探討建筑結構設計與概念設計

1、<p>　　探討建筑結構設計與概念設計</p><p>　　摘要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對建筑結構設計的要求日漸提高。概念設計是展現(xiàn)先進設計思想的關鍵，用概念設計思想來促進結構工程師的創(chuàng)造性，推動結構設計的發(fā)展。運用概念設計的思想，也使得結構設計的思路得到了拓寬。概念設計必然會成為今后結構設計的主流思想，并將在結構設計中發(fā)揮越來越大的作用，為結構設計的發(fā)展作出應有的貢獻。 </p>

2、<p>　　關鍵詞：結構設計 概念設計選擇合理 結構方案 </p><p>　　中圖分類號： TU2 文獻標識碼： A 文章編號： </p><p>　　Abstract: with the development of society and economy, people require the design of building structures rising. Co

3、nceptual design is the key to display advanced design ideas, structural engineers to promote the creativity in conceptual design ideas, promote the development of structural design. Using the concept of design thinking,

4、also makes the structural design has been widening. Conceptual design will become the future mainstream thinking, structure design, and will play a more and more impo</p><p>　　關鍵詞：結構設計 概念設計 選擇合理 結構方案 </p&

5、gt;<p>　　Keywords: structure concept design for choosing reasonable structure scheme </p><p>　　前言： 概念設計必須有理論基礎知識作為行動準則，離開理論基礎知識的指導，結構設計就不會客觀，而變成主觀設計。同時也要依靠先進的設計工具，多方面的分析設計方案的合理性，并與理論基礎知識結合并用，讓結構總體系與各個

6、分體系的工作原理和力學性質及構造處理原則相互融合。概念設計不僅可以發(fā)揮建筑師的主動性和創(chuàng)造性，創(chuàng)新建筑結構設計理念，而且可以從實質上保證乃至提升建筑的質量和使用效能， 作為一名合格的建筑師，必須要熟悉并深入理解概念設計的內涵，將高質量的設計工程展現(xiàn)給世人。 </p><p>　　一、概念設計的重要性 </p><p>　　強調概念設計的重要，主要還因為現(xiàn)行的結構設計理論與計算理論存在許多缺

7、陷或不可計算性。比如對混凝土結構設計，內力計算是基于彈性理論的計算方法，而截面設計卻是基于塑性理論的極限狀態(tài)設計方法，這一矛盾使計算結果與結構的實際受力狀態(tài)差之甚遠，為了彌補這類計算理論的缺陷，或者實現(xiàn)對實際存在的大量無法計算的結構構件的設計，都需要優(yōu)秀的概念設計與結構措施來滿足結構設計的目的。同時計算機結果的高精度特點，往往給結構設計人員帶來對結構工作性能的誤解，結構工程師只有加強結構概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實地理解結構的工作性能

8、。 </p><p>　　概念設計之所以重要，還在于在方案設計階段，初步設計過程是不能借助于計算機來實現(xiàn)的。這就需要結構工程師綜合運用其掌握的結構概念，選擇效果最好、造價最低的結構方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結構概念，深入、深刻了解各類結構的性能，并能有意識地、靈活地運用它們。 </p><p>　　二、 概念設計的意義 </p><p>　　概念設計一般

9、指不經(jīng)數(shù)值計算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，依據(jù)整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設計原則和設計思想，從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法，可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的的經(jīng)濟可靠性

10、能。同時，也是判斷計算機內力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。 </p><p>　　建筑師應該把概念設計應用到實際工作之中，充分發(fā)揮其創(chuàng)造性與主動性，創(chuàng)新建筑結構設計，從根本上避免由于設計軟件的差異而產(chǎn)生的各類問題。概念設計減少了設計師對計算機軟件的需求，更加強調設計師的理論素養(yǎng)和實際動手能力。因此，概念設計減少了對較難改進的客觀條件的依賴，增強了對人才的要求，使得建筑結構設計更具靈活性、更能為人所掌握和控制。由

11、此可以看出，強調概念設計在建筑結構設計中的應用必將為建筑業(yè)注入新的血液，從而促進整個建筑業(yè)的快速高效發(fā)展，最終將惠及人民大眾，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的雙贏。 </p><p>　　三、概念設計對于建筑設計的必要性 </p><p>　　建筑設計需要對各個力學應力數(shù)值、結構數(shù)值、材料數(shù)值進行精確地計算，但是過分依賴計算機軟件，會對建筑結構造成不可預計的危害。比如在實際設計中很多設計人員用多、

12、高層結構三維空間分析程序來計算底層框架，還有人為地布置一些抗震墻，但是不能完全滿足樓層間的合理剛度比，也不能完全正確地反映底層框架在地震時受力狀態(tài)。在設計中導致這樣問題的出現(xiàn)，根本原因就是在于結構概念不明確，沒考慮這兩種結構體系的差異。如果是運用概念設計方法可以在建筑設計方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的經(jīng)濟可靠性能。 </p>

