结构设计导论
第一章 结构设计原理绪论
1.1 工程结构及其发展
1.1.1 工程结构概念 能够承受各种预期作 用，并满足人类使用功能 要求的空间骨架体系。
1.1.2 工程结构发展 可以划分为古代、 近代和现代三个阶段。 影响发展的主要因素：
结构材料，设计理论 （创新设计），施工技术。 埃菲尔铁塔
1.1.2 工程结构发展
1.古代 （公元前5000年～17世纪中叶） ◆结构材料
适合作大跨度结构或构件， 在通风干燥无虫害条件下 有良好的耐久性，弹性韧 性好，良好的隔热保温性 质，易加工，质感具装饰 性。
●缺点
南禅寺（782年）
易燃，各向异性， 受外界温湿度影响大，抵 御虫害及微生物侵蚀能力 差。
北京故宫
1.2.2 工程结构按材料分类 ◆组合结构
由组合构件组 成的结构。
组合楼盖 钢管砼结构
部分空间结构形式
1.4 结构设计理论的发展过程
◆1687年牛顿《自然哲学的数学原理》，其三大定 律为土木工程设计奠定了基础。 ◆1744年欧拉建立了柱的压屈理论，为解决结构工 程的稳定问题奠定了基础。 ◆1825年纳维建立了结构设计的容许应力法则，为 结构可靠性设计和优化设计奠定了基础。
1.1.2 工程结构发展
2.近代（17世纪中叶～20世纪中叶） ◆设计理论
以牛顿力学为标志（虎克、伯努力、欧拉、 纳维、圣文南、泊松），有了材料力学、结构力 学、弹性力学、板壳力学、虚功原理和稳定理论 等，纳维确立了容许应力法强度准则。
结构设计原理知识点
第一章 钢筋混凝土结构基本概念及材料的物理力学性能
1.混凝土立方体抗压强度cu f ：（基本强度指标）以边长150mm 立方体试件，按标准方法制作养护28d ，标准试验方法（不涂润滑剂，全截面受压，加载速度0.15~0.25MPa/s ）测得的抗压强度作为混凝土立方体抗压强度
cu f 。
影响立方体强度主要因素为试件尺寸和试验方法。尺寸效应关系： cu f （150）=0.95cu f （100）
cu f （150）=1.05cu f （200）
2.混凝土弹性模量和变形模量。
①原点弹性模量：在混凝土受压应力—应变曲线图的原点作切线，该切线曲率即为原点弹性模量。表示为：E '=σ/ε=tan α0
②变形模量：连接混凝土应力应变—曲线的原点及曲线上某一点K 作割线，K 点混凝土应力为σc （=0.5c f ），该割线（OK ）的斜率即为变形模量，也称割线模量或弹塑性模量。
E c '''=tan α1=σc /εc 混凝土受拉弹性模量与受压弹性模量相等。 ③切线模量：混凝土应力应变—上某应力σc 处作一切线，该切线斜率即为相应于应力σc 时的切线模量''c E =d σ/d ε
3 . 徐变变形：在应力长期不变的作用下，混凝土的应变随时间增长的现象称为徐变。
影响徐变的因素：a. 内在因素，包括混凝土组成、龄期，龄期越早，徐变越大；b. 环境条件，指养护和使用时的温度、湿度，温度越高，湿度越低，徐变越大；c. 应力条件，压应力σ﹤0.5
c f ，徐变与应力呈线性关系；当压应力σ介于（0.5～0.8）c f 之间，徐变增长比应力快；当压应力σ﹥0.8
学习建筑设计的五本经典教材推荐
学习建筑设计的五本经典教材推荐在学习建筑设计的过程中，教材是我们不可或缺的学习工具。一本好的教材不仅能帮助我们建立扎实的基础知识，还能培养我们的设计思维和审美能力。本文将推荐五本经典的建筑设计教材，帮助读者在学习建筑设计过程中更好地选择适合自己的教材。
一、《建筑设计原理》
这本由亨利·索托著作的教材是建筑设计领域的经典之作。《建筑设计原理》系统地介绍了建筑设计的基本原理和方法，不仅包括设计理论和建筑构图，还包括建筑功能、空间组织等内容。该教材既适合初学者入门，也适合有一定基础的学生深入学习。其重点在于培养学生的观察力、分析力和创造力，是建筑设计学习的必备教材。
二、《建筑设计的原则与方法》
