談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)

1、第期總第期六友遙甸建筑與裝修談建筑結(jié)為設(shè)計(jì)市韻撅念設(shè)計(jì)摘要闡明了概念設(shè)計(jì)的定義及進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的意義和一般原則強(qiáng)調(diào)了概念設(shè)計(jì)的重要性并從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程的一些方面闡述了如何進(jìn)行棍念設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞建筑結(jié)構(gòu)棍念設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)的宗旨是在特定的建筑空間及環(huán)境條件下用整體概念來考慮結(jié)構(gòu)的總體方案并能有意識(shí)地發(fā)揮和利用結(jié)構(gòu)總體系和各基本分體系之間的力學(xué)特性與關(guān)系。建筑物是一個(gè)整體空間結(jié)構(gòu)各種構(gòu)件以相當(dāng)復(fù)雜的方式共同工作并不是脫離總的結(jié)構(gòu)體系的單獨(dú)構(gòu)件。

2、作為結(jié)構(gòu)工程師不應(yīng)過度依賴計(jì)算機(jī)和盲目照搬規(guī)范應(yīng)把概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。概念設(shè)計(jì)的定義結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為理論和概念設(shè)計(jì)。理論設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)計(jì)算理論和規(guī)范在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算模型的假設(shè)及受力狀態(tài)的假定的前提下對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析得出數(shù)據(jù)式的結(jié)果然后利用結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)是指不經(jīng)數(shù)值計(jì)算尤其在一些難以做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(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、展害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原

3、則和設(shè)計(jì)思想從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗展細(xì)部措施的宏觀控制。在建筑設(shè)計(jì)的方案階段從總體出發(fā)采用概念性近似計(jì)算方法能迅速、有效地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較和選擇。這種方法雖有一定誤差但概念清楚、定性準(zhǔn)確、手算簡(jiǎn)單快捷能很快選擇出最佳方案具有較好的經(jīng)濟(jì)、可靠性能同時(shí)也是施工圖設(shè)計(jì)階段判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可書與否的主要依據(jù)。概念沒計(jì)的愈義概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用面非常廣泛幾乎組含了所有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在不確定因素多、受力狀況變化較大的抗展

4、設(shè)計(jì)、高層建筑設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用尤顯重要和突出。概念設(shè)計(jì)的重要性主要體現(xiàn)在三方面一是因?yàn)楝F(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算理論存在許多缺陷或不可計(jì)算性為了彌補(bǔ)計(jì)算理論的缺陷或?qū)崿F(xiàn)對(duì)實(shí)際存在的大無法計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)都需要用概念設(shè)計(jì)來滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。二是由于在方案設(shè)計(jì)階段初步設(shè)計(jì)過程是不能借助于計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念選擇效果最好、造價(jià)最低的結(jié)構(gòu)方案。概念設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)人員中提得比較多但往往被人們片面

5、地理解認(rèn)為其主要是用于一些大的原則如確定結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)布置等其實(shí)在設(shè)計(jì)中任何地方都離不開科學(xué)的概念作指導(dǎo)。三是由于計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果的高精度容易給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的誤解過分地依賴于計(jì)算機(jī)和設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行習(xí)慣性、傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)計(jì)算結(jié)果明顯不合理、甚至錯(cuò)誤的地方不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)使許多的建筑結(jié)構(gòu)留下安全隱患因此概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有重要的地位。樁念沒計(jì)的一般原則合理選擇結(jié)構(gòu)方案形成良好結(jié)構(gòu)體系一個(gè)成功的設(shè)計(jì)必須選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方

6、案即要選擇一個(gè)切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。必須對(duì)工程的設(shè)計(jì)要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)、施工條件等情況進(jìn)行綜合分析并與建筑、水、電等專業(yè)充分比商在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型確定結(jié)構(gòu)方案必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行多方案比較擇優(yōu)選用。要形成良好的結(jié)構(gòu)體系要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承載能力極限狀態(tài)下能共同受力、共同變形、協(xié)同工作有相同的耐久性同時(shí)達(dá)到極限狀態(tài)。還要正確處理墓礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系必須把基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)視為一個(gè)有機(jī)的整體不能把二者割裂開來。恰當(dāng)選用計(jì)筒圈正確分析

