. 梁刚度不足的后果为 (A)不满足承载力要求 (B)不满足使用要求 (C)耐久性较差 (D)易脆性破坏 11、轴心受压ＲＣ柱在长期荷载下发生徐变, 使: (A)混凝土压应力减小, 钢筋压应力增大 (B)混凝土压应力增大, 钢筋压应力增大 (C)混凝土压应力减小, 钢筋压应力减小 (D)混凝土压应力增大, 钢筋压应力减小 12、适量间接配筋柱进入极限状态的标志是 (A)混凝土压碎, (B)外层混凝土剥落 (C)间接钢筋屈服 (D)纵筋屈服 13.受弯构件的变形和裂宽计算是以哪个阶段作为计算依据的 (A)Ⅰa (B)Ⅱ (C)Ⅱa (D)Ⅲa 14、超筋梁破坏时,受拉钢筋应变εs和压区边缘混凝土应变ε c (A)εs＞εy, εc＝εcu (B)εs＜εy, εc＝εcu (C)εs＜εy, εc＞εcu (D)εs＞εy, εc＜εcu 15、条件相同的无腹筋梁, 由于剪跨不同发生剪压、斜压和斜拉破坏, 其承载力 (A)剪压＞斜压＞斜拉 (B)斜压＞剪压＞斜拉
浅谈对结构概念设计的认识
浅谈对结构概念设计优化的认识 产品中心 设计一部杨英瑜 0 前言 建业网校登载的“结构成本控制的管理思路和技术方法”，仔细阅读，觉得对成本控制，确实很有帮助，但文章只给出思路及若干值得关注的工程结构问题，然而没有答案；对这些问题，如果进行结构优化设计，是可以较为完满解决的，但房地产行业的实际情况，往往是立项后，建筑方案一确定，希望施工图立等可取，这样，要想进行优化设计，设计周期及工期，都有困难，因为商机不等人，故想从结构概念设计优化的角度，先从一些影响较大的局部问题，进行概念设计优化分析，对控制结构成本，比孤立地对单个问题的分析[1]，也许会更有好处；本文将结合以往的工程实践，对某些项目的基础工程案例，进行分析，以求对开发新项目时，能起点借鉴作用。 一、结构设计优化的前景 2006年6月份，我国召开“首届全国建筑结构技术交流会”，工程院江 欢成院士在他的报告中指出[2] : “我国优化设计工作方兴未艾，大有可为。…它符合可持续发展和科教兴国伟大战略，是科学发展观在建筑行业中的落实”。然而在比较讲究经济效益的房地产行业，并没有得到广泛推广，可能有技术层面的原因，文献[3]指出：建筑结构构件的断面尺寸是离散量，规范中的一些要求、实际设计时的约束和约定，很难用显式表达，一个稍大的工程结构，设计变量及约束条件都很多，……凡此种种，都要求要有很实用和方便的软件工具，这可能是妨碍结构设计优化普遍推广的原因；目前从事这方面工作的单位也不少，文献[2][3]的单位就在这方面做了不少工作，有很多经验值得借鉴；文献[2]介绍，经他们优化过的工程，在实物工程量上，可节约5％～10％，甚至更大，而在建筑空间和平面使用方面，带来的效益更大；作为有十五年开发经历的建业集团，年开发量200万㎡（见建业网集团简介），要想结构成本，有较大幅度的降低，开展结构设计优化，应该是提到日程上来的时侯了。 二、目前结构设计优化的一些具体做法 1）、复核性的优化 文献[2]介绍的案例中，很多是在既有施工图的基础上进行优化，笔者把这种做法称为复核性的优化，因为甲方认为建筑、结构不尽合理或配筋过多不经济，委托在原有基础上进行优化，以求克服某些缺陷或降低成本，这种做法，不是全面、全过程的优化，往往带有原设计的弱点，但经过优化后，建筑、结构的使用功能得到相当大的改善，优化设计的周期较短，直接经济效益，也很可观，故甲方很容易接受这种做法。 这种做法也有实际问题，如修改设计的费用、责任问题，文献[2]的作者江院士还坦言：“好朋友劝我不要搞，因为得罪人，特别是得罪同行，得罪老朋友”。虽如此，江院士还是以高度的社会责任感，继续从事这方面的工作；但毕竟是要面对的实际问题。 2）、全面优化 工程建设是一个系统工程，应该说从立项、建筑结构方案、施工图设计、施工阶段、交付使用，每一个环节都有定位及需要优化的问题，目前房地产行业，全过程、全
