中国电建核电工程公司山东省济南市250102
摘要：随着一体化结构分析程序的普及，设计人员对计算程序的依赖程度不断加深，基本的手算能力却日渐变弱或丧失，在此情况下提醒设计人员要重视概念设计的重要性，以PKPM为例提出结构设计应注意的一系列问题；提醒设计人员要重视处理结构与构件的关系，要关注结构设计及新材料新技术的发展动态，不断更新新知识；提醒要重视结构的计算边界条件，培养合理优化结构计算模型的能力等。
关键词：概念设计；PKPM；计算模型；边界条件
现行条件下，国内就设计行业而言其设计门槛是偏低的，一般本科毕业的学生进入设计院经过简单的培训或安排个指导老师就可开始正式的设计生涯，大型的设计企业这方面做得可能稍好一些，小型私营企业可就良莠不齐了，不少设计公司的新人受指导的过程基本仅限于校审环节中，通过此过程来告诉设计人如何修改结果，此情况下新人要更快更好的成长绝非易事，这就要求设计人员尤其是新人要积极主动为自己全方位充电。本文试图把结构设计应重点注意的问题予以简单总结。
1．结构设计要特别重视结构的概念设计。
所谓概念设计并非简单的书本概念，它是通过无数的事故分析，历年的国内外震害分析，国内外的设计与使用经验总结出来的，这些知识往往是全局性和关键性的。要做好概念设计需掌握以下几方面：①结构体系要根据工艺要求、厂房高度、场地条件、施工技术条件和材料供应情况、有无抗震设防等选择合理的结构形式；②竖向荷载、风荷载、地震作用对不同结构体系的受力特点；③结构破坏的机制和过程，以加强结构的关键部位和薄弱环节；④结构的整体性，承载力和刚度在平面内及沿高度方向尽可能均匀布置，避免突变和应力集中；⑤预估和控制各类结构及构件塑性铰区可能出现的部位和范围；⑥抗震建筑应设计成具有高延性的耗能结构，并具有多道防线；⑦结构在两个主轴方向的动力特性宜相近；⑧地基变形对上部结构的影响，地基基础与上部结构协同工作的可能性；⑨各类结构材料的特性及其受温度变化的影响；⑩非结构性部件对主体结构抗震产生的有利和不利影响，要协调布置，并保证与主体结构连接构造的可靠等。
强调结构概念设计的重要性，主要是要求我们在结构设计中要特别重视规范、规程中有关结构概念设计的相关规定，设计中不能仅凭计算而忽视构造要求。若结构严重不规则、整体性差，则仅按目前的结构设计计算水平，难以保证结构的抗震性能。
同时要认识到不论采用电算程序还是人工手算，都会做一些假定，有些可能与实际情况还有较大差距，这时更能体现出概念设计的重要性。
2．要特别重视结构计算应用软件的适用条件及原始输入参数的正确性，特别是注意对计算结果中的一些控制性结果的准确把握。（下面主要以PKPM系列程序SATWE为例）。
1）周期折减系数。填充墙对整个结构的刚度影响不能忽视，在输入参数上要对结构的周期按规范要求适当进行折减。
2）荷载折减系数。与荷载折减系数相应的楼层数，荷载规范都是针对规则结构的实际楼层数，对错层结构，那种折减方式是有问题的。采用的折减系数一定要根据实际情况而定。
3）梁刚度增大系数，考虑现浇楼板的翼缘作用。若不考虑该增大系数，计算出的整体刚度较实际刚度偏小，周期偏大，地震作用一般偏小。
4）各种结构建议均按扭转藕联计算。
5）计算采用的振型数要足够。
在计算的结果文件中，需要查看有效质量参与系数并且要保证该值不应小于0.90，否则需调整阵型数；但要注意不可计算取用的阵型数超出结构的固有振型数。
6）要重视各构件的计算长度系数。
7）要能正确控制几个限值。这几个限值在相关结构设计规范上有明确要求，大致如下。
A．轴压比：与结构延性相关的一个重要系数，该项超限时较容易发现。
Ｂ．剪重比：规范抗震设计中控制楼层最小剪力的要求，程序一般会自行判断和调整。
