试论建筑结构设计中的概念设计与结构措施李勇

试论建筑结构设计中的概念设计与结构措施李勇

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摘要:在建筑结构设计中,概念设计与结构措施至关重要。设计是建筑工程的基础,而概念设计则是在工程建设中体现先进思想和规范精神的关键。一个优秀的设计师,在对建筑结构进行设计时,除了依靠经验外,还要能够运用整体概念设计方法将建筑结构自身、建筑结构与外部环境两者之间的结构布局、相互影响等完全融入到总体设计方案之中,并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系,不断地丰富自己的结构概念,深入、深刻地了解各类结构的性能,并能有意识地、灵活地运用它们,才能更好的促进概念设计及结构措施在建筑结构设计中的完美应用。

关键词:建筑结构;概念设计;结构设计

1建筑结构设计中的概念设计

1.1概念设计简洁

概念设计通常是指从整体和宏观的角度设计建筑结构而不进行数值计算,特别是在设计规范中没有精确的理性分析或明确规定,综合整体结构体系和分体系相关的结构破坏机理、力学关系等,以整体、宏观的角度来进行建筑结构设计。。概念设计主要基于建筑结构设计的总体方案,严格处理结构构件的延性,机械分布的计算等问题。

1.2概念设计的重要性

概念设计在建筑结构设计中起着关键性的作用,对概念设计合理有效的应用,不仅可以丰富结构工程师的实践经验,而且使其设计成果和设计理念也得以不断完善、创新。但在实际建筑结构设计中,多数建筑结构设计师将设计锁定在规范与设计手册等范围内,不敢承接新技术的机遇和挑战,缺乏创新精神和动力,使得建筑结构设计理念乏善可陈,没有什么突破和创意。而建筑结构设计理论和设计计算理论中总会出现计算与实际无法相符的问题或是存在无法计算的结构构件设计,这就要求概念设计结合结构措施来优化结构设计。而作为建筑结构工程师,需要综合自身所掌握的理论概念来选择经济适用、安全可靠的设计方案,所以,结构工程只有通过丰富自己所能掌握的结构概念,充分了解并合理运用各种结构性能,才能交出好的设计方案,成功完成设计任务。

2概念设计与结构设计的关系

概念设计是从宏观角度出发,通过研究建筑性能等方面的特点,制定合理的结构框架,规范建筑材料和建筑措施,达到完美的设计水平。结构性措施是从微观角度,通过变形的可能性、建筑稳定性、内力承受性以及配筋比例等方面进行研究,以帮助有效运用设计理念。在建筑物中,如果概念设计不合理,其结构性措施不能得到有效利用,整个建筑物可能存在结构性问题引发的安全事故。如果结构措施跟不上概念设计的要求,则可能在施工过程中发生突然情况,可能是材料或构件,导致建筑物无法达到预期的设计要求。因此,概念设计和结构措施是相辅相成的,利用优势互补,建筑结构设计趋于改善,建筑装饰性和稳定性得到提升。

3结构概念设计措施

为保证建筑结构的安全可靠性,提高建筑物的抗震性能,结构概念设计所采用的措施应该从保证安全、全面防震方面下手,主要有:(1)选择有利于抗震的建筑场地条件,提高建筑物稳定性,避开不利地段或采取有效防震措施;(2)选用符合抗震要求的高强度结构材料,同时保证建筑结构的延性和均质性,使建筑结构体系能达到建筑要求的抗震目的;(3)合理优化各结构构件的强弱,尽可能多设置抗震防线,使抗震防线在地震持续往复作用下能增加结构的抗震能力;(4)在提高结构抗侧移刚度的同时,选择性提高重要构件的延性,使建筑结构达到合理刚度与承载力分布,加强建筑物的抗震性能;(5)保证抗震的构造连接与经过计算的节点连接,把握好整个构造连接在规范内的度的问题,确保结构的整体性;(6)让建筑物的平、立面布置与概念设计的要求相符,杜绝不规则方案;(7)抛开常规的以计算机完成设计计算的方式,合理运用设计的实践经验,以概念结合实际问题进行综合的分析计算,并实行合理调整。

