浅谈结构设计中的刚度理论

关于结构设计中刚度理论的作用和体现单元产生位移以及转角等变形现象所需要的力都被称作为刚度，刚度带有极强的限制作用力，会改变原本物质的力学性质，其更是建筑工程结构的内在本质。

在整个建筑工程项目开展过程中，结构设计是其中一个非常重要的环节，对保证整个建筑的安全性和可靠性有着重要的影响。

对于高层及超高层结构，刚度控制尤为重要，结构设计人员能否快速准确调整结构刚度，决定了结构设计全过程的工作效率。

标签：建筑项目;结构设计;刚度理论随着时代的不断进步，科技水平的不断提高，我国的经济发展也越来越好，并且建筑行业发生了突飞猛进的发展，企业对于建筑方面的投资也不断的增大，居民对于日常生活居住的环境要求也越来越高。

目前建筑工程项目中，高层建筑也越来越常见，建筑结构设计作为建筑工程建设的依据和前提，对施工起指导作用，只有保障建筑结构设计的安全、可靠、合理，才能确保施工的安全有序进行，保障施工的质量和效率。

1、建筑结构设计概述建筑结构设计作为建筑工程项目建设的依据与前提，对施工起指导作用，必须在施工前完成，场地地貌、当地气候和地理位置等因素都是建筑结构设计必须要考虑的内容。

当启动项目建设时，设计阶段是最为关键的环节，只有保障建筑结构设计的安全、可靠、合理，才能更好的保障施工安全有序进行。

把抗震理念引入到建筑设计当中，可以明显提高建筑的抗震性能，具有非常重要的意义。

建筑设计是建筑抗震设计的前提条件，必须协调好两者的关系，才能够让抗震性能达到最佳，在确定项目建设设计方案后，就很难再对建筑空间布局进行较大范围的调改，如果建筑布局不能使建筑结构方案布置具备良好的抗震性能，仅在结构设计时，利用抗震构件的构造措施来使建筑物的抗震性能得到提升，这并不是一种最佳解决抗震问题的办法。

在建筑设计的过程中，使建筑方案的规则性以及结构布置方案都能充分的考虑到其抗震性能，才有利于提升建筑结构的抗震性能。

2、建筑结构设计工作要点2.1建立合理的结构计算模型目前，结构设计基本上借助计算机程序模拟计算，半自动化出图。

刚度理论在结构设计的作用刚度理论是结构设计中不可或缺的重要理论之一。

它是指在结构设计中，对于一个给定的载荷，结构的变形与载荷之间的关系被描述为刚度，而这个刚度是由结构的材料性质和几何形状所决定的。

在实际应用中，刚度理论被广泛用于各种结构设计，并且在工程实践中取得了显著的成果。

首先，刚度理论在结构设计中的最主要的作用是确定结构的最大载荷。

在结构设计中，最大载荷是一个非常关键的参数，它代表了结构的承载能力。

刚度理论通过分析结构的刚度，可以确定结构在承载最大载荷时的变形程度，从而验证结构是否符合建设标准并且满足安全要求。

通过刚度理论的计算，我们可以清楚地把握结构在不同状态下的变形情况，及时发现并排除结构设计中的隐患，避免因为建设标准不符造成安全事故发生。

其次，刚度理论还可以为结构设计者提供更加科学的结构设计方法。

在结构设计中，我们不仅需要确定结构的最大载荷，还需要考虑结构在各个方面的性能指标，如刚度、稳定性、抗震能力等。

通过应用刚度理论，我们可以在做出结构设计决策之前提前了解各个因素的影响，预测结构的性能指标，从而在实际工程中选择最佳的结构设计方案，在保证安全的前提下尽可能提高结构的整体性能。

实际上，基于刚度理论，还可以采用不同的材料和截面形状等方式来优化结构设计，从而更好地满足工程实践中的需求。

另外，刚度理论还能为结构设计提供数据支持。

在结构设计过程中，通过采用刚度理论所分析得到的数据，结构设计者不仅可以确定结构不同负荷下的变形情况，还能进一步分析结构在不同负载和工况下各项质量指标的水平值，如结构的应变、位移、力等。

这些数据可以帮助结构设计者更好地调整结构设计方案，通过分析计算得到，以及实际的施工过程中的实测数据，进行比较，以此进一步提高结构设计的准确性和安全性。

综上所述，刚度理论在结构设计中扮演着不可替代的重要角色，它可以用于确定结构的最大载荷和性能指标，为结构设计提供数据支持，并且提供更加科学、安全的结构设计方法。

结构设计中的刚度运用和控制引言刚度的运用和控制是贯穿结构设计始终的一条主线。

一方面，刚度可控制结构或构件的变形能力，另一方面，对超静定结构而言，结构的内力分布也是通过相对刚度的大小来控制的，也就是说，外力在结构内部产生的效应、力的传递与分配以及所引起的结构变形都是通过刚度来控制的。

事实上，结构工程师从结构方案阶段的结构布置和选型、结构的计算模型、结构构件的设计和调整，以至于在简单的楼面板配筋的结构设计全过程中，都在寻求科学合理的刚度，而一栋建筑物设计质量的优劣关键也在于结构的整体刚度和构件的相对刚度控制得是否合理。

1、刚度的概念刚度为产生单位变形所需要的力，其中力和变形都是广义的。

力可以是应力、轴力、弯矩、剪力或扭矩等；变形可以是应变、位移、曲率、剪切角、扭转角等。

刚度包括截面刚度、杆件刚度、结构刚度。

1. 1杆件刚度杆件刚度是在截面刚度(轴向刚度EA 、弯曲刚度E1、剪切刚度GA、扭转刚度GI P等)的基础上考虑第三方向的尺度L，也称为线刚度。

杆件刚度主要有轴向刚度、弯曲刚度、剪切刚度、扭转刚度等。

轴心受压(拉)下的变形△N=,可知轴向受压(拉)杆件刚度为。

弯矩作用下杆件产生弯曲变形，曲率=,小变形下L=则弯曲转角，可知，杆件弯曲刚度为。

剪力作用下产生相对剪切变形: d=γ0ds,则小变形下剪切位移=γ0s==，可知杆件剪切刚度为。

扭矩作用下产生扭转变形，扭矩M n=GI P，其中为单位扭转角，则小变形下扭转角,可知杆件扭转刚度为。

可以看出，各种状态下，杆件越长，杆件刚度越小，其变形越大。

对于内力一定的状况下，杆件刚度越大，则变形越小;而对于变形一定的情况，杆件刚度越大，内力越大。

这也是支座位移(沉降)、温度变化、材料收缩、制造误差等引起的结构变形，欲通过加大截面尺寸来改善结构受力状态并不是一个有效途径的原理所在。

1. 2结构刚度结构是由若干构件组成的，结构刚度可采用特定荷载作用下特定方向的变形来表征越小则结构刚度越大，由上式可以看出，获得更大结构刚度的途径主要有:（1）缩短结构的传力路径，使求和号及积分号后的项数减少;（2）改变约束条件，使结构内力值(如 ,)变小、内力分布更均匀，从而使积分值趋小;（3）使截面刚度(如EI)更大。

