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结构设计基本步骤范文1
关键词：建筑；结构设计；质量控制；措施
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
随着我国市场经济状况的高速发展，城市化的进度正在逐渐加快，尽管房价商场非常猛烈，房地产市场的交易量依然与日俱增，对广大人民百姓来说，购置住房是生活中最重要的活动之一，不少工薪阶层将大半生的劳动所得消耗在房产上。同时，我国的内陆地区地震频发，住房的质量不但与广大人民的切身利益息息相关，还可能在自然灾害发生时直接影响到百姓的人身安全。建筑的结构设计在很大程度上影响着建设工程的安全可靠、美观实用、施工难度、工程造价等诸多品质，提高建筑结构设计质量自古以来，都是结构工程师最为关注的话题之一。同时，项目的特殊要求、施工环境的变化以及结构设计人员水平上的差异等诸多因素都与结构设计的出图质量密切相关。为了尽可能避免设计图纸上出现“漏、碰、错、缺”，相关领域的技术工作者应当通过有效的措施尽可能提高建筑结构设计的质量。通过文章中的分析，概念设计在建筑结构设计的过程中扮演了很重要的角色。除此之外，针对软件计算参数、计算结果的荷载分析、数学建模工作的有效进行，都是提高建筑结构设计质量的好办法。本文在此谈了谈自己的观点和看法，可供同行参考。
1 建筑结构设计的概念
结构设计的具体程序是需要严格遵守的。建筑物的设计工作实际上存在诸多分支，这些分支具体涵盖了结构设计、电气设计、建筑设计、暖气通风设计、给排水设计等。每个分支的具体设计过程都必须围绕四个根本目标: 审美要求、功能要求、环保要求以及经济要求。建筑的结构是建筑物发挥其使用功能的基本条件，因而，结构设计也是建筑物设计过程中极为重要的组成部分之一，结构设计细分为以下四个步骤: 设计结构方案、结构分析、设计构件、绘制施工图纸。建筑结构的类型这一概念相对而言范围广、内容丰富。根据不同建筑物在具体功能要求上的差异，随着科学技术的发展，逐渐产生了诸多结构类型与结构的分类方法。从建筑物具体用途的角度，可以划分为民用建筑与工业建筑。如果依据建筑物的层数来分类，则可以分为超高层、高层、多层、单层建筑。建筑物使用的结构材料是有所区别的，从结构类型的角度来分类，大体上有: 混合结构、砌体结构、木结构、钢结构、钢筋混凝土结构等。此外，建筑物的结构构件组成方式也存在较大的区别，从这个角度，可以划分为框筒结构、剪力墙结构、框架结构、筒中筒结构、筒体结构、框剪结构、束筒结构等。由此可见，建筑结构类型的划分方法颇多，内容也相对复杂。而建筑结构设计中还有一个很重要的名词: 概念设计。概念设计的具体含义指的是通过清晰、明确的概念结构，在不进行数值计算的情况下，根据分系统与整体结构系统间的结构破坏机理、力学关系、实验现象、震害以及工程经验所获得的原始设计思想与基本设计原则，对结构的计算结果做出合理、准确的分析，同时将计算假设与结构的实际受力状况间的差异也考虑在内，对结构或构造进行设计，尽可能保证建筑物的受力更安全、更合理、更协调。
2 概念设计在建筑结构设计中的重要意义
在结构设计中，概念设计占据极其重要的地位，结构设计步骤通常可以划分为三步: 前期选择方案阶段，中期结构计算阶段以及后期制绘施工图阶段。结构设计与分析的首要步骤就是概念设计，以上三个步骤均与科学的概念指导不可分割。一名好的结构工程师在每个项目工程设计的初始阶段，也就是建筑设计方案确定阶段，先按照自身的经验和专业基础，在心里经历一段优化过程，应用概念设计手段，能够快速、合理地构思，比较，抉择每一个结构体系，并且协助建筑师扩展或者实现建筑行业所需要的空间形式，想要的使用，构筑和形象功能，且将其定为目标，同建筑师共同决定建筑的总体结构方案，此外，还要确定整体结构体系和分体结构体系最佳的受力方案。得出来的方案一般具有清晰的概念和正确的定性，从而避免了后期不必要的运算，经济可靠性能较好。另外，这种方法也可以作为判断计算机的内力分析所得到的数据可靠性的依据。作为结构设计的灵魂和核心，概念设计统领着整个结构设计过程，也显示了设计工程师的理论和设计水平。通过结构概念设计的运用，可以从全局上明确结构的各项性能，从而科学的判断计算分析得到的结果并进行合理的利用，确保了设计过程中工程师的主体地位。
3 提高建筑结构设计质量控制的措施
建筑工程的一个特点就是受到地理因素的制约与影响，这个特点也导致设计过程中涉及的参数很可能具有一定的特殊性。简单举例有: 基本雪压、基本风压、场地土类别、地震烈度等铸锻参数的选取过程都要严格依照《全国基本雪压分布图》《全国基本风压分布图》以及工程地质报告这三份材料进行敲定，又如墙体围护的主材在不同地区存在差异，工程师则需要根据实际选用的主材确定墙体荷载。在开始设计之前，设计人员应当大量收集设计相关资料、深入研究设计规范，根据具体的工程类型、地域条件确定具体参数，这样的做法能够在加强计算结果可靠性的同时，避免参数不合理、参数错误造成的返工、浪费等现象。建模计算的前期处理是提高结构设计质量的重要措施之一。对荷载的计算要保证准确有效，估计、推测等无依据的做法是需要每个工程师尽可能避免的。建模的过程要严格按照科学的方法来给定输入，楼梯洞口输入处的局部开洞处理，转换层构件与悬挑构件设计中活荷载的不利影响，飘窗部分的荷载分析等都是需要格外注意的步骤。在尚未了解各个参数具体含义的情况下，毫无依据的对参数进行盲目的修改是结构建模过程中的一个大忌。在调整参数的过程中，要格外注意不同参数的具体适用范围，具体的某一项参数大多具有较为严格的适用性，砖混结构下准确的参数，很可能不适用于框架结构，多层结构下准确的参数，对高层结构的适用性也未必能够保证。