荷载与结构设计方法重点概念总结
荷载与作用 荷载—由各种环境因素产生的直接作用在结构上的各种力。 如重力、土压力、水压力、风压力。 作用—能使结构产生效应的各种因素总称为作用。 效应—结构的内力、变形, 应力、应变, 速度、加速度等。 作用：直接作用—（狭义）荷载：广义荷载 间接作用 直接作用——直接作用在结构上的各种荷载 间接作用——能引起结构内力、变形等效应的非直接作用因素 如地震、温度变化、地基不均匀沉降等。 作用的分类： 1.按随时间的变异分类。 (1)永久作用：在结构设计基准期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计。 (2)可变作用：在结构设计基准期内其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。 (3)偶然作用：在结构设计基准期内不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。如地震、爆破。 2.按随空间位置的变异性分类 （1）固定作用：在结构空间位置上具有固定的分布。如结构自重、固定设备的荷载等。（2）可动作用：在结构空间位置上的一定范围内可以任意分布。如房屋中的人员、家具荷载，桥梁上的车辆荷载等。 3.按结构的反应分类 （1）静态作用：对结构或构件不产生加速度或其加速度可以忽略不计。 如结构自重、土压力、温度变化等。 （2）动态作用：对结构或构件产生不可忽略的加速度。 如地震、风、冲击和爆炸等。 重力 1结构自重 自重——由地球引力产生的组成结构的材料的重力。 2土的自重应力 土是由土颗粒、水和气组成的三相非连续介质。 土的自重应力为自身有效重力在土体中引起的应力。 雪荷载 1雪压：单位地面上积雪的自重。 2基本雪压：当地空旷平坦地面上根据气象记录资料经统计得到的在结构使用期间可能出现的最大雪压值。 2.影响屋面雪压的因素。 （1）风对屋面的影响—漂积作用。 （2）屋面坡度对积雪的影响。 （3）屋面温度对积雪的影响。
结构概念设计的几点基本思想
结构设计初期，根据建筑、地质勘探等特点，预先选择适当的结构尺寸、基础形式、荷载假定、计算模型等，形成概念上的整体模型，即结构概念设计的基本思想。概念设计合理与否，将直接决定了最终整个结构设计的卓越或平庸甚至失败。本文从结构设计的角度，对概念设计的基本思想做了较为全面的理解和探讨。 几个基本的结构概念 １构件受力状态 一般结构构件主要有四种基本的受力状态：受拉、受压、弯剪、受扭。结构设计的一个基本的内容就是优化结构体系，进行合理的结构布臵和适当的刚度分布，使得结构内部各构件尽量处于最合理的受力状态，充分发挥材料强度。各种受力状态具有明显不同的特点。 受拉轴向受拉的构件，荷载通过构件截面中心，截面上各点受力均匀，材料强度可以充分利用。对于适合受拉的材料如钢材等，这是一种最为经济合理的受力状态；对混凝土等材料，由于本身的抗拉强度远低于抗压强度，应尽量避免出现这种受力状态。 受压理论上来讲，这应该是一种最合理的受力状态。一般材料抗压强度均不低于抗拉强度，外荷载通过构件截面中心，截面上各点受力均匀。但这仅仅是一种理论的受力状态，实际受压构件由于种种原因存在偏心，或者承受侧向荷载作用，使得承载力与构件的长细比有关，长细比越大，构件的承载力越低。增大截面回转半径、加强构件边界条件等可以减小构件长细比，但这需要以建筑空间和工程费用作为代价。 考虑偏心情况，相同计算长度和边界条件的受压构件，以环形截面最为合理，圆形及正方形截面次之。通过改变截面尺寸、增加适当的侧向支撑等措施达到两个方向回转半径近似相同的工字形型钢、角钢或组合截面也能做成比较经济合理的受压构件。 弯剪实际构件受弯受剪往往同时发生。受弯作用产生的正应力在离中和轴最远处最大，中和轴附近则比较小，受力不均匀；剪应力在截面中和轴附近最大，离中和轴最远处则降为零。