结构设计的概念设计（精选12篇）
结构设计的概念设计 篇1
摘要：随着经济的不断发展进步, 我国的建筑业正朝着现代化、科技化的方向不断的发展进步着。不管是具体的设计还是施工等都达到了很完善的地步。然而建筑中有一项概念设计工作可能还不是很被人熟知, 所谓的概念设计指的是从设计的初始阶段, 设计者依据已有的抗震知识, 认真地分析将要面临的问题, 常见的有刚度的分布情况, 以及建筑的体形等等的因素。笔者撰写本文的目的就是简要的分析一下何为概念设计以及常会遇到的问题等方面进行简要的分析。
关键词：概念设计,结构设计,框—剪结构
具体的含义指的是当我们难以做出很准确的分析时, 词用不计算数值的方法, 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。采用类似于预估的方法来进行, 有助于我们在设计期间有效地比较以及选择合适的体系等。这样的得到的方案能够正确有效, 有效地避免了很多不必要的复杂计算等, 经济性能极佳。与此同时, 还能有效地分析数据。
1 内涵
所谓的概念设计指的是从设计的初始阶段, 设计者依据已有的抗震知识, 认真地分析将要面临的问题, 常见的有刚度的分布情况, 以及建筑的体形等等的因素。在宏观上评价以及选择, 同时在辅助计算以及相应措施。以此来增强建筑的抗震能力。具体的讲来说就是设计人员依据自身的工作经验, 并有效结合各种规定等, 在大的层面上明确设计会存在的各种问题等。这就要求我们的相关人员必须再大的层面上能够对抗震知识有一定的了解, 工作中要抓重点, 强调主要矛盾, 凭借合理的概念来正确指导设计工作, 这样才能确保设计有效。同时他并不是一个简单的局限在一定范围内的概念, 这就要求我们不仅要明确原则, 还要照顾到材料使用以及具体的构造等方面。虽然设计的面较广, 但上述几点是工作的重点, 其中最重要的是结构的总体设计因素。
2 具体的注意事项
2.1 延性耗能
对建筑进行整体设计时, 要着重对差的地方进行仔细设计, 尽量争取完美状态。同时, 应使建筑结构在一个恰当的部位能消耗大量的能量, 在具体设计中即为各式各样的梁, 如框架梁、联肢墙的连肢梁等。我们用一定的系数来表示结构的延性问题。它表示的是结构极限变形与屈服变形的比值, 也可以分别用位移延性系数, 转角延性系数等来表示, 此时比值大, 就代表延性好, 数值小代表差。具体设计时, 为了获取较高的延性, 我们一般用如下的方法进行:第一, 截面尺寸要确定合理, 只有这样才能得到准确的配筋率。这样能够有效地确保不出现拉筋不合适的情况。第二点, 梁的上端和下端之间配筋要适度。第三点, 在选用混凝土材料时把好质量关, 用那种中级或者是低级的钢筋会贵延性有帮组。第四点, 矩形梁比其他形状的性能要好。最后一点, 要对箍筋进行严格加密。震区的钢筋材料的延性系数要高于4才算合格。
2.2 多道防线设计
目前流行一种新的概念[x1]即:当建筑结构受到强烈地震动主脉冲卓越周期的作用时, 一方面利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形, 来耗散地震输入能量;另一方面利用赘余杆件的破坏和退出工作, 确保使结构整体能从一种状态平稳的过度到另外一种状态下, 以此来完成结构的周期变化, 能够有效地躲避上述作用导致的一种共振的影响。通过这种对动力性能的有效控制, 能够很好地降低对建筑的破损。目前来讲, 是一种特别有效的方法。
2.3 妥善处理非结构部件
