談建筑結構設計中的概念設計

1、第期總第期六友遙甸建筑與裝修談建筑結為設計市韻撅念設計摘要闡明了概念設計的定義及進行概念設計的意義和一般原則強調了概念設計的重要性并從結構設計過程的一些方面闡述了如何進行棍念設計關鍵詞建筑結構棍念設計結構設計概念設計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構的總體方案并能有意識地發(fā)揮和利用結構總體系和各基本分體系之間的力學特性與關系。建筑物是一個整體空間結構各種構件以相當復雜的方式共同工作并不是脫離總的結構體系的單獨構件。

2、作為結構工程師不應過度依賴計算機和盲目照搬規(guī)范應把概念設計應用到實際工作中去。概念設計的定義結構設計分為理論和概念設計。理論設計是結構工程師根據計算理論和規(guī)范在對結構進行計算模型的假設及受力狀態(tài)的假定的前提下對結構進行計算分析得出數據式的結果然后利用結果進行設計。概念設計是指不經數值計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)定的問題中依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、展害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原

3、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展細部措施的宏觀控制。在建筑設計的方案階段從總體出發(fā)采用概念性近似計算方法能迅速、有效地對結構體系進行構思、比較和選擇。這種方法雖有一定誤差但概念清楚、定性準確、手算簡單快捷能很快選擇出最佳方案具有較好的經濟、可靠性能同時也是施工圖設計階段判斷計算機內力分析輸出數據可書與否的主要依據。概念沒計的愈義概念設計的應用面非常廣泛幾乎組含了所有的結構設計。在不確定因素多、受力狀況變化較大的抗展

4、設計、高層建筑設計、基礎設計中概念設計的應用尤顯重要和突出。概念設計的重要性主要體現在三方面一是因為現行的結構設計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性為了彌補計算理論的缺陷或實現對實際存在的大無法計算的結構構件的設計都需要用概念設計來滿足結構設計的目的。二是由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。概念設計在設計人員中提得比較多但往往被人們片面

5、地理解認為其主要是用于一些大的原則如確定結構方案、結構布置等其實在設計中任何地方都離不開科學的概念作指導。三是由于計算機計算結果的高精度容易給結構設計人員帶來對結構工作性能的誤解過分地依賴于計算機和設計軟件進行習慣性、傳統(tǒng)的結構設計對計算結果明顯不合理、甚至錯誤的地方不能及時發(fā)現使許多的建筑結構留下安全隱患因此概念設計在結構設計中具有重要的地位。樁念沒計的一般原則合理選擇結構方案形成良好結構體系一個成功的設計必須選擇一個經濟合理的結構方

6、案即要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系。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、電等專業(yè)充分比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。要形成良好的結構體系要求結構構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達到極限狀態(tài)。還要正確處理墓礎與上部結構之間的關系必須把基礎與上部結構視為一個有機的整體不能把二者割裂開來。恰當選用計筒圈正確分析

7、計算結果結構計算是在計算簡圈的基礎上進行的計算簡圖選用不當而導致結構安全事故屢有發(fā)生因此選擇恰當的計算簡圖是確保結構安全的重要條件。計算簡圖應有相應的構造措施來保證。由于軟件種類繁多不同軟件往往會導致不同的計算結果加之由于程序與結構某處實際情況不相符合、或人工輸入有誤、或軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結果因建筑與裝修血走走甸年此工程師的知識、經驗是不可缺少的工程師應全面了解程序的適用范圍、技術條件等認真分析計算結果懊重校核做出合理判斷

8、不可迷信電腦。彼念設計的皮用杭班概念設計地展具有難以把握的復雜性和動態(tài)變化特點要準確地預見建筑物所道遇的地展特性及詳細參數是難以做到的。只有輔以準確的概念設計在宏觀上對抗展結構進行控制正確分析計算結果合理地對薄弱環(huán)節(jié)采取構造加強措施才能在經濟合理的前提下設計出抗展性能優(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計從宏觀上控制結構的抗展性能應充分考慮以下環(huán)節(jié)①選擇對抗展有利的場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進行合理的基礎設計同一結構單元不宜設在性質不同的地基土上不宜采用不同的基礎形式設計時宜最大限度地發(fā)揮地荃的潛力③建筑物的體型應力求簡單、規(guī)則、對稱質和剛度變化均勻以減少地展作用產生的變形、應力集中及扭轉反應④選擇合理的結構體系抗側構件力求均勻對稱設多道抗展防線避免局部出現薄弱部位要求結構布工受力明確傳力簡捷。⑤各類構件之間要有可書的連接并具有必要的強度和變形能力從而獲得整個結構良好的抗展性能⑧強調結構空間整體性平面加強連接豎向確保足

