建筑结构设计中概念设计
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浅析建筑结构设计中的概念设计摘要:迄今为止,我国建筑结构设计一直都循规蹈矩,按部就班的进行,所以,我们急需要对建筑结构设计进行创新,采用新的设计思想,并且大力推动结构工程师的思维创造,使结构设计得到更好的发展。
关键词:建筑设计;概念设计;结构设计;抗震1 概念设计的涵义概念设计从广义上来讲就是建筑结构从最初成立设计方案起,就必须正确的认识到建筑结构中的抗震因素,并且把这一重要因素融入到整个结构设计当中,像建筑物的体形,建筑物的结构体系,建筑物的构件延展性等一系列可能遇到的问题。
概念设计一定要从宏观的角度上进行全方面的评估、评价、评定,在有针对性的进行计算和构造措施。
这样一来能更好的解决关于建筑物抗震这一不可抗力因素,增加建筑物的抗震性能,以便达到设计的最终目的。
换言之,建筑结构设计中的概念设计就是充分利用建筑工程师的丰富创造力和思维判断能力,依据大量地震灾害的实例,结构抗震收获了许多宝贵的经验,并且总结出自己的原则,以宏观的角度去观察结构设计的基本问题。
所以,建筑工程师在进行设计的时候一定要充分了解整个建筑物的结构特点以及抗震性,还要充分考虑到如果发生震动,建筑物相应的承受能力,找出问题的关键,解决矛盾,用正确的方式方法进行概念设计,这样才会获得成功。
因为,概念设计所涉及的范围非常广泛,所以不仅要分析整个建筑物的设计总方案,还要有非主材料的使用方法以及主要部分的详细构造。
2 结构总体设计的注意要点2.1 延性耗能在整体建筑结构的全面设计上要注意的是加强关于薄弱环节的处理,尽可能的做到相等的程度。
与此同时,建筑结构在使用过程中应该处于一个较为完善的地方这样才能把能量消耗到最大,在详细的设计过程中梁是一个不可不考虑的环节,例如:建筑物的框架梁等等。
结构延性的表示方法普遍采用延性系数,结构延性所表示的是结构极限变形以及屈服变形的比值,其中极限变形包括了位置移动、转变角度和曲率,除此之外,结构延性还可以用位移延性系数或者是转角延性系数等来表示,系数的比值越大就代表结构延性越好。
浅析概念设计在建筑结构设计中的应用张泽胜发布时间:2023-06-29T08:44:01.491Z 来源:《工程建设标准化》2023年8期作者:张泽胜[导读] 在国民经济发展中,建筑业是基础产业,必须高度重视结构设计。
在结构设计中,经常会遇到许多不确定因素,当设计中存在缺陷时,会导致安全事故的发生,严重影响和谐社会的建设。
为避免出现问题,必须结合结构概念、设计过程,综合考虑各种因素,完善主体结构设计方案,确保施工工艺布置的合理性,落实各项措施。
通过大量的施工实例,结合概念设计措施,可以提高主体结构质量,缩短工程施工周期,提高工程效益。
身份证号:34088119870116xxxx 摘要:在国民经济发展中,建筑业是基础产业,必须高度重视结构设计。
在结构设计中,经常会遇到许多不确定因素,当设计中存在缺陷时,会导致安全事故的发生,严重影响和谐社会的建设。
为避免出现问题,必须结合结构概念、设计过程,综合考虑各种因素,完善主体结构设计方案,确保施工工艺布置的合理性,落实各项措施。
通过大量的施工实例,结合概念设计措施,可以提高主体结构质量,缩短工程施工周期,提高工程效益。
关键词:概念设计;建筑结构设计;应用1概念设计的内涵在建筑设计实践中,设计者必须掌握设计方向,收集整理各种资料,确保设计资料分析的客观性。
在设计实践中,有必要对方案的具体过程和内容进行分析,调整方案内容,提高施工方案的适用性。
在概念设计的应用中,要求相关人员对工程的环境、功能、形式等因素进行分析。
因此,概念设计方法在建筑工程中的合理应用,要求设计者具有较高的操作能力,能够准确地分析工程设计的影响因素,从多方面探索概念设计方案,以保证建筑结构的可行性。
2概念设计的重要性分析设计师进行概念设计的前提是利用空间思维和理论经验,在特定空间的基础上完成设计的总体内容,从而得到相应的结构方案。
也就是说,概念设计本身是结构设计的组成部分,是主导思想,是整个设计的核心。
浅谈建筑结构设计中概念设计与结构措施一、引言安全、经济、适用、美观、便于施工是进行建筑结构设计的原则。
—个优秀的建筑结构设计应该是这五个方面的最佳结合。
