结构设计之一安全原则

《结构设计之一安全原则》由会员分享，可在线阅读，更多相关《结构设计之一安全原则（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、结构设计之一安全原则结构设计主要讨论各种工程结构的基本构件受力性能、计算方法和 构造设计原理，它是各种建筑物和构造物设计的基础。各类建筑物中，如 公路及城市道路工程中的构造物，作为单项工程实体，它所要担负的责任 就是必须由它的承重骨架來承受各种荷载的作用。一般把构造物的承重骨 架组成部分统称为结构。例如，桥的桥跨、墩（台）及基础组成了桥的承 重体系，它们就被称为结构。结构设计的0的是使建筑物安全和能够适应使用的要求，在规定的时 间内能够在具有足够可靠性的前提下，完成全部功能的要求。结构的功能 是宙其使用要求决定的，具体要求有如下几个方面1、结构应能承爱使用条件下具有良好的工作性能，如：不发生影

2、响 正常使用的过大变形或局部损坏。2、在偶然荷载（如地震、强风）作用下或偶然事件（如爆炸）发生 时和发生后，结构能保持整体稳定性，不发生倒塌。3、结构在正常使用条件下具有良好的工作性能，如：不发生影响正 常使用的过大变形或局部损坏。4、结构在正常使用和正常维护的条件下，在规定的时间内，具有足 够的耐久性，如：不发生由于保护层碳化或裂缝宽度开展过大，导致钢筋 的锈蚀。上述要求中，第1、2条通常是指结构的强度和稳定性，关系到人身 安全，称为结构的安全性；第3条指结构的适用性；而第4条指结构的耐 久性。故结构的安全性、适用性和耐久性这三者总称为结构的可靠性。可 靠性的数量描述一般用可靠度，安全性的数

3、量描述则用安全度。结构在使用期间的工作情况，称为结构的工作状态。结构能够满足各项功能要求而良好的工作，称为结构的“安全可靠”。 反之则称结构为“失效”。结构工作状态是处于可靠还是失效的标志用“极 限状态”来衡量。当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定 的某一功能耍求时，则此特定状态称为该功能的极限状状。构造物的结构都是由若干基本构件连接而成的。这些构件的形式虽然 多种多样，但按其主要受力特点可分为受弯构件（梁和板）、受压构件、 受拉构件、受扭构件筹典型的基本构件。结构设计逻辑还要遵循结构设计的主要要求是结构安全可靠，所以， 我们在结构设计中要保证这样的耍求和遵循这个原则。在

4、实际工程中，结 构及基本构件都是由建筑材料制作成的。根据所使用的建筑材料种类，作 为总称，常用的结构一般可分为：1 混凝土结构 以混凝土为主的结构。它包括素混凝土结构、钢筋混 凝土结构和预应力混凝土结构等。2钢结构造以钢格为主制作的结构。3砌体结构 以砌体为主制作的结构，它包括砖结构、右结构和混凝 土砌块结构。4木结构以木材为主制作的结构。结构设计的好坏直接影响建筑物的使用和建筑业的发展，同时，还会 影响到使用者的安全。而结构设计要应遵循适用、经济、安全和美观的原 则，它涉及到方案比较、材料选择、构件选型及合理布置等多方面，是一 个多因素的综合性问体。对于构计设计，不仅仅是构件强度和变形的计算

5、, 同一构件在给定的材料和同样的荷载作用下，即使截而型式相同，设计结 果的截面的尺寸和截面的布置也不是唯一的。设计结果是否满足要求主要 看是否符合设计规范要济南，并且满足经济性和施工可行性等。最终保证 构的安全可用。基于这样的要求，我们就不能不去考虑一下有关结构设计的耍求及其 基本原则之安全原则。如何才能保证在设计中使结构更加安全，更 加可靠，下面是设计中我们要遵循的原则：一、刚柔相济的原则合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差，强 大的破坏力瞬间袭来时，需耍承受的力很人，容易造成局部受损，最后合 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

