關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的探討

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1、關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的探討柳州市建筑設(shè)計(jì)科學(xué)研究院廣丙柳州545001【摘要】建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)是未來建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢。將概念設(shè)計(jì)理念引入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，進(jìn)行創(chuàng)新，并且將其應(yīng)用到節(jié)約建筑成木、提高建筑安全性的建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，非常有利于我國建筑業(yè)的K:遠(yuǎn)發(fā)展。木文對概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行了相關(guān)闡述，分析了概念設(shè)計(jì)對在筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及其重要性，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的提高具有現(xiàn)實(shí)意義。【關(guān)鍵詞】概念設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)探討1?引言結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)不是某種具體的方法，它貫穿在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的每一步驟，它括方案布置、結(jié)構(gòu)計(jì)算、結(jié)構(gòu)構(gòu)造等

2、，它是結(jié)構(gòu)工程師的基木功。工程師對概念設(shè)計(jì)的掌握是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)和積累的過程，是通過力學(xué)知識和力學(xué)規(guī)律建立結(jié)構(gòu)受力與變形規(guī)律的各種概念，對歷年來國內(nèi)外震害分析，模擬試驗(yàn)的定量定性分析以及長期以來國內(nèi)外的設(shè)計(jì)與使用經(jīng)驗(yàn)分析、歸納、總結(jié)，大量工程經(jīng)驗(yàn)的H積月累。建筑結(jié)構(gòu)具有前瞻性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員可依據(jù)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以及對建筑整體結(jié)構(gòu)布局的判斷與了解，從宏觀層面，決定建筑的形態(tài)、結(jié)構(gòu)等基木問題，從而構(gòu)思整個(gè)建筑設(shè)計(jì)方案，避免因錯(cuò)誤判斷或經(jīng)驗(yàn)不足而造成與客觀事實(shí)不符的具體問題。如今，概念設(shè)計(jì)廣泛的應(yīng)用于多、高層建筑設(shè)計(jì)中，尤其

3、是在高層建筑抗震設(shè)計(jì)中，發(fā)揮著重要的作用。2.概念設(shè)計(jì)在應(yīng)用中應(yīng)遵循的原則2.1合理選擇設(shè)計(jì)方案合理的方案設(shè)計(jì)括結(jié)構(gòu)方案、基礎(chǔ)方案等，以結(jié)構(gòu)方案為例，建筑建設(shè)之前，應(yīng)根據(jù)建筑的使用功能、房屋高度、施工現(xiàn)場的地質(zhì)水文條件、周邊環(huán)境、施工技術(shù)條件和建筑材料供應(yīng)情況、有無抗震設(shè)防要求等進(jìn)行詳細(xì)勘察了解，并以此為依據(jù)，制定出多種不同的結(jié)構(gòu)方案，從中挑選出最適當(dāng)?shù)?，以達(dá)到方案的可靠性、可行性和合理性。2.2概念設(shè)計(jì)的基本原則結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單，具有直接和明確的傳力途徑；沿建筑物豎向，建筑造型和結(jié)構(gòu)布置應(yīng)均勻，避免剛度、承載能力和傳力

4、途徑的突變，限制結(jié)構(gòu)在豎向某一樓層或少數(shù)幾個(gè)樓層出現(xiàn)薄弱部位；建筑平面應(yīng)規(guī)則，平面結(jié)構(gòu)布置均勻，使質(zhì)量分布與結(jié)構(gòu)剛度分布協(xié)調(diào)，限制質(zhì)量與剛度之間的偏心；結(jié)構(gòu)沿平面上兩個(gè)主軸方向應(yīng)具有足夠的剛度和抗震能力；樓蓋能提供足夠的面內(nèi)剛度和抗力，并與豎向各子結(jié)構(gòu)有效連接，使各抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)協(xié)同工作，樓板的平面尺寸和剛度應(yīng)避免急劇變化；抗震房屋應(yīng)設(shè)計(jì)成具有高延性的耗能結(jié)構(gòu)，并具奮多道防線；基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)應(yīng)可靠連接，使基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)協(xié)同工作。2.3合理選擇計(jì)算簡圖計(jì)算簡圖對于保證結(jié)構(gòu)的安全來說至關(guān)重要。通常情況下，建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生安全

5、事故往往是由于計(jì)算簡圖的不正確導(dǎo)致的。設(shè)計(jì)師必須要根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)合理選擇計(jì)算簡圖。實(shí)際結(jié)構(gòu)和計(jì)算簡圖之間必然會冇著一定的誤差性，不可能做到完全一致，如果誤差存在于允許的范圍之內(nèi)，便仍可正常使用，但是如果存在的誤差超出允許范圍，就需要對計(jì)算簡圖重新進(jìn)行計(jì)算處理。2.4結(jié)構(gòu)計(jì)算分析軟件的選用目前應(yīng)用的分析軟件多數(shù)為有限元程序。奮限元法的基本思想是用奮限個(gè)離散單元的集合體代替原連續(xù)體，采用能量原理研究單元及蘇離散集合體的平衡，以計(jì)算機(jī)為工具進(jìn)行結(jié)構(gòu)數(shù)值分析。它避免了經(jīng)典彈性力學(xué)獲得連續(xù)解的困難（建立和求解偏微分方程），使大

6、型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的計(jì)算很容易地在計(jì)算機(jī)上完成，應(yīng)用十分廣泛。比較典型的有限元程序有國內(nèi)的SATWE、PMSAP,國外的SAP2000、ETABS、MIDAS等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不同的計(jì)算軟件所得到的計(jì)算結(jié)果往往也會各異。因此，設(shè)計(jì)師應(yīng)該對計(jì)算軟件程序有著全面和深刻的了解。結(jié)合建筑自身的特點(diǎn)，挑選出適合的計(jì)算機(jī)軟件。設(shè)計(jì)師要根據(jù)自己的工程經(jīng)驗(yàn)以及專業(yè)的理論知識，輸入正確合理的計(jì)算參數(shù)，認(rèn)真校核分析，對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真、仔細(xì)的比對分析。2.結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師在每一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)的開始，即建筑方案設(shè)計(jì)階段，應(yīng)憑借自身擁

7、有的結(jié)構(gòu)體系功能及其受力、變形特性的概念和判斷力，用概念設(shè)計(jì)幫助建筑師開拓或?qū)崿F(xiàn)建筑物業(yè)主所想要的，或初步構(gòu)思的空間形式及其使用、構(gòu)造與形象功能。與建筑師一起構(gòu)思總結(jié)構(gòu)體系，并能奮意識地利用和發(fā)揮結(jié)構(gòu)總體系與主要分體系、分體系與構(gòu)件之間的最佳受力特征與協(xié)調(diào)關(guān)系。在方案設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)階段,運(yùn)用概念性近似估算方法，可以迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較、選擇。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免了后期設(shè)計(jì)階段一些不必要的繁瑣運(yùn)算，具有較好的的經(jīng)濟(jì)可靠性能。同時(shí)，它也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。3.

8、概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用4.1建筑選址結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)應(yīng)遵照相關(guān)規(guī)范，從抗震的角度出發(fā)，勘察和選址。以此作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，選出最合適的建筑場地。4.2結(jié)構(gòu)選型通過結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，選擇結(jié)構(gòu)規(guī)則對稱的建筑主體、合理的結(jié)構(gòu)剛度及合理的基礎(chǔ)形式。建筑物的結(jié)構(gòu)體系根據(jù)不同的建筑而奮所不同。不冋結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關(guān)系到建筑平面布置、立面體形、樓層高度、水電管道的