另外，在整个构件的计算长度内，受弯受剪引起的应力分布也很不均匀。以矩形截面简支梁为例，在均布荷载作用下，跨中弯距M最大，剪力V为零，支座处剪力V最大，弯距M为零，最终结果是，整段梁内各截面的受力状态以及同一截面上各点的受力状态均不相同，使得材料强度远不能充分利用。 对于钢筋混凝土构件的改进措施：采用适当形式的纵筋和箍筋承剪，合理布臵纵向受力钢筋；减小中和轴附近的截面尺寸，如采用工字形、T形、空腹桁架等截面形式，圆形及环形截面则极不合理；增大跨中截面高度，如鱼腹式变截面梁等。 受扭构件受扭时，截面上会产生成对的剪应力形成力偶对来抵抗扭矩。截面中间部分的应力小，力臂也
工程结构设计原理考试题
目录 Ｉ考查目标?2 II考试形式和试卷结构?2 IIＩ考查内容?２ ＩV. 题型示例及参考答案?3 ?全国硕士研究生入学统一考试 工程结构设计原理考试大纲 Ｉ考查目标 《工程结构设计原理》是为我校招收减灾防灾与防护工程硕士生而设置的具有选拔性质的考试科目。其目的是科学、公平、有效地测试考生是否具备攻读减灾防灾与防护工程专业硕士所必须的基本素质、一般能力和培养潜能，以利用选拔具有发展潜力的优秀人才入学,为国家的经济建设培养具有良好职业道德、法制观念和国际视野、具有较强分析与解决实际问题能力的高层次、应用型、复合型的减灾防灾与防护工程专业人才。考试要求是测试考生掌握工程结构材料性能、基本构件设计原理和设计方法。 具体来说。要求考生： 1、掌握土木工程材料的性能和选用。 ２、掌握基本构件原理和设计方法。 3、具有运用工程结构设计原理解释工程问题的基本能力。 II 考试形式和试卷结构 一、试卷满分及考试时间 试卷满分为150分,考试时间１80分钟。 二、答题方式 答题方式为闭卷、笔试。允许使用计算器（仅仅具备四则运算和开方运算功能的计算器）,但不得使用带有公式和文本存储功能的计算器。 三、试卷内容与题型结构 工程结构设计原理15０分，有以下三种题型:
是非题1１题，每小题3分,共３0分 名词解释题６题，每小题５分，共3０分 填空题5题，每小题4分，共20分 论述题3题，每小题1３分,共40分 计算题２题,每小题15分，共３0分 III考查内容 1．钢筋和混凝土材料的基本性能。 2．砼结构设计基本原理。 3．砼受弯构件正截面的性能与设计(计算公式需记忆）。 4．砼受压构件正截面的性能与设计(由应力图可列的计算公式需记忆,其余不需）。 5．砼受拉构件正截面的性能与设计（计算公式不需记忆）。 6．砼受弯构件斜截面受剪性能与设计(计算公式不需记忆)。 7．砼受扭构件扭曲截面受力性能与设计(计算公式不需记忆）。 8．正常使用极限状态验算及耐久性设计(计算公式不要求记忆）。 9．预应力混凝土构件性能与设计（计算公式不要求记忆）。 ＩV. 题型示例及参考答案 一、是非题（本题包括1—１0题共10个小题，每小题3分,共3０分） 1.偏心受拉构件配筋计算不需要考虑纵向弯曲的影响。 ( ） 2．轴压力越大,受压构件的抗剪承载力就越高。 ( ） 3.后张法施加预应力时,混凝土弹性压缩会降低预加应力。（） 4.受拉钢筋的增加可以使偏压构件破坏形态从大偏压转变为小偏压。( ) 5．等截面钢筋混凝土受弯构件各截面的刚度不相等。 ( ) ６.超张拉可减小摩擦和钢筋应力松弛损失。（) 7.普通钢筋混凝土构件不能充分发挥高强钢筋的作用，主要原因是不易满足正常使用极限状 态。 ( )
结构概念设计课程论文