4建筑结构设计中概念设计的应用

4.1建筑场地的合理性选择

建筑场地的选择会影响结构概念设计的结果,因此对结构设计非常重要。施工现场的选择应符合施工条件,并满足照明、水电、噪声等考虑,最重要的一点是应该考虑建筑场地的抗震能力,选择的位置必须位于有利于抗震的区域,避免在不利和危险区域进行施工。一般情况下,施工现场的科学选址和勘察应在项目初步设计之前进行,如果真的不允许施工现场,并且必须在这里进行施工,那么应该采取科学有效的手段来降低风险因素。

4.2基于现场情况选择建筑结构

一旦建筑场地选定后就要根据建筑的地形特点以及建筑形式对建筑基础进行选择,一般使用到的基础包括桩基础、箱型基础等。其中桩基础主要适用于土质松软或者是负荷较大的多层结构中,并且在高层建筑中具有较广的应用,尤其是在天然的地基中这种桩基形式可以将载荷从上部传递到下部,从而保证稳定性与可靠性。此外箱型基础具有优良的整体刚度,可以实现将载荷均匀的传递到下部结构,保证了结构的整体稳定性,避免或者减小基础的不均匀沉降,对于提升建筑的抗震性能具有重要的意义。

4.3建筑主体结构的选择

建筑结构的设计一般应遵循对称性和合理性原则。一般建筑结构的对称性通过横向阻力结构的主体对称,如剪力墙结构的布局,为了实现机构的对称性,可以调整建筑物质心,结构横向中心与平面中心之间的距离以达到结构的对称性。

5建筑结构措施

建筑结构设计措施的主要目的是为了获得更好设计效果,具体可以通过以下几种方式实现。

5.1协同工作中材料利用率

建筑构件之间协同工作的主要功能是提高整体稳定性能。材料的利用率与建筑结构的协同工作能力和稳定性成正比,材料的利用率越高,建筑物的整体效果越好。如今,提倡节能环保,因此设计师必须利用最少的投资来赚取丰厚的利润。矩形承载构件的效率相对较低,主要是因为建筑梁长度的变化会引起其弯矩的变化,这使得内部结构的材料利用率与梁的中心轴位置有关。在这种横截面相等的梁中,不仅有很多截面,而且实际利用率也很低。因此,概念设计显示出其优越性。通过分析和计算,调整了长梁的应变,并且通过部件的轴向力大大减少了材料浪费。近年来的概念设计中有出现平面桁架结构,这种结构不但去除了很多的无用材料,而且有效地实现了原有结构效果,同时也降低了材料自重以及成本。

5.2建筑结构中体系的协同工作

协同工作是概念设计在建筑结构设计中的重要应用,其目的是要求每个组件处于协调和平衡的工作状态。协同效应的目的是要求构件不仅在最终承载条件下保持建筑物的整体稳定性,而且还要实现设计的耐久性。此外,还必须确保整个建筑物在保持统一完整性和共享外部负载的同时接收负载,比如现代建筑中的砖混结构主要运用环梁结构通过现浇方法连接形成受力主要部件,从而避免单个部件承载负荷的发生。

6结语

随着当前人们对建筑结构需求的不断增加,在建筑结构设计的过程中,不仅仅要对建筑质量进行衡量与评估,更需要满足当前人们的观念需求。用整体概念来规划总体方案的方法,是通过结构的总体体系,根据应用相互力学的关系进行简化和类似的设计流程。是采用先进的科学技术与理念来综合设计的过程,它为当前建筑设计提供了有力的保证。

参考文献:

[1]杜志强.当前建筑结构设计中概念设计的应用[J].中华民居,2014,(15):84.

[2]孙梦君.结构概念设计在建筑结构设计中的作用分析[J].建筑工程技术与设计,2015,(9):423-423.

[3]秦泉,秦峻英.建筑结构设计中的概念设计与结构措施[J].建材发展导向(上),2015,13(11):154-15

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