对相关计算软件的应用也要注意这个问题。不同的计算理论是具有其特定的假设条件的，软件的编制默认状态下均符合这些特定条件，为了避免出现参数不匹配、不适用的问题，在使用软件前必须了解清楚这款软件的具体技术条件，即使是最熟悉的 PKPM 软件系列也不能忽略这个问题。缺乏对于软件技术条件的深刻理解，就无法合理、正确的应用软件进行实际设计。因过分信任计算机的计算结果，而忽视结构概念导致的严重错误，近年来在结构设计领域也屡见不鲜。相关领域工作者在必要的情况下要进行手算复核，而不是迷信软件的计算结果，这种情况对于带转换的构件设计工作最为重要。在结构设计的过程中，建筑物计算分析的结果是为了确保在静力荷载以及自然灾害造成的动力荷载作用下具有较强的整体安全性。然而，仅仅依靠计算分析结果展开的设计，在实际生活中是很难避免荷载作用下建筑物局部开裂、破坏等现象的。针对不同的自然灾害，要进行专门的防护性设计。以地震为例，可以根据工程抗震等级的要求指标，按照设计规范中的具体要求，在结构设计过程中采用必要的构造措施。特别是针对计算性相对比较弱的结构类型时，多数的设计都要求通过构造措施保证建筑的安全性。
参考文献:
[1] 马玉刚．浅谈如何提高建筑结构设计质量[J]．工程技术，2010，（09）.
[2] 张丽莉．浅谈提高建筑设计质量的措施[J]．建筑工程，2011，（02）.
结构设计基本步骤范文2
【关键词】钢结构；建筑；设计
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：
前言
文章详细介绍了钢结构设计的方法及设计原则，阐述了钢结构设计的步骤，并对刚结构设计中需要注意的地方进行了强调。
二、钢结构设计方法的介绍
1.容许应力法(ASD)
ASD的设计原则是:结构构件的计算应力不得大于结构设计规范所给定的容许应力。结构构件的计算应力是按规范规定的标准荷载,以一阶弹性理论计算得到:容许应力则是用一个由经验判断的大于1的安全系数去除材料的屈服应力或极限应力而确定。
容许应力法的主要优点是计算简单,但存在如下主要不足:(1)对于塑性材料,由于没有考虑结构在塑性阶段的承载潜力,其实际的安全水平偏高;(2)不能合理考虑结构几何非线性的影响;(3)由于采用单一安全系数,无法有效地反映抗力和荷载变异的独立性,致使承受不同类型荷载(如活载的变异性要比恒载的变异性大得多)的结构安全水平相差甚远;(4)不能从定量上度量结构的可靠度,更不能使各类结构的安全度达到同一水准。
2.塑性设计法(PD)
PD的设计原则是:结构构件的塑性极限承载力应不低于标准荷载引起的构件内力乘以安全系数。在结构分析中常采用一阶塑性分析法或刚塑性分析法。塑性设计法的主要优点是允许结构在进入塑性后进行内力重分布,这就要求结构和构件有足够延性,因而在塑性设计中截面腹板和翼缘的尺寸比例有严格的限制。虽然塑性设计法考虑了材料的非线性,可克服容许应力法中的缺陷(1),但材料屈服的扩展和结构构件的稳定性在结构设计中仍然没有反映。同时在结构可靠性方面,塑性设计法同容许应力法一样,还是由经验性的安全系数来保证。
3.极限状态法(LRFD)
为了克服上述缺陷,采用抗力和荷载分项系数代替原来单一安全系数的极限状态设计法成为现行世界各国的主要设计方法。由于荷载的作用,结构在使用周期内有可能达到各种极限状态,这些极限状态可分为两类:承载能力极限状态和正常使用极限状态。结构的安全性对应结构的承载能力极限状态,包括构件断裂、失稳、过大的塑性变形等所导致的结构破坏。
三、建筑钢结构设计方法的研究现状
目前，建筑钢结构设计方法的研究主要表现在下列几个方面。
1.对现行方法的改进
由于现行建筑钢结构设计方法存在上述缺陷，不少研究者试图在弹性范围内对现行方法加以改进，这些工作包括:(1)对计算长度的改进；( 2)采用名义荷载模型；( 3)运用等效切线模量的概念。然而，无论这些方法本身的精度如何，它们都是试图以结构的弹性分析达到非弹性分析的结果，存在根本的局限性。
2.对新的结构设计方法的探讨
要彻底克服前述现行建筑钢结构设计方法中的前3种缺陷，必须建立以结构整体承载极限状态和结构整体极限承载力为目标的结构分析设计方法。为此，最近10年国内外学者提出了一系列较精确的适用于高等分析的二阶非弹性分析模型，并进一步考虑了梁柱连接半刚性节点域剪切变形以及它们的共同效应对结构极限承载力的影响等。
3.对结构体系可靠度计算方法的探讨
结构体系可靠度的计算方法大致可概括为:失效模式法、M onto Cark)法、响应面法和随机有限元法等。失效模式法由于无法与精确的结构非线性分析相结合，一般认为不能用于复杂结构体系的精确计算。响应面法通常将结构的极限状态面在设计验算点处作一阶或二阶近似，对于验算点处曲率变化较大的极限状态面可能导致较大的误差。随机有限元法是一种新兴的方法，它通常以低阶或高阶摄动理论为基础建立结构的随机有限元方程，由于其要求理论推导的严密性而限制了它在结构可靠度分析中的应用。Monte Cark法是一种简单但计算量大的方法，常作为校核其它方法的标准。然而随着各种包含降低抽样方差技巧的新方法出现，Monte Carlo法在结构可靠度分析中的应用将愈加普遍。
四、现行建筑钢结构设计方法的缺陷
极限状态设计法是结构从经验设计向概率设计转变的一次变革、但现行的建筑钢结构安全性设计方法仍有待进一步完善二目前世界各国关于建筑钢结构安全性设计的一般步骤为:先按一阶或二阶弹性方法计算各种荷载及其组合作用下结构的位移和各构件的内力，即整体结构的弹性分析;然后将结构分析所得内力用于构件的各种极限状态方程进行构件设计，即单个构件的非弹性设计。若构件满足各种规定的极限状态方程，则认为结构设计符合规范要求。这种设计方法实质上是基于构件承载力极限状态的结构设计存在着如下缺陷。