由乌尔里希·坎普和陈新创作的《建筑设计的原则与方法》是一本介绍建筑设计理论和实践的教材。该教材以修正主义设计理论为基础，阐述了建筑设计的基本原则和方法，具有很高的实用性。它通过丰富的案例分析和实践指导，帮助学生掌握建筑设计的核心思想，并能够灵活运用到实际设计中。
三、《建筑结构学》
《建筑结构学》是一本经典的建筑结构教材，由陈昌蕴编写。该教材全面介绍了建筑结构学的基本概念、原理和设计方法，重点讲解了各类结构的力学性能和设计要求。通过学习《建筑结构学》，学生可
以了解建筑结构的基本原理，掌握结构设计的基本方法，为后续的建筑设计工作打下坚实的基础。
四、《建筑设计导论》
《建筑设计导论》由佩尔维斯·里格诺特和弗朗西斯·D·K·钱布利斯合著，是一本关于建筑设计的综合性导论教材。该教材从建筑学的起源和发展、建筑设计的基本概念和方法等方面进行了介绍，同时还讨论了建筑设计与社会文化、环境等诸多关联问题。学习《建筑设计导论》，可以拓宽学生的视野，培养他们综合思考和创新设计的能力。
结构设计原理简介
结构设计原理简介
结构设计原理是指在建筑、土木工程等领域中，根据工程要求和结构特点，通过科学的方法和理论，确定结构的形式、尺寸、材料等方面的设计原则。它是建筑和土木工程的核心内容之一，对于保证工程的安全、稳定和经济性具有重要作用。本文将简要介绍结构设计原理的基本概念、主要内容和应用。
一、结构设计原理的基本概念
结构设计原理是指在建筑和土木工程中，根据结构的力学性能和工程要求，通过合理的设计方法和原则，确定结构的形式、尺寸、材料等方面的基本规定。它是建筑和土木工程设计的基石，对于工程的安全性、可靠性和经济性具有决定性的影响。
二、结构设计原理的主要内容
1. 结构的受力分析：结构设计的第一步是进行受力分析，确定结构所受到的外力以及结构内部受力的大小和方向。通过受力分析，可以确定结构的受力状态，为后续的设计提供依据。
2. 结构的形式选择：根据工程要求和结构特点，选择合适的结构形式。常见的结构形式包括梁、柱、桁架等，每种结构形式都有其适用的范围和特点。
3. 结构的尺寸设计：确定结构的尺寸，包括截面尺寸、跨度、高度等。结构的尺寸设计需要考虑结构的受力性能、变形控制和施工要求等因素。
4. 结构的材料选择：选择合适的材料用于结构的建造。常见的结构材料包括钢材、混凝土、木材等，每种材料都有其特点和适用范围。
5. 结构的连接设计：设计结构的连接方式和连接件，确保结构的稳定性和可靠性。连接设计需要考虑结构的受力传递、变形控制和施工要求等因素。
三、结构设计原理的应用
结构设计原理广泛应用于建筑和土木工程领域。在建筑设计中，结构设计原理被用于确定建筑物的结构形式、尺寸和材料，确保建筑物的安全和稳定。在土木工程中，结构设计原理被用于设计桥梁、隧道、水坝等工程结构，确保工程的安全和经济性。
结构设计原理第四版
结构设计原理第四版
结构设计原理第四版介绍了建筑结构设计的基本原则和方法，不仅包括了建筑力学、结构分析方法和结构设计的基本理论，还涵盖了新材料、新技术在建筑结构设计中的应用。本书通过系统的理论阐述和实际案例分析，帮助读者深入理解建筑结构设计的核心概念和实践技巧。
该书第一章介绍了建筑结构设计的基本原则和设计理念，包括结构的稳定性、安全性、适应性和经济性等方面的考虑。第二章通过实例分析，详细介绍了结构设计的基本步骤和方法，包括荷载计算、结构分析和构件设计等内容。
第三章以钢结构为例，详细介绍了钢结构的设计原则和方法，包括材料的选择、构件的设计和节点的连接等。第四章以混凝土结构为例，介绍了混凝土结构的设计原则和方法，包括材料的选择、构件的设计和施工工艺等。
第五章介绍了结构设计中的一些常见问题和挑战，包括地震、风载和温度变形等方面的考虑。第六章介绍了结构设计中的一些新材料和新技术的应用，包括增强材料、结构优化和数字化设计等内容。