仿生结构设计------自然与建筑结构的交融式设计 摘要：大自然处处存在天然的美感与协调，而城市的快速发展则是在一定的程度上破坏了这种美感和协调性，城市建筑异军突起，看似千姿百态实则形态单一，如何设计切合自然美感，功能，环保的建筑结构是新世纪建筑师与结构师们必须面对的问题，而在21世纪初，随着仿生学理论的建立与逐步发展，将仿生学应用于结构概念设计中，使更多的城市建筑结构与自然相协调，且能同时满足功能需求，美观，环保且易于建造。 实体的仿生，是从自然界中选取研究对象，将对象的形态，结构转化为可以利用在技术领域的抽象功能，考虑用不同的材料和工艺手段进行创造新的形态和结构，具有科技性，时代性和标志性。 关键词：结构概念，仿生建筑，美观，协调性，功能与环保 结构设计案例：北京水立方游泳中心 一·建筑结构功能和目标 水立方的设计灵感来源于肥皂泡，主体结构采用钢结构，内部空间巨大，同时设立了多个大型的游泳池，不仅能够完全胜任比赛的要求，平时生活中也可以继续使用，不像有的奥运场馆，奥运会结束后出了纪念价值之外就没有了其他作用，也带不来经济收益。 方形是中国古代城市建筑最基本的形态，它体现的是中国文化中以纲常伦理为代表的社会生活规则。“天圆地方”的设计哲学催生了“水立方”，而这个“方盒子”又能够最佳体现国家游泳中心的多功能要求。传统文化与建筑功能就这样实现了完美结合。在中国文化里，水是一种重要的自然元素，并激发起人们欢乐的情绪。国家游泳中心赛后将成为北京最大的水上乐园，所以设计者针对各个年龄层次的人，探寻水可以提供的各种娱乐方式，开发出水的各种不同的用途，他们将这种设计理念称作“水立方”。 肥皂泡式的膜结构具有很好的透光作用，不需要过多的灯光来供应照明，因此节约了能源，体现了环保的意识，而08年的奥运会目标，“绿色”，“环保”就是其中的主题，和自然界像协调，同国家奥运中心，另一个仿生建筑“鸟巢”相互呼应。 在全球化的语境下，地域性就显得很重要了，而一个地方地域性的特色表示，很多时候往往会采取地标性建筑来担当这个角色，因此仿生建筑有了新的要求，需要融入更多的历史文化，人文观念等进去，而对中国来说，水具有极为深刻的文化代表性，上善若水，是古代哲学家的人文情怀的体现，也是对后人的告诫，因此水立方的设计，不仅仅是给奥运会提供了一处比赛的场地，也向世界展现出了中国的特色，传达了中国人的理念。 水立方水泡式的膜结构 二，结构方案的选择 结构是决定一座建筑是否能够修建的最主要因素，选择什么样的结构，直接决定了建筑功能与外形会是什么样的，一幢建筑，在兼顾可施工性的情况下还得考虑多种结构方案，从
浅谈概念设计及结构设计
浅谈概念设计及结构设计 发表时间：2018-09-05T17:01:37.933Z 来源：《防护工程》2018年第9期作者：于丽妲 [导读] 从而促进整个建筑业的快速高效发展，最终将惠及人民大众，实现经济效益和社会效益的双赢。在设计工程中引入概念设计理念，会极大的简化设计流程，避免因为计算机软件的过分应用产生的数据脱节现象。 于丽妲 方舟国际设计有限公司 摘要：强调概念设计在建筑结构设计中的应用必将为建筑业注入新的血液，从而促进整个建筑业的快速高效发展，最终将惠及人民大众，实现经济效益和社会效益的双赢。在设计工程中引入概念设计理念，会极大的简化设计流程，避免因为计算机软件的过分应用产生的数据脱节现象。 关键词：概念设计；结构设计；开展 前言：概念设计必须有理论基础知识作为行动准则，离开理论基础知识的指导，结构设计就不会客观，而变成主观设计。同时也要依靠先进的设计工具，多方面的分析设计方案的合理性，并与理论基础知识结合并用，让结构总体系与各个分体系的工作原理和力学性质及构造处理原则相互融合。概念设计不仅可以发挥建筑师的主动性和创造性，创新建筑结构设计理念，而且可以从实质上保证乃至提升建筑的质量和使用效能，建筑师必须要熟悉并深入理解概念设计的内涵，将高质量的设计工程展现给世人。 一、概念设计的重要性 强调概念设计的重要，主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性。比如对混凝土结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远，为了弥补这类计算理论的缺陷，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。