1.结构整体失稳的计算模式与实际失稳状态不一致
现行规范对结构失稳的计算模式是基于 结构同一层柱同时按相同模式对称或反对称失稳 假定,结构的整体稳定是通过构件设计中考虑计算长度的方法来近似保证。这一计算模式与一般情况下结构中个别或少数构件首先达到弹塑性失稳的实际形式不一致。换句话说, 计算长度的概念并不能真实有效地反应结构和构件之间的相互关系。
2. 结构内力计算模式与构件承载力计算模式不一致
由于整体结构的弹性分析未考虑材料非线性和( 或) 几何非线性的影响, 而构件的非弹性设计却考虑了材料非线性和几何非线性的影响, 一般情况下,结构构件达到极限承载力时已处于非线性弹塑性状态, 其内力会重新分配。因此, 按弹性状态计算结构各构件的内力并不是该构件达到极限承载力时的实际内力。换句话说, 整体结构的弹性分析与单个构件的非弹性设计的方法不协调。
五、钢结构设计原则
近年来，在钢结构设计中经常出现失稳事故，造成严重的人员伤亡与经济损失，主要原因是由于以下两方面造成：
1.由于空间网架、网壳结构等新型钢结构的不断出现，造成相关设计者没有足够的时间去了解掌握这些新型结构的设计；
2.由于钢结构设计者缺乏相关设计经验，关于钢结构和构件的整体稳定性概念理解不够清晰，成为钢结构设计中经常出现的薄弱环节。因此，稳定性成为钢结构设计中一个突出的问题，如果处理不好此类问题，将会造成不可估计的损失。所以根据稳定性问题在实际的钢结构设计中的特点，以及未来更好的保证钢结构设计中构件不会丧失稳定性，设计过程中应严格遵守以下三条基本原则：
①保证整体结构的细部构造和构件的稳定计算，二者必须相互配合，相互统一；
②在进行结构布置时，必须从整个体系和组成部分的稳定性要求出发，进行全面考虑；
③必须保证结构计算简图和实际计算方法所依据的简图相一致，这对框架结构的稳定计算起着相当关键的作用。
六、钢结构设计的步骤
1.判断结构是否适合用钢结构
钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说：火电厂、大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。
2.结构选型与结构布置
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”，它在结构选型及布置阶段尤其重要。对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
3.预估截面
结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的断面形状与尺寸的假定。除此之外，构件截面形式的选择没有固定的要求，结构工程师应该根据构件的受力情况，合理的选择安全经济美观的截面。
工程判定
要正确使用结构软件，还应对其输出结果的做“工程判定”。比如，评估各向周期、总剪力、变形特征等。根据“工程判定”选择修改模型重新分析,还是修正计算结果。
构件设计
构件的设计首先是材料的选择，比较常用的是Q235(类似A3)和Q345(类似16Mn)，通常主结构使用单一钢种以便于工程管理，经济考虑，也可以选择不同强度钢材的组合截面，当强度起控制作用时，可选择Q345；稳定控制时，宜使用Q235。构件设计中,现行规范使用的是弹塑性的方法来验算截面。这和结构内力计算的弹性方法并不匹配。
节点设计
连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。在结构分析前，就应该对节点的形式有充分思考与确定。常常出现的一种情况是，最终设计的节点与结构分析模型中使用的形式不完全一致。这必须避免，按传力特性不同，节点分刚接，铰接和半刚接，初学者宜选择可以简单定量分析的前两者。
图纸编制
钢结构设计出图分设计图和施工详图两阶段，设计图为设计单位提供，施工详图通常由钢结构制造公司根据设计图编制，有时也会由设计单位代为编制。设计图及施工详图的内容表达方法及出图深度的控制，目前比较混乱，各个设计单位之间及其与钢结构公司之间不尽相同。
七、钢结构设计过程中注意问题
1.整体分析与优化设计。在钢结构设计过程中，要尽量选择与实际工作状况相符的整体分析模型，对于计算模型不得随意简化，比如不得随便把空间问题简化为平面问题。除此此外，为了获得理想的设计结构，在设计过程中可以采取优化设计的理念，并将次构件的作用尽可能考虑进来，同时满足钢结构设计的安全性与经济性，降低工程的成本。
2.严格控制整体刚度。一般来说，稳定条件、强度条件等并非是决定钢结构构件的截面设计主要因素，而结构的整体刚度条件才是首要考虑因素，尤其是对于一些薄壁构件形成的大跨度结构来说更是如此，因此设计过程中要注意对结构的整体分析，保证设计效果。
3.保证计算模型的精确性与结构的可靠性。钢结构材料属于相对比较理想的弹塑性体，其组织体现出一定的均匀性，接近各向同性，与现阶段很多计算方法、基本概念的要求完全相符，同时钢结构构件的连接模型比较符合实际情况，计算过程中不确定性相对较小，因此计算模型的精确性、结构的可靠性等必须得到保证。
4.节点构造相对十分复杂。在钢结构设计过程中，钢结构构件之间的连接与构造比较复杂，因此在设计过程中要注意并充分考虑这一点。设计节点时要综合考虑受力情况、建筑要求、构件截面形式、连接方法等各方面因素，再确定出合理、适用的节点构造形式。
八、结束语
我国钢结构设计近十几年的发展中有了快速的发展，但是相对于欧美等发达国家，还存在一定的差距。这需要我们不断的开发研究来进一步的缩短差距。
参考文献：
[1]申海啸，张玉生，蔡鹏.谈钢结构设计的一般过程[J].陕西建筑，2008年09期.