最后一章通过实例分析，总结了本书的核心内容，并提出了未来建筑结构设计的发展方向和趋势。本书适用于建筑结构设计的专业人士和学生，也可作为相关专业的教材。它不仅能够帮助读者系统地掌握建筑结构设计的理论和方法，还能够提高读者的实践能力和创新思维。
讲述建筑结构与原理的书籍
讲述建筑结构与原理的书籍
建筑结构与原理是建筑学乃至工程学中的重要基础课程，旨在教授学生有关建筑结构设计和构造方面的知识。而一本好的书籍可以帮助学生更好地理解和掌握这些知识，并在实践中应用。下面我将推荐几本经典的建筑结构与原理的书籍。
1. 《建筑结构学》（Structures: Or Why Things Don't Fall Down）
作者：乔治·E·格米斯特（J. E. Gordon）
这本书是经典之作，以通俗易懂的方式讲解了建筑结构的基本原理。书中涵盖了材料的力学性能、物理性质和应用，以及各种结构系统的设计原则和建筑结构的基本组成部分等。作者通过大量的实例和插图，引导读者深入了解建筑结构的力学和设计理念。
2. 《建筑结构导论》（Introduction to Architecture）
作者：弗朗西斯·D·K·钟（Francis D. K. Ching）
这本书主要介绍了建筑结构设计的基本原理和相关概念。它包括了建筑材料的特性、力学、力学平衡和结构构件的力学分析，以及不同类型建筑结构的设计原则。书中的插图和示意图非常清晰，加深了读者对建筑结构的理解，是一本非常适合入门学习的教材。
3. 《结构的结构：详解结构设计思维》（The Structure of Design: An Engineer's Extraordinary Life in Architecture）
作者：亚瑟·戴森（Arthur Gensler）
这本书是著名建筑设计师亚瑟·戴森的自传，他是Gensler公司（全球最大的建筑设计公司之一）的创立者。书中介绍了戴森作为一名建筑师如何将结构设计与建筑设计相结合，以及他对建筑结构设计的思考和创新。通过戴森丰富的实践经验和案例分享，读者可以更好地理解建筑结构与建筑设计之间的关系。
结构设计原理
结构设计原理
结构设计原理是指在建筑、桥梁、机械、电子等领域中，为了保证结构的稳定性、可靠性、经济性和安全性，所遵循的一些基本原则。
以下是结构设计原理的几个重要方面：
1.力学原理：根据物理力学的基本原理，计算和分析结构受力情况，确定合理的材料、断面和尺寸，使结构在正常使用条件下具有足够的强度和刚度。
2.材料选用原理：根据材料的物理力学性质和工程使用要求，选择合适的材料。不同材料的力学性质不同，对结构的强度、刚度、耐久性等都有重要影响。
3.构件连接原理：构件之间的连接方式对结构的强度和稳定性有很大影响。要选择合适的连接方式，并在设计时考虑接头的强度和刚度等因素。
4.统一性原理：结构设计应当体现统一性，即在整个结构中使用相同的设计原则、构件和材料，以确保结构的一致性和稳定性。
5.简洁性原理：结构设计应尽量简洁，避免设计过于复杂或使用过多的构件和材料，以降低成本和施工难度。
6.安全性原理：结构设计必须具备足够的安全性，确保在正常使用条件下不会发生结构破坏或崩溃等危险情况。
综上所述，结构设计原理是结构设计中必须遵循的基本原则，它们相互关联，共同保证结构的稳定性和安全性。
结构设计原理简明教程
结构设计原理简明教程
结构设计是建筑工程中的重要环节，它涉及到建筑物的稳定性、承载力以及安全性等方面。本文将通过简明的方式介绍结构设计的原理，帮助读者更好地理解和应用于实际工程中。
一、结构设计的基本原理
1. 承载力原理
结构设计的首要目标是确保建筑物具有足够的承载能力，能够承受各种荷载的作用。在设计过程中，需要根据建筑物的用途和荷载情况，合理确定结构的尺寸、材料和连接方式，以保证结构的稳定性和安全性。
2. 强度原理
