摘要：建筑行业的持续发展为我国建筑结构设计理论的提升提供巨大的动力与支持。但在当下的建筑产业化的进程中，建筑结构的整体设计逐渐走向了缺少思考，缺少辩证研究的行业态势。在结构设计中，刚度理论作为结构设计的基础依据，对建筑结构设计的整体具有根本性的指导作用。在本文中，笔者将根据自身的工作经验，对当下的建筑结构设计中的刚度理论应用做详细的分析，以期为同行的工作人员提供借鉴。
关键词：刚度理论；结构设计；
前言：
随着建筑行业的不断发展，我国的建筑结构设计专业也随之不断地扩大，成为了当下我国建筑行业中具有支撑作用的专业之一。随着高层建筑体系的持续推广，建筑结构设计在当下的建筑市场里正处在一个巨大的风口前。在这样的市场态势下，建筑结构设计如何重新审视自己的在专业设计的中的基础理论，又如何重新根据基础理论审视自己的结构设计，成为了当下建筑结构设计发展前的重要前置思考。下文中，笔者将从刚度设计的概念与特征入手，详细分析刚度理论在结构设计中的作用与体现。
1 刚度概念贯穿于结构设计的整个过程
在建筑物的设计当中，结构的好坏，重点取决于结构的整体刚度以及构件的相对刚度控制的合理与否。举个例子，在高层抗震建筑物当中，刚度必须贯穿于整个建筑物的结构设计当中。
1.1 楼层平面刚度非常大的结构，需要获得各抗侧力构件的内力
建筑物抗震结构属于刚性的。其可以在一定程度上使结构的竖向构件达到能够承受的水平力，同时根据抗侧力刚度来进行分配。根据结构分析的计算数学模型假设，再到结构的受力情况，都可以反映出这样的特点。这样设计出来的结构，构件内力分析非常准确，可以保证安全性能。反之，如果楼层承受不了一定的的刚度，楼层的洞口开了，哪怕使用了楼板变形的计算程序来进行计算，也不可能准确的获得每一个竖向构件内力的数据。
1.2 侧向刚度均匀连续变化的结构会随着高度的变形，从而不发生变化
高层建筑当中，侧向刚度均匀连续变化，这样一来，整体变形曲线是平整的，整个建筑物不会产生位移或者是突变，所以就不会产生脆弱的部分。同时，哪怕发生地震，建筑物也不可能产生倒塌的现象。反之，高层建筑物侧向刚度突变，容易产生比较薄弱的部分，应力集中也会形成，地震的时候及其容易产生破坏作用。如果建筑物里有转换层，可以是低位转换，不能是高位转换。此外，上下层转换的抗侧刚度有连续的特性，不是突变的。所以需要调整底部的剪力墙结构。整个转换层的剪切刚度比更加接近 1。没有进行抗震设计的时候，不能够大于 2。厚板转换结构在转换层的位置上下层其变形曲线也有一定的变化。所以，不建议使用厚板转换层的结构。
1.3 结构主轴方面的侧向刚度如果是平衡的，那么就可以避免结构出现扭转
在主轴方向，如果结构的刚度均衡，几个方向的动力特征接近，没有起到扭转的效果。如果一旦发生地震，主轴平动会占上风，这样就能够在一定程度上使结构更加稳定。设计过程中，抗震结构的平面长宽比小，四周的抗侧力构件分布必须达到一个平衡，这样才是科学合理的。
1.4 可采用防震缝来解决平面刚度突变的问题
因为现在很多建筑物的使用功能都越来越多，一旦出现平面薄弱的现象，那么平面刚度就会产生突变，哪怕是采取再多的措施，也不能够保证这个部位的强度，同时很难保证其不出现问题。一般情况下，可以采取防震缝来解决这个问题，把建筑物分为划分为独立的结构单元。如果是烈度非常高的框架结构，为了避免防震缝两边碰撞的时候产生破坏，必须在防震缝的两边设置一个抗撞墙。这样便可以很好的解决平面刚度突变的问题。