Ｃ．层间位移角的限值要求：控制结构整体刚度的一个重要参数。
Ｄ．位移比。控制结构平面不规则程度的一个重要参数，应予以重视．
E．周期比：控制结构整体扭转刚度的一个重要参数。
对多层建筑结构、工业厂房结构、无特殊要求的体育馆、空旷结构等一般可不做要求。
F．刚重比：控制结构整体稳定的重要参数，高规对此有明确要求。
G．楼层刚度比及楼层抗剪承载力比。该两比值均是控制结构竖向不规则程度的重要参数。
现在的设计计算软件只是一个计算分析工具而已，不应过分依赖计算程序，而不重视概念设计，设计人员至少应能对程序计算结果的准确性做出正确判断。所有计算结果，经设计人分析判断并确认其合理、有效后方可取用。
3．要特别注意新规范、规程的变化情况，并要及时跟踪新材料新技术的应用情况。
自2000年开始陆续推出的各种新规范，有些规范内容较老规范发生了根本性的变化，例如新的《建筑地基基础设计规范》的基础设计内容，老规范按各竖向构件底部的设计值求基础底面尺寸，而新规范则改做标准值但同时强化了对地基变形计算的要求，并提出了疏桩概念等。再如抗震规范的变化，新规范提出了一个“规则结构”的重要概念，并提出了一系列的判断条件，提出了针对不规则结构的附加抗震设计要求，特别强调不允许采用严重不规则的设计方案，此条也是概念设计的一个重要部分。
随着我国国民经济水平的不断提高，新材料新工艺的不断出现，设计规范的标准亦在不断的提高，钢结构将大量被采用已成为趋势。
4．要处理好结构与构件的关系。
现在很多设计人员一味强调构件设计，对一些无把握的部位片面的加大配筋，认为配筋越大越安全，认为构件强了结构就强了，安全度就大了，这是从根本上违背结构设计原则的做法。作为结构设计工程师，一定要着眼于全局，结构与构件的关系就是整体与局部的关系。我们现行设计提倡延性设计，例如混凝土规范提出的“强柱弱梁”，“强剪弱弯”，“强节点强锚固”等等，这都是整体要求，若片面的加强梁的配筋，则很有可能颠覆上述原则，从而可能在强震作用下导致整个结构失稳倒塌的情况，一些加固改造的项目尤其要注意；但也并不是说不重视构件设计，这里是着重强调通过整体分析找出需加强的薄弱环节，通过定量分析有针对性的去加强个别构件。因此，我们要做到能从整体上控制整个结构方案的能力，做合格的结构工程师，而不是仅着眼于局部的构件工程师！
5.要重视结构的计算边界条件，培养合理优化结构计算模型的能力。
工业结构的特点是结构布置服务于工艺布置，所以结构设计必须与工艺专业密切配合，尤其是重大厂房一般采用带有支撑的框架结构，质量中心与整个结构的刚心往往存在明显的偏心，这就决定了结构的平面布置与竖向布置难以做到规则。
结语
针对上述实际，必须对结构计算模型做合理的简化和优化，例如电厂的主厂房设计：两台机组的主厂房中间常有一道伸缩缝，结构被分为两个独立的单元，建模应采用整体建模还是分开建模，对这一点不同人有不同的看法，也有不少设计人甚至无此概念。其实，分开建模的好处是对结构计算结果的各项控制指标计算的比较准确，也便于分析判断，不足是沿厂房纵向的风荷载计算的偏大，因为沿纵向本应由两个单元共同承担变成了由一个单元承受，建议风荷载在不起控制作用的情况下可采用分开建模；整体建模时风荷载的计算符合实际，但结构的振动周期计算的不对，由此周期比、位移比等均不准确，其余计算结果基本相同，所以整体建模不利于综合结果的分析判断。故建议根据不同设计阶段的计算要求，采用先分开建模后再整体建模，各取所需。
参考文献：
【1】建筑抗震设计规范GB50011—2001
【2】混凝土结构设计禁忌事例李国胜著
【3】怎样当好建筑结构设计专业负责人李国胜著