结构设计中的强度原理是指结构在承受荷载作用时，各构件和连接部位不会发生破坏或变形。为了满足强度要求，设计师需要根据材料的力学性能和荷载特点，合理选择构件的尺寸和材料，确保结构的强度满足设计要求。
3. 刚度原理
刚度原理是指结构在受力时的变形程度。结构设计需要考虑建筑物在使用过程中的变形限制，以保证其正常运行和使用。设计师需要通过合理的刚度控制，使结构在承受荷载时的变形满足规定的限制，同时避免过度刚性导致的破坏。
二、结构设计的方法和步骤
1. 结构设计方法
在结构设计中，常用的方法包括力学分析法、试验法和计算机模拟法等。力学分析法是最常用的方法，通过应力、应变和变形等参数的计算和分析，确定结构的受力状态和变形情况。试验法是通过实验测试结构的力学性能，获取实际数据进行
设计。计算机模拟法则是利用计算机软件对结构进行数值模拟和分析，得出结构的受力和变形情况。
2. 结构设计步骤
结构设计的步骤可以简要概括为以下几个方面：
（1）确定设计目标和要求：根据建筑物的用途和功能，明确设计的目标和要求，包括承载力、强度和刚度等方面。
结构设计理论
一、结构设计的过程（了解）
本文是送给刚接触结构设计及希望从事结构设计的新手的，其目的是使新手们对结构设计的过程以及结构设计所包括的内容有一个大致的了解，请前辈们不要见笑了，新人们有什么问题也可以在贴中提出来，大家共同讨论，共同进步..
1，看懂建筑图
结构设计，就是对建筑物的结构构造进行设计，首先当然要有建筑施工图，还要能真正看懂建筑施工图，了解建筑师的设计意图以及建筑各部分的功能及做法，建筑物是一个复杂物体，所涉及的面也很广，所以在看建筑图的同时，作为一个结构师，需要和建筑，水电，暖通空调，勘察等各专业进行咨询了解各专业的各项指标。在看懂建筑图后，作为一个结构师，这个时候心里应该对整个结构的选型及基本框架有了一个大致的思路了.
2，建模(以框架结构为例)（关键）
当结构师对整个建筑有了一定的了解后，可以考虑建模了，建模就是利用软件，把心中对建筑物的构思在电脑上再现出来，然后再利用软件的计算功能进行适当的调整，使之符合现行规范以及满足各方面的需要.现在进行结构设计的软件很多，常用的有PKPM，广厦，TBSA等，大致都差不多。这里不对软件的具体操作做过多的描述，有兴趣的可以看看，每个软件的操作说明书（好厚好厚的，买起来会破产）。每个软件都差不多，首先要建轴网，这个简单，反正建筑已经把轴网定好了，输进去就行了，然后就是定柱截面及布置柱子。柱截面的大小的确定需要一定的经验，作为新手，刚开始无法确定也没什么，随便定一个，慢慢再调整也行。柱子布置也需要结构师对整个建筑的受力合理性有一定的结构理念，柱子布置的合理性对整个建筑的安全与否以及造价的高低起决定性作用...不过建筑师在建筑图中基本已经布好了柱网，作为结构师只需要对布好的柱网进行研究其是否合理.适当的时候需要建议建筑更改柱网.当布好了柱网以后就是梁截面以及主次梁的布置.梁截面相对容易确定一点，主梁按1/8~1/12跨度考虑，次梁可以相对取大一点主次梁的高度要有一定的差别，这个规范上都有要求。而主次梁的布置就是一门学问，这也是一个涉及安全及造价的一个大的方面.总的原则的要求传力明确,次梁传到主梁，主梁传到柱.力求使各部分受力均匀。还有，根据建筑物各部分功能的不同，考虑梁布置及梁高的确定（比如住宅，在房中间做一道梁，本来层就只有3米，一道梁去掉几十公分，那业主不骂人才怪...）。梁布完后，基本上板也就被划分出来了，当然悬挑板什么的现在还没有，需要以后再加上...,梁板柱布置完后就要输入基本的参数啦，比如混凝土强度啊，每一标准层的层高啊，板厚啊，保护层啊，这个每个软件设置的都不同，但输入原则是严格按规范执行.当整个三维线框构架完成，就需要加入荷载及设置各种参数了，比如板厚啊，板的受力方式啊，悬挑板的位置及荷载啊什么的，这时候模形也可以讲基本完成了，生成三维线框看看效果吧，可以很形象的表现出原来在结构师脑中那个虚构的框架.
