概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用孙强

概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用孙强

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摘要:概念设计与结构措施的设计理念是时代的产物,它们能够提高建筑结构设计的科学性、推动建筑项目的顺利实施。设计师要不断地学习进步,使得概念设计与结构措施在将来会更广泛的应用到建筑结构的设计中,从而大大优化建筑结构设计的水平,提高建筑质量,保障用户的利益,推动建筑业的发展。

关键词:概念设计;结构措施;建筑结构设计;应用

1概念设计、结构措施、结构设计的相关简介

概念设计的出现是为了弥补建筑结构设计中存在的一些缺陷与不可计算性,所以概念设计是很重要的。概念设计作为一种实现结构设计多样化的要求的方式,是设计师根据自身的经验、设计的理论以及建设项目的特点、用户的需求进行的一种定性设计,是能够体现设计师本身的一种先进设计。概念设计在建筑项目的施工起始阶段要对建筑结构设计的方案进行计算、分析与比较。概念设计具有定性准确、概念明确的特点,可以使建筑发挥最大的使用功能并获得良好的经济利益。

建筑结构设计是指根据概念设计的要求、力学等定量设计实现的一个逆向的过程。主要包括3部分:根据标准进行相关的结构方案、结构计算与设计施工图纸。在建筑结构设计时,设计师要根据建筑的整体概念进行设计,并协同处理构建与结构之间的关系,概念设计是结构设计的核心。若概念设计不合理,结构措施无法实施,会出现安全方面的问题,二者是相辅相成的;而且无论是概念设计和结构设施哪一方面不恰当都会显著地影响建筑的结构设计。

2概念设计的重要性

首先,概念设计集中体现了设计的创新性。概念设计是建筑结构设计的基础,集中体现了先进思想与技术。然而,在经济快速发展的社会背景下,许多结构工程师对计算机设计以及设计手册的依赖越来越强烈,导致建筑结构设计缺乏新颖,并且在设计过程中拒绝使用先进技术,从而跟不上时代潮流。众所周知,计算机使用便捷,在建筑工程中发挥了重要作用,然而,计算机的计算结构与如今的建筑结构设计理论有很多冲突,且有些建筑结构设计根本无法应用计算机。因此,结构工程师应不断加强自身的设计理论知识,运用自身的设计经验,并结合概念设计的新思路与新方法,理论结合实践,设计出具有创新性的建筑结构。其次,概念设计有效弥补了结构设计理论和计算机理论的不足。由于结构设计理论与计算机理论中存在诸多不完善的地方,从而,结构的实际受力情况会与计算机的计算结果出现较大的偏差,而概念设计能够有效弥补之一不足。然后,概念设计不仅能够完善方案设计环节,而且还能提高结构工程师的能力。有些计算机无法满足初步设计过程,而概念设计可以实现,完善了方案设计环节,工程师可综合运用自身的概念,设计并选择可行的方案[3]。在概念设计中,工程师还可以在特定条件的基础上,发挥想象力,进行一定的创新,有效解决设计过程中的问题。此外,工程师在概念设计中正确原则以及理念的引导下,能从根源上找出问题,并解决问题,进一步提高计算结果的准确性。最后,概念设计能够对设计结果进行优化。概念设计三个阶段的主要目的是选择最优设计方案,通过对比分析设计方案,选择出在经济、技术以及可靠度方面均最优的方案,而且通过概念设计选出的最优方案,还能有效防止设计后期出现繁琐的计算。