同时计算机结果的高精度特点，往往给结构设计人员带来对结构工作性能的误解，结构工程师只有加强结构概念的培养，才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。 概念设计之所以重要，还在于在方案设计阶段，初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择效果最好、造价最低的结构方案，为此，需要工程师不断地丰富自己的结构概念，深入、深刻了解各类结构的性能，并能有意识地、灵活地运用它们。 二、概念设计的意义 概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的的经济可靠性能。概念设计减少了对较难改进的客观条件的依赖，增强了对人才的要求，使得建筑结构设计更具灵活性、更能为人所掌握和控制。 三、概念设计对于建筑设计的必要性 建筑设计需要对各个力学应力数值、结构数值、材料数值进行精确地计算，但是过分依赖计算机软件，会对建筑结构造成不可预计的危害。比如在实际设计中很多设计人员用多、高层结构三维空间分析程序来计算底层框架，还有人为地布置一些抗震墙，但是不能完全满足楼层间的合理刚度比，也不能完全正确地反映底层框架在地震时受力状态。在设计中导致这样问题的出现，根本原因就是在于结构概念不明确，没考虑这两种结构体系的差异。如果是运用概念设计方法可以在建筑设计方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的经济可靠性能。 同时，概念设计也是判断计算机分析输出数据可靠与否的主要依据。避免电算误差问题的产生，在建筑结构设计中采用概念设计是最好的方法。在实际设计工作中，运用概念设计理念还可以对已经出现的问题进行深入的分析，从而发现深层次的因素，来改善设计水平。这往往比查找历史数据更为便捷。 四、如何开展概念设计 4.1选择合理的结构方案一个成功的设计必须选择一个经济合理的结构方案，即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷，同一结构单元不宜混用不同结构体系，地震区应力求平面和竖向规则。总之，必须对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析，并与建筑、水、暖、电等专业充分协商，在此基础上进行结构选型，确定结构方案，必要时还应进行多方案比较，择优选用。 4.2平面设计 建筑平面的形状宜选用风压较小的形式，并应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响，还必须考虑有利的抵抗能力和竖向荷载，在地震作用下，力求简单。在高层建筑中，建筑体受到更多的风压，没有好的的流体外形，就会对建筑产生长时间的水平应力。随着建筑层数提高，水平载荷下的侧移现象逐渐加重。在平常情况下承受内部静态应力，如果发生地震等或者其他地质灾害，则会诱发外部形变，对建筑内居住者产生生命安全影响。 4.3竖向设计 在竖向传力体系设计中，首先要注意建筑不能超高，因为新的设计准则对建筑超高有了更严格的要求。在高层建筑的设计中，抗侧力结构刚度，应注意由基础向顶层逐渐过渡，要尽量避免出现在竖向上刚度发生突变的现象，以免由于刚度的较大突变而削弱其抵抗水平荷载的能力。高层建筑必须有相应的锚固深度，此锚固深度可结合布置设备用房和地下停车库的需要，作为一层或多层地下空间，这对降低高层建筑的重心有利，可提高建筑抗震能力及抗倾覆能力。 在竖向形体设计中，截锥形的建筑，采用由下而上分段逐渐减小楼层面积阶梯状体型，能使房屋刚度大大增加，由于房屋顶部的楼面尺寸比底部小，除了在建筑使用功能方面存在优点外，在抗风和抗震方面也具有一定的优越性。