[结构设计原理课程设计(完整版)
结构设计原理课程设计(完整版)
1. 引言
结构设计原理是土木工程中的重要课程之一，其涵盖了结构设计的基本原理和
方法。在土木工程的行业中，结构设计是不可或缺的一环，它涉及到建筑物、桥梁、水坝、隧道等各种各样的结构体系。结构设计不仅关乎建筑物的稳定性和安全性，还直接关系到建筑物的寿命和经济性。因此，掌握结构设计原理是每一位土木工程师的必修课。
本课程设计旨在为学生提供一种实践学习结构设计原理的方式，通过实际的案
例来探讨结构设计原理的应用。本课程设计分为三部分：结构设计原理的理论基础、设计案例分析以及设计方案的优化与评估。整个课程设计将通过三个实际工程案例来展开，学生将在此基础上设计自己的结构方案。
2. 结构设计原理的理论基础
结构设计原理的理论基础是为学生提供结构设计的基本原理和方法。本部分主
要包括结构力学、材料力学、结构分析等基本理论。
2.1 结构力学
结构力学是结构设计的基础，包括静力学、动力学、板壳理论、稳定性等方面。在本部分，学生将学习结构力学及其应用，包括刚性连续体的受力分析、受力构件的设计、结构模型的简化和分析等。
2.2 材料力学
材料力学是结构设计中重要的组成部分，包括弹性力学、塑性力学、损伤力学
等方面。本部分将介绍材料力学的基本理论，包括应力与应变、变形与应力、弹性和塑性行为等。
2.3 结构分析
结构分析是结构设计的关键环节，本部分将介绍结构分析的基本理论和方法。
主要包括有限元分析、动力分析、热力分析、疲劳分析等方面。学生将在此部分掌握基本的结构分析技术。
3. 设计案例分析
本部分将通过三个实际工程案例展开，分别是建筑物的结构设计、桥梁的设计
结构设计知识点汇总
结构设计是建筑设计的重要组成部分，旨在确保建筑物的稳定性、安全性和功能性。本文将汇总常见的结构设计知识点，包括结构设计基础知识、结构荷载、结构材料和结构体系等内容。
一、结构设计基础知识
1.1结构设计的基本原理
结构设计的基本原理包括平衡原理、相容性原理和构造合理性原理。平衡原理要求结构满足力学平衡条件；相容性原理要求结构各部分之间具有良好的相容性；构造合理性原理要求结构的设计和施工具备经济性和可行性。
1.2结构设计的基本步骤
结构设计的基本步骤包括确定结构的类型、选择适当的结构体系、进行荷载计算、选择合适的结构材料和进行详细设计等。
1.3结构设计的主要荷载
结构设计需要考虑的主要荷载包括自重、活载、风载、地震荷载和温度荷载等。
二、结构荷载
2.1自重
自重是指建筑物本身的重量，包括结构和非结构部分的重量。结构设计时需要准确计算自重，并进行合理的分配。
3.3木材
木材是常用的结构材料之一，具有良好的抗压和抗拉性能。在木结构设计中，需要考虑木材的强度、稳定性和防腐性等因素。
3.4复合材料
复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的材料，具有优异的力学性能和耐久性。在复合材料结构设计中，需要考虑复合材料的层合方式、力学性能和制造工艺等因素。
四、结构体系
4.1框架结构
2.2活载
活载包括人员、家具、设备和运载工具等可变的荷载。结构设计需要根据不同用途和场所的要求，合理估计活载的大小和分布。
结构设计原理ppt课件
总论
主要内容：
总论、钢筋混凝土结构的基本概念及材料物理力学性 能，4学时 结构按极限状态法设计计算原则，2学时 受弯构件正截面承载力计算，18学时 受弯构件斜截面承载力计算，10学时 受压构件正截面承载力计算，14学时 钢筋混凝土受弯构件的应力、裂缝和变形，4学时 局部承压，2学时 预应力混凝土结构的基本概念，4学时 预应力混凝土受弯构件的设计与计算，14学时 部分预应力混凝土受弯构件，4学时
总论
