常见的力学简化模型
实际结构是很复杂的，在对实际结构进行力学分析和计算之前必须加以简化，用一个简化图形（结构计算简图）来代替实际结构，略其次要细节，显示其基本特点，作为力学计算的基础。这一过程通常称为力学建模。
结构计算简图的选择经历一个复杂的过程，需要力学知识、结构知识、工程实践经验和洞察力，经过科学抽象、实验论证，根据实际受力、变形规律等主要因素，对结构进行合理简化。它不仅与结构的种类、功能有关，而且与作用在结构上的荷载、计算精度要求、结构构件的刚度比例、安装顺序、实际运营状态及其它指标有关。计算简图的选择可能因计算状态而异，也依赖于所要采用的计算理论和计算方法。
建筑结构简化成力学模型大概分为两个步骤：
第一步，分析结构的受力类型，比如如果是桁架，则受力构件为二力杆，也就是只受轴向拉压。如果是框架结构则为梁或者是柱，此类构件一般只考虑剪力与弯矩，不考虑轴向变形。梁不考虑轴力，柱则要考虑轴力。如果是楼板或者剪力墙，则是壳单元。考虑受弯矩与剪力，不考虑轴力。
第二步，对不同类型的构件进行力学模型化处理，比如二力杆，则在两端加铰接。梁或者柱则刚接，板或者剪力墙的壳单元则根据实际情况加自由、简支、固支等约束。然后用轴线或者平面在图中画出来就可以了。
对实际结构体系主要进行如下的简化。
结构整体的简化，除了具有明显空间特征的结构外，在多数情况下，把实际的空间结构（忽略次要的空间约束）分解为平面结构。
杆件的简化，杆件用其轴线表示，杆件之间的连接区用结点表示，并由此组成杆件系统。杆长用结点间的距离表示，并将荷载作用点转移到杆件的轴线上。
杆件间连接的简化，杆件间的连接区简化为杆轴线的汇交点——结点，杆件连接理想化为铰结点、刚结点和组合结点。各杆在铰结点处互不分离，但可以相互转动；各杆在刚结点处既不能相对移动，也不能相对转动，因此相互间的作用除了力以外还有力偶。组合结点即部分杆件之间属铰结点，另部分杆件之间属刚结点。
结构与基础间连接的简化，结构与基础的连接区简化为支座，常见的支座有四种：活动铰支座，固定铰支座，定向支座，固定支座。
荷载的简化，结构承受的荷载分为体积力和表面力两大类，都作用于杆件轴线上，并简化为分布荷载和集中荷载。
结构设计的过程与基本设计原理
所谓的结构设计，从根本意义上来讲，就是根据建筑物的功能选择适当的结构形式与使用材料，并以此来确定结构的荷载、内力，进而确定结构中最大内力发生的截面及其应力，在此基础上调整该应力与材料强度的关系，在使之相对应的基础上绘制工程图纸的过程。
“选择与设计适当的结构，使其能够在各种自身与外界的作用下，正常的工作”是结构设计的核心。
结构设计理论综述
我国设计理论的基础是概率极限状态理论就是采用以概率分析的方法来确定的荷载设计值与材料强度设计值，根据结构可能出现的极限状态来进行设计。
结构设计是一个循环的过程，在这个过程中，并非是寻求唯一化的解决方案，而是对于前提假设求得合理的结果。因此，对于同一座建筑物的结构设计的最终结论可能是多种多样的，对于同一结构的最终设计结论也可能是完全不同的。另外，由于结构是极其复杂的，材料本身是十分复杂的，荷载也是极其复杂的，因此仅仅依靠力学分析是不够的，工程师的实践经验是十分重要的。尤其在结构的选型阶段，这个过程的结论是千差万别的，优秀的工程师的超人之处在于选择过程——选择一个合理、简捷而高效的结构形式是全部设计成功的基础，或者可以说是设计的主要工作。因此，“概念设计”是结构设计的基本理念与原则。
结构设计过程
选择结构体系并确定力学计算简化模型
针对建筑物的基本功能要求，选择可以保证建筑空间与功能要求的结构体系，是结构设计的基础工作。恰当的结构体系可以使结构设计简单化，结构更加安全可靠。另外，实际结构是复杂的，是有着各种空间尺度与约束的，力学计算是难以解决这种实际结构的问题的。因此必须根据实际结构的受力与变形特征，将结构进行相应的简化，使结构成为可以用力学计算的力学模型。在简化中，简化的原则与特定的方法是十分重要的，在实际结构的施工中，必须保证采用相应的构造措施，使结构的实际受力方式与计算简化相一致。
结构受力与作用
在确定结构体系以后，随后要根据建筑物的功能、建筑物所处的地理环境与自然环境、建筑物所承担的特定的功能与建筑的标准等要素，确定建筑物可能承受的各种荷载与作用，确定结构体系、构件的最为不利荷载组合状态。
结构的破坏模式，在设计荷载所形成的临界状态下，结构工程师要确定结构破坏时的破坏模式，以保证安全。
常规的破坏模式有两种：脆性破坏与延性破坏。
另外，失稳是一种极为特殊的破坏模式，既不属于脆性也不属于延性，属于非常规的破坏模式，多发生在细长的受压构件或较薄的受压区域，在设计中应尽量避免该类构件的出现。
