建筑结构设计中的概念设计与结构设计

来源:教案设计 发布时间:2022-12-27 18:15:04 点击:

摘要:随着社会的进步以及生活水平的不断提高,我国经济的快速发展为建筑行业的持续发展注入了新的活力,并加快了建筑领域对其作业中所使用的建筑技术的完善和优化的脚步。建筑行业中最为关键的部分就是建筑结构设计,它直接关系着整个建筑工程能否顺利实施以及能否投入使用。而概念设计和结构措施则是建筑结构设计中的核心所在,因此为提高建筑结构设计的水平,需要合理的应用概念设计和结构措施。文章针对建筑结构设计中的概念设计与结构设计作了具体的分析,以供参考。

关键词:建筑结构设计;概念设计;应用

在设计建筑结构过程中,概念设计和结构措施则发挥着重要作用,通过对概念设计和结构措施的有效运用,从根本上增强了建筑结构设计的水平和程度,从而推动了我国建筑行业的快速发展和提高了我国国民经济的发展水平。

一、概念设计与结构设计

概念设计与结构设计相比,前者属于“定性”的过程,而结构设计则是将前者“定性”转化为“定量”的过程。概念设计侧重的是从全局角度综合建筑物功能、结构安全以及建设场地情况等因素确定结构体系、基础形式以及构件尺寸等项目的过程。而结构设计则是以概念设计确定的项目为基础,依据力学原理与数学计算结果以及构造规定对结构进行最终设计的过程。

现实生活中,许多设计人员都忽略了概念设计的重要性。在进行结构设计时,最先强调的是计算结果,对结构的构造则不够关心。据笔者的了解,部分结构设计单位总工都不重视工程概念设计环节,他们的主要精力都放在对设计人员计算过程、计算结果以及设计图纸的审核。此外,行业的一个误区就是过分强调软件的重要作用,许多设计人员(尤其是新手)一切设计均以软件计算结果为准。这是极为不妥的,严重的甚至会导致事故的发生。

当然,我们应当在设计过程中同时加强对概念设计与结构设计的重视,切不可厚此薄彼。概念设计固然重要,但是没有准确的受力分析计算、没有各组成构件的安全保障,就没有整体结构的安全可靠。

二、概念设计对于建筑结构设计的重要性

(一)建筑結构设计的中心思想就是概念设计

在进行结构设计时,将整体的概念应用于一个特定的建筑空间,最后实现建筑结构总体方案的设计,这也是一个结构工程师主要的任务。概念设计可以体现先进设计思想的本质,一般情况下人们的普遍想法是,一个结构工程师对概念设计成果的完善以及创新,将会在他们工作年限不断增加的过程中处理得越来越到位,然而这个规律只是一种假设,它只有在不被外部的一些条件加以约束限制的前提下才会出现。在进行实际的操作时,伴随着不断明确细化的社会分工,对于大多数的结构工程师,他们不仅专业知识十分陈旧,而且缺乏概念设计的创新,在进行具体的设计实施工作时,他们也会十分依赖那些设计手册以及规范,抑或是进行模仿性质的创新,同时他们害怕于突破性以及自主性的创新,严重的甚至会产生抵触的情绪对于新的工艺以及建筑方面的新技术。

(二)优秀的概念设计有利于建筑结构设计目标的实现

在当今社会,计算机结构程序设计一体化已经被广泛应用,这些结构工程师在使用计算机进行处理而获得的设计结果,它们存在的不合理甚至产生的错误都没有被结构工程师及时地发现,就是因为它们过分地信赖计算机的设计处理结果。同时这也就导致了它们失去了学习结构设计时的信念,这个信念就是要独立自主地进行结构设计,由此也导致了这些结构工程师很难在创新上出现突破性的进展。概念设计十分重要有个最主要的原因,就是由于计算理论以及结构设计理论这二者有很多的不可计算性以及缺陷性。例如在设计混凝土的结构时,结构工程师是使用弹性理论这个计算方法来计算内力,然而在进行截面设计时,却是使用的极限状态设计方法,这个设计方法是基于塑性理论的。由于这个计算结果十分矛盾,就导致了设计的结构受力状态与计算结果相比,具有很大的差别,所以有必要对计算方法以及计算理论造成的差别进行弥补,要达到满足结构设计这个目标,就需要应用非常优秀的概念 设计以及结构对策。