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1.5 要改变由于结构侧向刚度不足所导致的结构侧移偏大问题，可以在楼层里设置一个伸臂或者加强臂类似于内筒、外框架的建筑物，因为比较高，而且高宽比非常大，所以结构的侧向位移、顶点位移等等，当达不到规范和要求，为了在一定程度上减少结构的侧向位移，可以采取一种非常有效的办法，这种办法就是在一定楼层高度的地方，设置结构加强层以及伸臂，这是根据加强楼层平面刚度以及协调内外筒受力的概念，来避免结构侧移的原理。要用计算来确定加强层的一些部位，分析建筑功能，最好的办法是设备转换层、避难层，但是，这和结构最佳位置一般是不符的。在进行设计的过程中，必须要结构和建筑相互协调，从而找出一定的共性。如果建筑物的高宽比非常大，那么就要在顶层屋盖板上再加一层，同时也要加强配筋，最终避免出现结构侧移的现象。
1.6 为了更好的发挥出开洞剪力墙的性能，可以对剪力墙的连梁尺寸进行设置在建筑物的剪力墙结构里，因为剪力墙属于分散的，所以产生的结构整体刚度非常小。为了能够提高结构整体刚度，保证剪力墙成为抗侧力的构件，要满足这样的规范：一级和二级的抗震墙的洞口连梁跨高比必须小于 5。另外，梁截面高度必须大于 400 毫米。也就是说，连梁的高度必须达到一定的要求，不能太小，也不能太大。在剪力墙结构体系里，因为墙体非常多，分散也很多，因为产生的结构刚度也可能会非常大，不但吸收地震能量大，而且不利于结构的受力。甚至还有可能使结构造价上涨，所以，抗震墙分为长度均匀的许多墙段，洞口连梁的跨高比需要大于 5，不能太大，也不能太小。因为这样可以更好的控制剪力墙连梁的刚度，使结构整体更加适宜，最终使开洞剪力墙发挥出自身的作用。
2 刚度理论在整体结构设计里的展现
在确定结构体系，或者设计单一构件的时候，必须要展现刚度理论的指导作用。因为只有这样，才能保证结构的安全性。但是要达到这样的效果，不能单靠结构本身，也不能在进入施工图设计阶段才开始采用刚度理论。在开始进行设计的时候，就必须要采用刚度理论。下面详细阐述了、刚度理论在整体结构和构件设计里的展现，具体如下：
2.1 结构体系的演变对整体刚度的要求
分析钢筋混凝土，建筑物的楼层非常高，抗震级别也非常高。同时结构体系也由之前的纯框架演变成了剪力墙、筒中筒、束筒等等。同时，结构的层数越多，那么能够承受的风荷载也就越来越大。地震级数越大，风荷载也就越大，而且对结构的整体刚度也越大。最终就产生了整体刚度非常大的结构体系。
2.2 长宽比以及高宽比的限度展现出了高层建筑对结构宏观刚度的要求高层建筑物当中，结构单元平面的长宽比 A、B，竖向的高宽比 H、B 有一定的限制。表面上看，这样的限制是对高层建筑物体形尺寸的限制，其实是对结构刚度的一种控制。这种控制包含了整体刚度的大小和平衡。在进行设计的时候，要尽量注意这样的问题，这样才能取得良好的效果。
2.3 产生连体高层建筑，实际上是结构对整体刚度的一种要求很多人认为，连体高层建筑是建筑风格的演变而产生的，实际上并非这样。单塔高层建筑的高宽比非常大，刚度达不到要求，但是设计人员不可能提高刚度就降低高度或者增加宽度，只能借助两座楼之间的一些部分来进行连接，这样单座的楼层都因为相互依靠而产生了较强的刚度，同时也形成了连体高层建筑。但是，因为连体部位的刚度增加了，使得结构整体竖向刚度不太均匀，受力更加复杂。一旦遇到地震，可能会产生更严重的影响。所以，从抗震的角度来进行分析，这种建筑形态是不合理的。
结语：
在本文中，笔者通过对刚度理论在结构设计中的体现分析，提出了自己关于结构设计的一些看法，由于时间仓促，笔者希望这篇文章能够起到抛砖引玉的作用，引发读者更多关于刚度设计的相关思考。
参考文献
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论文作者:任亚勇,赵新辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/4
标签：刚度论文; 结构论文; 结构设计论文; 建筑物论文; 理论论文; 构件论文; 作用论文; 《基层建设》2017年第19期论文;