Page 74 - 建筑结构设计理论及实践研究

Theoretical and Practical Research on Architectural Structural Design
建筑结构设计理论及实践研究

建成本，就一定能在房地产市场的价格战中占据先机。
③“结构设计优化”在减少浪费的土建成本的同时，还可解决结构设计不合
理问题，减少差错，提高结构的安全度。
④目前设计市场比较混乱，设计优化是有必要的，有利于节约成本、减少浪

费，是投资方、建设方的追求，也是优秀设计团队和优秀设计师的追求。设计费
一般为基建投资的 1%~5%，但是对投资的影响却高达 75% 以上，在满足同样功
能的条件下，设计优化可降低工程造价 1%~10%，甚至可达 10%~30%。

第五节 建筑结构设计、概念设计与刚度理论

结构刚度简称刚度，是结构或构件抵抗变形的能力。通常以施加于结构或
构件上的力（力矩）与它所引起的线位移（角位移）之比来表示。在截面设计中

还经常采用截面刚度，这是指在弹性阶段材料的弹性模量或剪变模量与截面面积
或截面惯性矩的乘积，一般为常量。按受力状态不同，刚度可分为轴向刚度、弯
曲刚度、剪变刚度、扭转刚度等。刚度是工程结构的本质，它反映的是结构构件
间的内在联系。在结构设计过程中，抓住刚度这一线索，就是抓住了结构内在的
根本。确定与调整结构刚度及刚度分布的过程也就是结构设计与结构设计优化的

过程。

一、建筑结构设计与刚度理论

（一）刚度是工程结构的本质
对于一个建筑结构，建筑物所处的外部环境，其所受的各种外部荷载是外部
因素（外因）；而建筑物自身的刚度和其刚度分布则是其内部因素（内因），其
外部因素是通过内部因素而起作用的，即外因通过内因而引起结构反应。建筑结

构对外部荷载的抵抗、力的平衡、变形的协调、结构构件产生内力等都是通过结
构的整体刚度、构件自身的线刚度和构件间的相对刚度来反映和实现的。结构及
构件的变形就是外因通过内因作用而引起的反应。
结构外部荷载的传递以及它们所引起的结构反应是通过属于结构内部因素的

“刚度”来实现的。如果说结构的承载力是指结构能够抵抗作用力而不致破坏的
一种性质，那么结构刚度就是结构能够限制作用力所产生变形的一种性质，在荷

·62·