第 卷第 期建筑结构 年 月刚度理论在结构设计中的作用和体现张元坤李盛勇广东省建筑设计研究院广州≈提要 结构设计中不仅必须重视属于结构外部因素的/力0 而且要牢牢地掌握及控制好属于结构内部因素的/刚度0∀前者所涉及的力的平衡!结构或构件变形的协调以及由此而产生的构件内力都是通过后者所包含的绝对刚度!线刚度及相连构件之间的相对刚度来体现的∀通过举例 叙述并分析刚度理论在整体结构及单一构件中的体现 从中折射出刚度理论在结构设计中所起的重要作用 有助于结构设计人员对刚度理论有一个清醒的认识和清晰的概念 并在具体的结构设计中科学地运用 避免结构产生不安全因素 以达到结构受力合理且能获得最佳经济效益的目的∀≈关键词 结构设计力刚度绝对刚度相对刚度概念设计∏ ∏ ∏ ¬ ∏ × ∏ ∏ ∏ ∏ ∏ ∏ ∏ 2 √ ≥ ¬ √ ∏ ∏ . ∏ ∏ 2 √ ∏ ∏ ∏ √ ∏ ∏Κεψωορδσ: ∏ ∏ ∏ √一!前言在结构设计过程中的结构布置 包括竖向构件和水平构件布置 和结构计算分析 包括计算假定和构件内力分析 阶段 一般的设计人员比较关注的是荷载的产生及其数值大小 即比较注重/力0的概念而往往会忽视或轻视结构或构件抵抗外力的变形能力!反映结构构件内在联系!影响构件内力及变形相互关系的/刚度0概念∀事实上 结构中力的平衡!变形的协调以及由此产生的构件内力都是通过构件自身的线刚度 由截面尺寸及三维空间的第三方向尺度和材料特性三要素构成 以及连接构件之间的相对刚度的大小来体现的∀换而言之 属于结构外部因素的/力0)))楼层作用荷载!风力!地震作用以及建筑物的自重等在结构内部的作用!传递以及所引起的结构反应都要通过属于结构内部因素的/刚度0来完成∀既为内部因素 从哲学的观点来说 它比起外部因素当然更是事物的本质所在∀另一个事实是 在结构技术书籍和各类结构设计规范 规程 中有关构件计算和构造方面的论述 其核心内容也常以刚度为主线∀因此 结构工程师应十分重视!透彻理解结构刚度理论 尤其是对相对刚度理论∀在结构设计中对刚度理论科学地运用 从高层次!高要求的角度看就显得十分必要和重要 它不仅能够避免结构产生不安全因素 消除结构隐患 而且可以保证构件以至于整个结构在荷载作用下 受力合理并获得最佳的经济效益∀前者是对结构设计的最基本要求 当然也是最重要的要求 而后者则是对结构设计的更高!更全面的要求 也即是结构优化设计终始目标的内容∀此外 对结构设计工作来说 运用了刚度理论可进行整体结构的宏观控制 具有定性且定量!准确有效!简捷方便的特点 有利于缩短设计周期 节省人力和时间 提高工作效率∀二!刚度概念贯穿于结构设计的全过程一幢建筑物的结构设计行与不行和好与不好 关键在于结构的整体刚度和构件的相对刚度控制得是否恰当合理∀事实上 结构设计人员在结构设计过程中所进行的结构布置和构件截面的调整 都是在寻求一种合理的结构刚度 所不同的是意识的强烈程度 而结构设计的基本概念以及结构设计规范的原始精神都是围绕着刚度这一基本原理来展开的∀以高层抗震建筑结构为例 刚度概念则贯穿于结构设计的全过程∀ 1对楼层平面刚度无穷大的结构可以较准确地求得各抗侧力构件的内力高层抗震结构的楼层是刚性的 则能够保证结构的竖向构件所承受的水平力是按其抗侧力刚度分配的 从结构分析的计算数学模型假定到结构的真正受力状态都能一致地反映这一点∀按此设计出来的结构 其安全度是有保证的 其构件内力分析是较准确的 相反 楼盖形成不了无限刚性)))比如楼层大开洞口或凹凸太深太长 即使采用考虑楼板变形的计算程序进行计算 也很难准确了解和掌握其各竖向构件内力的大小∀这就是为什么结构工程师总是希望建筑师所构思的建筑方案的楼面为刚性或近似刚性的道理∀ 1侧向刚度均匀连续变化的结构沿高度的变形不产生突变侧向刚度均匀连续变化的高层建筑 其整体变形曲线是光滑的 在任何楼层处都不会产生位移突变 因而也就形成不了薄弱部位 这样的结构即使在遭受罕遇地震时也不至于倒塌或发生危及人们生命的严重破坏 相反 侧向刚度突变的高层建筑 在楼层刚度突变处形成薄弱部位 产生应力集中 塑性变形大 易遭受地震破坏∀对有转换层的高层建筑 希望是低位转换而不是高位转换 且要求转换层上下层的抗侧刚度有一定的连续性而不是突变的 因而规范规定底部 ∗ 层大空间的剪力墙结构 其转换层上下层的剪切刚度比Χ宜接近 非抗震设计时的Χ不应大于 抗震设计时的Χ不宜大于 ∀厚板转换结构在转换层位置上下层其变形曲线也有突变∀因此 一般不欢迎出现厚板式转换层的结构 就是这个道理∀1结构主轴方向的侧向刚度均衡可以抑制结构的扭转效应主轴方向刚度均衡的结构 两向甚至多方向的动力特性相近 扭转效应不明显 在地震作用下甚至风力作用下 主轴平动占上风 结构的变形简单 容易保证结构安全∀设计时要求抗震结构的平面长宽比小 两向的抗侧力构件分布要均匀!对称!分散!周边 就是基于此方面的考虑∀1解决平面刚度突变的最佳办法是设置防震缝当建筑平面的使用功能非常优越 但出现平面薄弱部位 薄弱部位的平面刚度产生突变 即使采用/精确0的电算程序进行计算和多种构造措施加强 都很难保证该薄弱部位构件抵抗地震作用的强度和变形能力时 通常采取设置防震缝方法 从该位置将建筑物分成独立的结构单元∀对于高烈度区的框架结构 为了减小防震缝两侧碰撞时的破坏 有时需要在防震缝的两侧设置抗撞墙∀这是处理平面刚度突变的最佳方法∀ 1改善或减少因结构侧向刚度不足而产生的结构侧移偏大的有效办法是设置楼层加强层或伸臂内筒2外框架甚至内筒2外框筒高层建筑或超高层建筑 由于高度大!高宽比较大 结构的侧向位移 包括顶点位移和层间位移 可能不满足规范要求或仅达到位移限位的下限 为了改善或减小结构的侧向位移 主要是层间位移 有效且经济的方法是在一定楼层高度处设置结构加强层或伸臂 这是从加强楼层平面刚度和协调内外筒受力概念出发来抑制结构侧向位移的巧妙方法∀加强层的最佳位置可由理论计算确定 其理想楼层从建筑使用功能方面考虑最好是设备转换层或避难层 而这往往与结构最佳位置并不吻合∀实际设计中就需要结构与建筑互相协商 找出双方都能接受的共同点∀对高宽比较大的高层建筑顶层屋盖板加厚并加强配筋在一定程度上也可以抑制结构的侧移∀ 1控制剪力墙的连梁尺寸可以更好地发挥开洞剪力墙的作用框架2剪力墙结构体系中 由于其中的剪力墙是零星!分散布置的 所形成的结构整体刚度不太大 为了增强结构整体刚度 使其中的剪力墙成为主要的抗侧力构件 故规范规定/一!