结构自身的处理方式以防止破坏。在前面的几方面确定后，结构设计会具体设计出结构构件的材料选用、截面形状与尺度、构件之间的联结方式等，以确保结构在各种设计的荷载作用下，保持强度、刚度与稳定性或在意外的、超过限定范围的荷载作用下，按照设计的方式产生破坏，从而在整体上体现了结构的安全性能。除此以外，结构设计还应在一定程度上满足施工的方便性要求，以确保建筑设计与结构设计的宗旨可以通过施工来体现。
建筑设计的一般程序
一栋建筑物从设计到施工落成，需要建筑师、结构工程师、设备工程师、施工工程师的通力合作。不论建设项目的规模大小、复杂程度，在设计程序方面一般必须经过三个设计阶段，即初步设汁、技术设计、施工图设计。
初步设计阶段——这主要是建筑师的工作，如建筑物的总体布置、平面组合方式、空间体型、建筑材料等，此时结构工程师要配合建筑师做出结构选型。
该阶段提出对图纸和文件主要有：建筑总平面图，包括建筑物的位置、标高，道路绿化以及基地设施的布置和说明；建筑物各层平面图、立面图、剖面图，并应说明结构方案、尺寸、材料；设计方案的构思说明书，结构方案及构造特点，主要技术经济指标；建筑设计造价估算书，包括主要建筑材料的控制数据。
技术设计阶段——该阶段的主要任务是在初步设计的基础上，确定建筑、结构、设备等专业的技术问题、技术设计的内容，各专业间相互提供资料、技术设计图纸和设计文件。要求建筑设计图纸标明与其他技术专业有关的详细尺寸，并编制建筑专业的技术条件说明书和概算书。
结构工程师要根据建筑的平面、立面构成、设备分布等做出结构布置的详细方案图，并进行力学计算。设备工程师也要提供相应的设备图纸及说明书。同时，各专业须共同研究协调，为编制施工图打下基础。
施工图设计阶段——这一过程的主要任务是在技术设计的基础上，深入了解材料供应、施工技术、设备等条件，做出可以具体指导施工过程的施工图纸，包括建筑、结构、设备等专业的全部施工图纸，工程说明书，结构计算书和设计预算书。
结构设计的一般过程
虽然不同材料的建筑结构各有特点，但设计的一般过程仍可归纳如下。
结构选型，在收集基本资料和数据（如地理位置、功能要求、荷载状况、地基承载力等）的基础上，选择结构方案——结构型式和结构承重体系。原则是满足建筑特点、使用功能的要求，受力合理，技术可行，并尽可能达到经济技术指标先进。对于有抗震设防要求的工程，要充分体现抗震概念设计思想。
结构布置，在选定结构方案的基础上，确定各结构构件之间的相互关系，初步定出结构的全部尺寸。确定结构布置也就确定了结构的计算简图，确定了各种荷载的传递路径。计算简图虽是对实际结构的简化，但应反映结构的主要特点及实际受力情况，用于内力、位移的计算。所以结构布置是否合理，将影响结构的性能。
确定材料和构件尺寸，按规范要求选定合适等级的材料，并按各项使用要求初步确定构件尺寸。结构构件的尺寸可用估算法或凭工程经验定出，也可参考有关手册，但应满足规范要求。
荷载计算，根据使用功能要求和工程所在地区抗震设防等级确定永久荷载、可变荷载（楼、屋面活荷载，风荷载等）以及地震作用。
内力分析及组合，计算各种荷载下结构的内力，在此基础上进行内力组合。各种荷载同时出现的可能性是多样的，而且活荷载位置是可能变化的，因此结构承受的荷载以及相应的内力情况也是多样的，这些应用内力组合来表达。内力组合即所述荷载效应组合，在其中求出截面的最不利内力组合值作为极限状态设计计算承载能力、变形、裂缝等的依据。
结构构件设计，采用不同结构材料的建筑结构，应按相应的设计规范计算结构构件控制截面的承载力，必要时应验算位移、变形、裂缝以及振动等的限值要求。所谓控制截面是指构件中内力最不利的截面、尺寸改变处的截面以及材料用量改变的截面等。
构造设计，各类建筑结构设计的相当一部分内容尚无法通过计算确定，可采取构造措施进行设计。大量工程实践经验表明，每项构造措施都有其作用原理和效果，因此构造设计是十分重要的设计工作。构造设计主要是根据结构布置和抗震设防要求确定结构整体及各部分的连接构造。
另外，在实际工作中，随着设计的不断细化，结构布置、材料选用、构件尺寸等都不可避免要作调整。如果变化较大时，应重新计算荷载和内力、内力组合以及承载力，验算正常使用极限状态的要求。
结构设计应完成的主要文件
结构设计计算书，结构设计计算书对结构计算简图的选取、荷载、内力分析方法和结果、结构构件控制截面计算等，都应有明确的说明。如果结构计算采用商业化计算机软件，应说明软件名称，并对计算结果作必要的校核。
结构设计施工图纸，所有设计结果，以施工图纸反映，包括结构、构件施工详图、节点构造、大样等，应标明选用材料、尺寸规格、各构件之间的相互关系、施工方法的特殊要求、采用的有关标准（或通用）图集编号等，要达到不作任何附加说明即可施工的要求。施工详图需全面符合设计规范要求，并便于施工。