非结构部件一般是指在通常结构分析中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧力荷载的部件, 常见的有内隔墙以及楼梯等等。在具体情况下, 由于地震影响, 建筑体内的部件都会多少的参与到工作之中, 这样就会改变结构整体的刚度以及承载能力等性能, 这样就会给我们建筑带来很大的负面影响。而这些影响时非常常见的。 (1) 砌体填充墙的抗震作用:第一点, 能有效的增大结构的刚度性能, 缩短振动时间, 能增大约十分之三到十分之五的地震力。第二点, 能有效改变地震引起的剪力的具体分布情况。第三点, 由于填充墙有很大的阻挡推力的性能, 这样就减轻了框架的变形现象, 很大程度上降低了结构整体的侧移值。 (2) 柱端震害, 在地震中, 角柱上端被嵌砌于框架间的砖墙顶断。这种是最为显著地地震灾害。因此我们在具体设计时要认真地考虑到这点, 并且采取合理的控制方法。 (3) 会造成短柱破损现象。采用钢筋混凝土框架的高层建筑, 就框架柱的受力状况和破坏形态而言, 一般情况下属于长柱。由于窗裙墙对框架柱的刚性约束, 减短了柱的有效长度, 使它变成了短柱, 承担的地震力大增, 发生剪切破坏。所以我们一般多是采用将墙体和柱有效结合的方法或者是贴砌围护的方法进行。否则沿柱的全高, 柱身箍筋的配置均应符合短柱的规定。施工图纸中要认真地说明此点。
通过不断的研究, 我们得到了很多的经验, 具体体现在标准图以及设计手册等等方面。伴随信息技术的不断发展, 这方面的技术证不断的应用到结构体系中, 目前所有的设计方都在努力的尽快摆脱图板。这就无形之中给个别的设计人员带来一种误导。他们多是认为, 结构设计是一项简单的工作, 我们仅仅需要按照手册以及图集等, 并有效地结合建筑师的方案进行设计, 然后将内容用计算机完成, 这时, 设计人员已经失去了本身的价值, 只是一个靠拼凑来完成工作的绘图师傅罢了。存在很大的弊端, 一方面不能很好的发挥他们的专长, 另一方面, 还会加深会建筑师之间的问题矛盾。
通过这种思想, 我们同时还能有效地拓宽设计的思维广度。在过去的设计中, 我们多是注重提高结果的抗力性能, 这样在无形中就加大了配筋量, 最终导致成本增加。设计时多只会关注配筋量的问题, 很大程度上就忽略了梁以及柱的问题, 就会出现肥梁以及胖柱等的各种现象。就拿抗震设计来说, 一般是根据初定的尺寸、砼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。我们知道, 如果结构的刚度大, 那么地震作用所带来的效应就会变大, 如果配筋增加, 刚度变强, 那么地震力就会变强。虽然这种钢筋增加了刚度性能, 但是无形之中却增大了地震力。那么我们何不采用一种方式来降低作用呢?在当今的各项设计中, 最为典型的就是隔振消能。隔震消能的一般作法是在基础与主体之间设柔性隔震层;加设消能支撑;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, 这样能有效地降低加速, 降低建筑体发生的移动, 从而降低了地震效应力。如果设计的合理了能够降低的效应力达一半还要多, 同时还能有效地保证物品安全不受损害。目前国际上证对此开展深入的研究探索。
自从我国加入世贸组织以来, 经济以及社会的高速发展, 使得人们对建筑体的结构设计方面也有了更多的要求。当前工作的重点要放到发展先进的理论, 不断的利用高科技水平, 同时提高对新建材的开发速度, 以此来保证我们的建筑体更加安稳。最主要的是我们要破除原有的守旧思想, 充分的挖掘人员的能力, 增强创新。这主要是因为, 他们在整个的设计中占主体地位。要想做好这点, 需要工程领域以及教育领域共同努力才行。同时要进行思想宣传等。
结语
在具体工作中, 我们用到的方法不只有上面讲的这几种。上述的方法对于我们的工作很有帮助, 但是我们要发扬创新精神, 不断的研究探索新的技术来更好地为我们的工作服务。
参考文献
[1]尹定邦.设计学概论[M].湖南科学技术出版社.