香港汀九桥 ： 汀九桥是世界上第一座多跨连续斜拉桥， 该桥三桥五塔，主跨为（475m+448m）的结合梁，桥面为 双向3车道车行道，由两块桥面板组成，中间设置5.5m宽 的伸缩缝。桥塔为独柱型，三索面成扇形布置。
总论
东海大桥跨越杭州湾北部海域，连接上海南汇区芦潮港镇与浙江 嵊泗崎岖列岛的小洋山岛，是上海洋山国际深水港的重要配套工 程，大桥全长27.4Km，左右幅分离，单幅桥面宽15.25m，双向六 车道，按高速公路标准设计，设计时速80km/h。
总论
本课程的教学目的：
学会解决工程中的问题：尤其是工程综合问题 学会分析工程中的问题： 学会工程结构设计方法： 学会发现工程中的问题：创新和发展 学会研究工程中的问题：理论研究 Inquiry：put forward your own opinion Study: solve the problem by yourself Conclusion: that not exist before
《结构设计》课件
结构设计的未来发展趋势
随着科技的不断进步，结构设计将更加注重可持续性、智能化、模块化和创 新性。对新材料和新技术的应用将推动结构设计的进一步发展。
风荷载较大
增加建筑物的抗风性能，采用适当的偏心设置和抗风结构措施等。
结构设计的案例分析
迪拜哈利法塔
作为世界上最高的建筑物之 一，哈利法塔的结构设计克 服了高度和风荷载等巨大挑 战。
金门大桥
悉尼歌剧院
金门大桥的结构设计以其独 特的双塔和悬索结构而闻名， 具有极高的承载能力。
歌剧院的结构设计结合了曲 面和壳体结构，创造了它独 特的外观和令人惊叹的空间 感。
结构设计的基本原则
1 安全原则
确保建筑物在正常使 用和极端情况下都能 够保持稳定，保护人 员和财产的安全。
2 经济原则
在保证建筑物安全性 的前提下，尽可能地 降低建造成本。
3 美观原则
结构设计应与建筑的 整体风格和审美要求 相协调，提高建筑物 的观赏性。
结构设计的流程
1
初步设计
2
进行初始结构设计，并进行初步的
《结构设计》PPT课件
结构设计是指从事建筑设计时，对建筑物的结构系统进行合理设计的过程。 它是建筑设计中至关重要的一部分，决定着建筑物的安全性和稳定性。
结构设计的定义
结构设计是指在建筑设计中，对建筑物的Hale Waihona Puke Baidu构系统进行合理设计和布置的过程。
结构设计原理总结
结构设计原理总结
引言：
结构设计是一门复杂而重要的学科，它涉及到建筑、工程、机械等领域。设计一个稳定、耐久的结构不仅需要专业知识，还需要对原理和理论有深入的了解。本文将总结一些结构设计的基本原理，希望能为读者提供一些参考。
1. 荷载与强度原理：
结构的设计首先需要考虑到所承受的荷载，这包括静态荷载和动态荷载。静态荷载是指与结构常态相关的荷载，比如自重、载荷等。动态荷载则是指与结构运行相关的荷载，比如风荷载、地震荷载等。结构设计需要根据这些荷载来确定结构的强度，确保其能够承受和稳定地传递荷载。强度原理要求结构的受力部位强度要充足，能够满足荷载条件。
2. 刚度与变形原理：
结构的刚度决定了其在受力时的变形程度。刚度高的结构会有较小的变形，反之则会有较大的变形。设计时需要根据结构的使用要求和场所要求来确定结构的刚度。同时，还需要考虑结构的变形是否满足安全要求和审美要求。刚度和变形原理一起考虑，可以实现结构在不超限的情况下满足使用要求。
3. 稳定与可靠性原理：
结构的稳定性是指结构在受力时能够保持平衡和稳定，不发生倒
塌、破坏等情况。稳定与可靠性原理要求结构的几何形状和材料性能能够保证结构的稳定。在设计时需要加强结构的支撑和加固，以提高结构的稳定性和可靠性。同时，还需要合理选择材料和配筋，确保结构在使用寿命内不会发生严重破坏。
