探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與概念設(shè)計

1、<p>　　探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與概念設(shè)計</p><p>　　摘要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求日漸提高。概念設(shè)計是展現(xiàn)先進設(shè)計思想的關(guān)鍵，用概念設(shè)計思想來促進結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)造性，推動結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展。運用概念設(shè)計的思想，也使得結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路得到了拓寬。概念設(shè)計必然會成為今后結(jié)構(gòu)設(shè)計的主流思想，并將在結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮越來越大的作用，為結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 </p>

2、<p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計 概念設(shè)計選擇合理 結(jié)構(gòu)方案 </p><p>　　中圖分類號： TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p>　　Abstract: with the development of society and economy, people require the design of building structures rising. Co

3、nceptual design is the key to display advanced design ideas, structural engineers to promote the creativity in conceptual design ideas, promote the development of structural design. Using the concept of design thinking,

4、also makes the structural design has been widening. Conceptual design will become the future mainstream thinking, structure design, and will play a more and more impo</p><p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計 概念設(shè)計 選擇合理 結(jié)構(gòu)方案 </p&

5、gt;<p>　　Keywords: structure concept design for choosing reasonable structure scheme </p><p>　　前言： 概念設(shè)計必須有理論基礎(chǔ)知識作為行動準(zhǔn)則，離開理論基礎(chǔ)知識的指導(dǎo)，結(jié)構(gòu)設(shè)計就不會客觀，而變成主觀設(shè)計。同時也要依靠先進的設(shè)計工具，多方面的分析設(shè)計方案的合理性，并與理論基礎(chǔ)知識結(jié)合并用，讓結(jié)構(gòu)總體系與各個

6、分體系的工作原理和力學(xué)性質(zhì)及構(gòu)造處理原則相互融合。概念設(shè)計不僅可以發(fā)揮建筑師的主動性和創(chuàng)造性，創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，而且可以從實質(zhì)上保證乃至提升建筑的質(zhì)量和使用效能， 作為一名合格的建筑師，必須要熟悉并深入理解概念設(shè)計的內(nèi)涵，將高質(zhì)量的設(shè)計工程展現(xiàn)給世人。 </p><p>　　一、概念設(shè)計的重要性 </p><p>　　強調(diào)概念設(shè)計的重要，主要還因為現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與計算理論存在許多缺

7、陷或不可計算性。比如對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，內(nèi)力計算是基于彈性理論的計算方法，而截面設(shè)計卻是基于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計方法，這一矛盾使計算結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)差之甚遠(yuǎn)，為了彌補這類計算理論的缺陷，或者實現(xiàn)對實際存在的大量無法計算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計，都需要優(yōu)秀的概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施來滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的。同時計算機結(jié)果的高精度特點，往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計人員帶來對結(jié)構(gòu)工作性能的誤解，結(jié)構(gòu)工程師只有加強結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實地理解結(jié)構(gòu)的工作性能

8、。 </p><p>　　概念設(shè)計之所以重要，還在于在方案設(shè)計階段，初步設(shè)計過程是不能借助于計算機來實現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，選擇效果最好、造價最低的結(jié)構(gòu)方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念，深入、深刻了解各類結(jié)構(gòu)的性能，并能有意識地、靈活地運用它們。 </p><p>　　二、 概念設(shè)計的意義 </p><p>　　概念設(shè)計一般

9、指不經(jīng)數(shù)值計算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法，可以在建筑設(shè)計的方案階段迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進行構(gòu)思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設(shè)計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的的經(jīng)濟可靠性

10、能。同時，也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。 </p><p>　　建筑師應(yīng)該把概念設(shè)計應(yīng)用到實際工作之中，充分發(fā)揮其創(chuàng)造性與主動性，創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，從根本上避免由于設(shè)計軟件的差異而產(chǎn)生的各類問題。概念設(shè)計減少了設(shè)計師對計算機軟件的需求，更加強調(diào)設(shè)計師的理論素養(yǎng)和實際動手能力。因此，概念設(shè)計減少了對較難改進的客觀條件的依賴，增強了對人才的要求，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更具靈活性、更能為人所掌握和控制。由

11、此可以看出，強調(diào)概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用必將為建筑業(yè)注入新的血液，從而促進整個建筑業(yè)的快速高效發(fā)展，最終將惠及人民大眾，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的雙贏。 </p><p>　　三、概念設(shè)計對于建筑設(shè)計的必要性 </p><p>　　建筑設(shè)計需要對各個力學(xué)應(yīng)力數(shù)值、結(jié)構(gòu)數(shù)值、材料數(shù)值進行精確地計算，但是過分依賴計算機軟件，會對建筑結(jié)構(gòu)造成不可預(yù)計的危害。比如在實際設(shè)計中很多設(shè)計人員用多、

12、高層結(jié)構(gòu)三維空間分析程序來計算底層框架，還有人為地布置一些抗震墻，但是不能完全滿足樓層間的合理剛度比，也不能完全正確地反映底層框架在地震時受力狀態(tài)。在設(shè)計中導(dǎo)致這樣問題的出現(xiàn)，根本原因就是在于結(jié)構(gòu)概念不明確，沒考慮這兩種結(jié)構(gòu)體系的差異。如果是運用概念設(shè)計方法可以在建筑設(shè)計方案階段迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進行構(gòu)思、比較與選擇。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設(shè)計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的經(jīng)濟可靠性能。 </p>

13、<p>　　同時，概念設(shè)計也是判斷計算機分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。避免電算誤差問題的產(chǎn)生，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用概念設(shè)計是最好的方法。在實際設(shè)計工作中，運用概念設(shè)計理念還可以對已經(jīng)出現(xiàn)的問題進行深入的分析，從而發(fā)現(xiàn)深層次的因素，來改善設(shè)計水平。這往往比查找歷史數(shù)據(jù)更為便捷。這種方法也可用于核對電算結(jié)果的科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性?？傊?，在設(shè)計工程中引入概念設(shè)計理念，會極大的簡化設(shè)計流程，避免因為計算機軟件的過分應(yīng)用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)脫節(jié)現(xiàn)