结构设计一般在建筑设计之后,结构设计不能破坏建筑设计,建筑设计不能超出结构设计的能力范围,结构设计决定了建筑设计能否实现。
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,对建筑工程设计也提出了更高的要求。
而结构设计作为工程设计不可分割的一环,必然对工程设计的成败起重大的影响作用。
因此优化结构设计、发展先进计算理论,加强计算机的应用,加快新型建材的研究与应用,使建筑结构设计更加安全、适用、经济是当务之急。
2l世纪是自主创新的时代,作为结构设计的推动者和执行者,结构设计师要想提高设计效率,就必须加强概念设计的学习和应用,在方案设计阶段就主动与建筑师合作,用自身拥有的结构体系功能及其受力、变形特征的整体概念去构思结构总体系,并以承载力、刚度和延性来主导总结构体系和分体系之间的关系的概念设计。
二、概念设计的定义概念设计是指不经数值计算,尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题,依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。
运用概念设计方法,可以在建筑设计的方案阶段就迅速有效地对结构体系进行构思、比较与选择。
从而使方案概念清晰和定性正确,避免在后期设计阶段出现一些不必要的繁琐运算。
具有良好的经济性和可靠性。
同时。
也是判断计算机内分析输出数据可靠与否的主要依据。
对于实际存在的大量无法计算的结构构件的设计,可以运用优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的,弥补现行结构设计理论与计算理论之间存在的某些缺陷或不可计算性。
而结构设计者的阅历、学历、胆识,包括对工程结构、力学等方面的直观概念与深层机理概念是工程实践中合理的运用概念设计的关键。
概念设计在建筑结构设计中的重要作用一.概念设计的重要性1. 概念设计是建筑结构设计的基础与灵魂概念设计在结构设计中占有重要的地位,结构设计的流程一般分为3个阶段:前期的方案选择、中期的结构计算及后期的施工图绘制。
结构的概念设计是结构分析和设计的第一步,结构设计三个阶段离不到科学的概念作指导。
(1)方案设计阶段。
一个成功的设计必须选择一个经济合理的结构方案,即选择一个切实可靠的结构体系。
在此阶段,除了对建筑物的功能要求,地理环境、资金配备、材料供应、施工条件与水平等进行综合的分析,并与建筑、水电、设备等专业进行充分比较外,还要考虑结构内部的协同工作、结构抗震的构造设计、结构整体性能控制等问题,而后完成结构造型,确定结构方案,必要时还要对多个方案进行比较,择优选用、因此方案设计过程是不能借助于计算机或理论计算来实现的,它需要结构工程师综合应用其掌握的结构概念,在深入了解各类结构性能的基础上,有针对性地选择效果最好、造价最低的结构方案。
(2)结构计算阶段。
结构计算是在计算简图的基础上进行的,即要对作用的结构构件上的荷载和构件的约束进行一定的简化,简化后的结构内力变形必须与原结构尽可能一致。
目前由于建筑物的功能复杂多样,结构计算一般是通过计算机来完成的,因此结构工程师必须把实际工程的结构形式转换成计算机能够识别的计算模型,并且要保证模型受力和变形的精确性,在此基础上结构工程师还应根据实际结构的工作状态,在全面了解程序软件的适用范围与技术条件后,正确选择和使用结构设计软件,同时再用概念设计对电算结果进行科学分析,作正确合理的判断。
(3)施工图绘制阶段。
结构工程师通过计算机完成结构设计计算并对结果确认无误后,接站就是把计算结果用施工图的方式表现出来。
此时,结构工程师还有一项比较艰巨的任务需要完成,即调图工作。
他们要检查施工是否正确反映设计意图,是否满足结构整体稳定和各构件间协同工作的要求、结构抗震设计的要求、结构的材料利用率和经济适用的要求等。
简论建筑结构设计中的概念设计【摘要】随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,对建筑结构设计也提出了更高的要求。
本文对结构设计的基本方法、概念设计进行了探讨【关键词】建筑结构设计;概念设计一、结构设计的基本方法分析研究1. 结构平面图。
