狹義的結(jié)構(gòu)包括工業(yè)建筑和民用建筑以及構(gòu)筑物如煤氣柜或除塵器等。廣義的結(jié)構(gòu)包括機械結(jié)構(gòu)、建筑結(jié)構(gòu)、生物體結(jié)構(gòu)等多方面。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計包括(鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、磚混結(jié)構(gòu)、道路橋梁結(jié)構(gòu)等)。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計包括三個方面：選型、選材和建筑模型簡化分析計算簡化模型、利用力學(xué)基本概念對國家法規(guī)要求進行符合性驗算、采取構(gòu)造措施保證節(jié)點和細部構(gòu)造畫出詳細的施工圖。
1、選型選材和建筑模型簡化：建筑結(jié)構(gòu)是一種運用材料的藝術(shù)，通過運用幾何圖形的這種手段將作用于建筑上的各種荷載（和作用）疏通和傳導(dǎo)到基礎(chǔ)來體現(xiàn)自然而和諧的結(jié)構(gòu)之美。
選型：是一種對空間幾何形式和物體空間位置的理解和應(yīng)用，優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案在幾何造型上是符合自然規(guī)律和審美觀點的。因為自然界的物體均是以三維形式存在的，因此對結(jié)構(gòu)形式的理解也是按三維方式展開的。人們對普通結(jié)構(gòu)的認識是建立在假定空間中的自然坐標(biāo)系（GCS）上的，一般根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和種類的不同根據(jù)實際需要選用笛卡爾坐標(biāo)、柱面坐標(biāo)和球面坐標(biāo)，基于以上坐標(biāo)可以描述出任何結(jié)構(gòu)在假象空間中的位置。但是建筑物可能存在成千上萬種構(gòu)件，對每個構(gòu)件均采用統(tǒng)一的空間位置來定位，對描述細部構(gòu)造帶來了很多問題同時也比較復(fù)雜不便于使用，因此人們假定構(gòu)件中的一點為原點，構(gòu)件中的其它點用距原點的相對位置來表示，統(tǒng)一構(gòu)件和簡化表示方法（UCS）這樣空間位置中的構(gòu)件和自然坐標(biāo)系中存在一定的變化規(guī)律，但表示方法和處理方法變的相對簡單。國際上通常將建筑造型劃分為膜結(jié)構(gòu)、索結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)（含剛架、排架）、桁架結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)（含剪力墻）、實體結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)和壩體結(jié)構(gòu)），對此我們要根據(jù)實際需要來進行選擇。（詳見林同炎《結(jié)構(gòu)概念和體系》等專著）
選材：建筑結(jié)構(gòu)中使用的材料種類繁多，但主要是混凝土、鋼材、鋁材、木材和砌體材料。對于鋼材和鋁材，由于材料性質(zhì)簡單，只要直接套用材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈塑性力學(xué)的公式就可以解決，但是其它材料由于材料性質(zhì)復(fù)雜并且在目前的條件下還沒有研究得很清楚，只能按照規(guī)范中的經(jīng)驗公式來設(shè)計。
建筑模型簡化：實際建筑模型與設(shè)計分析模型是不同的，事無具細的對建筑實際模型進行分析是目前無法辦到的也是不明智的，事物的存在本身就是矛盾的，要將所有的矛盾全部解決是無法辦到的，只有分析清楚主要矛盾并著手解決才能設(shè)計出合理的結(jié)構(gòu)形式。對結(jié)構(gòu)形式的簡化主要分為：構(gòu)件形式簡化、約束形式簡化、作用方式和荷載作用方式的簡化三方面。
構(gòu)件形式簡化：根據(jù)受力形式不同常見建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件單元分為：梁單元（含柱）、桁架單元（含索單元）、膜單元、板單元（薄板和厚板）、殼單元等。