13、<p>　　同時，概念設計也是判斷計算機分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。避免電算誤差問題的產(chǎn)生，在建筑結構設計中采用概念設計是最好的方法。在實際設計工作中，運用概念設計理念還可以對已經(jīng)出現(xiàn)的問題進行深入的分析，從而發(fā)現(xiàn)深層次的因素，來改善設計水平。這往往比查找歷史數(shù)據(jù)更為便捷。這種方法也可用于核對電算結果的科學性與嚴謹性?？傊?，在設計工程中引入概念設計理念，會極大的簡化設計流程，避免因為計算機軟件的過分應用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)脫節(jié)現(xiàn)

14、象。 </p><p>　　每一個建筑結構工程師都要以概念設計的理念充實自己的工作。概念設計對建筑師的理論素養(yǎng)與實際應用能力有著更高的要求，需要設計師不斷地豐富自身的知識，不斷的結合實踐鍛煉自身的能力。概念設計的運用，對設計師實際水平的提高也有重要意義。 </p><p>　　四、如何開展概念設計 </p><p>　　4.1選擇合理的結構方案一個成功的設計必須選擇

15、一個經(jīng)濟合理的結構方案 ,即要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系。結構體系應受力明確 ,傳力簡捷 ,同一結構單元不宜混用不同結構體系 ,地震區(qū)應力求平面和豎向規(guī)則?？傊?,必須對工程的設計要求、地理環(huán)境、材料供應、施工條件等情況進行綜合分析 ,并與建筑、水、暖、電等專業(yè)充分協(xié)商 ,在此基礎上進行結構選型 ,確定結構方案 ,必要時還應進行多方案比較 ,擇優(yōu)選用。 </p><p><b>　　4.2平面

16、設計 </b></p><p>　　建筑平面的形狀宜選用風壓較小的形式，并應考慮鄰近高層建筑對其風壓分布的影響，還必須考慮有利的抵抗能力和豎向荷載，在地震作用下，力求簡單。 在高層建筑中，建筑體受到更多的風壓，沒有好的的流體外形，就會對建筑產(chǎn)生長時間的水平應力。隨著建筑層數(shù)提高，水平載荷下的側移現(xiàn)象逐漸加重。在平常情況下承受內部靜態(tài)應力，如果發(fā)生地震等或者其他地質災害，則會誘發(fā)外部形變，對建筑內居住者

17、產(chǎn)生生命安全影響。在高層建筑中，如何在滿足相關要求的前提下選擇更好的抗側力體系成了結構工程師追求的重大目標。 </p><p><b>　　4.3豎向設計 </b></p><p>　　在豎向傳力體系設計中，首先要注意建筑不能超高，因為新的設計準則對建筑超高有了更嚴格的要求。在高層建筑的設計中，抗側力結構剛度，應注意由基礎向頂層逐漸過渡，要盡量避免出現(xiàn)在豎向上剛度發(fā)生

18、突變的現(xiàn)象，以免由于剛度的較大突變而削弱其抵抗水平荷載的能力。高層建筑必須有相應的錨固深度，此錨固深度可結合布置設備用房和地下停車庫的需要，作為一層或多層地下空間，這對降低高層建筑的重心有利，可提高建筑抗震能力及抗傾覆能力。 </p><p>　　在豎向形體設計中，截錐形的建筑，采用由下而上分段逐漸減小樓層面積階梯狀體型，能使房屋剛度大大增加，由于房屋頂部的樓面尺寸比底部小，除了在建筑使用功能方面存在優(yōu)點外，在抗

19、風和抗震方面也具有一定的優(yōu)越性。 </p><p>　　4.4基礎設計概念 </p><p>　　基礎除了與地基相互作用外，與上部結構作用的關系也很復雜，除非在建筑的邊緣部位出現(xiàn)荷載很大的情況，一般建筑基礎的變形總是中部沉降多，外級沉降小。在進行地質條件選型中，首先地基地質要好，或采用樁基。要求地基沉降量不能過大，重要的是控制高低層的沉降差，天然地基的建筑，高層部分一般采用滿堂紅基礎，低層

20、部分采用雙向條形或單獨基礎，高層建筑常設有通往地下車庫的通道，通道緊貼高層的外壁，并平行于外壁，可將地下室基礎底板延伸作為車道的底板，便于鋪防水層，也保證了高層建筑的整體連接。根據(jù)不同建筑的地理位置結構形式可選擇樁基礎、箱形基礎和筏形基礎。樁基礎，當?shù)鼗临|較軟弱，建筑物層數(shù)較多，荷載較大的情況下，天然地基不能滿足地基承載力的要求可以采用樁基將上部結構荷載直接傳到下部堅實的持力層，高層建筑的樁基礎可采用預制鋼筋混凝土樁，混凝土灌注樁和鋼

21、管樁。箱形基礎，箱開基礎在高層建筑中廣泛應用，它整體剛度好，能將上部結構的荷載均勻地傳給基礎，對上部結構能良好地嵌固，箱基有效地抵抗不均勻沉降，并與周圍土體協(xié)同工作，提高建筑物的抗震和抗風能力。筏形基礎，筏形基礎適用于上部結構荷載較大，地基承載力較低的工程，筏形基礎</p><p><b>　　結束語： </b></p><p>　　概念設計已經(jīng)被越來越多的結構工程師