在绘制结构平面布置图前有个问题需要说明一下,就是要不要输入结构软件进行建模的问题。
当建筑地处抗震设防烈度为 6 度区时(建造于ⅳ类场地上较高的高层建筑除外),根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算但应符合有关的抗震措施要求。
那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模的,直接设计即可,但要注意受压和局部受压的问题。
必要时进行人工复核。
对于局部受压的防御措施是要按规定对梁下设梁垫以及设置构造柱等措施。
如果时间不是很紧张的话建议还是输入建模较好,有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算。
另外当建筑地处抗震设防烈度为7 度及以上时我的观点是必须要输入软件建模计算的,绘制结构平面图时如果没有建模的话就可以直接在建筑的条件图上来绘制结构图了,这一步必不可少的是删除建筑图中对结构来讲没有用的部分,简单快捷的方法是利用软件的图层功能,直接冻结相关的层。
然后再建立新的结构图层:圈梁层,构造柱层.梁层.文字层.板钢筋层等等。
这样做的目的是提高绘图效率,方便在不同结构平面图间的拷贝移动和删除。
2. 屋顶(面)结构图。
当建筑是坡屋面时,结构的处理方式有两种:梁板式及折板式。
梁板式适用于建筑平面不规整,板跨度较大,屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。
反之,则适用折板式。
两种形式的板均为偏心受拉构件。
板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。
板厚基于构造需要一般不宜小于 120 厚。
此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。
至于坡屋面板的平面画法,建议采用剖面示意图加大样详图的表示方法(实践证明此方法便于施工人员正确理解图纸)。
3. 大样详图。
大样详图的绘制可以在建筑详图的基础上直接绘制,前提是建筑详图的准确无误。
建筑结构设计中的概念设计探讨摘要:本文分析了概念设计的定义及进行概念设计的意义和一般原则,强调了概念设计的重要性,并从结构设计过程的几方面论述了概念设计的应用。
关键词:建筑结构;概念设计;结构设计概念设计的宗旨是在特定的建筑空间及环境条件下,用整体概念来考虑结构的总体方案,并能有意识地发挥和利用结构总体系和各基本分体系之间的力学特性与关系。
建筑物是一个整体空间结构,各种构件以相当复杂的方式共同工作,并不是脱离总的结构体系的单独构件。
作为结构工程师,不应过度依赖计算机和盲目照搬规范,应把概念设计应用到实际工作中去。
1概念设计的定义结构设计分为理论和概念设计。
理论设计是结构工程师根据计算理论和规范,在对结构进行计算模型的假设及受力状态的假定的前提下,对结构进行计算分析,得出数据式的结果,然后利用结果进行设计。
概念设计是指不经数值计算,尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中,依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。
在建筑设计的方案阶段,从总体出发,采用概念性近似计算方法,能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。
这种方法虽有一定误差,但概念清楚、定性准确、手算简单快捷,能很快选择出最佳方案,具有较好的经济、可靠性能,同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
2概念设计的重要性概念设计的应用面非常广泛,几乎蕴含了所有的结构设计。
在不确定因素多、受力状况变化较大的抗震设计、高层建筑设计、基础设计中,概念设计的应用尤显重要和突出。
概念设计的重要性,主要体现在三方面:一是因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性。
为了弥补计算理论的缺陷,或实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计,都需要用概念设计来满足结构设计的目的。