10、夠整體剛度。⑦盆視對非結構構件的處理利用其對主體結構的有利影響避免不合理設導致對主體結構的不利影響。⑧盡減輕結構自重減少地基土壓力從而降低向建筑物傳輸的地展力。商層建筑結構概念設計高層建筑結構概念設計中以下幾個問題值得重視①正確認識高層建筑的受力特點選擇合理的結構類型。高層建筑的受力特點不同于低層建筑。高層建筑從本質上講是一個豎向懸份結構水平荷載的影響要遠遠大于垂直荷載的影響水平荷載是結構設計的控制因。結構抵抗水平荷載產生的有矩、剪力以

11、及拉應力和壓應力應有較大的強度和足夠的剛度使隨著商度增加所引起的側向變形限制在結構允許范圍內。由于高層建筑的受力特點選擇切實可行的結構類型是非常必要的。②正確選擇合理的結構體系。由于高層建筑中抗水平力成為設計的主要矛盾因此采用何種抗側力結構是結構設計的關鍵性問題。選擇高層建筑結構抗側力體系通常需要考慮的兩個主要原因是建筑物的高度和用途。③選擇合理的結構布。結構布的合理與否很大程度影響著建筑的使用、結構的經濟性和施工的合理性。結構布不當常

12、常造成薄弱環(huán)節(jié)引起展害在結構布時應加強結構的整體性及剛度加強構件的連接加強結構的薄弱部位和應力復雜部位的強度。④提高結構的抗展性能。由于高層建筑的受力特點不同于低層建筑因此在地展區(qū)進行商層建筑結構設計時除應保證結構具有足夠的強度和剛度外還應具有良好的抗展性能結構必須具有一定的塑性變形能力來吸收地展所產生的能減弱地展破壞的影響。甚礎中的概念設計地基土的不確定性很強至今還沒有呀個模型能夠對其作精確的描述。因此在墓礎的設計中更需要根據墓本理論

13、知識及豐富的實踐經驗分析、預見可能出現的各種問題從而找到合理的處理方案。因此概念設計在荃礎設計中的作用尤為重要。建筑結構設計常規(guī)的方法是將上部結構、基礎作為彼此獨立、離散的結構單元進行力學分析。實踐表明這種常規(guī)法計算得到的基底應力和基礎沉降往往與實測值相差甚遠。事實上基礎問題的解決不宜單純只著眼于墓礎。在上部結構設計過程中應該注意由于地基沉降變形差異而引起的上部結構次應力、開裂等不良現象。所以應該把基礎和上部結構視為一個統(tǒng)一的整體從二者

14、相互作用的概念出發(fā)來考慮基礎方案。當然整體的相互作用分析相當復雜合理的方法應該從二者之間清足靜力平衡和變形協(xié)調兩個條件出發(fā)進行分析。設計人員除了具備土力學、地基荃礎的荃本理論知識外還應該掌握荃礎與上部結構相互作用的基本概念、原理了解荃礎剛度變化對上部結構內力的影響、上部結構對基礎變形的約束作用以及采用不同地荃計算模型可能在墓礎和上部結構中產生的差異。這樣在墓礎選型、布以及地荃模型、參數的選取時才能夠從共同作用的角度加以考慮力求設計出最為

15、經濟、合理的荃礎方案。結洛綜上所述概念設計是綜合性強、應用靈活廣泛的工作需要結構工程師發(fā)揮主觀能動性在應用規(guī)范及工程力學知識和原理的基礎上根據個人對結構及其受力狀態(tài)的理解通過對自己積景的設計經臉的完美運用熟練、準確地掌握和應用概念設計做出經濟、合理、安全的結構設計在嚴謹的規(guī)范、機械的計算程序以及受力狀態(tài)多變的結構三者之間做到游刃有余是每個結構工程師追求的目標也是概念設計的藝術性之所在。今考文獻川郁彥高層建筑結構概念設計【川北京中國鐵道出