7、計(jì)算結(jié)果結(jié)構(gòu)計(jì)算是在計(jì)算簡(jiǎn)圈的基礎(chǔ)上進(jìn)行的計(jì)算簡(jiǎn)圖選用不當(dāng)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全事故屢有發(fā)生因此選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖是確保結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計(jì)算簡(jiǎn)圖應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證。由于軟件種類繁多不同軟件往往會(huì)導(dǎo)致不同的計(jì)算結(jié)果加之由于程序與結(jié)構(gòu)某處實(shí)際情況不相符合、或人工輸入有誤、或軟件本身有缺陷均會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果因建筑與裝修血走走甸年此工程師的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)是不可缺少的工程師應(yīng)全面了解程序的適用范圍、技術(shù)條件等認(rèn)真分析計(jì)算結(jié)果懊重校核做出合理判斷

8、不可迷信電腦。彼念設(shè)計(jì)的皮用杭班概念設(shè)計(jì)地展具有難以把握的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)要準(zhǔn)確地預(yù)見建筑物所道遇的地展特性及詳細(xì)參數(shù)是難以做到的。只有輔以準(zhǔn)確的概念設(shè)計(jì)在宏觀上對(duì)抗展結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制正確分析計(jì)算結(jié)果合理地對(duì)薄弱環(huán)節(jié)采取構(gòu)造加強(qiáng)措施才能在經(jīng)濟(jì)合理的前提下設(shè)計(jì)出抗展性能優(yōu)良的建筑。為了保證建筑具有足夠的抗展能力通過概念設(shè)計(jì)從宏觀上控制結(jié)構(gòu)的抗展性能應(yīng)充分考慮以下環(huán)節(jié)①選擇對(duì)抗展有利的場(chǎng)地及地荃避免地面變形的直接危害采取措施保證地荃的穩(wěn)定性

9、。②進(jìn)行合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)在性質(zhì)不同的地基土上不宜采用不同的基礎(chǔ)形式設(shè)計(jì)時(shí)宜最大限度地發(fā)揮地荃的潛力③建筑物的體型應(yīng)力求簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱質(zhì)和剛度變化均勻以減少地展作用產(chǎn)生的變形、應(yīng)力集中及扭轉(zhuǎn)反應(yīng)④選擇合理的結(jié)構(gòu)體系抗側(cè)構(gòu)件力求均勻?qū)ΨQ設(shè)多道抗展防線避免局部出現(xiàn)薄弱部位要求結(jié)構(gòu)布工受力明確傳力簡(jiǎn)捷。⑤各類構(gòu)件之間要有可書的連接并具有必要的強(qiáng)度和變形能力從而獲得整個(gè)結(jié)構(gòu)良好的抗展性能⑧強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)空間整體性平面加強(qiáng)連接豎向確保足

10、夠整體剛度。⑦盆視對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的處理利用其對(duì)主體結(jié)構(gòu)的有利影響避免不合理設(shè)導(dǎo)致對(duì)主體結(jié)構(gòu)的不利影響。⑧盡減輕結(jié)構(gòu)自重減少地基土壓力從而降低向建筑物傳輸?shù)牡卣沽?。商層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中以下幾個(gè)問題值得重視①正確認(rèn)識(shí)高層建筑的受力特點(diǎn)選擇合理的結(jié)構(gòu)類型。高層建筑的受力特點(diǎn)不同于低層建筑。高層建筑從本質(zhì)上講是一個(gè)豎向懸份結(jié)構(gòu)水平荷載的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直荷載的影響水平荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因。結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載產(chǎn)生的有矩、剪力以