梁單元：在空間有6個自由度包括3個平動自由度和3個轉(zhuǎn)動自由度，受一個軸力、一個方向扭矩、兩個方向彎矩和兩個方向剪力作用，需要構(gòu)件的物理常數(shù)為彈性膜量E、泊松比ν、剪切膜量G、面積A、兩個方向的慣性矩和兩個方向的剪切面積等。
桁架單元：在空間有6個自由度包括3個平動自由度和3個轉(zhuǎn)動自由度，受一個軸力作用，需要構(gòu)件的物理常數(shù)為彈性膜量E、泊松比ν、面積A等，利用設(shè)置只拉單元屬性和垂度設(shè)置可以模擬出索結(jié)構(gòu)的受力性能。
膜單元、板單元（薄板和厚板）、殼單元等由于比較復(fù)雜可以參見王瑁成《有限元基本原理和數(shù)值方法》。
約束形式簡化：約束產(chǎn)生美沒有約束就不會有任何結(jié)構(gòu)形式的存在。建筑機構(gòu)約束形式的簡化主要有：固接、鉸接、固接約束釋放、彈性連接（模擬支座沉降、半剛接和彈性地基梁或土壤的壓縮性能等）、主從單元連接、滑動支座等。
作用方式和荷載作用方式的簡化：荷載主要分直接作用力和間接作用力。直接作用力如自重、活動荷載、風(fēng)荷載、吊車荷載、積灰荷載、雪荷載和移動荷載等，間接作用如地震作用、溫度作用、爆破作用、撞擊作用、火災(zāi)作用和核輻射作用等。荷載作用有標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值，設(shè)計狀態(tài)有正常使用極限狀態(tài)和承載力極限狀態(tài)，組合系數(shù)的選用隨恒荷載或活荷載控制值的不同而變化。設(shè)計采用的荷載組合方式是根據(jù)基本工況構(gòu)件在線彈性范圍內(nèi)分別計算的內(nèi)力乘以分項系數(shù)后，構(gòu)件包絡(luò)圖的值。其中直接荷載可以由面荷載以不同路徑（單向板或雙向板）導(dǎo)到梁上變?yōu)榫€荷載，線荷載可以點荷載加彎矩的形式變?yōu)榧泻奢d。間接作用可以根據(jù)實際情況簡化為靜力荷載（如地震力底部剪力法）、半動力半靜力方法（地震力中的反映譜法）直接以動力荷載（力、位移、速度、加速度）的方式直接作用于建筑結(jié)構(gòu)（地震力時程分析）或者直接將靜力荷載乘以動力系數(shù)轉(zhuǎn)換為動力荷載等。其它間接作用根據(jù)實際情況可以簡化將不可能轉(zhuǎn)化為可能由未知變?yōu)橐阎?，便于利用已有設(shè)計方法對各種未知和未能完全確定的荷載作用進行估計和計算。
2、分析計算簡化模型利用力學(xué)基本概念對國家法規(guī)要求進行符合性驗算：
分析模型分為：平面分析模型、三維分析模型和四維分析模型，分析模型是人類探索未知領(lǐng)域的方法和手段。
平面分析模型：力學(xué)書和設(shè)計教材和設(shè)計手冊上經(jīng)典的分析模型，如剛架、排架、框架、屋架、樓梯、雨棚、樓板、梁、柱、支撐結(jié)構(gòu)、平面應(yīng)力結(jié)構(gòu)、平面應(yīng)變結(jié)構(gòu)等所有常用建筑形式，通過100多年的實踐經(jīng)驗證明，對常規(guī)建筑平面分析模型簡單實用基本概念清晰準(zhǔn)確不失為一種優(yōu)秀的分析模型。
三維分析模型：三維分析模型平面分析模型的發(fā)展和擴充對于向高層超高層結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)、索結(jié)構(gòu)、空間體型復(fù)雜和不規(guī)則結(jié)構(gòu)（如涼水塔或煤氣柜）、網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等采用三維分析模型是的選擇，該分析模型可以模擬出結(jié)構(gòu)各構(gòu)件在三維空間種的相互作用和影響，可以準(zhǔn)確提供各種構(gòu)件指定截面上的內(nèi)力位移和應(yīng)力?？梢詾樵O(shè)計提供準(zhǔn)確的資料和信息，確保各種空間結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。
四維分析模型：四維分析模型是三維分析模型在時間空間維度上的拓展，可以分析在地震波作用下結(jié)構(gòu)的反映、可以模擬施工荷載、可以模擬風(fēng)洞、可以模擬水化熱、混凝土的收縮和徐變、焊接過程應(yīng)力變化和殘余應(yīng)力、可以分析結(jié)構(gòu)在流體力場和固體力場中的耦合作用，該種分析方法還有待發(fā)展目前還未完全成熟，但這是結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展方向。