3建筑结构设计中概念设计、结构措施具体应用的体现

3.1在建筑结构设计中抗震设计时的应用

设计前首先要考虑建筑的场地,在进行抗震设计时,一般设计师会先确定混凝土的等级、初始尺寸,然后进行结构实际刚度的计算,然后依据刚度的计算结构得出地震力的大小,从而掌握需要配筋的数目。结构刚度的大小、地震力的大小、需要配筋的数目三者是正相关的。所以如果我们计算的刚度大,对地震力大小的推断就大,配筋数目也多。反之,建筑使用的实际配筋越多,结构刚度就大,地震力也大,所以这就会加剧地震的力度,抗震也就达不到理想的效果。概念设计的应用能够给设计师带来灵感,开拓设计的思路,从而不再局限于传统的设计,产生了应用降低作用效果的新思路,如采用隔震消能的概念设计方法,在建筑物的主体和各基础之间设置隔震层、在建筑物的顶端放置反摆,都可以大幅度降低地震的效果,也就达到了理想的抗震设计效果。

3.2在建筑结构设计中计算机分析时的应用

经济全球化、信息全球化使得互联网技术应用到了各行各业中。建筑行业也不例外,正在广泛的应用互联网技术。互联网技术在一定程度上的确减轻了设计人员的负担。但其实应用计算机是有很多的不足的。设计师在采用计算机软件进行结构设计时产生了依赖性,忽视了结构概念的学习,在无形中降低了设计的专业水平。当然选择合适的软件进行计算分析可以提高结构的设计效率,但一旦选择了不合适的软件,会对计算的结果产生非常大的影响、设计就会存在隐患或直接问题。而概念设计在计算机分析中的应用可以有效弥补这种不足。应用概念设计后,设计师能够全面的理解结构概念及相关内容,然后借助计算机软件的结果,根据自身的经验、专业知识判断计算结果,保证结果的准确性,设计出最科学合理的建筑结构方案。

3.3建筑结构设计中协同工作的应用

我国在建筑行业发展较快,而要保持持续发展就要开展建筑结构的设计,实现用最少的投入获得最优的设计成效的目标。而协同工作的应用可以有效提高材料的利用率。协同工作是指将建筑工程中的每个部件的作用发挥出来,并且与其他零件相互配合,这是概念设计中的一个内容。协同工作可以保证建筑结构的安全稳定,也提升了对建筑材料的利用。21世纪提倡节能、环保的理念,建筑行业也不例外,这就要求建筑结构在进行设计时要提高资源利用率,降低资源的浪费。如建筑中的矩形截面受压构件,它在梁的长度变化引起梁弯矩变化以及梁的中和轴附近材料利用率低两方面的影响造成它的利用率非常低。通过运用概念设计进行建筑结构的分析,科学调整梁截面的应变梯度,保持了构件的轴心受力,提高了利用率。而且随着科技的进步,如今出现了平面桁架结构这样的结构设施,能够在保持建筑结构功能的同时减少很多不必要的材料,提高利用率。另外是结构体系的协同工作。协同工作要求建筑结构的设施构件在承载力极限的条件下具有耐久性,能够相互协作、共同工作。如使用砖混结构的建筑要通过构造柱、圈梁将建筑结构的上部和基础结构组成整体来承担荷载,这样的结构设计可以避免建筑结构仅仅依靠建筑的刚度来承受荷载这样的单一受力情况,从而保证了建筑结构的稳定安全。当今社会的建筑越建越高、规模也越建越大,短柱现象也就变得越来越常见。而在高层建筑结构设计中短柱的出现会使构件承担更大的符合,可以采取将同层的短柱抗侧力结构位于相同或相似的水平位移下。

结束语

随着社会经济水平的不断提高,人们对建筑结构设计的要求日益提高,促使建筑企业加大了投资力度,同时也加强了概念设计与结构措施的应用。在建筑结构设计中,概念设计与结构主要措施已成为关键技术,有效应用概念设计与结构主要措施,有助于提高我国建筑结构设计的水平,促进我国建筑行业的发展。

参考文献:

[1]范滨锋.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2016,06:75-76.

[2]张磊.基于概念设计在建筑结构设计中的应用分析[J].低碳世界,2016,29:144-145.

[3]丁可.建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用探析[J].工程技术研究,2016,06:129.

[4]热合曼江•依明.建筑结构设计中的概念设计与结构措施[J].城市建设理论研究(电子版),2016,23:68-69.

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