[2]张绮曼, 郑曙阳.室内设计资料集[M].中国建筑工业出版社.
结构设计的概念设计 篇2
关键词：建筑；结构设计；房屋结构；优化方法
引言
在建筑设计过程中，概念设计及其优化十分重要。良好的设计是建筑工程的前提，而概念设计则是工程建设中体现先进思想及文化的重要关键。作为一名优秀的设计师，在进行建筑设计时不仅要依靠自身的经验，还要能够熟练运用整体概念的设计方法将建筑的本身和外部环境相互结合，最终使得所有的研究方案能够融合在一起，并且能够熟练的将地理环境及结构联系在一起，不断丰富自己的设计知识和概念，能够独立的、有意识地、灵活的运用，只有这样才能将概念设计在建筑机构的设计中进行完美应用。
结构设计的概念设计 篇3
关键词：建筑；结构设计；概念设计
概念设计是一种战略性的宏观设计，一般从整体设计的角度出发、并不经过精细化的计算，只是为设计确定出原则性方向和概略性的框架。概念设计常常是设计师创造性思维的具体体现，是设计师将模糊、感性的设计灵感落实到清晰、理性的设计方案的过程。对于建筑结构设计中的概念设计而言，它往往针对既有的程序化计算式设计手法无法解决的问题而存在。建筑设计师综合考虑建筑整体与局部的相互依存关系、自然环境与地质现象对建筑可能造成的潜在性损害以及建筑实验结果和以往的实际工作经验等多种因素，为建筑确定出方向性的设计思路和基本结构，进而从总体上掌控建筑结构性设计走向及从原则上解决潜在风险问题。
一、概念设计在建筑结构设计中的重要作用
在建筑结构设计中强化概念设计首先能够确保设计总体方向的正确性。建筑设计师依据自身掌握的理论知识和工作经验，结合建筑实际情况选择正确的设计原则进行设计，从宏观角度保证了设计方案定性的正确和准确。总体方向的正确保障了后期细节设计的正确和安全。其次，設计师的概念设计能够在很大程度上确保最高的性价比。建筑设计师的经验和创意能够规避计算机设计的缺陷和错误，并灵活选择最适宜的设计方案以达到用最少的费用实现最好建筑效果的目标。第三，优化方案、提高水平。建筑设计师能够充分借鉴前人设计作品的经典和精华应用于自己的概念设计，通过总结和提练不断优化设计方案，再利用自身的创意和想象实现进一步突破，这一再创造过程的不断进行可以提升整个设计行业的整体水平。
二、建筑结构设计中概念设计的应用
（一）选择最合适的建筑地点
选址适宜与否直接关系到建筑后期施工和使用，合适的建筑地点既能确保建筑的安全性，避免“在沙滩上筑高楼”的潜在危险，又决定着建筑投入使用后的实用性、舒适性，还在很大程度上决定着建筑工程能否实现预期的经济效益和社会效益。建筑设计师的概念设计中首要考虑的就是选择最合适的地点，选址的首要原则是安全，尽量避免在缺乏稳定性的地质构造带上进行建筑施工，如果必须在具有潜在危险的地质构造上开展建筑施工，则须预先设计好避免或解决危险的方案和措施。其次，设计中还须兼顾照明、采光、防火、降噪、高度、间距、退界、通视等因素。合适的建筑地点可以在很大程度上确保工程在预定的工期内顺利进行、降低修改设计方案的机率、有效进行成本控制、减少不必要的费用支出、提高施工效率、保证工程质量。
（二）选择最合适的地基
确定建筑地点后，地基的正确选择决定着建筑主体施工能否顺利进行。地基的选择须兼顾地质构造和建筑具体要求综合选择，对于近年来较为流行的高层建筑而言，箱形地基是应用最广泛也是最合适的地基类型。由于箱形地基整体的强度适宜，可以将地面高层建筑的巨大载荷较平均地传导到地下基础构造中，避免地基沉降出现不均衡的问题，使高层建筑嵌固良好，保证了建筑整体的稳定性，使建筑的抗震、抗灾能力得以提升。