14、象。 </p><p>　　每一個建筑結(jié)構(gòu)工程師都要以概念設(shè)計的理念充實自己的工作。概念設(shè)計對建筑師的理論素養(yǎng)與實際應(yīng)用能力有著更高的要求，需要設(shè)計師不斷地豐富自身的知識，不斷的結(jié)合實踐鍛煉自身的能力。概念設(shè)計的運用，對設(shè)計師實際水平的提高也有重要意義。 </p><p>　　四、如何開展概念設(shè)計 </p><p>　　4.1選擇合理的結(jié)構(gòu)方案一個成功的設(shè)計必須選擇

15、一個經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案 ,即要選擇一個切實可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)受力明確 ,傳力簡捷 ,同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系 ,地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向規(guī)則?？傊?,必須對工程的設(shè)計要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)、施工條件等情況進行綜合分析 ,并與建筑、水、暖、電等專業(yè)充分協(xié)商 ,在此基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)選型 ,確定結(jié)構(gòu)方案 ,必要時還應(yīng)進行多方案比較 ,擇優(yōu)選用。 </p><p><b>　　4.2平面

16、設(shè)計 </b></p><p>　　建筑平面的形狀宜選用風(fēng)壓較小的形式，并應(yīng)考慮鄰近高層建筑對其風(fēng)壓分布的影響，還必須考慮有利的抵抗能力和豎向荷載，在地震作用下，力求簡單。 在高層建筑中，建筑體受到更多的風(fēng)壓，沒有好的的流體外形，就會對建筑產(chǎn)生長時間的水平應(yīng)力。隨著建筑層數(shù)提高，水平載荷下的側(cè)移現(xiàn)象逐漸加重。在平常情況下承受內(nèi)部靜態(tài)應(yīng)力，如果發(fā)生地震等或者其他地質(zhì)災(zāi)害，則會誘發(fā)外部形變，對建筑內(nèi)居住者

17、產(chǎn)生生命安全影響。在高層建筑中，如何在滿足相關(guān)要求的前提下選擇更好的抗側(cè)力體系成了結(jié)構(gòu)工程師追求的重大目標(biāo)。 </p><p><b>　　4.3豎向設(shè)計 </b></p><p>　　在豎向傳力體系設(shè)計中，首先要注意建筑不能超高，因為新的設(shè)計準(zhǔn)則對建筑超高有了更嚴(yán)格的要求。在高層建筑的設(shè)計中，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度，應(yīng)注意由基礎(chǔ)向頂層逐漸過渡，要盡量避免出現(xiàn)在豎向上剛度發(fā)生

18、突變的現(xiàn)象，以免由于剛度的較大突變而削弱其抵抗水平荷載的能力。高層建筑必須有相應(yīng)的錨固深度，此錨固深度可結(jié)合布置設(shè)備用房和地下停車庫的需要，作為一層或多層地下空間，這對降低高層建筑的重心有利，可提高建筑抗震能力及抗傾覆能力。 </p><p>　　在豎向形體設(shè)計中，截錐形的建筑，采用由下而上分段逐漸減小樓層面積階梯狀體型，能使房屋剛度大大增加，由于房屋頂部的樓面尺寸比底部小，除了在建筑使用功能方面存在優(yōu)點外，在抗

19、風(fēng)和抗震方面也具有一定的優(yōu)越性。 </p><p>　　4.4基礎(chǔ)設(shè)計概念 </p><p>　　基礎(chǔ)除了與地基相互作用外，與上部結(jié)構(gòu)作用的關(guān)系也很復(fù)雜，除非在建筑的邊緣部位出現(xiàn)荷載很大的情況，一般建筑基礎(chǔ)的變形總是中部沉降多，外級沉降小。在進行地質(zhì)條件選型中，首先地基地質(zhì)要好，或采用樁基。要求地基沉降量不能過大，重要的是控制高低層的沉降差，天然地基的建筑，高層部分一般采用滿堂紅基礎(chǔ)，低層

20、部分采用雙向條形或單獨基礎(chǔ)，高層建筑常設(shè)有通往地下車庫的通道，通道緊貼高層的外壁，并平行于外壁，可將地下室基礎(chǔ)底板延伸作為車道的底板，便于鋪防水層，也保證了高層建筑的整體連接。根據(jù)不同建筑的地理位置結(jié)構(gòu)形式可選擇樁基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較軟弱，建筑物層數(shù)較多，荷載較大的情況下，天然地基不能滿足地基承載力的要求可以采用樁基將上部結(jié)構(gòu)荷載直接傳到下部堅實的持力層，高層建筑的樁基礎(chǔ)可采用預(yù)制鋼筋混凝土樁，混凝土灌注樁和鋼

21、管樁。箱形基礎(chǔ)，箱開基礎(chǔ)在高層建筑中廣泛應(yīng)用，它整體剛度好，能將上部結(jié)構(gòu)的荷載均勻地傳給基礎(chǔ)，對上部結(jié)構(gòu)能良好地嵌固，箱基有效地抵抗不均勻沉降，并與周圍土體協(xié)同工作，提高建筑物的抗震和抗風(fēng)能力。筏形基礎(chǔ)，筏形基礎(chǔ)適用于上部結(jié)構(gòu)荷載較大，地基承載力較低的工程，筏形基礎(chǔ)</p><p><b>　　結(jié)束語： </b></p><p>　　概念設(shè)計已經(jīng)被越來越多的結(jié)構(gòu)工程師