二级抗震墙的洞口连梁跨高比不宜大于 且梁截面高度不宜小于 0 意即要求连梁的刚度不宜太小 相反 在剪力墙结构体系 包括部分框支抗震墙结构体系 中 由于墙体多且密 所形成的结构整体刚度往往过大 不仅吸收地震能量大 对结构受力不利 而且会造成结构造价的上涨 因此 规范规定/将一道抗震墙分成长度均匀的若干墙段 洞口连梁的跨高比宜大于 0 意即要求连梁的刚度不宜太大∀这是有目的地控制剪力墙连梁刚度 将结构整体刚度调整至合适程度并使开洞剪力墙发挥更大作用的显著例子∀所谓/合适程度0 至少应使整体结构的位移限值满足规范的有关要求∀1具有足够楼层平面刚度的地下室顶板才能作为上部结构的嵌固端上部结构以地下室顶板为嵌固端 既保证上部结构的地震剪力通过地下室顶板传递到全部地下室结构 同时也保证上部结构在地震作用下的结构变形是以地下室顶板为参照原点 这是结构整体分析的需要 也是人们对结构实际变形的期望∀为了满足成为上部结构的嵌固端的要求 规范有原则性的定量规定 /地下室结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的两倍0 具体的定性和定量规定则有 /顶板不能开设大洞口 并应采用现浇梁板结构 楼板厚度不宜小于 混凝土强度等级不宜小于≤ 0等 这是高层建筑对确定计算简图大前提的规定 此条的重要性涉及到结构计算分析结果的可靠性和准确性∀ 1多!高层建筑采用单独柱基或单柱单桩基础 应沿两个主轴方向设置具有足够刚度的基础系梁单独柱基或单柱单桩基础虽然受周边土 砂 层的侧限约束 但土 砂 层毕竟存在不均匀性 如有侧向力作用其侧向压缩变形比起钢筋混凝土基础来说要大得多∀在房屋基础设计假设中 各个基础之间是不允许出现相对位移的在柱端弯矩作用下 对基础的转动也必须加以严格限制∀为了达到上述两个条件以满足上部结构的嵌固端假设单独柱基或单柱单桩基础在其两主轴方向都必须设置刚度 包括竖向刚度和侧向刚度 较大的基础系梁∀这是刚度理论贯穿于房屋基础设计中的典型例子∀三!刚度理论在整体结构和构件设计中的体现在结构体系的确定过程以及单一构件的设计中 无时不体现刚度理论在其中所起的指导作用∀也只有在结构设计全过程中紧紧抓住刚度这一重要概念 才能把结构设计做到既保证结构安全且安全度掌握得合适 同时又达到经济合理的理想境界∀而要达到这种境界仅依靠结构专业本身或到了最后进入施工图设计阶段才来运用结构刚度理论是远远不够的∀在设计的初始阶段包括建筑方案和初步设计阶段 就要将结构刚度理论应用在其中 这个阶段 要求建筑师也必须具有结构刚度理论概念∀/先天不足后天再补0就很难设计出建筑与结构相统一的佳品 尤其是高层和超高层建筑以及非高层的抗震建筑∀然而 只要参加工程设计的结构工程师有强烈的刚度理论观念在工作中又积极主动地配合建筑师的创作 则能创造出建筑与结构结合较为完美的作品∀下面列举刚度理论在整体结构!单一构件设计以及构件相互作用中的体现 有助于提高结构设计人员对刚度理论的感性认识∀1结构体系的演变体现对结构整体刚度的要求以钢筋混凝土结构为例 随着建筑高度的不断增加或抗风!抗震级别的提高 结构体系由纯框架结构开始 逐步演变出框2剪!剪力墙!筒体2框架!筒中筒!束筒结构 也就是随着结构层数越来越多!承受的风荷载越来越大地震反应越强烈 对结构的整体刚度的要求就越高因此就产生了整体刚度越来越大的结构体系 见图 ∀图 结构体系的演变1长宽比!高宽比的限值体现高层建筑对结构宏观刚度的要求高层建筑对结构单元平面的长宽比Α/Β!竖向的高宽比Η/Β均有所限制其表象是对高层建筑体形尺寸 宏观的三维空间尺寸 的限制实质上是对结构整体刚度的宏观控制 包括整体刚度的大小以及整体刚度的均衡以求在建筑方案设计阶段所构思的建筑雏形为日后的结构设计提供可行的大前提 并尽可能为取得合理的效果创造条件 见图∀图 长宽比及高宽比图 连体结构1连体高层建筑的产生实质是结构对整体刚度的需要人们通常以为连体高层建筑的出现仅仅是一种新建筑风格的展示 其实不尽然∀实质上是单塔高层建筑的高宽比过大!刚度太弱 而设计者 有时也包括投资者 不想或不可能通过降低高度和增加宽度来提高结构的整体刚度 而是借助于两座塔楼之间的某部分连接 使/孤单0的单塔楼互相傍靠而形成刚度很大的一个整体 因而就产生了连体高层建筑 聪明的建筑师巧妙地利用了这一结构特性创造出了一种新的高层建筑风格 见图 ∀当然连体结构主要起结构稳定的作用 由于其连体部位局部刚度大了 会造成结构整体竖向刚度的不均匀 受力更复杂 震害加剧 结构分析需更详尽∀从抗震角度衡量 它并非理想的建筑体型∀1刚度理论在板式构件中的体现矩形平面的楼板按其两向刚度比划分单向板和双向板 计算四边支承的楼板 首先根据其两个方向的板跨度决定板型 当λ /λ ∴ 时 板上荷载大部分沿板的短方向传递 故按单向板计算 当λ /λ 时 板上荷载沿双向传递 故必须按双向板计算∀其划分原则表面以板的长短边比例作为界限 实质上是因荷载的传递方式取决于板的两个方向刚度比值 两方向的刚度相等或相近 荷载沿双向传递 相差悬殊时则为单向传递 且沿着刚度大的方向传递 即实际上是根据板的纵向与横向刚度比例划分单!双向板 见图 ∀楼板边界条件取决于与相邻板的刚度比 按弹性理论计算楼板时 其支座边界条件通常是这样确定的 邻边有楼板时则假定为固定端 邻边无楼板 边跨或相邻为孔洞的情况 则假定为简支边∀如果严格按刚度理论 即以相邻构件刚度的相对比值确定边界条件时则有些例外的情况 比如当双向板为整间大楼板 即板厚度较大 而邻边为小跨度板 即板厚度较小 由于两者的刚度相差过于悬殊 往往就不宜以固定端对待 对于小跨度板来说 当然是固定端 ∀又如支承端跨板的边梁为宽扁梁或近乎深梁 由于边梁的抗扭刚度甚大 此时的边梁又可作为楼板的固定端 见图 ∀实际配筋构造要求应与计算假定相一致∀图 板的长宽比图 板的边界条件图 地下室侧壁受力简图地下室侧壁两向刚度比决定其计算简图地下室侧壁承受的荷载形式 土压力及水压力等 与水平放置的楼板虽有不同 但其计算简图仍取决于其周边的支承情况及由壁板两向刚度比区分为单向板或双向板∀设夹壁柱之间的距离为Λ,层高为η 当Λ/η∴ 时按单向板计算 反之按双向板算 见图 ∀1刚度理论在梁构件中的体现多跨次梁计算简图的成立有赖于支座处的主梁刚度足够大楼盖中的多跨连续次梁计算简图的确定 其前提是支承次梁的支座)))主梁 框架梁 的刚度远大于次梁 可以成为次梁的/不沉降0支点 否则 