[2]马家军.钢结构设计步骤和设计思路[J].黑龙江科技信息，2008年05期.
结构设计基本步骤范文3
关键词：混凝土结构；设计；本科教学
【中图分类号】G64.23【文献标识码】A【文章编号】
土木工程是一门和人们衣食住行息息相关的学科，范围非常广泛，有房屋建筑工程、给水排水工程、公路与城市道路工程、机场工程、水利工程等。其发展取决于两方面：物质技术方面和科学理论方面。科学理论的目的是认识课题，寻求本质，主要任务是解决“为什么”，表现形态为知识理论；物质技术的目的是用来改造课题，任务是回答“做什么和怎样做”，表现形态为物质[1]。在土木工程领域科学理论主要表现为材料和结构在作用下的反应与破坏机理、计算原理；物质技术主为材料制作与加工技术、结构技术、施工技术、节能技术等。其中施工和材料，还有理论最为重要，又称为土木工程的发展的三要素：施工、材料和理论。
房屋建筑工程是土木工程的分支，同样受二个方面和三要素的制约与促进。科学理论方面每个领域都是基本相同的，由于不同领域的特殊性，其物质技术方面不尽相同。在本科教学中，作者认为应讲清理论，来理解和掌握技术；工作中，则要结合现有技术和理论，解决工程问题，创造和使用新的技术。
虽然房屋建筑工程只包含两个方面――科学和技术，但内容非常多，限于篇幅，本文主要讲述物质技术中的结构设计。结构是承重的骨架体系，根据组成材料又可分为混凝土结构、钢结构、砖混结构、木结构等。不同材料及所组成的结构体系在作用的反应与破坏机理的不同，设计方法又有所不同，本文主要从总体上讲述混凝土结构的设计方法的共性与教学改革建议。所谓结构体系是指构件按一定的传力路径而组成的结构定式，通常简称为结构。目前混凝土结构体系主要有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、筒体结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构、混合结构。
混凝土结构的材料组成主要是钢和混凝土，由于两种材料的组成关系不同，以及结构体系的不同，不同的结构在荷载的作用下有共性，又有其特性。下面就谈谈结构设计共同的基本原则和步骤。
一、结构设计
设计就是把我们的规划、构思等，以视觉的形式（声音、图像和实物等）表现出来。结构设计通常指把空间以图纸的形式表达出来。结构设计的基本原则是均匀性、整体性和经济性。均匀性指结构质量、刚度、几何尺寸和作用分布均匀。整体性一指结构在作用下，作为一个整体参与抵抗工作，二指在偶然作用下或局部的破坏，结构还能保持整体而不倒塌或缓倒塌。结构均匀，方便估计作用效应，找出薄弱部位，采取加强措施；结构整体好，能提高其抵抗偶然作用的能力及抗灾能力，从而提高安全性。具体指导方针：安全适用，经济合理，保证质量，方便施工，减轻偶然作用，避免人员伤亡，减少经济损失。实施时从项目选址，（建筑和结构）设计，施工三个阶段严格把关，科学决策。本文主要谈结构设计阶段的方法与步骤。
我国现阶段的房屋建筑设计模式是建筑设计和结构设计分别由建筑师和结构师完成。通常把结构设计分成三个阶段：方案设计，初步设计，施工图设计。
1.方案设计
本阶段结构师根据经验，结合建筑方案，运用概念设计，初选结构的型式，结构的体系，构件的形式等。所谓概念设计即根据工程经验等形成的设计原则和设计思想，进行结构总体布置并确定细部构造的过程。
由于结构在各种作用下反应的复杂性，以及实际结构与计算模型的差异，很难有效地算出结构在各种作用组合下的薄弱环节，因此本阶段主要是运用正确的结构概念进行设计[2]，且要综合考虑经济、施工和技术先进性等。
具体过程结合结构破坏可能产生的后果及对各方面影响后果的严重性，根据建筑工程抗震设防分类标准与建筑结构可靠度设计统一标准，确定结构的设防类别及结构和构件的重要性。结合《抗规》（3.4节～3.9节，6.1.1）或《高规》（第3节），确定结构的三维尺寸（长宽高），结构体系及传力途径等。通常形成2个以上的方案，以供比较和进一步的优选。
2.初步设计与计算分析
主要是对前面的方案进行优选。初选构件的截面尺寸，材料，确定结构的计算简图，包括确定结构体系，杆件类型，杆件之间的连接形式，结构与支座的连接形式，材料的力学性质，荷载的计算。根据计算简图进行结构的力学行为分析（内力、变形、稳定性、动力特性等），从强度、刚度和稳定性三个方面对方案进行比较，确定最合理的方案。用极限状态设计法，求出构件的计算配筋量。
初步估算可以用简化方法并结合概念设计（如《抗规》3.4～3.6，《砼规》3.1～3.2和3.6，《高规》第3～5章）对多个方案进行初步筛选。再对筛选的方案，利用合法有效的软件（抗震分析时要符合抗规3.6.6），对结构进一步的分析比较：内力、位移、周期、薄弱部位和复杂部位的应力分析等，综合考虑施工与经济，确定最优的方案（结构布置、构件尺寸和材料类型）。对最优方案做详细的分析与计算（细部应力计算），得出计算配筋量。