設(shè)計分析方法主要有：靜力分析、動力分析、材料非線性分析、幾何非線性分析、模態(tài)分析和屈曲分析以及靜力和動力彈塑性分析（PUSHOVER）等。
國家法規(guī)要求進行符合性驗算：主要是根據(jù)以上分析結(jié)果中構(gòu)件的內(nèi)力、位移和臨界荷載根據(jù)規(guī)范公式來驗證該構(gòu)件在強度、剛度、穩(wěn)定性方面是否符合設(shè)計要求是否安全。（其中有很多設(shè)計參數(shù)需要考慮如長細比、平面內(nèi)計算長度、平面外計算長度、高厚比、寬厚比、塑性發(fā)展系數(shù)、穩(wěn)定系數(shù)、板的平面內(nèi)外剛度是否考慮扭轉(zhuǎn)、還有是采用彈性板還是采用剛性板等）這需要有多年的設(shè)計經(jīng)驗和對分析模型的深入了解，沒有十年鍥而不舍的刻苦鉆研和努力學(xué)習(xí)是很難完全掌握的，因此設(shè)計是一種艱苦的探索自然規(guī)律的過程。
3、采取構(gòu)造措施保證節(jié)點和細部構(gòu)造畫出詳細的施工圖：
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計無論采用何種計算模型計算，都很難保證結(jié)構(gòu)在全壽命期都保證安全而不出任何問題，良好的設(shè)計是要靠準(zhǔn)確的節(jié)點和多年積累的構(gòu)造措施來保證的，任何不重視節(jié)點設(shè)計和細部構(gòu)造的設(shè)計者都將會為自己的無知而付出代價。千里之堤毀于蟻穴，建筑結(jié)構(gòu)的薄弱點一般都是由節(jié)點處理和構(gòu)造措施來保證的，因此可以用ANSYS多做一些節(jié)點設(shè)計，用板單元建模加荷載和約束后劃分網(wǎng)格進行靜力分析，按第四強度理論驗證強度是否安全、板元局部區(qū)格劃分位置是否有局部屈曲。
施工圖的繪制可按傳統(tǒng)方式平面繪制，也可利用XSTEEL和PROSTEEL等軟體進行三維設(shè)計。但是無論采用何種方式最重要的是胸有成竹，目無全牛才能游刃有余，畢竟畫圖是設(shè)計環(huán)節(jié)中最簡單和最有成就感的環(huán)節(jié)。
以上是本人在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的一些想法，雖然膚淺但之所以寫這些是想起到拋磚引玉的目的，與各位喜歡設(shè)計工作愿意探索設(shè)計真諦的同人共勉。
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計包括三個方面：選型、選材和建筑模型簡化分析計算簡化模型、利用力學(xué)基本概念對國家法規(guī)要求進行符合性驗算、采取構(gòu)造措施保證節(jié)點和細部構(gòu)造畫出詳細的施工圖。
1、選型選材和建筑模型簡化：建筑結(jié)構(gòu)是一種運用材料的藝術(shù)，通過運用幾何圖形的這種手段將作用于建筑上的各種荷載（和作用）疏通和傳導(dǎo)到基礎(chǔ)來體現(xiàn)自然而和諧的結(jié)構(gòu)之美。
選型：是一種對空間幾何形式和物體空間位置的理解和應(yīng)用，優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案在幾何造型上是符合自然規(guī)律和審美觀點的。因為自然界的物體均是以三維形式存在的，因此對結(jié)構(gòu)形式的理解也是按三維方式展開的。人們對普通結(jié)構(gòu)的認識是建立在假定空間中的自然坐標(biāo)系（GCS）上的，一般根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和種類的不同根據(jù)實際需要選用笛卡爾坐標(biāo)、柱面坐標(biāo)和球面坐標(biāo)，基于以上坐標(biāo)可以描述出任何結(jié)構(gòu)在假象空間中的位置。但是建筑物可能存在成千上萬種構(gòu)件，對每個構(gòu)件均采用統(tǒng)一的空間位置來定位，對描述細部構(gòu)造帶來了很多問題同時也比較復(fù)雜不便于使用，因此人們假定構(gòu)件中的一點為原點，構(gòu)件中的其它點用距原點的相對位置來表示，統(tǒng)一構(gòu)件和簡化表示方法（UCS）這樣空間位置中的構(gòu)件和自然坐標(biāo)系中存在一定的變化規(guī)律，但表示方法和處理方法變的相對簡單。國際上通常將建筑造型劃分為膜結(jié)構(gòu)、索結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)（含剛架、排架）、桁架結(jié)構(gòu)、板殼結(jié)構(gòu)（含剪力墻）、實體結(jié)構(gòu)（基礎(chǔ)和壩體結(jié)構(gòu)），對此我們要根據(jù)實際需要來進行選擇。（詳見林同炎《結(jié)構(gòu)概念和體系》等專著）
