Page 75 - 建筑结构设计理论及实践研究

第二章 建筑结构优化设计 ◆

载不变的情况下，结构刚度大，结构的相应变形小，而结构刚度小，结构的相应
变形则大。一幢建筑物在施加各种设计所允许的作用力后，既不应该发生倒塌性
的破坏和局部性的破坏，也不应该出现过大的变形。结构一旦由于过分的柔软而
出现大的变形，超越正常使用极限状态，建筑物便失去了它的使用功能。刚度是

结构的内在本质，结构工程师必须重视“刚度”的概念，重视荷载——刚度——
反应之间的关系。从一定意义上讲，结构设计的过程也就是结构刚度理论应用的
过程。运用刚度理论对结构和构件进行合理简化、做好结构的概念设计、选择合
适的结构形式、调整结构整体刚度和结构刚度的分布、合理确定结构构件间的相

互作用及其截面大小、控制结构刚度做到刚柔相济，是结构设计的全部内容，是
结构工程师工作的思路。刚度理论也是结构设计优化的主要理论基础之一。
（二）“刚柔理论”的抗震设计
对于房屋的地震设防或设计，历来都有“刚”与“柔”之争。“刚”有刚的

道理，加大房屋构架尺寸、增加房屋刚度、减小水平位移，使之刚如磐石；“柔”
则有柔的理论，柔如太极、顺势而行、以柔克刚。“刚性”理论在单层或多层房
屋比较容易实现，在高层和超高层房屋则较难实现；“柔性”理论从多层到高层
以及超高层均可适用。地震时，刚性房屋从下到上地震力传递较快，水平变位

多以剪切变形为主，振型也较单一，表现为房屋各部（层）同方向移动，内部能
量容易积聚，破坏时多为脆性破坏；柔性房屋则从下往上地震力传递较慢，弯曲
变形较大，振型相对复杂，房屋各部（层）反应迟钝、互相牵制、步调不一，因
此能量不易集中，地震已过但房屋还在震动。当然，房屋做“刚”还是做“柔”

与经济实力、科学技术发展水平、所能使用的建筑材料以及房屋建造技术水平有
很大关系，钢结构既可做“刚”也可做“柔”，而砖砌体则只能做“刚”而不能
做“柔”。
工程结构的刚与柔其实是结构设计中最常遇到的一对矛盾。实际上，历次大

地震都说明，框架结构震害比较大，设置剪力墙的结构震害较小。事实说明结构
变形较小，震害就较小，也就是说刚度大些对抗震有利。当然不能得出刚度越大
越好的结论。此外结构振动和变形的大小不仅与结构刚度有关，还与场地土有关，
当结构自振周期与场地土的卓越周期接近时，建筑物的地震反应会加大，无论是

振动变形还是地震力都会加大，因此结构刚度的选择还应考虑场地土的情况。
在进行工程结构设计时，正确的做法应该是做到结构刚柔相济，既保证结构

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