建筑结构概念设计建筑结构概念设计是指在建筑设计的初期阶段,针对项目的基本要求和设计理念,对建筑结构所采用的结构形式、材料选用、力学性能等进行初步的方案设计和探讨。
它对于建筑的整体效果、空间布局、建筑形式和外观等方面起着至关重要的作用。
本文将围绕这一主题展开,详细探讨建筑结构概念设计的相关内容。
一、建筑结构概念设计的基本要求建筑结构概念设计的首要任务是满足建筑功能和使用要求的前提下,尽可能减少结构的材料消耗、工程施工量和投资成本,同时要保障结构的安全、可靠、经济和美观。
建筑结构概念设计还要与整体建筑设计紧密结合,服务于建筑的功能、形式、环境和其他设计要素。
二、建筑结构概念设计的基本内容1. 结构形式设计:根据建筑的功能要求和建筑形式,确定适应的结构形式。
常见的结构形式包括框架结构、桁架结构、壳体结构、悬索结构、索网结构等。
在设计阶段需要综合考虑建筑的空间布局、荷载特性、地质条件等,选择最合适的结构形式。
2. 材料选用:结构材料的选用直接关系到结构的性能和经济效益。
在建筑结构概念设计中,需要根据建筑的要求和材料的特性,选择合适的材料,包括混凝土、钢结构、木结构、复合材料等。
3. 力学性能分析:需要对建筑结构所受内外荷载进行分析,包括静力分析、动力分析、热工耦合分析等,确保结构在使用和极限状态下的安全性和稳定性。
4. 整体效果与环境协调:建筑结构概念设计应该与建筑整体效果和环境相协调。
结构设计要体现建筑的美感,同时要考虑与周围环境的融合,满足城市规划和建筑节能环保的要求。
三、建筑结构概念设计的实施步骤1. 方案设计:根据建筑项目的基本要求和设计理念,进行初步的结构形式确定和设计方案制定。
对建筑结构进行整体构思,初步确定结构形式和材料选用。
2. 参数计算:进行结构荷载分析和力学性能计算,包括荷载分析、受力分析、变形计算、振动分析等。
通过理论计算和有限元分析等手段,对结构的性能进行评估。
3. 模型试验:对重要结构部件进行模型试验,验证计算结果的准确性,保证结构的安全性和稳定性。
建筑结构设计中概念设计的应用唐述桥摘㊀要:目前ꎬ建筑工程的施工工序相对繁杂ꎬ结构设计作为其中关键组成部分ꎬ不仅决定了建筑工程能否顺利实施ꎬ还是后续建筑施工的坚实依据ꎮ除此之外ꎬ为了在最大限度上确保建筑工程自身功能得以发挥ꎬ还要确保建筑工程中的各项目做到相互配合ꎬ从而进一步保障工程的质量性与安全性ꎮ同时ꎬ这些要求促使建筑结构设计标准变高ꎬ施工单位各部门的工作进度要严格依照工程结构设计进行施工ꎬ才能确保多各项目一起稳步推进ꎬ为建筑工程质量打下坚实基础ꎮ关键词:建筑结构设计ꎻ概念设计ꎻ应用一㊁引言随着基础设施建设的全面开展ꎬ建筑行业获得良好发展ꎬ建筑质量与建筑技术获得相应的提升ꎬ同样也对建筑结构设计有着更为严格的标准ꎮ基于此种背景下ꎬ概念设计基于自身优势特性在建筑结构设计中获得有效应用ꎮ概念设计从思想㊁方法与理论等方面ꎬ均为建筑结构提供良好的技术平台ꎮ所以ꎬ概念设计与结构措施在建筑结构中的应用ꎬ有着非常重要的作用和影响ꎮ二㊁建筑结构设计中应用概念设计的必要性(一)概念设计有助于建筑结构设计方案的优化将概念设计用于建筑结构设计中ꎬ通过将建筑的整体架构建立起来ꎬ在研究的过程中采用对比方法ꎬ使得结构设计方案更加合理ꎬ还起到完善建筑结构的作用ꎮ应用概念设计的时候ꎬ设计人员要从整体的角度出发考虑建筑结构ꎬ对于设计的整体框架充分考虑ꎬ使得设计量减少ꎬ设计压力也逐渐减小ꎬ人力资源和物力资源的投入量减少ꎮ另外ꎬ将概念设计引入到建筑结构设计中ꎬ结构设计方案更加科学ꎬ具有较高的合理性ꎬ由此提高建筑工程质量ꎮ(二)概念设计有助于建筑结构设计方式的创新建筑结构设计需要积累大量的资料ꎬ设计人员要有丰富的设计经验ꎬ选择合适的设计方法ꎬ采用创新思维展开设计并对于结构设计不断完善ꎮ概念设计中在提高设计效率ꎬ以获得良好的设计效果ꎬ具体的设计工作中ꎬ借鉴以往的建筑工程实际设计情况ꎬ不断地总结并做好归纳ꎬ将设计思路制订出来ꎬ并从建筑结构设计的实际出发不断完善ꎬ将最优的设计思路用于建筑结构设计中ꎮ采用这种方法可以扬长避短ꎬ避免建筑结构设计中产生类似的问题ꎬ实现建筑结构设计优化ꎮ发挥概念设计的指导作用展开建筑结构设计ꎬ设计人员针对设计理念相互交流ꎬ新的设计灵感被激发出来ꎬ使得设计方案实现创新ꎬ而且符合建设要求ꎮ三㊁概