選材：建筑結(jié)構(gòu)中使用的材料種類繁多，但主要是混凝土、鋼材、鋁材、木材和砌體材料。對于鋼材和鋁材，由于材料性質(zhì)簡單，只要直接套用材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈塑性力學(xué)的公式就可以解決，但是其它材料由于材料性質(zhì)復(fù)雜并且在目前的條件下還沒有研究得很清楚，只能按照規(guī)范中的經(jīng)驗公式來設(shè)計。
建筑模型簡化：實際建筑模型與設(shè)計分析模型是不同的，事無具細的對建筑實際模型進行分析是目前無法辦到的也是不明智的，事物的存在本身就是矛盾的，要將所有的矛盾全部解決是無法辦到的，只有分析清楚主要矛盾并著手解決才能設(shè)計出合理的結(jié)構(gòu)形式。對結(jié)構(gòu)形式的簡化主要分為：構(gòu)件形式簡化、約束形式簡化、作用方式和荷載作用方式的簡化三方面。
構(gòu)件形式簡化：根據(jù)受力形式不同常見建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件單元分為：梁單元（含柱）、桁架單元（含索單元）、膜單元、板單元（薄板和厚板）、殼單元等。
梁單元：在空間有6個自由度包括3個平動自由度和3個轉(zhuǎn)動自由度，受一個軸力、一個方向扭矩、兩個方向彎矩和兩個方向剪力作用，需要構(gòu)件的物理常數(shù)為彈性膜量E、泊松比ν、剪切膜量G、面積A、兩個方向的慣性矩和兩個方向的剪切面積等。
桁架單元：在空間有6個自由度包括3個平動自由度和3個轉(zhuǎn)動自由度，受一個軸力作用，需要構(gòu)件的物理常數(shù)為彈性膜量E、泊松比ν、面積A等，利用設(shè)置只拉單元屬性和垂度設(shè)置可以模擬出索結(jié)構(gòu)的受力性能。
膜單元、板單元（薄板和厚板）、殼單元等由于比較復(fù)雜可以參見王瑁成《有限元基本原理和數(shù)值方法》。
約束形式簡化：約束產(chǎn)生美沒有約束就不會有任何結(jié)構(gòu)形式的存在。建筑機構(gòu)約束形式的簡化主要有：固接、鉸接、固接約束釋放、彈性連接（模擬支座沉降、半剛接和彈性地基梁或土壤的壓縮性能等）、主從單元連接、滑動支座等。
作用方式和荷載作用方式的簡化：荷載主要分直接作用力和間接作用力。直接作用力如自重、活動荷載、風(fēng)荷載、吊車荷載、積灰荷載、雪荷載和移動荷載等，間接作用如地震作用、溫度作用、爆破作用、撞擊作用、火災(zāi)作用和核輻射作用等。荷載作用有標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計值，設(shè)計狀態(tài)有正常使用極限狀態(tài)和承載力極限狀態(tài)，組合系數(shù)的選用隨恒荷載或活荷載控制值的不同而變化。設(shè)計采用的荷載組合方式是根據(jù)基本工況構(gòu)件在線彈性范圍內(nèi)分別計算的內(nèi)力乘以分項系數(shù)后，構(gòu)件包絡(luò)圖的值。其中直接荷載可以由面荷載以不同路徑（單向板或雙向板）導(dǎo)到梁上變?yōu)榫€荷載，線荷載可以點荷載加彎矩的形式變?yōu)榧泻奢d。間接作用可以根據(jù)實際情況簡化為靜力荷載（如地震力底部剪力法）、半動力半靜力方法（地震力中的反映譜法）直接以動力荷載（力、位移、速度、加速度）的方式直接作用于建筑結(jié)構(gòu)（地震力時程分析）或者直接將靜力荷載乘以動力系數(shù)轉(zhuǎn)換為動力荷載等。其它間接作用根據(jù)實際情況可以簡化將不可能轉(zhuǎn)化為可能由未知變?yōu)橐阎?，便于利用已有設(shè)計方法對各種未知和未能完全確定的荷載作用進行估計和計算。
2、分析計算簡化模型利用力學(xué)基本概念對國家法規(guī)要求進行符合性驗算：
分析模型分為：平面分析模型、三維分析模型和四維分析模型，分析模型是人類探索未知領(lǐng)域的方法和手段。
