2 结构设计本质的另一种阐述
结构设计的本质是变形协调，控制好了变形亦做到了变形协调。竖向位移、水平位移、 转角都可看做是一种变形，抗震设计中的几种分析方法也与变形有关，人为规定“加速度变 形”， 再做一些简化，最后在规定的“变形”和简化的基础上求“速度变形”、“位移变形” 和力。基础设计时选取的地基计算模型也是一种变形，在设计基础时，可以采用不同的地基 计算模型取包络设计，下面将从 5 个方面分析变形与变形协调。
2.1 结构的布置要花最小的代价让变形合理
2.1.1.剪力墙布置在结构外围
水平荷载作用在结构上时，F1.H=F2.D,抗倾覆力臂 D 越大，F2 越小，于是竖向相对位移 差越小，反之，如果竖向相对位移差越大，则可能会导致剪力墙或连梁超筋 。剪力墙布置 在外围，整个结构抗扭刚度很大，反之，如果不布置在外围，则可能会导致位移比、周期比 等不满足规范要求。如图 2-1 所示：
图 2-1 倾覆力矩由竖向支承力形成的力偶抵抗
2.1.2.梁的布置应使力均匀分配
梁的布置应使力合理分配，把力比较均匀的分配到每根梁上，“强者多劳“，控制好变 形与变形协调。在实际设计中，可以参考以下 5 点：
1.在满足建筑的前提下，梁要沿着跨数多的方向单向布置而不是双向布置，双向布置只 是为了分流一部分力，在挠度不好控制时才考虑。单向布置传力途径短，比较经济，沿着跨 数多的方向单向布置，传力途径短且变形小。某框架结构采用以上原则布置次梁，如图 2-2 所示：
图 2-2 次梁的平面布置图（1）
2.当柱网尺寸比较大，比如 8m×8m，荷载也比较大时（有覆土荷载），此时应沿着跨数 多的方向布置 2 道或者多道次梁，使得梁、板楼盖体系刚度增大，竖向变形减小，如图 2-3 所示：
图 2-3 次梁的平面布置图（2）
3.当支撑次梁的主梁刚度与强度不满足时，可在横向方向布置次梁，让变形更协调些。 如图 2-4 所示：
图 2-4 次梁的平面布置图（2）
4.对于单块板，当开间为方形时，次梁的布置要均匀，使得变形更协调。若跨度不大（小 于 6m），荷载不大时，可以沿任意方向布置一道次梁，当跨度在 8m 左右，荷载不大时，可 以布置十字梁，当跨度在 8m 左右，荷载比较大时（比如有覆土），可以布置井字梁，当跨 度大于 8m，荷载比较大时，可以布置双向密肋梁，如图 2-5 所示：
图 2-5 当开间为方形时次梁的平面布置图
5.对于单块板，当柱网为矩形且荷载较大时，应遵循“强者多劳”这条原则，使次梁落 在跨度小的主梁上，这样布置，主梁受力更均匀。如图 2-6 所示，柱网尺寸 8m×6m，次梁 按（a）布置要比（b）布置好。
（a）
图 2-6 次梁的平面布置图（4）
（b）
当荷载不大时，主梁的刚度和强度易满足要求，次梁按右边的方法布置时传力路径要 比左边短，所以次梁按（b）布置要比（a）布置好。
2.1.3 凝土构件要从上到下贯通受压
混凝土受压时变形小，而受拉、受弯、受扭时变形大。偏心受压可简化为轴心受压加弯 矩 M，多了一个弯曲变形，如图 2-7 所示，从上到下贯通受压，传力直接而且变形小。
图 2-7 混凝土构件偏心受压时的简化示意图
2.1.4 加大框架结构外围梁高
框架结构中，加大外围框架的梁高，能增大整个结构的刚度。加大外围框架梁高，柱的 反弯点下移，水平荷载作用在柱子时，柱子水平位移减小。当梁柱刚度比为 1：1 时，反弯 点大约在柱高的 3/4 处。当柱底完全固接，梁的刚度能约束柱顶的全部转动时，柱的反弯点 在 1/2 柱高处，如图 2-8 所示：
图 2-8 梁高不同时柱反弯点变化示意图
2.1.5 结构对称布置
结构对称布置时，质心与刚心偏心距小，于是在水平荷载作用时的扭转角?小，反之， 扭转角?大，可能会导致超筋，位移比、周期比等不满足规范要求。如图 2-9 所示，当墙不 对称布置时，结构的扭转角?2 比对称布置时扭转角?1 要大。
图 2-9 结构布置不同时的扭转变形示意图
当结构扭转变形比较大时，应加强扭转变形大那一侧梁的高度或宽度，墙、柱的截面， 使得扭转变形变小。
2.1.6 设缝
平面不规则处，变形大，做到变形协调要花很大的代价，不如脱开来得经济，也可以抗， 比如加大柱截面，墙截面、梁截面，加强配筋等。
2.1.7 加强层变形突变
加强层变形曲线有突变，缓解的办法是减弱加强层或者逐步加强其下两层。图 2-10、 2-11 分别是一带地下室的转换高层的“最大反应力曲线图”和“最大层间位移角曲线图”， 转换层号是 4，可以看到曲线图在转换层有明显突变：
结构设计本质的另一种阐述
