摘要：結構設計的要求要來要高，設計業越來越復雜，因此許多結構的設計要多次試算，從局部到整體再到局部。主要計算過程可分為：整體參數試算、整體合理性計算、構件優化和抗震性能驗算。每步又包含多次試算，多次循環，才可能達到整體布置合理，傳力直接，構造符合規范要求。
　　關鍵詞：建筑結構設計，整體參數控制，構件優化
　　論文正文：
　　隨著社會經濟日新月異的發展，人們對居住辦公環境的要求越來越高，其中既包括舒適度的要求，當然對于結構設計來講，更重要的還包括安全性，而且還有考慮造價等方面的綜合指標，結構設計就變成了一項比較復雜的系統工程，當然對于一般小型常見結構形式，憑著我們的設計經驗也可以說是直覺，就能快速的判斷采用何種結構形式，甚至可以決定采用何種截面尺寸的構件來進行結構設計，但是對于復雜的高層甚至是超高層結構，想要完成一項具體的設計，在新的《建筑抗震設計規范》及《高層建筑混凝土結構技術規程》執行后，對結構的性能設計提出了更高的要求，那么，怎樣才能在復雜的建筑外表下，設計出比較合理的結構呢，下面本人結合設計的具體經驗，談一下我的看法。
　　首先一幢建筑，我們必須根據其高度及內部的功能劃分，分析采用什么結構形式，結構形式確定完之后，就要根據建筑規范大概估一個截面尺寸，尤其是豎向構件的截面尺寸，然后利用結構分析軟件進行第一輪的試算，也較粗算，目前大多數人比較熟悉的分析軟件是pkpm。
　　進入pkpm之后，完成平面布置，根據建筑所在的地點，確定荷載的基本參數，然后根據抗震設防分類標準設置地震參數，根據《抗震規范》或者《高規》確定抗震等級（包括抗震計算的抗震等級和抗震構造措施的抗震等級），然后就可以進入粗算了，對于粗算的計算結構，首先要控制一下幾個主要的參數：
　　第一個是第一周期平動系數。《高規》3.4.5條對于考慮偶然偏心影響的規定水平地震力作用下，樓層豎向構件最大的水平位移和層間位移的限值，以及結構扭轉為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比的限值，和《高規》3.7.3條樓層層間最大位移與層高之比的限值都與該參數密切相關，反應到建筑的平面布置上就要求結構布置規則、均勻。如果結構的第一周期平動系數過小，說明結構整體布置是不合理的，應該果斷調整是使該參數的值大于0.95，可能的情況把第二周期的平動系數也調到0.95以上。
　　第二個是有效質量系數。WILSONE.L.教授曾經提出振型有效質量系數的概念用于判斷參與振型數是否足夠，并將其用于ETABS程序，他的方法是基于剛性樓板假定的。Pkpm從結構變形能的角度對此問題進行了研究，提出了一個通用方法來計算各地震方向的有效質量次數，《高規》明確要求，有效質量系數不應小于90%，小于90%時，說明振型組合數取的少，高階振型對結構的內力貢獻比較大，此時可以增加振型的數量，但不能超過結構的總自由度。具體可以參照《高規》5.1.13條。
　　第三個參數是位移比，前面已經提到過這個參數，參數的控制一方面為了增加建筑使用功能的舒適性，另一方面，也是為了控制結構平面的規則性。規范中規定的位移比限制是按剛性板假定求出的，如果在結構模型中設定了彈性板或者彈性模，則在參數設置的時候必須選擇“對所有的樓板強制采用剛性假定”，而且計算位移比時，《高規》3.7.3條文注解規定，抗震設計時，樓層位移的計算可不考慮偶然偏心的影響。此處還要提一下，對于高層建筑，《高規》4.3.3條明確規定單向地震時應考慮偶然偏心的影響，試算第一遍如果在考慮偶然偏心的情況下，樓層最大位移和平均位移的比值大于1.2，就應該考慮雙向地震了。位移比如果不滿足就要查明原因，該加強的地方就要相應的加強，該減弱的地方就要相對的減弱，位移比滿足規定以后，在計算配筋的時候，就要按真實的板考慮構件的配筋了。
　　第四個參數是剛度比。剛度比是控制結構豎向規則性的重要指標。《高規》3.5.3規定，A級高度的高層建筑的樓層抗側力結構的層間受剪承載力不宜小于其相鄰上一層受剪承載力的80%，不應小于其相鄰上一層受剪承載力的65%；B級要求更加不應小于其相鄰上一層受剪承載力的75%，從而保證了豎向承載力構件的盡可能連續。歸于該參數的計算，規范提供了三種不同的計算方法，1)剪切剛度主要用于底部大空間為一層的轉換結構及對地下室嵌固條件的判斷；2）剪彎剛度主要用于底部大空間為多層的轉換結構；3）地震力和層間位移比的計算方法，通常絕大多數的工程都可以用此法進行剛度比的計算。