4. 经济与可施工性原理：
结构设计除了考虑到强度、刚度、稳定性等要求外，还需要考虑到经济和可施工性。经济原理要求结构的设计成本尽可能低，材料的使用量和施工难度要适中。可施工性原理则要求结构的施工过程合理简便，不容易出现问题。结构设计时需要平衡这些要求，既要满足功能和安全要求，又要尽量节约成本和提高施工效率。
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如图1-8所示，螺纹孔孔边如果不倒尾，则螺纹容易被碰坏，碰坏 后易产生装拆困难，但如果将钉孔口倒角可以避免。
3.多样性特点
通过改变零件结构本身的形态——形状、位置、数目、尺寸，零件 的材料，零件间的连接方式、运动方式等，可以得到许多不同的机械结 构方案。
满足同样功能的结构的多样性，得到一个尽可能大的结构设计方案 解空间，是进行结构创新设计中的一个不可缺少的环节，是进行结构创 新设计和优化设计的重要前提。
结构设计是涉及问题最多、最具体、工作量最大的工作阶段，是一 种蕴藏着巨大优化和创新潜力的工作。它要求设计师必须掌握多门基础 理论知识，更要求设计师必须具备丰富的工程知识和实践经验。
现代产品结构设计不但要满足机械设备的基本功能要求，还要兼顾 其他技术、经济和社会要求，并且应系统地设计出尽可能多的可能方案 ，然后从中优选。
似细节的问题，才能充分理解结构设计的多样性问题，才能充分发挥设
计师的创造能力。
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1.3 结构设计的要求
结构设计过程要统筹兼顾多种技术、经济和社会的要求，即结构设 计有很多实际限制。例如发动机，它不仅要满足将化学能转化为机械能 这一功能要求，而且还要满足下列诸多要求!较少的制造使用费用、高 的效率、较低的噪声、较低的有害物质排放、长的使用寿命、高的可靠 性、小的体积、低的自重、便于制造、便于安装、便于检查、便于维护 和修理、便于废品回收、便于资源再利用等。
如图1-6所示，如零件两部分交接处有直角转弯，则会在该处产生 较大的应力集中。设计时可将直角转弯改为斜面和圆弧过渡，这样可以 减少应力集中，防止热裂。
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1.2 结构设计的特点
如图1-7所示的凸缘，用的是先加工成整圆，切去两边再加工两端 圆弧的方法。在零件的形状变化并不影响其使用性能的条件下，在设计 时应采用最容易加工的形状。
如图1-9所示即为改变零件结构本身的形态所得到的不同的滚动导 轨结构方案。
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1.2 结构设计的特点
4.创造性特点
市场竞争日益激烈，需求向个性化发展，人们对产品质量的提高永 无止境，因此，创新设计在现代产品设计中的作用越来越重要，并将是 未来技术产品开发的竞争焦点。
结构创新设计就是要构造出大量可供优选的可能性方法，即构造出 大的优化求解空间，为优化设计提供依据，这是结构设计中最具创造性 的地方。
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1.2 结构设计的特点
细节不是无关大局的小节。它的差别能导致整个产品的技术、经济 性能的显著差异。结构细节决定了产品质量的高低。实际中，绝大多数 机械故障和质量问题，不是因为工作原理，而是错误的或不合理的结构 细节所致。结构上的细节缺陷可能导致整个零件难以甚至无法制造和实 现其功能。
创新设计是一种创造性的思维活动，运用创造性的思维方法能显著 地提高产品设计师的创造设计能力。在对过去的经验和知识的分解和综 合基础之上，充分发挥设计师的创造性能力，将会设计出性能更完善的 产品。
