产品的结构设计是指产品开发环节中结构设计工程师根据产品功能而进行的内部结构的设计工作，产品结构设计的工作包括根据外观模型进行零件的分件、确定各个部件的固定方法、设计产品使用和运动功能的实现方式、确定产品各部分的使用材料和表面处理工艺等等，产品结构设计是机械设计的基本内容之一，也是设计过程中花费时间最多的一个工作环节。在产品形成过程中，起着十分重要的作用。

如果把设计过程视为一个数据处理过程，那么，以一个零件为例，工作能力设计只为人们提供了极为有限的数据，尽管这少量数据对于设计很重要，而零件的最终几何形状，包括每一个结构的细节和所有尺寸的确定等大量工作均需在结构设计阶段完成。其次，因为零件的构形与其用途以及其它“相邻”零件有关，为了能使各零件之间彼此“适应”，一般一个零件不能抛开其余相关零件而孤立地进行构形。因此，设计者总是需要同时构形较多的相关零件（或部件）。此外，在结构设计中，人们还需更多地考虑如何使产品尽可能做到外形美观、使用性能优良、成本低、可制造性、可装配性、维修简单、方便运输以及对环境无不良影响等等。因此可以说，结构设计具有“全方位”和“多目标”的工作特点。

一个零件、部件或产品，为要实现某种技术功能，往往可以采用不同的构形方案，而目这项工作又大都是凭着设计者的“直觉”进行的，所以结构设计具有灵活多变和工作结果多样性等特点。

对于一个产品来说，往往从不同的角度提出许多要求或限制条件，而这些要求或限制条件常常是彼此对立的。例如：高性能与低成本的要求，结构紧凑与避免干涉或足够调整空间的要求，在接触式密封中既要密封可靠又要运动阻力小的要求，以及零件既要加工简单又要装配方便的要求等等。结构设计必须面对这些要求与限制条件，并需根据各种要求与限制条件的重要程度去寻求某种“折衷”，求得对立中的统一。

作为一名结构设计从业人员，使用自己的知识和能力，实现要达到的目的。还会根据需要，提出项目的优化方案，提高项目要实现的空间价值和功能水准。结构设计与建筑设计的结合，就像车辆的两个轮子一样，相辅相成，缺一不可。

设定目标性能

结构设计，首先需要设定目标性能。需要和建筑师、业主多次沟通和确认，设定结构分析项目应该实现的目标性能。一般情况下，建筑物的某些性能指标是由法规和习惯确定的，也有个别的项目的某些性能是超越常规的设计的，所以在项目开始之前，需要和建筑师和业主达成要实现的结构设计的共识。

荷载和外力的设定

建筑结构的性能是由施加的外力决定。需要在结构承受的荷载和外力的极值范围内设定目标性能。

极值的设定

结构性能实现的具体指标主要是指变形和应力等，对它们的值设定一个限度，才能实现结构物的目标性能。

结构系统的设计

为了确定目标性能和实现这些目标性能，需要先假设建筑结构的模型系统，然后验证此模型系统在荷载和外力作用下是否满足极值要求。如果不能满足极值要求，就需要反复假设和验证结构设计，直到模型结构满足极值要求。模型假设不仅包括模型的几何机构，也需要包含使用的材质和各种结构要素等等。

基础和桩的设计

基础和桩是建筑结构组成部分。基础和桩的设计，不仅影响到实施建设项目的界限问题，也会对建设项目的工程造价和施工周期产生影响，因此需要尽早对地基进行勘察，制定出基础的设计计划。

结构的验证和设计优化

结构的验证主要是指计算模型承受设定的荷载情况下产生的变形和应力，确定它们是否在相应的极值范围内。

很多时候，即便确定了当前的模型结构的变形和应力等结果值是在相应的极值范围内，还需要进一步确认当前的模型结构是一个“好的结构”，即通过对当前模型结构进行布局调整、材质的选择、各种结构元素的选择等，实现建筑结构项的经济性、实用性等目标。

绘制结构设计图和编制结构计算书

结构设计图是结构设计的具体成果。结构设计图是重要的施工参考资料，需要确保绘制的图纸完整和准确。结构计算书，是对结构设计图上显示的形态和系统的说明，需要内容清晰明了，表述准确。

工程监理

工程监理的职责，是对工程施工作业进行监督，确保建设施工是按照设计图纸进行，最好有结构设计人员参与监理。

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参考：

1. 深泽义和，建筑结构设计精髓，中国建筑工业出版社，刘云俊译，2011年，118页~120页。

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