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用(一)选择合理的结构方案合理的结构方案中应该包含科学合理的结构形式和体系ꎬ该结构体系必须受力明确ꎬ具有清晰和简便的传力系统ꎮ在高层建筑平面设计中ꎬ必须注重概念设计ꎬ在设计方案阶段就应该先保证所设计的方案是完全符合受力要求的ꎮ合理的结构方案是开展结构概念设计的前提ꎬ而结构方案想要更加科学合理就需要满足和调节建筑要求ꎬ和水暖㊁供电等其他专业进行协商ꎬ然后确定结构选型和结构方案ꎮ结构体系选择时应考虑地震作用的大小ꎬ选择合适的结构形式ꎮ结构概念设计可以从平面和竖向分别考虑ꎮ(二)在建筑平面设计中的应用随着我国建筑行业的不断发展ꎬ高层建筑和超高层建筑在城市化建设中也更加频繁出现ꎬ而高层建筑平面设计的合理性对保障施工质量具有重要作用ꎬ因此必须在平面设计环节分析和预判各种影响因素ꎬ确保建筑项目的顺利推进ꎮ在建筑平面设计中应用概念设计ꎬ设计人员需要明确建筑的各项性能指标ꎬ结合概念设计的类型和结果等对结构设计做出相应的调整ꎬ尽量将风荷载对建筑结构设计的影响控制在最小的范围内ꎬ提升建筑的抗风性能ꎮ要想达到这一目的ꎬ则需要在进行施工之前对风荷载等级进行检测ꎬ根据检测结果审核建筑平面设计的合理性ꎬ为建筑工程顺利施工奠定基础ꎬ从而达到提升建筑整体质量和综合性能的目的ꎮ(三)竖向设计高层结构抗侧力结构的刚度应从下往上逐渐过渡ꎬ避免因为突变而减弱了对水平荷载力的抵抗能力ꎮ竖向设计时可以通过 刚柔并济 的方法加强某些构件ꎬ减弱某些构件ꎬ如美洲银行大厦ꎬ通过设置较大刚度的束筒和较弱的连梁ꎬ达到很好的消能减震的作用ꎮ另外ꎬ结合建筑的要求ꎬ结构可以进行适当创新设计ꎬ如深圳万科中心设计采用斜拉索的结构形式ꎬ采用了类似于斜拉桥的设计方法ꎬ在首层形成了连续大空间ꎮ(四)基于场地情况选择建筑基础结构位于选定建筑区域ꎬ开展勘测设计ꎬ应根据建筑形式以及区域地形ꎬ对建筑基础做出科学合理的选择ꎮ建筑基础通常涵盖桩基础与箱型基础等ꎬ箱型基础具有良好的整体刚度ꎬ能够对荷载均匀分解传递至下部结构ꎬ确保建筑更加安全稳定ꎬ避免由于受力不均匀的情况ꎬ产生基础沉降ꎬ可以使建筑抗震性能得到有效的增强ꎮ桩基础作为建筑基础结构的不同形式ꎬ该结构通常在地表松软或是荷载相对交的高层建筑较为多见ꎮ该种形式基础结构ꎬ可以对上部产生的荷载传递至下部ꎬ并分散至土壤ꎬ保证建筑更加安全㊁稳定㊁可靠ꎮ(五)对钢结构的优化目前ꎬ在建筑行业中通常会用到钢结构ꎬ其不仅可以增强构件结构的质量ꎬ还可以确保在最大限度上运用空间ꎮ另外ꎬ钢结构具备高强度的特征ꎬ与混凝土结构进行搭配ꎬ能够将结构轻的优势发挥出来ꎬ还可以显著提升建筑结构的强度ꎮ钢和混凝土结构组合可以很好地预防混凝土结构变形ꎮ在实际设计的时候ꎬ结合工程建设实际情况与需求来进行科学化设计ꎬ从而促进整体工程结构设计更为科学化ꎮ四㊁结语随着近些年来建筑项目数量的增加ꎬ人们对建筑结构设计也提出了更高的要求ꎮ概念设计是当下建筑结构设计中新兴的一种设计手段ꎬ并且也获得了相关行业人士的认可ꎬ具有较高的应用价值ꎮ在建筑结构设计中应用概念设计ꎬ有利于强化建筑整体的安全性和稳定性ꎬ进而为人们提供一个更加宜居的居住环境ꎬ提升人们的生活质量ꎮ参考文献:[1]李男.建筑结构设计中的概念设计[J].居舍ꎬ2019(34):95.[2]刘万民.建筑结构设计中的概念设计及结构措施[J].住宅与房地产ꎬ2019(25):80.作者简介:唐述桥ꎬ广东博意建筑设计院有限公司济南分公司ꎮ231。
建筑结构设计中的概念设计与结构措施【摘要】:结构概念设计在结构设计中占有重要的地位,是结构分析和设计的第一步。
一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计,并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。
概念设计不以精确的力学分析、生搬硬套的规范条文为依据,而是对工程进行概括的分析,制定设计目标,采取相应措施。
【关键词】:建筑结构;概念设计;协同工作1结构概念设计的原则1.1结构的优化选型原则结构概念设计总结到一点就是要确定主体的结构体系及其相互联系。
主要从以下三个方面考虑,用比较方法进行优化选择。