3.施工图设计
本阶段主要是根据计算结果，结合概念设计，对结构和构件的构造、连接措施，耐久性及施工的要求，进一步的明确和细化，确定结构及构件的配筋量，细部构造的处理，选定材料。
目前常用的软件能给出梁板柱墙及基础的配筋量，并根据设定钢筋库进行选筋，并用平面标注。有时软件的选筋结果不是很合理，还需要设计人员根据计算结果及规范的相关要求，并运用概念设计对配筋进行核查、调整和补充。规范相关章节为：《砼规》3.5，4章，8章～11章，《高规》3.6，3.10，6章～11章，《抗规》3.9节和第6章，非结构构件还要考虑《抗规》3.7节和第13章.基础部位则要考虑《高规》第12章及《地规》和《桩规》。综合考虑当地材料的供应和施工水平，书写施工说明，绘制配筋图。
二、教学
传统设计规范以“截面钢筋屈服”和“混凝土破碎”控制混凝土结构的安全，实际这只属于安全的较低层次。而结构在偶然作用的倒塌，才是对安全的最大威胁。因此，提高结构的抗灾性能，这才是结构安全的根本[3]。而提高结构的抗灾性能，就要加强结构的整体性。传统的房屋混凝土结构的教学也是以构件教学为主――重构件计算，轻概念。课程的安排方面也存在支离破碎的现状。
作者认为，混凝土结构的教学也应随着人们对结构设计认识的深化，而改变。指导思想为讲清原理（学生和老师），重视概念和整体方案设计的教学，构件的计算作为基本技能掌握。具体为：1.课程的重组，把混凝土设计基本原理，混凝土结构设计，高层建筑结构设计，建筑结构抗震设计，合为混凝土结构设计，分为三部分――基本原理，结构设计（非抗震和抗震）。2.编写相应的大纲和教学计划――先进行整体结构的教学（方案设计，效应的计算与组合），考虑到与结构力学的衔接先以框架结构为例。再讲基本原理，最后其它结构体系及结构的抗震设计。
三、总结
结构设计的原则是均匀性和整体性：要重视概念和方案设计（刚度、质量和几何分布均匀），加强结构的整体性，提高结构抗灾性能。教学更应该从传统的构件式教学，过渡到整体式教学：理解原理，重视概念，掌握基本技能。
参考文献
[1]科学与技术的区别[J].齐齐哈尔社联通讯，1985，S2期：28.
结构设计基本步骤范文4
本专业主要培养具备能从事各类工程建设的场地评价，岩土体特性分析，特种地基加固处理，地质灾害评价与治理等地质工程领域的各项工作的高级工程技术人才。
二、培养要求
毕业生应获得以下几方面的知识和能力：
具有较扎实的自然科学基础，了解当代科学技术的主要方面和应用前景，熟悉地质工程勘察、设计施工。 掌握工程地质、工程力学、岩土力学的基本理论，地下工程、工程材料、结构分析与设计、地基处理方面的基本知识，掌握有关电工、工程测量与试验、施工技术与组织等方面的基本知识。具有工程制图、计算机应用、主要测试和试验仪器使用的能力；具有综合应用各种手段（包括外语工具）查询资料、获取信息的初步能力。熟悉国家有关工程勘察，建筑工程等方面的政策、规范和法规。具有进行工程勘察、设计、试验、施工、管理和研究的初步能力。
三、主干学科 地质工程
四、主要课程
英语、高等数学、大学物理、普通化学、计算机基础、材料力学、结构力学、岩土力学、建筑材料、钢筋混凝土结构、道路勘测与设计、地下结构、施工技术与施工组织、地质工程经济与企业管理。
五、主要实践性教学环节（内容、要求）
设计1——钢筋混凝土课程设计
时间：1周
内容：钢筋混凝土结构
目的与要求：
通过本课程设计，使学生进一步掌握钢筋混凝土结构设计的基本原理、方法和步骤。受到钢筋混凝土结构设计的初步训练。设计分两部分进行，一部分为钢筋混凝土楼盖设计，一部分为单层厂房结构设计。要求学生完成相应的计算说明书及结构设计图纸。
设计2——岩土体工程课程设计
时间：1周
内容：岩土体稳定性评价、岩土体工程设计
目的与要求：
通过本课程设计，使学生进一步掌握岩土体稳定性评价及岩土体工程设计的原理、方法和步骤，受到岩土体工程设计的初步训练。要求学生在教师的指导下，完成相应的计算说明书和设计图纸。
设计3——基础工程设计
时间：1周
内容：根据工程地质勘察报告及有关资料选择基础方案，并进行设计、计算、绘出施工图。
目的与要求：
通过本课程设计，使学生进一步掌握基础工程设计的原理、方法和步骤。受到基础工程设计的初步训练。要求学生在教师的指导下，完成相应的计算说明书和设计图纸。
测量实习，安排在第5学期，时间1周，内容为工程测量，要求学生在实习结束后，编写一份实习报告。
认识实习，安排在第4学期，时间3周，内容为地质认识实习。