计算所得的次梁内力因未考虑支座的/沉陷0而没有反映其实际受力状态 见图 有经验的结构工程师在次梁的配筋量及配筋方式上会给予一定的考虑 而不是绝对地按照计算结果来配筋∀有相当刚度的楼层封口梁会改变传力路径如图 所示 原设计意图是将楼层封口梁支承在框架悬臂梁及楼层悬臂梁上 两种悬臂梁平分外挑部分的荷载∀而事实上由于封口梁的刚度一般都较大 加上楼层悬臂梁的刚度可能小于框架悬臂梁 结果使得封口梁的荷载大部分直接传给框架悬臂梁∀这样 框架悬臂梁由于配筋少而潜伏危险 见图 ∀交叉梁系的传力关系遵循刚度理论交叉梁系的荷载传递方式取决于两个方向梁的线刚度比值∀当两向梁的跨度相同或接近时 即其线刚度比值近似为 荷载由两向梁共同承担 当两向梁的跨度相差悬殊时 即其线刚度相差较大 荷载为单向传递 荷载最终基本上由线刚度大的梁承担 结构形式虽为交叉梁系 实质上已变成主次梁系 见图 ∀建筑角部边梁按刚度大小分担荷载楼层角部相交边梁 其截面尺寸一般都相同∀当λ λ 即线刚度相等 则为双向双悬臂梁关系 平分板上传来的荷载 如λ Ξλ 即线刚度不相同 则可看作主次梁关系 长跨的为次梁 短跨的为主梁 ∀当然 当λ 与λ 相差不很大的情况下 长跨的梁仍有悬臂受力成分 见图 ∀实际设计中 为了安全起见 通常须按两种支承关系验算并作配筋调整 双悬臂时 有意加强长向梁底筋 主次梁时 有意加强长向梁的面筋∀井字梁系的两向梁内力按其线刚度分配矩形平面的井字梁楼盖 正交正放时由于短向梁的线刚度大 产生的内力较大 长向梁的截面虽与短向梁相同 但由于其线刚度小 故产生的内力也小∀当Α/Β∴ 1 时 为了使两向梁受力均匀 产生的内力相近 此时不宜布置成正交正放形式而应该采用斜放井字梁形式 见图 ∀构造加腋梁与变截面梁的区别在于刚度是否突变构造加腋梁由于对其加腋尺寸有所限制 使得其轴线上各处的绝对刚度 ΕΙ 相差不很大 计算时仍可按等截面梁看待 如加腋尺寸超出限值则必须按变截面梁进行计算 见图∀图 连续次梁计算简图图 外悬臂支承边梁图 交叉梁系图 相交悬臂梁图 井字梁系图 加腋梁 1刚度理论在柱构件中的体现在框架结构柱构件的布置中 柱子截面高宽比的不同取值或者说截面尺寸不同的摆向将在两个主轴方向产生很大的刚度差异 当然结构的侧向刚度还与两方向的梁截面尺寸有关 结构设计中完全可以 而且有必要利用这一特征来调整结构两向刚度的均衡∀例如 在建筑平面尺寸ΑΥΒ的结构中 由于两向的跨数及跨度接近 此时柱子就应以η/βΥ 布置 而在长方形的建筑平面中 由于两向的侧向刚度有差异 为了弥补Β方向 短方向 的刚度不足 此时柱子就应以η/β较大值布置 且应以η向平行于Β方向 见图 而绝不能与其相反否则将加剧两向结构整体刚度的差距 既不利于结构的抗风也不利于结构的抗震∀尤其在高层建筑的框架2筒体和外框筒2核心筒筒中筒 结构中前者的侧向刚度由各榀框架2剪力墙构成 故外框架柱的η向应平行于框架的计算方向 而后者的侧向刚度由外框筒的腹板框架构成故其外围柱的η方向应平行于腹板框架方向 见图 ∀这是柱子截面尺寸在不同的结构平面及不同的结构体系中取值 或曰摆向以取得更合理的结构整体刚度的典型例子∀1刚度理论在剪力墙构件中的体现剪力墙和柱同属结构的竖向构件 但剪力墙在其平面内的刚度远远大于柱 因此在结构布置中 当有剪力墙构件时 剪力墙的截面尺寸!数量!位置和形状等对结构的刚度的影响举足轻重 刚度理论在其中的体现更是十分突出∀从早期的墙率 单位建筑面积中剪力墙截面积 探讨 到以刚度为计算参数的剪力墙最低数量的各种各样的简化公式的展示 无不从刚度角度出发 探索剪力墙合理数量的规律∀所谓合理数量 一是指剪力墙不能太少 少到不足以抵抗风力或地震作用是结构设计所不允许的 二是指剪力墙不宜太多 即结构刚度不宜太大 否则对抗震反而不利 而且会造成结构造价的上升 是属于不适宜或不合理的结构设计∀不论是前者或后者 都涉及到刚度理论问题∀图 柱截面在不同平面中的摆向横纵向剪力墙连成× 形甚至闭合筒体 其刚度要比各自分散的剪力墙大 横向!纵向分散的剪力墙一个方向的刚度仅由该方向的剪力墙提供 而横向与纵向相连的剪力墙 一个方向的刚度由该方向的剪力墙及与之相连的翼缘共同提供两者的刚度大小有时可差几倍∀相同横截面积 即消耗的材料相同 形成的剪力墙刚度大的自然比刚度小的要好 这是一个非常明显的道理∀除此之外横向纵向剪力墙相连还增加结构的稳定性提高结构的抗震延性∀ 框2剪结构中的剪力墙宜设置在墙面不需要开大洞口的位置以便形成刚度较大的抗侧力构件 框架2剪力墙结构中的剪力墙 其片数总是有限的∀为了使其起到主要抗侧力构件的作用 每片剪力墙都需要具有一定的刚度如剪力墙开大洞口 则其刚度大大地被削弱 这将与设置剪力墙的初衷相违背 因此宜将剪力墙设置在不需要开大洞口的位置上这是从刚度理论出发对框架2剪力墙结构中剪力墙最佳位置选择的一个基本原则∀图 柱截面在不同结构体系中的摆向 刚度过大的较长剪力墙 宜开设洞口将其分为多肢剪力墙 较长的剪力墙由于墙的高度与墙宽之比减小 平面内刚度相当大 地震时易遭受剪切破坏而在抗震原则中 应做到/强剪弱弯0 结构构件的剪切破坏是要避免的∀为了达到此目的 需将较长剪力墙通过开设洞口 分成较均匀的若干墙段 即将刚度很大的单肢墙通过开洞口变成双肢或多肢墙 使各墙段的高宽比大于 避免剪切破坏 提高其变形能力∀这是合理控制剪力墙刚度的一个例子∀1刚度理论在构件相互作用中的体现荷载的传递使构件产生的内力与相连构件的线刚度有关∀在相同力作用下 刚度大的构件变形就小 或者相连接的构件在一个共同力作用下 刚度大的构件产生的内力就大∀由于刚度在其中起很重要的作用 因此在结构设计中就有许多有关刚度方面的考虑∀梁与楼板相连使梁的刚度增大 而梁的刚度则决定了板的边界条件 现浇钢筋混凝土结构 楼板的存在使梁截面由矩形变为×形或倒 形 不仅使梁增强了抗弯刚度而且也增强了抗扭刚度∀结构计算中 区分中跨梁及边跨梁的刚度增大系数正是这个道理 而梁的抗扭刚度大小则决定了板的边界条件 直接影响板跨中的弯矩及挠度 即梁的抗扭刚度大则板跨中的弯矩及挠度就小 相反则大∀当楼板的边界为边梁 或洞口梁 时 一般的计算将板在该支承边假设为简支 但当边梁为宽扁梁或深梁 或跨高比较小 时 由于其抗扭刚度很大 如完全按所假设的简支端来配筋 对该边界板支座来说往往是不合适的∀图 楼层节点图 顶层节点梁与柱相连节点处的弯矩按梁柱的线刚度比分配 框架节点的梁柱杆件所承受的弯矩按杆件自身。