平面分析模型：力學(xué)書和設(shè)計教材和設(shè)計手冊上經(jīng)典的分析模型，如剛架、排架、框架、屋架、樓梯、雨棚、樓板、梁、柱、支撐結(jié)構(gòu)、平面應(yīng)力結(jié)構(gòu)、平面應(yīng)變結(jié)構(gòu)等所有常用建筑形式，通過100多年的實踐經(jīng)驗證明，對常規(guī)建筑平面分析模型簡單實用基本概念清晰準(zhǔn)確不失為一種優(yōu)秀的分析模型。
三維分析模型：三維分析模型平面分析模型的發(fā)展和擴充對于向高層超高層結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)、索結(jié)構(gòu)、空間體型復(fù)雜和不規(guī)則結(jié)構(gòu)（如涼水塔或煤氣柜）、網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等采用三維分析模型是的選擇，該分析模型可以模擬出結(jié)構(gòu)各構(gòu)件在三維空間種的相互作用和影響，可以準(zhǔn)確提供各種構(gòu)件指定截面上的內(nèi)力位移和應(yīng)力?？梢詾樵O(shè)計提供準(zhǔn)確的資料和信息，確保各種空間結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。
四維分析模型：四維分析模型是三維分析模型在時間空間維度上的拓展，可以分析在地震波作用下結(jié)構(gòu)的反映、可以模擬施工荷載、可以模擬風(fēng)洞、可以模擬水化熱、混凝土的收縮和徐變、焊接過程應(yīng)力變化和殘余應(yīng)力、可以分析結(jié)構(gòu)在流體力場和固體力場中的耦合作用，該種分析方法還有待發(fā)展目前還未完全成熟，但這是結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展方向。
設(shè)計分析方法主要有：靜力分析、動力分析、材料非線性分析、幾何非線性分析、模態(tài)分析和屈曲分析以及靜力和動力彈塑性分析（PUSHOVER）等。
國家法規(guī)要求進行符合性驗算：主要是根據(jù)以上分析結(jié)果中構(gòu)件的內(nèi)力、位移和臨界荷載根據(jù)規(guī)范公式來驗證該構(gòu)件在強度、剛度、穩(wěn)定性方面是否符合設(shè)計要求是否安全。（其中有很多設(shè)計參數(shù)需要考慮如長細比、平面內(nèi)計算長度、平面外計算長度、高厚比、寬厚比、塑性發(fā)展系數(shù)、穩(wěn)定系數(shù)、板的平面內(nèi)外剛度是否考慮扭轉(zhuǎn)、還有是采用彈性板還是采用剛性板等）這需要有多年的設(shè)計經(jīng)驗和對分析模型的深入了解，沒有十年鍥而不舍的刻苦鉆研和努力學(xué)習(xí)是很難完全掌握的，因此設(shè)計是一種艱苦的探索自然規(guī)律的過程。
3、采取構(gòu)造措施保證節(jié)點和細部構(gòu)造畫出詳細的施工圖：
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計無論采用何種計算模型計算，都很難保證結(jié)構(gòu)在全壽命期都保證安全而不出任何問題，良好的設(shè)計是要靠準(zhǔn)確的節(jié)點和多年積累的構(gòu)造措施來保證的，任何不重視節(jié)點設(shè)計和細部構(gòu)造的設(shè)計者都將會為自己的無知而付出代價。千里之堤毀于蟻穴，建筑結(jié)構(gòu)的薄弱點一般都是由節(jié)點處理和構(gòu)造措施來保證的，因此可以用ANSYS多做一些節(jié)點設(shè)計，用板單元建模加荷載和約束后劃分網(wǎng)格進行靜力分析，按第四強度理論驗證強度是否安全、板元局部區(qū)格劃分位置是否有局部屈曲。
施工圖的繪制可按傳統(tǒng)方式平面繪制，也可利用XSTEEL和PROSTEEL等軟體進行三維設(shè)計。但是無論采用何種方式最重要的是胸有成竹，目無全牛才能游刃有余，畢竟畫圖是設(shè)計環(huán)節(jié)中最簡單和最有成就感的環(huán)節(jié)。
以上是本人在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的一些想法，雖然膚淺但之所以寫這些是想起到拋磚引玉的目的，與各位喜歡設(shè)計工作愿意探索設(shè)計真諦的同人共勉。