教学实习，安排在第6学期，时间7周，内容包括工程地质勘察、原位测试、室内资料分析与整理。要求编写一份实习报告。
毕业实习及毕业设计（论文），安排在第8学期，时间12周。
毕业实习及毕业设计（论文）是实现本科培养目标的重要阶段，是学生学习、研究与实践成果的全面总结，也是对学生综合素质与工程实践能力培养效果的全面检验。通过毕业实习和毕业设计（论文），使学生达到工程师工作能力的初步训练。
要求：选题尽可能结合生产实践，做到一人一题，要求学生在教师的指导下，独立完成毕业设计（论文）。
答辩：毕业设计（论文）完成后，由系统一组织答辩。
六、主要实验
室内试验（岩土物理力学性质测试、建筑材料试验等）、野外现场试验（岩土物理力学性质现场原位测试、工程监测及检测等）
七、最低毕业课内总学时：2500学时
最低毕业总学分：模块A：176学分+分 模块B：178学分+7学分
结构设计基本步骤范文5
关键词：建筑设计；结构设计；协调统一
中图分类号：TU2文献标识码： A
引言：随着科学技术的发展，建筑学各学科的专业化程度也越来越高，建筑设计与结构设计这两个学科的相互协调与统一也就越来越重要。一个优秀的建筑设计离不开可靠的结构设计，而后者恰恰是整个建筑物安全、可靠、经济的最根本保障。因此，在工程实践中，人们往往以建筑设计理念和结构设计理念的有机结合来实践建筑艺术的完美表达。
一、建筑设计与结构设计的基本概念
建筑设计是建筑学的核心内容。它的工作过程主要分为五个基本阶段：搜集资料、初步方案、初步设计、施工图纸和详图等。从某种角度来看，建筑设计具有一定的预见性。设计者在工程建造之前将施工与使用过程中的隐患问题进行设想，全面预见到拟建建筑目前已经存在或者将来可能发生的各种问题，并在设计过程中从宏观到微观、从整体到局部、从功能到构造逐步深化和实践，以图纸和文本形式制定解决问题的方案。作为整个建筑工程在备料、施工、使用等各个环节互相配合协作的共同依据，设计者为整个工程提供详细的执行方案，从而使建筑物充分满足用户的需求。结构设计的主要任务是根据建筑物的功能体现、艺术追求和技术要求等，提供合理的建筑构造方案。为了满足建筑物各部分的使用功能，需要在构造设计中综合考虑结构选型、材料选用、施工方法以及各种结构件的加工制造工艺等问题。因此，在两者的关系上，建筑设计是结构设计的依据。
二、建筑设计与结构设计的协调统一关系
在整个建筑设计过程中，建筑设计与结构设计是两个最重要的环节。建筑物既要美观实用，又必须经济安全。可以说，建筑设计与结构设计既相互制约，又需要相互协调，以达到设计理念的辩证统一。
1.建筑设计与结构设计是相互制约的
每一个严谨的建筑设计方案，都会对其中大多数具体的结构设计产生影响；反过来，结构设计技术水平的高低，又会制约建筑设计的层次和效果。在建筑设计中，少数的建筑师形成了以建筑为中心，将结构设计放在从属位置，要求结构设计服从建筑设计的思维模式。这种做法虽然强调了创作的最大自由度，追求了建筑艺术的体现和使用功能的满足，但却严重分割了建筑学的完整性，给结构设计带来很大的困难。如果建筑设计人员不懂基本的结构技术原理，忽视力学基本规律和有关结构的受力特征，将会使得结构设计人员无法选择出合理的结构体系，从而导致结构的不稳定等问题，甚至带来安全隐患和质量问题。同样，在结构设计中，结构设计人员也需要充分理解建筑设计的根本意图，敢于创新，采用严谨科学的结构设计思路来实现建筑设计思想及艺术的充分表达与体现，从而使建筑设计与结构设计在相互制约中得以密切配合，进而设计出高水平的建筑工程。因此，建筑设计的过程中，建筑设计人员应具备有一定的结构设计方面的知识基础，才能实现结构设计的适当配合；而结构设计过程中，结构设计人员也应该具备一定的建筑设计理念，方可与建筑设计异曲同工。
2.建筑设计与结构设计是相互协调的
建筑设计需要设计人员具有创新理念，而结构设计则需要务实精神。创新和务实，是我们进行工程设计必不可少的两个要素，任何一个建筑工程的设计都必须协调好建筑设计和结构设计这两方面的内容。结构设计为建筑设计提供可靠的技术保证，它是建筑设计的技术依据，也是建筑设计理念的价值体现。建筑设计和结构设计相互协调，共同贯穿于建筑工程设计的整个过程，即方案设计、初步设计、技术设计和施工详图设计等步骤。建筑结构是构成建筑物的最主要元素，也是体现建筑功能和艺术追求的载体，它承担着整个建筑物自身重力、外界振动及风力等载荷，同时对建筑物的整体造型、艺术追求等起到决定性的影响。优秀的建筑作品是建筑设计与结构设计相互协调的结果。虽然有时候人们侧重于建筑的美观要求和艺术追求，有时候侧重于建筑的安全要求和经济要求，但有一点是确定的：任何一个建筑，都凝聚着建筑设计与结构设计，并对二者的相互协调所产生的“美”进行诠释。也就是说，我们所看到的建筑，实际上就是建筑设计与结构设计的协调之美。