浅谈结构设计中的刚度理论摘要：结构设计中不仅必须重视属于结构外部因素的“力”而且要牢牢地掌握及控制好属于结构内部因素的“刚度”。

前者所涉及的力的平衡、结构或构件变形的协调以及由此而产生的构件内力都是通过后者所包含的绝对刚度、线刚度及相连构件之间的相对刚度来体现的。

通过举例，叙述并分析刚度理论在整体结构及单一构件中的体现，从中折射出刚度理论在结构设计中所起的重要作用，有助于结构设计人员对刚度理论有一个清醒的认识和清晰的概念，并在具体的结构设计中科学地运用，避免结构产生不安全因素，以达到结构受力合理且能获得最佳经济效益的目的。

关键词：刚度绝对刚度线刚度相对刚度在结构设计过程中的结构布置（包括竖向构件和水平构件布置）和结构计算分析（包括计算假定和构件内力分析）阶段，一般的设计人员比较关注的是荷载的产生及其数值大小，即比较注重“力”的概念而往往会忽视结构或构件抵抗外力的变形能力的“刚度”概念。

事实上，结构中力的平衡、变形的协调以及由此产生的构件内力都是通过构件自身的线刚度及连接构件之间的相对刚度的大小来体现的。

换而言之，属于结构外部因素的“力”—楼层作用荷载、风力、地震作用以及建筑物的自重等在结构内部的作用、传递以及所引起的结构反应都要通过属于结构内部因素的“刚度”来完成。

在结构设计中对刚度理论科学的应用，从高层次、高要求的角度看就显得十分重要，它不仅能够避免结构产生不安全因素，消除结构隐患，而且可以保证构件以至于整个结构在荷载作用下，受力合理并获得最佳的经济效益。

对结构设计工作来说，运用了刚度理论可进行整体结构的宏观控制，具有定性且定量、准确有效、简捷方便的特点，有利于缩短设计周期，节省人力和时间，提高工作效率。

刚度概念贯穿于结构设计的全过程：一幢建筑物的结构设计行与不行和好与不好，关键在于结构的整体刚度和构件的相对刚度控制得是否恰当合理。

事实上，结构设计人员在结构设计过程中所进行的结构布置和构件截面的调整，都是在寻求一种合理的结构刚度，所不同的是意识的强烈程度，而结构设计的基本概念以及结构设计规范的原始精神都是围绕着刚度这一基本原理来展开的。