基于上面对结构设计特点的分析可知，实践性特点是结构设计最基
本的特点。设计师只有积累了一定的实践经验，才能从容地处理一些貌
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1.2 结构设计的特点
如图1-2所示，采用径向锥销和半圆键加紧定螺钉的固定轴上零件 的方法，在实际应用中都要求配作，在装配时，进行这些加工效率是比 较低的，而采用轴用弹簧卡圈作轴向固定则要好些。
如图1-3所示的考虑节料的冲压件结构。可以将零件设计成能相互 嵌入的形状，这样既不降低零件的性能，又可以节省很多材料。
结构设计包括4个方面的内容。 功能设计——满足并在技术上具体实现产品的主要功能要求。 质量设计——兼顾其他要求和限制，提高产品的质量和性能价格比 。这已成为现代工程设计的特征。
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Baidu Nhomakorabea
1.1 结构设计概述
优化设计和创新设计——用结构设计变元等创新设计方法系统地构 造尽可能大的结构方案解空间，并用创造性设计思维方法和其他科学方 法进行优选和创新。
细节并不简单，细节的改进也不是唾手可得的，需要设计者掌握相 应的专业知识和实践知识。改进设计是一个需要亲自体验的渐进过程， 理解别人的设计和自己亲自设计其难易程度是有天壤之别的。
如图1-5所示，为减小零件的加工量、提高配合精度，应尽量减小 配合长度。如果必须要有很长的配合面，则可将孔的中间部分加大，这 样中间部分就不必精密加工，加工方便，配合的效果较好。
CAD技术的应用——计算机辅助设计技术应用于产品结构设计的计 算、制图，以及制备技术文件等工作，并为设计师提供丰富的设计信息 ，提高设计师的空间思维能力和创新能力。
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1.2 结构设计的特点
结构设计包括下面4个特点。 1.实践性特点 实践性是结构设计创新的源泉与归宿。有问题要解决，人们才会千 万百计地想办法，以满足自己解决问题的需要，以获得一个满意的设计 结果。反过来，通过实践获得实践经验又帮助设计师优化他们的设计。 长期以来，机械结构设计依靠的就是机械设计师的实践经验。只有通过 实践，创新的思想才能转化为现实;只有通过不断实践，人的创新意识 和能力才能得到培养。 下面几个例子就是来源于实践的设计。如果没有实践经验，就很难 发现这些问题。 如图1-1所示，在设计销钉定位结构时，必须考虑到销钉应易于从 销钉孔中拔出，因此就有了把销钉孔做成通孔的结构、带螺纹尾的销钉 (有内螺纹和外螺纹)的结构等。对于盲孔，为避免孔中封入空气引起装 拆困难，还应该有通气孔。
如图1-4(a) 所示的零件采用整体锻造，加工余量大。修改设计后 采用铸锻焊复合结构，将整体分为两部分[见图1-4(b)]，下半部分为锻 成的腔体，上半部分为铸钢制成的头部，将两者焊接成一个整体，可使 毛坯重量减轻一半，机加工量也减少了40%。
2.细节性特点 结构设计是一种细节性设计。与原理方案设计相比，结构设计是通 过许多细节设计来兼顾产品的各种要求，细节的总和就是质量，现代技 术产品的竞争焦点不是其工作原理，而是产品的技术指标。
第1章 结构设计导论
1.1 结构设计概述 1.2 结构设计的特点 1.3 结构设计的要求 1.4 结构设计的基本原则和步骤
1.1 结构设计概述
结构设计是产品设计中技术设计阶段的一个重要环节，它是在总体 设计的基础上，根据选定的原理方案，确定满足功能要求的零部件材料 、热处理万式、零部件结构尺寸等。