　　第五個參數是剛重比。是指結構剛度與重力荷載之比，它是控制結構整體穩定性的重要因素，也是影響重力二階效應的主要參數，該值如果不滿足要求，則可能引起結構失穩。該值太小，說明結構的剛度太小了。
　　第六個參數是剪重比。規范規定剪重比主要是因為在長周期地震作用下，高柔建筑的地震影響系數按現有規范規定的地震力計算方法下降較快，結構的地震效應可能太小，而對于長周期的高柔結構，地震動態作用下的地面加速度和位移可能對結構具有更大的破壞作用，因此，處于安全考慮，規范規定了樓層水平地震力的最小值，該值如果不滿足要求，則說明結構剛度來說太小了，應該加大或者加長截面進行重新試算，尤其是應該加大豎向構件的截面尺寸。
　　以上這幾個是比較重要的結構整體控制參數，當然了，對于每種不同的結構形式，還有許多更細部的要求，也應該綜合起來考慮。結構整體粗算合理之后，就可以根據建筑詳細的平、立、剖面進行精確計算，整體計算之后，就可以考慮具體的構件優化了。
　　對于構件的優化設計，相對來說就比較簡單了，但是也不能掉以輕心。具體可以按照以下步驟完成：
　　1.首先要判斷豎向構件的具體情況，對于剪力墻和混凝土框架以及框架-剪力墻結構，最先看的是軸壓比，因為軸壓比對豎向構件的延性影響最大，軸壓比不滿足規范相應要求，就應當加大截面或者適當提高混凝土強度等級，也可以采用配附加箍筋的辦法。
　　2.其次看梁和柱的配筋，梁和柱的配筋應該嚴格按《抗震規范》或《高規》最大配筋率要求，這也是考慮到延性的要求。
　　3.對于剪力墻的配筋，超筋分三種不同的情況，第一是剪力墻的暗柱超筋，剪力墻結構及框架-剪力墻結構中，暗柱相當于框架結構的柱，所以其配筋主要是體積配箍率，應該嚴格按照《抗震規范》或《高規》規定數值執行，并考慮相應的抗震構造措施。第二是剪力墻的水平筋超筋，說明墻的抗剪能力不夠，應適當調整截面。第三是剪力墻的連梁超筋，連梁是剪力墻結構中得第一道防線，本身就允許地震來臨是先開裂釋放一部分地震能量。連梁超筋可以采取以下之中方法進行調整，1）減小連梁截面高度活采取其它減小連梁剛度的措施2）對連梁的彎矩進行塑性調幅3）當連梁的破壞對承受豎向荷載無明顯影響時，可按獨立墻肢的計算簡圖進行第二次多遇地震作用下的內力分析，此時墻肢應按兩次計算的較大值計算配筋。
　　在結構構件優化設計的過程中，一定要注意結構本來的受力模型，例如對于框架結構而言，抗震設計的概念是強柱弱梁，強節點弱構件，所以在優化構件的過程，不能一味的加大梁的截面和配筋，否則對于結構的抗震性能不僅無力而且是有害的，對于框架柱子的配筋也一樣，不能過分的加大截面，滿足位移比得限值即可，過分加大截面，就加大了結構的抗側力剛度，結構無疑將承擔更大的地震力，在目前的經濟環境下，這種做法顯然是不符合目前的設計大形勢的。
　　還有對于，結構的基礎設計，也有許多不同的選擇，每種基礎形式都用其自身的優缺點，同時，基礎設計的地域性比較強，在這方面的設計中，更多的是靠經驗的積累及總結。
　　最后，在施工圖繪制的過程中，也要根據結構的受力特點，結合性能設計的一些理念，對相對薄弱的環節，或者是以目前的結構分析手段不能分析的比較明確的地方，進行是適當的配筋加強，同時，對于抗震構造的具體措施可以參照國標的圖集，加以具體利用。爭取設計出相對比較合理的結構。
　　綜上論文所述，結構設計是一項比較浩大的系統工程，結構工程師任重又道遠，以上僅僅是自己設計的一點經驗總結，不足之處在所難免，歡迎同行批評指正。
　　參考文獻：
　　1.《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010
　　中華人民共和國住房和城鄉建設部發布
　　2.《建筑抗震設計規范》GB50011-2010
　　中華人民共和國住房和城鄉建設部和中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局聯合發布
　　3.SATWES-3多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件（墻元模型）用戶手冊中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部