3.建筑设计与结构设计是辩证统一的
建筑的发展主要体现在两个方面：一是人们对建筑功能的要求，以及人们对建筑审美方面的要求；二是人们对建筑结构和技术方法的要求。这两个方面是辩证统一的关系。建筑功能对建筑结构的要求多种多样，不同的结构设计决定每一种建筑功能都需要有相应的结构方法来实现，而每一种结构类型由于受力情况、构件组成等差异造成的空间形式的局限性，因此在建筑工程的设计阶段要将其功能要求与结构要求相结合。建筑构件是构成整个建筑结构的基本元素，其发展取决于建筑材料、结构理论、施工技术的进步。建筑功能是整个建筑物的首要目的，其发展在一定程度上决定着社会的发展和进步。而社会环境为实现建筑功能提供有利条件，同时也对其进行有效的制约。当功能要求因社会环境的局限而无法实现相应结构时，社会环境就束缚和阻碍了建筑的发展。
三、建筑设计与结构设计结合的对策
1. 全面进行建筑的规划，制定科学的设计标准
在建设规划过程中，建筑设计需要从整体观念出发，建筑设计要与周围环境、社会环境以及周围建筑物相结合起来。对于具体的建设项目，一定要发挥生态建筑设计理念，实现建筑设计的整体效果，包括建筑物的形状和外观等，从而满足人民群众对于建筑的基本需求。同时，及时添加一些艺术效果装饰物，可以为建筑创造艺术审美效果。所以，在整体设计规划后，需要设计者从结构设计角度来对其科学性与合理性进行评价，对不符合当地的建筑结构设计要求的地方进行修改，逐步完善，直到建筑物达到符合标准。在整个设计过程中，要全面系统对一些项目工程和程序进行处理和加工，并衡量其合理性和科学性，从而考虑建筑的整体结构信息。综合建筑外观和安全的角度来看，应对建设工程规划阶段进行评估，以做出修订，确保建筑的可行性。
2. 同步进行质量控制和跟踪
在建筑设计和结构初步设计完成后，需要对结果进行同步质量控制和项目跟踪。建筑设计和结构设计是建筑安全的关键问题，也是建筑创新的一项重要任务。因此，需要对建筑物的建筑设计和结构设计进行早期预测，以确定可能发生的一些问题所在，从而实施同步跟踪和控制，权衡两者之间的实际情况。只有这样，才能避免建筑物的安全隐患，同时实现建筑设计的实用性。在平时的建设规划期间，必须先进行建筑设计，然后才开始进行结构设计，这就决定了结构设计要服从于建筑设计的要求，但也完成了弥补建筑设计无法实现控制的部分。在这个阶段，我们需要采用质量控制对二者进行取舍。质量控制可以使建筑物符合安全标准，如果有必要，需要在结构设计上采取一些技术手段来规避建筑设计的质量问题，使得两者达到完美结合。
3. 设计中应充分考虑施工的可行性
在设计过程中，更高的要求是设计师们不仅要关注结构方案是否合理，其结果是否准确，同时也需要考虑施工的便利性和可行性。否则，就可能给具体施工带来了很大困难，从而影响施工的质量与建筑结构的安全性。
四、结语
建筑设计与结构设计是相辅相成的，成功的建筑不仅需要追求建筑艺术设计的新颖性，更多的是需要充分顾及建筑的实用性与结构合理性。现代化建筑物的设计要求越来越严格，所以在建筑设计优化过程中更要注重结构设计的合理性、建筑的美观性、安全性和耐用性。因此，在建筑行业广泛兴建的过程，就需要我们合理地将建筑设计和结构设计的理念协调统一在工程设计与建筑施工的过程中，从而从根本上保证了建筑的效用最大化。
参考文献
[1]黄春燕.高层建筑结构设计问题探讨[J].中国城市经济,2011.07
结构设计基本步骤范文6
关键词：海洋工程钢结构；教学内容；改革探索
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）20-0122-02
一、海洋工程钢结构发展现状及对人才的需求
海洋工程钢结构与陆地钢结构有明显不同，体现在钢结构基本构件所受的载荷、载荷效应分析及设计方法等方面，其差异的根本原因在于钢结构所处的环境不同。由于海洋工程钢结构处于复杂、多变的海洋中，海洋环境施加于钢结构构件的载荷也由静力载荷变为动载荷，所以只有应用结构动力学的知识才有可能进行海洋工程钢结构的设计。传统的《钢结构》课程与培养土木工程结构设计人才相适应，而与培养海洋工程设计师的目标有些偏离。因此，教学内容要重组，将钢结构基本原理与海洋工程钢结构设计两部分内容有机结合。
二、钢结构课程教学内容改革的主要方面
关于钢结构教学内容的改革探索，主要表现在以下几方面。