分析结构设计中刚度理论的作用和体针对建筑结构设计中刚度理论的应用，以梁构件和板式构件为例，对刚度理论的应用作用与体现，做了简单的论述。

从建筑工程结构设计实际效果来说，刚度理论的运用，能够起到优化结构设计的作用。

为达到上述效果，需要设计人员充分运用刚度理论知识，灵活运用各类设计手段。

标签：结构设计；刚度理论；梁构件；板式构件现阶段，建筑设计标准不断提高，尤其是结构性能，使得设计人员更加注重结构与构件的性能分析。

从理论上来说，结构与构件变形协调与内力，通常是依靠构件之间的相对刚度而实现，因此若想提高建筑物的抗震性与风力承载性能，则必须注重刚度的作用。

1 、刚度理论运用的必要性从建筑性能角度来说，判断其好坏的标准，主要是从结构刚度和建筑构件的相对刚度角度分析，看其是否合理。

在设计时，进行结构布置与构件截面调整，主要是为了确保结构刚度能够达到相关要求。

基于此，在结构设计时，要强化刚度理论运用的意识，按照设计概念与规范，以保障设计的效果。

2 、结构设计中的刚度理论的作用2.1 提高建筑抗震性能以高层建筑为例，若为侧向连续均匀变化，建筑整体曲线较为光滑。

如此，建筑各楼层均不会发生位移突变问题，刚度较为理想，即使是遇到地震情况，也不会出现倒塌现象。

若建筑存在突变情况，则刚度突变点为薄弱点。

在薄弱区域应力相对集中，极易产生塑性变形，当遇到强烈地震时，极易受损坏，发生倒塌，造成极大的损失。

若高层建筑中设置了转换层，要选择低位转换层。

同时在转换层的上下层内，要确保刚度的连续性。

按照相关规定，建筑底部的1-2层大空间的剪力强结构，将转换层的剪切刚度给控制在1左右；若为非抗震设计，则控制为≤3；若为抗震设计，则控制為≤2。

考虑到厚板转换结构，其转换层上下层的变形曲线，受到力的作用，极易发生突变。

基于此，不建议使用厚板转换层[1]。

2.2 实现侧向刚度均衡，能够避免结构扭转以结构主轴方向为例，侧向刚度均衡，能够抑制结构扭转效应。

简要分析刚度理论的应用在基础设计结构分析阶段，设计员一般比较关注的是荷载数值及配筋的大小，即比较注重“力”的概念而往往忽视结构或构件抵抗外力的变形能力、反映结构构件内在联系、影响构件内力及变形相互关系的“刚度”概念。

一方面，属于结构外部因素的“力”—活荷载以及基础的自重等在结构内部的作用、传递以及所引起的结构反应都要通过属于结构内部因素的“刚度”来完成。

另一方面，规范中有关基础设计构件计算和构造方面的要求，其核心内容也是以刚度为主线。

因此，作为设计者，能透彻理解结构刚度理论，并在结构设计中加以灵活运用，不仅能避免结构产生的不安全因素，而且还可以使构件以至于整个结构在荷载作用下，受力合理并获得最佳的经济效益。

1 适宜的地基（桩基）刚度是建筑地基基础设计的重要原则高层建筑的重要特点是上部荷载大、基础底面荷载压力大、荷载大小分布不均匀情况较为普遍，因此也对基础的要求更高。

基础不但应满足强度、稳定性、变形的要求，而且应有足够的刚度，方可保证上部结构的安全。

对于体形复杂、荷载差异较大的框架结构，采用基础刚度较大的基础形式可减少不均匀沉降，这类基础形式包括箱基、筏基、桩基等。

当柱下独立基础的长短边之比大于或者等于2、小于或等于3的范围时，对基础底板短向钢筋布置位置和数量的调整实际反映的是对基础底板不同位置刚度分布和变形考虑。

高层建筑和裙房之间不设沉降缝，当需要满足高层建筑地基承载力、降低高层建筑沉降量、减少高层建筑和裙房间的沉降差而增大高层建筑基础面积时，后浇带可设在距主楼边柱的第二跨内，此时应满足的三个条件是：（1）地基土质较均匀；（2）裙房结构刚度较好且基础以上的地下室和裙房结构层数不小于两层；（3）后浇带一侧与主楼连接的裙房基础底板厚度与高层建筑的基础底板厚度相同。

由于高层建筑和裙房荷载差异较大，“先天”上对实现两者的均匀沉降不利，而裙房较好的整体结构刚度（包括了上部结构和筏板）对调节地基不均匀沉降有重要意义，而要求临近位置的基础底板厚度相同，实际是为让两者的刚度更接近，以更好的协调两侧的沉降变形。

结构设计原理详解结构设计原理是指在建筑、工程或产品设计中，根据力学原理和材料特性，合理地确定结构的形式、尺寸、材料和连接方式的一系列理论和方法。

它是工程设计中至关重要的一环，直接关系到结构的安全性、稳定性和经济性。

本文将详细探讨结构设计原理的相关内容。

1. 强度设计原理强度设计原理是结构设计的基础，它要求结构在承受荷载时不发生破坏或失效。

根据材料的强度特性和荷载的作用方式，通过计算和分析确定结构的尺寸和材料，以满足强度要求。

常用的强度设计原理有极限状态设计和工作状态设计。

2. 刚度设计原理刚度设计原理是指结构在受力过程中的变形控制。

在设计中，需要考虑结构的刚度，以确保结构在荷载作用下变形不过大，不影响正常使用。

刚度设计原理主要包括弹性刚度和塑性刚度两个方面，通过合理的材料选择和截面设计，控制结构的刚度。

3. 稳定性设计原理稳定性设计原理是指结构在受力过程中的稳定性控制。

当结构受到外力作用时，需要保证结构不会发生失稳或倾覆。

稳定性设计原理主要包括整体稳定和局部稳定两个方面，通过合理的结构形式和截面设计，确保结构的稳定性。

4. 疲劳设计原理疲劳设计原理是指结构在长期循环荷载下的抗疲劳性能。

结构在使用过程中会受到反复的荷载作用，如果设计不合理，可能会导致结构的疲劳破坏。

通过疲劳寿命分析和疲劳强度计算，确定结构的寿命和安全系数，以保证结构的可靠性。

5. 抗震设计原理抗震设计原理是指结构在地震作用下的抗震性能。

地震是一种破坏性荷载，对结构的安全性和稳定性提出了严峻挑战。

通过地震荷载计算和结构响应分析，确定结构的抗震设计参数，以提高结构的抗震能力。

6. 经济性设计原理经济性设计原理是指在满足结构功能和安全性的前提下，尽可能降低结构的成本。

通过合理的材料选择、截面设计和连接方式，优化结构的成本效益，提高工程的经济性。

综上所述，结构设计原理是工程设计中不可或缺的一部分。

它涉及到强度、刚度、稳定性、疲劳性、抗震性和经济性等多个方面。

浅谈刚度在结构设计中的应用作者：周开其来源：《建筑工程技术与设计》2014年第18期【摘要】刚度是结构设计中最重要的概念，既揭示了“能量、力”在结构内部的传递机理，又涵盖了结构设计的主要内容，需要在设计过程中深刻领会。