11、及拉應(yīng)力和壓應(yīng)力應(yīng)有較大的強(qiáng)度和足夠的剛度使隨著商度增加所引起的側(cè)向變形限制在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)。由于高層建筑的受力特點(diǎn)選擇切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)類型是非常必要的。②正確選擇合理的結(jié)構(gòu)體系。由于高層建筑中抗水平力成為設(shè)計(jì)的主要矛盾因此采用何種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問題。選擇高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系通常需要考慮的兩個(gè)主要原因是建筑物的高度和用途。③選擇合理的結(jié)構(gòu)布。結(jié)構(gòu)布的合理與否很大程度影響著建筑的使用、結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和施工的合理性。結(jié)構(gòu)布不當(dāng)常

12、常造成薄弱環(huán)節(jié)引起展害在結(jié)構(gòu)布時(shí)應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性及剛度加強(qiáng)構(gòu)件的連接加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的薄弱部位和應(yīng)力復(fù)雜部位的強(qiáng)度。④提高結(jié)構(gòu)的抗展性能。由于高層建筑的受力特點(diǎn)不同于低層建筑因此在地展區(qū)進(jìn)行商層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外還應(yīng)具有良好的抗展性能結(jié)構(gòu)必須具有一定的塑性變形能力來吸收地展所產(chǎn)生的能減弱地展破壞的影響。甚礎(chǔ)中的概念設(shè)計(jì)地基土的不確定性很強(qiáng)至今還沒有呀個(gè)模型能夠?qū)ζ渥骶_的描述。因此在墓礎(chǔ)的設(shè)計(jì)中更需要根據(jù)墓本理論

13、知識(shí)及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析、預(yù)見可能出現(xiàn)的各種問題從而找到合理的處理方案。因此概念設(shè)計(jì)在荃礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的作用尤為重要。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常規(guī)的方法是將上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)作為彼此獨(dú)立、離散的結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行力學(xué)分析。實(shí)踐表明這種常規(guī)法計(jì)算得到的基底應(yīng)力和基礎(chǔ)沉降往往與實(shí)測(cè)值相差甚遠(yuǎn)。事實(shí)上基礎(chǔ)問題的解決不宜單純只著眼于墓礎(chǔ)。在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意由于地基沉降變形差異而引起的上部結(jié)構(gòu)次應(yīng)力、開裂等不良現(xiàn)象。所以應(yīng)該把基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)視為一個(gè)統(tǒng)一的整體從二者

14、相互作用的概念出發(fā)來考慮基礎(chǔ)方案。當(dāng)然整體的相互作用分析相當(dāng)復(fù)雜合理的方法應(yīng)該從二者之間清足靜力平衡和變形協(xié)調(diào)兩個(gè)條件出發(fā)進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)人員除了具備土力學(xué)、地基荃礎(chǔ)的荃本理論知識(shí)外還應(yīng)該掌握荃礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互作用的基本概念、原理了解荃礎(chǔ)剛度變化對(duì)上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響、上部結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)變形的約束作用以及采用不同地荃計(jì)算模型可能在墓礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的差異。這樣在墓礎(chǔ)選型、布以及地荃模型、參數(shù)的選取時(shí)才能夠從共同作用的角度加以考慮力求設(shè)計(jì)出最為

15、經(jīng)濟(jì)、合理的荃礎(chǔ)方案。結(jié)洛綜上所述概念設(shè)計(jì)是綜合性強(qiáng)、應(yīng)用靈活廣泛的工作需要結(jié)構(gòu)工程師發(fā)揮主觀能動(dòng)性在應(yīng)用規(guī)范及工程力學(xué)知識(shí)和原理的基礎(chǔ)上根據(jù)個(gè)人對(duì)結(jié)構(gòu)及其受力狀態(tài)的理解通過對(duì)自己積景的設(shè)計(jì)經(jīng)臉的完美運(yùn)用熟練、準(zhǔn)確地掌握和應(yīng)用概念設(shè)計(jì)做出經(jīng)濟(jì)、合理、安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)范、機(jī)械的計(jì)算程序以及受力狀態(tài)多變的結(jié)構(gòu)三者之間做到游刃有余是每個(gè)結(jié)構(gòu)工程師追求的目標(biāo)也是概念設(shè)計(jì)的藝術(shù)性之所在。今考文獻(xiàn)川郁彥高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)【川北京中國(guó)鐵道出