刚度理论在结构设计中的作用和体现.pdf

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1、第!!卷第"期建筑结构"##!年"月刚度理论在结构设计中的作用和体现张元坤李盛勇（广东省建筑设计研究院广州$%##%#）［提要］结构设计中不仅必须重视属于结构外部因素的“力”，而且要牢牢地掌握及控制好属于结构内部因素的“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。通过举例，叙述并分析刚度理论在整体结构及单一构件中的体现，从中折射出刚度理论在结构设计中所起的重要作用，有助于结构设计人员对刚度理论有一个清醒的认识和清晰的概念，并在具体的结构设计中科学地运用，避免结

2、构产生不安全因素，以达到结构受力合理且能获得最佳经济效益的目的。［关键词］结构设计力刚度绝对刚度相对刚度概念设计&’()*+(,-.(-,/01*+23’，()*4/.(5,+，6)2.)’**1(57*.5’.*,’*1/’1.5’(,500*16*00，2’.0-1*’5(5’08()**9(*,’/045,.*+，7-(/0+5()*2’(*,’/0,23212(8:;)*45,<*,4/.(5,+，+-.)/+()**=-2027,2-<5445,.*+，()*1*45,

3、*++*+，/,*/00/(2?*,23212(87*(6**’<*<7*,+:@5<**9/

4、3’*,+*+>(/702+).0*/,/’1.5,,*.(.5’.*A(+，/AA08()*<*442.2*’(08/(65,C，/?521/’8-’+/4*4/.(5,+2’+(,-.(-,*+，/(0/+(/.)2*?*,/(25’/0+(,-.(-,*+/’17*+(*.5’5<2.*44*.(+:!"#$%&’(：+(,-.(-,/01*+23’；45,.*；,23212(8；/7+50-(*,23212(8；,*0/(2?*,23212(8一、前言避免结构产生不安全因素，消除结构隐患，而且可以保在结构设计过程中的结构布置（包括竖向构件和证构件以至

5、于整个结构在荷载作用下，受力合理并获水平构件布置）和结构计算分析（包括计算假定和构件得最佳的经济效益。前者是对结构设计的最基本要内力分析）阶段，一般的设计人员比较关注的是荷载的求，当然也是最重要的要求；而后者则是对结构设计的产生及其数值大小，即比较注重“力”的概念而往往会更高、更全面的要求，也即是结构优化设计终始目标的忽视或轻视结构或构件抵抗外力的变形能力、反映结内容。此外，对结构设计工作来说，运用了刚度理论可构构件内在联系、影响构件内力及变形相互关系的“刚进行整体结构的宏观控制，具有定性且定量、准确有度”概念。事实上，结构中力的平衡、变形的协调以及效、简捷

6、方便的特点，有利于缩短设计周期，节省人力由此产生的构件内力都是通过构件自身的线刚度（由和时间，提高工作效率。截面尺寸及三维空间的第三方向尺度和材料特性三要二、刚度概念贯穿于结构设计的全过程素构成）以及连接构件之间的相对刚度的大小来体现一幢建筑物的结构设计行与不行和好与不好，关的。换而言之，属于结构外部因素的“力”———楼层作键在于结构的整体刚度和构件的相对刚度控制得是否用荷载、风力、地震作用以及建筑物的自重等在结构内恰当合理。事实上，结构设计人员在结构设计过程中部的作用、传递以及所引起的结构反应都要通过属于所进行的结构布置和构件截面的调整，都是在寻求一结构内

7、部因素的“刚度”来完成。既为内部因素，从哲种合理的结构刚度，所不同的是意识的强烈程度，而结学的观点来说，它比起外部因素当然更是事物的本质构设计的基本概念以及结构设计规范的原始精神都是所在。另一个事实是，在结构技术书籍和各类结构设计围绕着刚度这一基本原理来展开的。以高层抗震建筑规范（规程）中有关构件计算和构造方面的论述，其核结构为例，刚度概念则贯穿于结构设计的全过程。心内容也常以刚度为主线。因此，结构工程师应十分%D对楼层平面刚度无穷大的结构可以较准确地重视、透彻理解结构刚度理论，尤其是对相对刚度理求得各抗侧力构件的内力论。在结构设计中对刚度理论科学地运用，从

8、高层次、高层抗震结构的楼层是刚性的，则能够保证结构高