本文根据自己的工作学习体会浅要分析了结构分析中的刚度概念，也仅限于结构在弹性阶段的工作情况，不足之处欢迎批评指正。

【关键词】结构设计；刚度；分析一.结构受荷的能量传递过程人们发现任何自然事物的变化必然遵循能量守恒原理和最小作用量原理。

其中，能量守恒原理揭示出事物的变化总是在一定的范围内守恒；最小作用量原理揭示出事物变化的路径总是作用量最小的路径（或过程）。

建筑结构也不例外。

从传递外部荷载的角度来看，设计一种稳定平衡的结构就是设计一个传递外部荷载的路径。

可以想象在外部荷载作用下稳定平衡的结构内部产生“力流”，该“力流”将荷载由力的作用点传至支座、地基。

在这一过程中，外部荷载在结构外部产生位移，“力流”在结构内部使材料产生应变和各点分布应力。

结构外部荷载与位移作用产生外部功，结构内部应力与应变作用产生内部势能—应变能。

能量守恒原理表明外部荷载作用的功等于结构内部的应变能（结构分析中一般以线弹性范围内小变形结构为对象，同时忽略其中能量损失。

）。

最小作用量原理表明这一路径（或过程）总是最短、最流畅的几何路径，稳定平衡的结构内部应变能最小。

在结构中最小作用量原理体现为最小势能原理。

二.刚度的内涵从能量角度出发，根据卡式第二定理可以求解单个构件位移，该公式与从虚位移原理导出的构件位移公式一致，具体表达如下：上式中：Δ为结构的整体位移；m为组成结构的构件数；∑K为结构整体刚度。

从以上公式可以看出“刚度”是联系“能量、力、变形（位移）”的桥梁。

结构传递外部荷载的过程就是能量传递的过程，属于外部因素的“力、能量”在结构内部的作用、传递及所引起的结构反应都要通过内部因素“刚度”来实现，刚度“规定”了结构内在的“力、能量”传递机理，是客观存在的内在本质。

刚度理论在结构设计中的作用和体现摘要：随着现代社会的发展，在建筑行业得到长足的发展，工程建筑的框架管理对于在工程的建设有着十分重要的影响。

工程的框架管理是一个工程的基础也是贯穿全程的，刚度理论对于工程框架的影响很广泛，本文为了研究刚度理论在结构设计中的作用和体现，通过研究分析，从刚度理论概念的贯穿工程全程性出发，进一步的看出刚度理论在整体结构和构件设计中的作用，希望对实际的框架建设有所作用。

关键词：刚度理论；结构设计；作用体现工程建设的重要任务是能够对工程的框架结构有所掌握和了解，随着现代社会生产力的发展，刚度理论应用的单位越来越广泛，为了能够看出，本文从刚度概念贯穿于结构设计的全过程出发，看出刚度理念对平面刚度和楼层高度的影响，以及侧向的刚度均衡可以抑制结构的扭转效应作用，并得出结构体系的变化表现出对结构整体刚度的要求，比例的限制体现出高层建筑对结构宏观刚度的要求，希望对实际建设有示范作用。

一、刚度概念贯穿于结构设计的全过程刚度的设计和结构的组成对于建筑物的结构设计有着非常重要的作用，建筑物的结构设计的优劣与否主要取决于结构的整体刚度和其中的构件组成是否符合科学合理的规范。

在实际的设计过程中，对于结构的设计有着非常规范的结构布置和对于构建的优化调整，当然这些调整和优化的最终目的就是为了能够寻找到一个最佳的结构的设计规范位置。

在建筑物的结构设计过程中，都是以这一点为中心而进行的各种尝试和设计，以求达到最终的服务于建筑物的安全质量。

（一）楼层平面刚度结构把握各抗侧力构件的内力在具体的高层结构之中，对于所建筑的结构设计主要是为了能够保证其承重点能够满足整个建筑的不同压力。

在不同的结构范围之中，竖向的结构构件所承受的力量主要来自于不同的方面，所以在刚度的分配方面要能够建立一定的数据模型以此来满足不同方面的压力。

这个数据模型的建立一定要能够将所有的受力点反应出来，以免造成不同的压力不均等情况[1]。

在不同的结构设计中，还有考虑到建筑物的主要施力点，这样有利于采取不同位置的承重点啊，也对于竖向构件的内力大小有一个全新的解读和把握。

理论力学中的刚度与柔度分析理论力学是研究物体在外力作用下的力学性质和相互作用的学科。

在力学中，刚度和柔度是描述物体对外力响应的重要参数。

本文将重点介绍刚度和柔度的概念、计算方法以及在工程中的应用。

一、刚度的概念与计算方法刚度是指物体抵抗形变的能力。

当物体受到外力作用时，如果能够保持形状不发生变化，即具有很高的抵抗形变能力，我们称该物体具有高的刚度。

刚度可以用来衡量物体对力的响应程度，是一个标志物体强度和刚性的指标。

在理论力学中，刚度通常用弹性系数表示。

最常见的是弹性模量，也称为杨氏模量，用E表示。

弹性模量描述了物体受力时的应变与应力之间的关系。

弹性模量越大，物体的刚度就越高。

计算刚度的方法有多种，其中最常用的是针对杆件和弹簧的刚度计算公式。

对于杆件，刚度可以通过杨氏模量和截面形状来计算。

例如，对于长度为L、截面面积为A的杆件，其刚度可以通过以下公式计算：刚度 = 弹性模量 ×截面积/长度对于弹簧，刚度可以通过弹性系数和弹簧的形状参数来计算。

例如，对于线性弹簧，其刚度可以表示为：刚度 = 弹性系数 ×弹簧长度/形变刚度的计算方法因物体的形状和材料特性而异，需要根据具体情况进行选择和计算。

二、柔度的概念与计算方法柔度是指物体在受到外力作用时发生形变的程度。

与刚度相反，柔度越高，物体对外力的响应越灵敏，形变程度越大。

在理论力学中，柔度可以用来衡量物体的柔软度和弯曲性。

柔度的计算方法与刚度类似，同样涉及物体的形状、尺寸和材料特性。

对于弹性材料，柔度可以用杨氏模量的倒数来表示。

也就是说，柔度可以表示为：柔度 = 1/弹性模量柔度越高，即弹性模量越小，物体的弯曲性越大，形变程度越严重。

对于弹簧，柔度可以通过弹性系数的倒数来表示。

即：柔度 = 1/弹性系数柔度的计算方法类似于刚度，需要根据具体情况进行选择和计算。

三、刚度与柔度在工程中的应用刚度和柔度在工程中具有广泛的应用。

它们在结构设计、材料选择以及机械性能评估等方面发挥着重要的作用。

浅谈对配筋、刚度、力流及设计思维的理解中民筑友设计院（庄伟）法师自然，大道至简，概念设计应贯通于结构设计中的始终，结构设计应悟道，一般可分为四个层次：配筋、刚度、力流与设计思维。