6、至全体倾覆。结构是刚多一点好，还是柔多一点好？刚到什 么程度或柔到什么程度又才算是合适呢？这些问题丿刃来都是专家们争论 的焦点，现今的规范给出的也只是一些控制的指标，但无法提供“放Z四 海皆准”的精确答案。如何把握结构“刚”和“柔”的尺度？最后，专家 们达成以下准确言传的共识：刚柔相济乃是设计者的追求。二、结构构造原则 结构体系靠力学计算保证构件的承载力，乂靠构造措施将构件连接在 一起，形成结构体系，合理的构造保证构件传力明确，保证在力的作用下 能量的吸收及能量的耗散，避免因部分构件破坏而使结构体系丧失承载能 力及抗震能力，保证在设计使用年期限内耐久性。安全的结构体系是层层 设防的，灾难来临，

7、所有抵抗外力的结构都在通力合作，前仆后继。这时 候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是非常非常危 险，也是无法实现的。多肢墙比单片墙好，框架剪力墙比纯框架好等等， 就是体现了多道防线的设计思路。也许我们会口信计算的正确性，但更要 牢记绝对安全的防备构件是不存在的，还是应该多多考虑：当第一道防线 跨了，第二道防线能顶住吗？或者能顶住多少？还有没有第三、第四道防 线？三、抓大放小原则“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等是建筑结构设计中非常得要的概念。有 人问：为什么不是“强柱强梁” “强剪强弯”呢？为什么所有构件都很强 的结构体系反而不好，其至会有安全隐患呢？这里面首先包含着一个简单 的道

8、理：绝对安全的结构是没有的。简单的说，虽然整个结构体系是由各 种构件协调组成一体，但各个构件担任的角色又不尽相同，按照其重要性 也就有轻得之分。一旦不可意料的破坏力量突然袭来，各个构件协作抵抗 的目的，就是为了保信最重要的构件免遭摧者至少是最后才遭摧，这时候 牺牲在所难免，谁牺牲呢？明智之举是要让闪耍构件先去承担灾难。而如 果让构件平均受力，损失则会更大。在建筑结构中，柱倒了，梁会跟着倒; 而梁倒了，柱还可以不倒的。可见柱承担的责任比梁大，柱不能先倒。为 了保证柱子是最后失效，我们故意把梁设计成相对薄弱的环节，使其破坏 在先，以最大限度减少可能出现的损失。而反之，如果梁柱等同看待，企 图让它们

9、都“坚不可摧”，则可能会造成梁柱同时破坏，后果会更糟糕， 损失也会是更大。所以关键时刻要分清主次，抓大放小，也就是要取大舍 小，来尽可能使损失降到最小。四、关节协调通畅原则在结构体系中，所谓关节，是指变化相聚之处，或变化出现的地方。不同类型的构件相处，同一构件截面的改变之处，是关节。广义上，诸如 结构错层之处，力量改变Z处等是关节。关节无处不在，因为结构体系是 变化的统一。外力突然袭来时，对丁单一的构件，因为力量的传递相对简 明，因而容易控制。而对于复杂的结构体系，关节的复录像机性难于预测 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

10、中甚至中断，破坏由此而生。 所以我们在设计和施工，尽最大可能保证各关节间协调、顺畅、受力均匀, 从而有效保证结构的稳定性和强度，消除症结和隐患。所以，理想的结构 体系当然是浑然一体的-也就是说没有任何关节的，这样的结构体系使任 何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路，设计者要做的就是要尽可能 地把结构中各种各样的关节“打通”，使力量在关节处畅通无阻。五、做好抗震设计地震的随机性很大，建筑物遇到地震时所产生的地震作用难以判断， 冃前规范所提供的地震抗震的计算方法是理论的方法，而有关参数则是在 有限统计资料的基础上，通过概率分析得出的，据之作出的计算结果，仅 能是理论上的和近似的，不能认为它更真实的反映建筑物在地震时所受到 的作用和它的真止工作能力；而另一方面，通过过去比较大量的震害调查 研究，已从宏观上总结出各种形式的结构和构造，哪些是对抗震有利的， 哪些是不利的，从而制定了一些抗震设计的原则，它反映了客规规律，遵 循这些原则就能使建筑物在原则上具有比较可靠的抗震性能。结朿语结构设计是个系统的，全面的工作，设计人员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珠含义，并密切配合其它专 业来进行设计，把握结构设计中的相关原则，从而为我们能设计出安全、 可靠的建筑物打下一个良好的基础，最终能保证结构的安全。