前言：随着时代的发展，建筑行业技术水平的提高以及业主对建筑形式多样化和功能多元化需求的增长，越来越多的建筑型式映入眼帘，从单一的混凝土结构，钢结构以及框架，剪力墙结构体系到混合结构，框剪，框筒体系;为此就需要提高技术分析手段从而确保建筑功能的实现及安全性，可靠性，经济性。本文以某地一造型特殊小型公共建筑为例进行简单的分析及探讨。
1.设计背景
该建筑为宗教佛塔，具备一般使用功能兼具观赏性，由于具备宗教背景，建筑造型不同于一般建筑，传统的建筑形式多为木石结构，且具有文物性质，在相关政策影响下，一般保留较完整，该新建佛塔拟采用现代技术方法建造，底座采用常规钢筋混凝土结构，由于造型特殊，上部佛塔采用钢结构，在以往设计的过程中，碍于行业技术发展的滞后性及时间，人力成本的局限性，多采用分离设计方法，对上部钢结构单独进行设计分析，再通过将内力作用于下部支座，对基座进行考虑上部作用力的设计分析，在没有计算机普及及行业分析软件的支持下，这项工作无疑是复杂且庞大的，并且为了保证建筑功能的实现及安全性，计算精度有限，并留有较大的安全储备，代价就是牺牲经济性。而在目前行业科技水平的加持下，通过采用计算机及相关软件一定程度上精简设计流程并大大降低人为工作量，不仅提高设计效率并且能够达到一定的经济型，即便如此，不同的设计思路和设计方法对设计结果也是有所不同。
2.设计思路及分析
本建筑地处抗震设防烈度8度区，地震加速度0.2g，第三组，特征周期为0.45s，建筑场地为Ⅱ类场地，地面粗糙类别B类，基本风压0.4KN/平米，虽然为公共建筑，规模较小，建筑抗震设防类别为丙类，设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，结构体系为框架剪力墙，根据地勘报告，虽然地处高烈度区，地质条件良好，无特殊地质环境，属于抗震一般地段，本文对基础相关设计不做说明，仅对地上部分做简要分析。
从建筑平立剖面看，建筑基座地上三层，地下一层，地上建筑高度19.300米，地上具备一定空间使用功能，两级屋面分别有16座小型佛塔（高度24米），8座中型佛塔（高度38米）及中央一座大型佛塔（高度61米）构成，佛塔基座按常规混凝土结构建模分析计算，上部佛塔采用钢结构设计，因为佛塔体型及高度均较大，且没有明显的分层概念，单独对其进行受力分析没有问题，但其因承受水平地震荷载及风荷载的作用以及自身的质量对下部整体结构的计算是不可忽略的，且由于风振引起对主体的作用也有必要进行细致分析，否则可能会引起其他相关问题（鉴于篇幅有限，本文不做深入探讨），所以针对这类不规则情况，需要引入空间模型对结构整体进行内力分析作为主要设计手段，单独内力分析作为补充分析手段。
空间建模分析的优势就是能够针对没有具体层概念的结构按照实际的空间位置及真实的受力形态进行整个结构完整的受力分析，并得到比较准确的整体计算参数和指标，帮助设计人员更好的分析和应对结构不规则的影响。对该建筑做两组建模进行对比：第一组按空间建模方式完整建立混凝土基座及上部钢结构模型，按混合结构进行整体分析，连接处采用设计约束方式保证混凝土结构和钢结构协同受力变形;第二组仅进行下部混凝土结构模型的建立和分析，上部钢结构按质量施加给模型相应位置，并根据第一组模型计算分析得到的钢结构部分底部的内力按反力形式施加给混凝土结构，对两组模型的计算结果进行对比分析。
（1）周期
周期作为结构的固有属性，反应了结构自身包括质量及刚度特性，在同一地质条件下直接决定所承受的地震力的大小，通过计算结果可以明显看到在不考虑钢结构塔楼的条件下结构的前十个阵型主要以平动阵型为主，前三个阵型均为平动阵型，第四阵型为扭转阵型，结构为正多边形均匀分布，柱网布置规则，抗扭刚度良好，第一周期仅为0.53s，略大于特征周期，位于地震加速度曲线速度控制段;考虑上部钢结构塔楼进行空间整体计算的结果中，前十阵型均为平动阵型，在阵型动画中观察主要为钢结构塔楼在水平力作用下沿X和Y方向的振动，佛塔自身在高度方向的尺寸远大于平面内的截面尺寸，成为以下部混凝土结构作为嵌固端的悬臂构件，并且本身为钢结构，刚度远小于同等尺寸钢筋混凝土结构，反映到周期中，在考虑空间结构的整体计算下第一阵型周期为1.1S，使整个结构空间计算的结果都偏“柔”，直观上符合实际结构在水平作用力下的振动形态。
（2）地震力：周期不同最直接的影响就是结构所承担的地震剪力有所区别，在建筑重力荷载代表值一定的条件下，周期决定了计算结构地震影响系数，进而决定地震剪力的大小;未考虑钢结构刚度条件下结构的地震力为X：4910KN，Y：5346KN，地震剪力为X：14695KN，Y：15166KN;考虑钢结构刚度的空间结构的地震力为X：4513KN，Y：4649KN，地震剪力为X：13443KN，Y：13864KN，地震力X方向相差9%，Y方向相差15%，地震剪力相差10%左右。随着体系变“柔”，地震外力也相应减少。
（3）风外力
钢结构对风荷载格外敏感，因此钢结构塔楼的风荷载分析不可避免，由于风荷载方向的不确定性及随机性，在空间模型中能够对各方向风荷载进行考虑和加载，很大程度上节省计算时间，提高设计效率;因为空间结构没有层概念，很难利用常规模型在楼层质点施加风荷载的方法对塔楼进行受力分析，需要采用蒙皮导荷的方法来对其进行风荷载作用下钢结构构件承载力及相关验算，并且因为不同方向来风作用于塔楼在底部支座产生的内力不同，利用空间整体计算可以简单方便的进行下部混凝土结构的包络设计，因此针对风荷载对结构的分析应以空间整体计算为主，对钢结构个体的分析验算为辅。
3.结论
综上所述，钢结构对整体结构的影响在设计上是不能忽略也不應该忽略的，在现行技术条件下是比较简单易行的：通过简单的数据对比，考虑局部钢结构的空间结构整体计算相对于传统分离式的结构分析具有比较明显的优势，在目前行业高水平发展和充分利用合理的技术手段及正确的设计理念条件下，基本能够做到比较符合真实情况的结构分析，通过合理的概念设计，利用整体结构计算结果，辅以独立的验算，并进行包络设计能够很好的在保证结构安全合理的前提下充分提高设计效率，达到经济节约的目的。