三、建筑结构设计中概念设计的应用

(一)基础概念设计

基础设计中的概念设计应在对建筑物基础的地质环境进行充分调研的基础上,根据建筑物的位置和结构形式对建筑物基础的类型进行合理选择,主要有桩基础、箱式基础和筏形基础等类型。当地基土质较软弱,建筑物层数较多,荷载较大的情况下,天然地基不能满足地基承载力的要求,则尽量采用桩基础。箱形基础因为其拥有很好的整体刚度,能将上部结构的荷载均匀地传递到建筑基础上,在对建筑上部结构进行有效嵌固的同时,能够与周围土体协同工作有效抑制地基的不规则沉降,所以在高层建筑中的应用比较广泛。

(二)结构的平面布置

在目前的建筑概念设计中,尤其是高层建筑,需重点考虑在水平荷载作用下产生的结构侧移,构建完善的抗侧力结构体系,如何在满足相关要求的前提下选择更好的抗侧力体系已经成为一个优秀建筑结构设计人员的必备素质。为降低风压等因素的影响,建筑平面的形状宜选用风压较小的形式,并应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响,还必须考虑有利于抵抗能力和竖向荷载。对于任何平面形式的高层建筑来说,其抗侧力结构的布置原则都是尽量使平面的质量中心接近于抗侧力结构的刚度中心,没有好的流体外形,就会对建筑产生长时间的水平应力。在地震作用下,建筑平面要力求简单规则,简洁、规整、均匀对称的平面设计对于合理布置抗侧力结构是有利的。但是在实际中,质量的分布不可能做到绝对的均匀,不可避免地会产生扭转效应,因此设计人员除了考虑平面形状对称外,还要注意通过抗侧力构件的布置来提高结构的抗扭转能力。

(三)结构的竖向布置

良好的竖向布置不仅能够满足建筑使用功能的需求,更重要的还能满足结构的安全和传力直接、明确、合理的要求。在竖向传力体系设计设计中,首先要注意建筑不能超高,因为新的设计准则对建筑超高有了更严格的要求。其次,对高层建筑来说,必须保证相应的锚固深度,以更好的满足地下停车库和设备用房的建设需求,且能够在一定程度上降低建筑物的重心,可提高建筑抗震能力及抗倾覆能力。在竖向形体设计中,有以下几种形式可以选择:(1)截锥形。该形体采用由下而上分段逐渐减小,呈现出阶梯状的体型。由于房屋顶部的楼面尺寸比底部小,除了在建筑使用功能方面存在优点外,在抗风和抗震方面也具有一定的优越性。(2)上窄下宽形。随着高度的增加,在符合竖向结构的要求下,楼身向上不断收进与变细,这样可减轻承受的风力,降低楼体的重心,加强结构的稳定性,该形体主要包括退缩形体和削楔形体,前者具有截切式、收进式、台阶式等多种形式,后者则更有利于抗震与抗风,具有良好的稳定性和韧性。(3)新月形。新月形房屋就像一个竖向的悬臂壳体一样,它的作用就像波形的屋面壳体能有效地抵抗重力荷载,重力荷载被科学的分布在柱、壳、框架等结构上,竖向的壳体合理的承受了建筑物的侧向荷载,能有效地抵抗对称作用与它的侧向力。

四、结语:

总之,概念设计是建筑结构设计过程中必不可少的组成部分,而结构措施对建筑工程的顺利进行起到了关键的促进作用,因此,在进行建筑结构设计过程时,需要综合运用概念设计与结构措施,只有这样才能最大限度的优化建筑结构,从而增加建筑的使用时间并提高建筑的质量。

参考文献:

[1]于应平.浅议建筑结构设计中的概念设计[J].黑龙江科技信息,2015(10).

[2]李景毅.建筑结构设计中的概念设计及结构措施[J].科技风,2017(12).

[3]谢正伟.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J].科技展望,2017(08).

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