1.1.1结构体系的优化目前在我国常用的建筑结构体系有混合结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙体系、筒体结构体系等。
在高层建筑结构中,设计的主要任务是解决抵抗水平力的问题,因此结构设计的关键问题是抗侧力结构体系的确定和设计。
在掌握各类基本构件的特征后,根据建筑方案以及结构所在的环境和功能、受荷情况优化选择合适的基本构件,确定它们之间的联系,形成基本的结构单元和它的支撑做法(如框剪结构,筒体结构等);最后将所选择的基本结构单元通过平面、叠合、平面等集合形式构成其主要的结构体系。
1.1.2结构布置的优化概念设计中的结构布置主要考虑建筑物的体型(平面长度尺寸及长宽比、竖向高宽比、立面形状等)、柱网尺寸、层高以及主要抗侧力构件所在位置等。
在满足功能要求和建筑方案的前提下优化布置楼屋盖水平系统、柱墙竖向支撑系统和地下基础系统。
比如为了整体抗震性能就应该选择平立面规则、对称的结构布置体系,在设计的时候就有必要设置刚度较强的抗侧力构件来提高结构的侧向刚度等。
1.1.3合理的构造做法预先估计和分析结构的薄弱部位、破坏形态,调整承载力以加强或削弱某些部位有意识设置构造措施。
使结构的构造做法和建筑构造要求相一致,结构的理论构造要求和施工的实际构造做法保持一致。
1.2合理受力原则在进行结构概念设计时,结构构件受力问题需要通过力学原理来进一步分析的。
概念设计在建筑结构设计中的应用【摘要】建筑结构的概念设计充分反映工程师的设计理念及其专业技术水平。
本文中,笔者首先分析概念设计的几点设计原则,然后介绍建筑结构的简化计算,最后探讨概念设计在建筑结构设计中的具体应用。
【关键词】建筑结构;概念设计;应用一、前言建筑结构设计中,概念设计充分结合了经验与理论,是设计人员在实践经验和理论知识的基础上所形成的结构设计的新的设计方法,既符合理论的科学性,又结合施工实际,充分反映了工程师的设计理念及其专业技术水平。
结构工程师在应用概念设计时,应概念性地分析、比较建筑结构设计,结合建筑功能,优化建筑结构的总体布局。
二、概念设计的原则概念设计可充分体现结构工程师的设计思想,在进行结构概念设计时,工程师应遵循以下几个原则。
1.优化选型原则结构概念设计的关键在于确定主体结构体系及其联系,主要需考虑两点,通过比较优化选择结构体系和结构布置。
对于结构体系,应掌握各类基本构件的特征,结合实际环境条件、使用、建筑和荷载情况,选择适用的基本构件,确定构间间的联系,形成基本结构单元,确定各自支承做法,然后采取线型、平面、叠合、交叉等集合形式,集合基本结构单元,形成主要结构体系。
对于结构布置,应在满足功能要求和建筑意向的基础上,选择最优的楼屋盖水平系统、柱墙竖向支承系统以及基础系统。
应充分考虑各种布置的承载能力、竖向和侧向变形、支承做法、地质条件等,比较各自结构问题的合理性和优越性,确保平立面的规则和对称,实现良好的整体性,竖向剖面应在规整的基础上,保证侧向刚度的均匀变化,适宜自下而上递减,应避免突变。
2.空间作用原则应结合各建筑部分结构的空间作用,还原本来的结构面貌。
建议有意识地利用构件间的空间关系,实现建筑结构的更大刚度,同时减小内力,实现良好的受力效能好。
3.合理受力原则结构概念设计中应充分利用力学原理处理结构构件的一般受力分析问题。
对于受力和变形,均匀受力比集中受力好,空间作用比平面作用好,多跨连续比单跨简支好,刚性连接比铰接好,传力简捷比传力曲折好,超静定的受力体系比静定的受力体系好,应尽量避免不明确的受力状态,应充分利用结构的对称性、刚度的相对性、变形的连续性和协调性,综合分析各部分构件的直接受力状态和整体结构的宏观受力状态,关注主要的受力状况及其变形,忽略次要的受力状况及其变形。
建筑结构设计中的概念设计与结构措施建筑结构设计是建筑领域中非常重要的一个环节,其任务是使建筑物达到稳定、可靠的结构要求,保障建筑物使用寿命、安全性能和经济效益。
概念设计是建筑结构设计的第一步,而结构措施是建筑结构设计的具体实施措施,下面将分别从概念设计和结构措施两个角度来介绍建筑结构设计。
概念设计概念设计是建筑结构设计的最初阶段,其任务是在考虑建筑功能、建筑形态和建筑美学的前提下,根据建筑物所在区域的气候条件、地震烈度、土层条件和深度、以及建筑物的使用要求等因素确定建筑结构体系的类型和风格以及主要材料,为建筑结构的具体设计打下基础。
