探析概念设计及结构措施在建筑结构设计中的应用.doc

1、1探析概念设计及结构措施在建筑结构设计中的应用【摘要】随着经济与时代的发展，人们对于建筑的要求逐渐提升。与此同时建筑工程项目的投资力度、规模、技术复杂度也都相应的提高，为此促进了建筑结构设计中的概念设计的产生，并逐渐发展成为研究建筑结构设计的关键方法。文章从概念设计的概念与步骤入手，对概念设计在建筑结构中的应用、建筑结构设计中的结构措施以及概念设计在建筑结构设计中的意义进行了详尽的论述。 【关键词】概念设计结构建筑应用 中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号： 随着建筑产业的飞速发展，建筑结构设计也面临着更高的要求。在这一背景下，概念设计以其自身的特性而得到了广泛的应用。概念设计在手段、

2、思想、方式以及理论知识等方法都为建筑结构提供了科学有效的技术平台。为此进行概念设计与结构措施在建筑结构中的应用研究具有极强的现实意义。 一、 概念设计的概念与步骤 概念设计是一种实现结构设计的多样化要求的手段，是建筑设计师基于设计经验、设计理论以及将要建设的项目工程的特点，对建筑结构的抗震结构以及总体布局进行规划，并在建筑工程结构设计的初期对设计方案进行概念性的分析估算与比对。这种设计方法具有定性准确、概念明确、便捷的优势，从而可以在实际应用中取得良好的经济效益。 2一般可以将概念设计的步骤分为分析、综合以及评估三个不断向着满意阶段靠近的连续阶段。其中分析阶段主要是对问题进行全方位的了解，但是

3、存在着分析数据不完整与不准确的特点，为此表现出一定的模糊性质。综合阶段是工程师将自己掌握的理论知识以及掌握的实际情况，利用自己的想象力以及创新意识实现工程设计规划。最后评估阶段是一个比较选择最优方案的过程，可以说是一个循环实施的过程，直到得到满意的方案为止。 二、 概念设计在建筑结构设计中的应用建筑抗震的概念设计 概念设计要考虑以下因素:场地条件和场地土的稳定性;抗震结构体系的选取、抗侧力构件的布置;建筑平、立面布置及外形尺寸的确定;非结构构件与主体结构的连接等。 1 场地和地基的选择 历史震害资料表明,建筑场地的地质、地形、地貌对建筑物震害有显著影响。因此,在抗震设计中,首先要注意场地的选择

4、。地基和基础的设计宜符合下列要求:(1)同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上。(2)同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基。(3)地基为软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土时,应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响,并采取相应的措施。 2 选择合理的建筑体型 建筑设计及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称,尽量使结构刚度中心与质量中心相一致,并应具有良好的整体性,以利于减轻结构的地震扭转效应及应力集中现象。建筑的立面和竖向剖面宜规则,结构侧向刚度3宜变化均匀,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐递减,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变产生薄弱层,造成应力集

5、中。按建筑抗震设计规范的要求进行水平地震作用计算和内力调整,并对薄弱部位采取有效的抗震措施。对体型复杂、平立面特别不规则的建筑结构,可按实际需要在适当部位设置防震缝,形成多个较规则的抗侧力结构单元。防震缝应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差情况,留有足够的宽度,其两侧的上部结构应完全分开。 3 抗震结构体系的选择 我国改革开放后,国民经济持续高速增长,全国工程建设亦突飞猛进,高层建筑如雨后春笋般迅速发展,在高层建筑所受的荷载中,起控制作用的不是竖向荷载,而是水平荷载,也就是地震作用和风荷载,修建高层建筑必须保证其在水平荷载作用下的强度与稳定性,因此要求基础必须埋入地

6、面一定深度,以满足嵌固要求。利用这一在地面以下的埋置深度,我们可建成地下室,可用作蓄水池,配电房（储藏间）,车库等用途。也可用作地下室的人防工程。建筑高度越高,其埋置深度也就越深,对基坑工程的要求也越高。 三、 建筑结构设计措施 （1）协同工作中的材料利用率。通过协同工作不仅可以实现提升结构的稳定性，同时也可以提高材料的利用率。经验表明，材料的利用率越高，相应的结构的协同工作能力以及稳定性也就越高。尤其是在当今提倡节能、环保的背景下，建筑设计中要求使用最少的投入来获得最大的产出。例如对于常见的矩形截面受压构件，这种构件在实际使用中的4利用率极低，这主要是由于两个原因：首先是梁的长度变化会引发梁

7、弯矩的变化，其次是梁的中和轴附近的材料利用率低。于是对于等截面梁来讲这种受压构件的很多区段的利用率极低。在这种背景下，通过使用概念设计结构分析，对梁截面的应变梯度进行调整，从而使构件保持轴心受力，从而有效地提升了材料的利用率。经过不断地研究与发展，又出现了平面桁架结构，从而将许多无用的材料除去，不仅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。 （2）结构体系中保持协同工作。在概念设计中的协同工作在建筑结构设计中得到了广泛的应用，协同工作要求结构内部的各个构件要处于相互协作以及共同工作的状态。这种协同效应就需要结构构件在承载力极限的条件下不仅可以保持共同工作，同时也需要它们具有共同的

8、耐久性。此外建筑结构的上部与基础应该在受到载荷时保持着一个统一整体，共同承担载荷。在使用砖混结构的建筑中为了维持协同工作要通过构造柱以及圈梁将整个结构组合成统一整体进行受力，避免建筑结构单纯的依靠建筑结构自身刚度来承受载荷。 随着高层建筑的增加，出现短柱的现象也越来越多。但是为了保持每个构件都可以达到较高的应力水平，在多层结构设计中要避免各层短柱的出现，以提升相同平面处承受载荷的能力，为此需要将同层的抗侧力结构处于相同或者相近的水平位移下。 四、 概念设计在建筑结构中的意义 （1）概念设计体现了设计的创新性。由于传统的设计方法需要通过设计师查找手册、计算机程序等进行循规蹈矩的方式进行，从而缺少

9、设5计风格以及创新性。而使用概念设计可以允许工程师在设计过程中根据自己的经验以及理论知识，同时结合概念设计的新方法以及新思路得出具有合理性以及一定创新性的设计。 （2）概念设计可以有效地提升工程师的设计能力。有概念设计允许工程师在遵循一定要求的条件下进行一定程度的发挥，从而可以有效地解决设计中存在的问题。同时通过概念设计中的正确理念与原则的指引，便于工程师从根源查找问题，从而使得计算计算结果更为准确。 （3）概念设计有效地弥补了计算机理论以及结构设计理论的不足。 （4）概念设计可以优化设计结果。采用概念设计方案可以在方案的对比中选择出更加优秀的设计方案，这种优选方案不仅体现了方案的可靠性与经济

10、性，同时也有效地避免了设计后期出现的繁琐计算。 五、 结束语 建筑行业近些年在我国获得了长足的发展，尤其是正处于发展中阶段的我国，建筑的低投入与高产出一直以来都是终极目标。但是在这一原则下还要求建筑体现出一定的自身特性，为此概念设计可谓是时代发展的必然产物。通过在建筑设计中利用概念设计可以构造出更为合理的建筑结构体系，并达到节省原料的目的。我们相信概念设计在以后建筑结构中会获得更大的发展，为建筑设计带来更多的实惠与便利。 参考文献 1林同炎.结构概念和体系M.北京：中国建筑工业出版社 2吴爱菊.结构设计中的概念设计与应用J.温州：温州职业技术学院学报,2007(2) 63许燕禄概念设计在建筑结构设计中的应用J.广东土木与建筑,2005(02)