1引言设计一般可以这样去理解，设即设想、构想、想象；计即计算、分析、力流。

两者结合起来就是设计，设计出来的结构最好是效率、优美、功能三者的平衡统一。

不同人对结构设计有不同的理解，一般可以分为四个层次，配筋、刚度、力流及设计思维，除此之外，在结构设计中，应把设计思维贯穿其中。

2对配筋、刚度、力流及设计思维的理解2.1配筋配筋是结构设计最基本的工作，每个厉害的高手最初都是从画梁板柱施工图开始的，钢筋可以大致对照SATWE计算结果进行配置，但钢筋的背后，是强度与构造的体现，与刚度密切也密切相关。

2.2刚度结构刚度就是结构能够限制作用力所产生变形的一种性质。

在荷载不变的情况下，结构刚度大，结构的相应变形小，而结构刚度小，结构相应变形则大。

刚度看不见，摸不着，但可以通过“变形”去理解。

当力按一定的规则传递到结构上时，都会产生变形（水平变形，竖向变形，扭转变形等），变形过大，可能会引起超筋、位移比、周期比等不满足要求，变形过大，或许也是结构布置不合理。

刚度的布置应均匀，否则刚度的不均匀会导致力流的不均匀。

刚度一般有X、Y向刚度，结构周期中某个转角的平动周期不纯，其背后的本质就是该方向两侧刚度不均匀或结构内外相对刚度不合理（产生扭转变形）。

X方向或Y方向两端刚度接近（均匀）才位移比小，两端刚度大于中间刚度才会扭转小(偏心荷载作用下），周期比更容易满足，，增加结构扭转刚度也对位移比有利，属于“抗”。

控制扭转的关键在于“加减法”及X方向或Y方向两端刚度接近（均匀），要加的墙位置很重要，好钢用在刀刃上才更有效，而方法的背后，在于一个外墙与内墙的相对刚度，而不是外墙的绝对刚度大小，理解了相对刚度，就明白了“减法”在刚度调整过程中的重要作用。

减法的过程中也要控制X方向或Y方向两端刚度接近（均匀），否侧又产生扭转变形。

刚度理论在结构设计中的作用导言在进行结构的布置和分析当中，设计师一般会对“力”更加重视。

正因如此，有时候会忽视了结构、构件的变形能力等。

通常说来，其变形协调和内力，一般都由改善连接构件间的相对刚度来完成。

要想使得建筑物在使用过程中承受风力或者地震的影响，就必须重视刚度在设计中的作用。

结构设计过程中的刚度理论通常情形下，对于建筑物而言。

判断其好还是不好的标准，往往就要看它结构方面刚度与构件的相对刚度控制合不合理。

在结构设计当中，对于结构布置和构建截面进行调整，为的就是要使结构的刚度达到相关要求。

只是在设计当中，这方面的意识有多强，是以设计的基本概念和规范来体现的。

比如，在高层建筑中，其结构设计的全过程，都离不开刚度概念。

1.侧方向变化的结构在高层建筑当中，如果是侧方向的连续均匀变化，其整体曲线是比较光滑的。

这种情形下，不管在哪一个楼层，都没有位移突变的存在，这也使其不会有薄弱的地方。

对于这种结构而言，其刚度非常理想，就算是高层建筑遭遇地震。

也不会发生倒塌现象，对人们的生命才财产安全也就不会有严重威胁了。

但是，如果是另外一种情况的话，在有发生突变现象的高层建筑中，在刚度发生突变的地方，就会形成较为薄弱的地方。

在这个区域，盈利比较集中，塑性可能会产生很强的变形。

这种情形下，一旦遭遇地震等强烈的震动，就可能受到破坏，甚至是倒塌，引起重大损失。

如果高层建筑中具备转换层，要求是低位转换层，不应为高位转换层。

并且，在转换层的上下层中，其抗侧刚度应当具备良好的连续性，而非突变性。

所以按照相关的规范规定，其底部的一至二层大空间的剪力墙结构，转换层上下层的剪切刚度应当与1相接近，如果属于非抗震设计时，那就应当小于等于3，而抗震设计时就应当小于等于2。

对于后半转换结构的转换层来说，上下层变形曲线也会发生突变现象。

所以，厚板转换层结构通常不会被采用。

2.结构主轴方向的侧向刚度均衡对于这种均衡来说，它能够对结构的扭转效应起到良好的抑制作用。

刚度协调原理机械设计中的刚度协调是指通过设计和计算使零件的刚度协调一致，保证零件在某一规定区域内实现平衡的设计思想。

为了提高模具结构的适应性和效率，模具刚度协调工作显得十分重要。

其基本思想是将模具设计放在一个平面上，以平面为基准，在平面内施加一个或几个轴对其刚度的约束，使它们具有相对于基准轴不发生变化的平衡关系。

这种方法是采用平面内施加的外力与基准轴向位置的偏转角来确定刚度。

因此为了获得协调的几何形状和工作方式的要求，模具的刚度协调工作必须在平面内施加一个或几个轴向位移（一般是刚度变化时的位移）或偏转角（一般有旋转位移）要求而进行。

1、对称轴理论所谓对称轴理论是指在结构中对称地将平面分为两部分，即一部分为对称轴线，另一部分为对称轴线与水平轴线相交的点，称为对称轴。

在对称轴上施加一个或几个轴向位移或偏转角可以使对称轴相对于平行于轴线位置变化的点发生位置不变，并与轴线垂直。

对称轴中两个方向不同的轴向位移称为偏扭矩或偏角度，这些轴在对称轴上也称为对称轴。

当对称轴位移较大时，可使刚度相对于倾斜轴有较大变化；当对称轴位移较小时可使倾斜轴有较大变化。

2、刚度函数在一个平面内施加了一个轴向位移或偏转角，而不能在中心区域进行偏转的平面称中心约束面（通常称为中心点）。

在这一点施加轴向位移或偏转角，则称为中心约束面内的刚度函数。

这是一种理想形式的平面约束面时称为中心约束面，它具有很大的变形能力。

当中心约束面内具有某种偏转角时，此时该点刚度函数称为圆心约束面的刚度函数。

当中心约束面外存在一个轴向位移时，中心约束面中圆半径为t+m= f (x), f (x)就是中心约束面内零件的中心约束面的刚度函数。

3、平行四边形零件理论当在四边形或矩形零件中将任意两个平行四边形或矩形分别成两条直角和三条平行四边形的平面作为基准面时，可称为平行四边形零件理论。

它是指在基准面上只需要施加一个偏转角就能满足协调一致要求的四边形零件。

在平行四边形平面中任意两个平行方向都要施加一个偏转角。