1.建筑结构体系的类型建筑结构体系的类型是指建筑物采用的结构体系类型,它关系到整个建筑物的支撑体系和稳定性能。
常见的建筑结构体系类型有钢结构、混凝土结构、钢混凝土结构、木结构等。
在选择建筑结构体系类型时需要综合考虑多种因素,包括建筑物的使用要求、施工的难易程度、建设资金的限制等。
2.建筑结构风格建筑结构风格是指建筑结构设计所强调的特定风格,它可以通过结构材料的颜色、形状、大小、质地、表面处理等方面来体现。
建筑结构风格可以有很多种选择,例如传统、现代、抽象等,具体选择应该根据建筑物所在地域、使用要求等因素来确定,合理的建筑结构风格可以增加建筑物的美感和艺术价值。
3.主要材料主要材料是指建筑结构设计中采用的主要结构材料,包括钢材、混凝土、砖、石材、木材等。
在选择主要材料时需要综合考虑材料的强度、刚性、耐久性、抗风能力、抗地震能力等多种因素,选择合适的主要材料可以在保证建筑物强度的同时,保证建筑物的美观和经济性。
结构措施结构措施是建筑结构设计的具体实施措施,包括结构形式、结构布局、结构尺寸、结构節點等,下面将分别从这四个方面来介绍建筑结构设计中的结构措施。
1.结构形式结构形式是指建筑物所采用的结构形式,可以是杆系结构、面系结构、网壳结构、框架结构、拱形结构等。
各种结构形式有着各自的特点和适用范围,具体选择应该根据施工难度、建筑物使用要求、工程经济等多种因素来决定。
建筑结构设计中概念设计探讨
摘要:随着计算机技术和计算方法的发展,计算机及其结构程序在结构工程中得到大量的应用。
文章根据这种现象提出结构概念设计的准则。
关键词:建筑结构;概念设计
一、概述
在不断的结构设计研究与实践中,人们积累了大量有益的经验。
随着计算机技术和计算方法的发展,计算机及其结构程序在结构工程中得到大量的应用。
结果给部分结构工程师造成一种错觉,觉得结构设计很简单,只需遵循规范、手册、图集,等待建筑师给出一个空间形成的方案(非结构的),然后再使用计算机去完成它。
这不仅不能有效地运用他们的知识、精力和时间,而且还会与建筑师的交流中产生分歧与矛盾。
我国结构计算理论经历了经验估算、容许应力法、破损阶段计算、极限状态计算,到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。
现行的《建筑结构可靠度设计统一标准》(gb50068-2001)则采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则,以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用的原则。
概率极限状态设计法更科学、更合理,但该法在运算过程中还带有一定程度近似,只能视作近似概率法,并且仅凭极限状态设计也很难估算建筑物的真正承载力。
事实上,建筑物是一个空间结构,各种构件以相当复杂的方式共同工作,并非是脱离结构体系的单独构件。
二、结构概念设计
目前,人们在具体的空间结构体系整体研究上还有一定的局限性,在设计过程中进行了许多假定与简化。
作为结构工程师不应盲目地照搬照抄规范,而应该把握规范条文的力学原理及材料学原理,并在实际设计项目中做出正确的选择。
这就要求结构工程师对结构体系与构成体系的基本杆件之间的力学关系有透彻的认识,把概念设计应用到实际工作中去。
所谓的概念设计一般指不经数值计算,尤其在一些难以做出精
确理性分析或在规范中难以规定的问题中,依据结构体系与杆件之间的力学关系、破坏机理、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部构造措施。
概念设计是指在进行结构设计时,在特定的建筑空间及地理条
件下,首先着眼于结构的总体方案,按照结构的破坏机理和破坏过程,灵活且能有意识地利用结构体系与基本杆件之间的力学特性与关系、设计准则、工程当地当时的资源条件,全面合理地解决结构设计中的基本问题。
既注意总体布置上的大原则,又顾及到关键部位的细节,从根本上提高结构的可靠度。
这种运用工程判断解决或处理具体问题的理念,也可称为设计概念。
概念设计的目的是使工程项目的设计、施工、使用都能“又快、又好、又省”,这也符合当前人们对工程建设的要求。
建筑结构的概念设计是建筑工程中结构设计的灵魂。
运用概念