1.加强这门课程与《工程力学》课程的联系。学习《钢结构》课程要以学好《工程力学》课程为基础，尤其是《工程力学》课程中的材料力学内容。在本课程的基本构件设计与计算内容中，轴心受力构件、受弯构件、偏心受力构件的基本概念都是材料力学的基本理论知识。学生需要在正确识别构件类型的基础上，应用材料力学的相关公式对构件进行正确的受力分析与计算，尤其是角焊缝连接中构件受弯与受扭两种不同受力状态的准确区分。由此可见，加强与《工程力学》课程的紧密联系对于钢结构课程教学是非常必要的。它可以使学生更透彻地理解钢结构基本构件的受力机理，并对构件整个的受力过程有更为全面的了解。这样学生就不会觉得这门课程内容和公式太多、太凌乱、太枯燥。只要学生在学习过程中可以结合《工程力学》的知识来绘制构件的计算简图，并依据平衡方程建立计算公式，就可以很容易掌握这门课程的主要知识，而且可以达到事半功倍的学习效果。
2.加强这门课程与《钢筋混凝土结构设计》课程的联系。钢结构与混凝土结构设计有相同与不同之处。在《钢结构》课程的授课过程中，笔者会有意引导学生比较这两种结构的优缺点。例如：相同荷载作用下，相同类型构件，在钢结构与混凝土结构这两种不同的结构形式下，构件计算的相同过程、构件截面的不同选取，由此可以更加深刻地体会钢结构“轻质高强”的突出优点，而且可以帮助学生很好地复习之前《混凝土结构设计》的相关知识，从而激发学生的学习兴趣。
3.抓住构件验算时两种极限平衡状态这条主线。钢结构基本构件的验算应抓住两种极限平衡状态这条主线，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。学生在做习题和考试过程中，对基本构件的验算往往出现遗漏的现象，尤其是构件刚度和局部稳定的验算。授课过程中，笔者在强化两种极限状态概念的基础上，引导学生对不同构件的极限状态验算内容进行具体的内容划分，尤其是构件的稳定问题，进而依据每项内容逐一进行验算，这样学生就可以准确掌握基本构件的设计思路。
4.抓住构件连接计算的主线。讲解角焊缝连接与普通螺栓连接的计算时，笔者注重抓住“连接破坏形式―计算公式建立”这条主线，这样便于学生对连接计算公式和适用条件的理解。例如，对普通螺栓的抗剪计算，先告知学生普通剪力螺栓的五种可能破坏形式，其中两种属于采取构造措施可以避免，而另外三种破坏形式（连接板的截面破坏、连接板的挤压破坏、螺栓杆的剪切破坏）需要进行计算来防止。这样讲授概念清晰，便于学生理解后续的计算公式。
5.抓住钢结构稳定这条主线。钢结构构件“轻质高强”的特点，使得稳定问题成为钢结构设计应主要考虑的问题。授课过程中，要注意构件失稳的物理现象、影响钢结构稳定的主要因素等基本概念，继而讲解相关计算公式的适用范围及应用。由于钢结构稳定计算公式比较抽象，因此不应把精力放在公式推导上面。要教会学生基本构件可能发生的失稳形式以及提高构件稳定性的构造措施，从宏观上掌握构件稳定计算的主要思路。
6.总结构件设计的相关专题。在讲授每种基本构件计算的基础知识之后，找出具体过程实例，引导学生进行构件的截面设计。例如，对于实腹式轴心受压构件，要根据稳定性、宽肢薄壁、连接方便、制造省工等设计原则，通过假定构件长细比λ进行截面初选，接着对初选后的截面进行强度、刚度、整体稳定、局部稳定等验算，直至所选截面满足要求。经过这样的实践练习，学生就可以对相关知识融会贯通，增加学习的自信心，同时也可以很好地为接下来的钢结构课程设计打下良好的基础。
7.添加与海洋工程钢结构设计相关的理论知识。随着海洋油气工程的迅速发展，海洋工程专业的学生应充分了解海洋工程钢结构设计的原理、方法与步骤，所以本课程有必要将钢结构的基本理论与海洋工程结构设计结合起来，系统阐述海洋工程结构设计的原理与方法。例如，以构件材料性能、几何尺寸、边界条件为依据，用结构强度与稳定理论分析海洋工程结构物各类简单与复杂的钢构件的承载能力，从而为学生今后进行海洋工程钢结构设计、分析打下坚实的理论基础。表1为本门课程的教学内容与学时安排。
三、钢结构教学内容改革的进一步思考
目前为海洋工程专业开设钢结构课程经过两年的教学实践，表明这门课程的开设十分必要，学生对于钢结构的学习积极性较高，基本达到了课程开设的教学目标。但是随着学科的不断发展，钢结构的教学中需要重点突出海洋环境与钢结构之间相互关系的问题，而目前这一点做得不是很充分，主要原因在于作用于海洋工程钢结构上的载荷间的效应组合目前还没有统一的标准。
四、结语
海洋工程专业是一门新专业，为了适应教育部“厚基础、宽口径、强能力、高素质”的人才培养要求，以及各专业人才知识结构的不同需要，要对《钢结构》这门传统课程在课程内容上进行一定的教学改革，从而激发学生强烈的学习动力和浓厚的学习兴趣。
海洋工程钢结构设计这部分内容在全国钢结构教学内容中是一个比较新的内容，目前只有哈尔滨工程大学有这方面的教材可以参考，因此在教学内容改革中要随时关注相关的最新教学改革成果，及时地应用于对学生的教学实践之中。
参考文献：
[1]方荣，李海涛.以技能为核心开展钢结构教学改革[J].浙江水利水电专科学校学报，2007，19（4）：85-87.