性近似估算方法,可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择,易于手算。
所得方案往往概念清晰、定性正确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的经济可靠性能。
同时,也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
美国一些著名学者和专家曾警告工业界“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题”。
为了避免这种情况,运用概念设计的思想不失为一个好方法。
运用概念设计的思想,使得结构设计的思路得到了拓宽。
传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力,以致混凝土的等级越用越高,配筋量越来越大,造价越来越高。
结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率,结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。
以抗震设计为例,一般是根据初定的尺寸、混凝土等级算出结构的刚度,再由结构刚度算出地震力,然后算配筋。
但是大家知道,结构刚度越大,地震作用效应越大,配筋越多,刚度越大,地震力就越强。
这样为抵御地震而配的钢筋,增加了结构的刚度,反而使地震作用效应增强。
为什么不考虑降低作用效应呢?运用概念设计的思想,目前在抗震设计中,隔震消能的研究就是一个很好的例子。
隔震消能的一般做法是在基础与主体之间设柔性隔震层,加设消能支撑(类似于阻尼器的装置);有的在建筑物顶部装一个“反摆”,地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反,从对建筑物的振动加大阻尼作用,降低加速度,减少建筑物的位移,来降低地震作用效应。
合理设计可
降低地震作用效应达60%,并提高屋内物品的安全性。
这一研究在国内外正广泛地深入展开。
在日本,研究成果已经广泛应用于实际工程中,取得良好的经济效果。
而我国由于经济、技术和人们认识的限制,目前在工程界还未被广泛地应用。
同时,在目前建筑结构抗震鉴定及加固中,概念设计的思想也应得到延伸。
在1976年唐山地震中,天津市加固的2万间民房无一倒塌,但天津第二毛纺厂3层的框架厂房,却因偏重于传统构部件的加固,忽视结构总体抗震性能的判断,造成不合理的加固使抗震薄弱层转移,致使倒塌。
概念设计侧重于定性地用整体的概念完成结构总体方案的设计并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系,它反映了一个结构工程师对静力平衡、力与变形、力与加速度三者综合理解的深度及综合设计能力。
强调概念设计还因为现行的结构设计理念与计算理论存在许多缺陷或不可计算性。
为此,不能仅仅只依靠精确计算,还需依据前人及专家们的一些普通经验和定性的结构措施来弥补理论的缺陷,弥补实际存在的大量无法计算的结构设计问题,使概念设计在抗震设计中得到最充分的体现。
由于地震性质和地震能量的不确定性,尽管可以建立力学模型进行抗震验算,也可以事先人为地假定几种地震波作用下的时程分析计算,但是均不能保证结构在大震下不倒,而无数的震害分析和理论研究均证明:建筑平立面的规则性和结构的延性是防止大震不倒的最根本途径,所有的抗震验算仅供参考。
三、结语
概念设计的思想被越来越多的结构工程师所接受,并将在结构设计中发挥越来越大的作用。
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,对建筑结构设计也提出了更高的要求。
发展先进计算理论,加强计算机的应用,加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用,使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。
其中,打破建筑结构设计中的墨守成规,充分发挥结构工程师的创新能力是相当必要的。
这就需要工程界和教育界共同进行努力,推广概念设计,使概念设计成为今后结构设计的主流思想。