但对于地质条件相对较差的地点而言，若地面建筑层数较少，结构也并不复杂，则可以选择桩形地基，这类地基适宜于土质松软的建筑地点，通过采取桩形地基加固原有的天然土层，可以确保地面建筑的安全性和稳定性。若是土质本身较差而地面建筑自重又大的建筑则需要选择筏形地基，这种地基强度大，且呈整体分布构造，可以将地面建筑的巨大载荷较平均地传导到地基上，同时也能解决沉降不均衡的问题。
（三）选择最合适的主体结构
多数建筑的主体结构在概念设计时均会遵循简单和对称的原则，少数特殊建筑即使难以实现完全对称，至少也必须结构合理。选择最合适的主体结构的主要目的也是确保建筑的安全和稳定，主体结构合理则可最大程度减少扭力和侧力。合适的主体结构能够帮助建筑中的非结构性部件在相对稳定的状态中发挥作用，降低非结构部件受损的风险，使建筑耗材维持在合理的消耗范围内，从而控制成本和费用。最易实现主体结构简单和对称原则的结构是简体框架和剪力墙两种结构类型。而主体结构的对称也需根据建筑实际情况因地制宜开展设计，比如通过调整“三心”（刚心、质心、形心）至最接近值可以最大程度实现主体的对称结构。
（四）设计最适宜的减灾抗震对策
现代化建筑对于减灾抗震的要求越来越高，在现代建筑概念设计中，应设计多重最适宜建筑本体的减灾抗震措施，以尽量避免或降低不同地质灾害对建筑造成的损伤。比如预先在主体结构中设计若干冗余构件，当地震或其他地质灾害出现时引起建筑物出现强烈震动，预设的冗余构件首先发生变形甚至折损，使震动能量得以消散，同时，冗余构件在震动出现时自行停滞，阻止了地质灾害与建筑物发生共振效应带来的二次损害。
结束语
计算机技术的深入应用使概念设计越来越淡出了建筑结构设计领域，大量建筑设计师过于依赖计算机开展结构设计的弊病潜藏着相当的隐患。重视概念设计在建筑结构设计中的应用不仅可以提高建筑的安全性与稳定性，而且能够发挥设计师的想象力与创造力，进而提高建筑设计师队伍的整体水平。
参考文献：
[1]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，2007，7（2）：4041
[2]林志炎，S.D.斯多台斯伯利.结构概念与体系[M].北京：中国建筑下业出版社，1999：14-35.
概念设计在结构设计中的应用 篇4
关键词：概念设计,结构设计,框-剪结构
1 概念设计的涵义
所谓的概念设计一般指不经数值计算, 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。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。也就是说概念设计是工程师运用思维和判断力, 根据从大量震害经验得出的结构抗震原则, 从宏观上确定结构设计中的基本问题。因此, 工程师必须从主体上了解结构抗震特点, 振动中结构的受力特征, 抓住要点, 突出主要矛盾, 用正确的概念来指导概念设计, 才会获得成功。由于概念设计包括的范围极广, 因此不仅仅要分析总体方案确定的原则, 还要顾及非材料的正确使用和关键部位的细部构造。但是首先和最重要的还是结构总体概念设计、材料选型和细部构造等问题, 这些设计原则和结构概念中, 较为重要的是结构总体设计。
2 结构总体设计的注意要点
2.1 延性耗能
在建筑结构的整体设计上要注意加强薄弱环节, 尽量做到等强度。同时, 应使建筑结构在一个恰当的部位能消耗大量的能量, 在具体设计中即为各式各样的梁, 如框架梁、联肢墙的连肢梁等。结构延性一般用延性系数表示, 它表示的是结构极限变形 (位移、转角、曲率) 与屈服变形的比值, 也可以分别用位移延性系数, 转角延性系数等来表示, 该比值越大, 结构的延性越好。在设计上为提高钢筋混凝土梁的延性, 一般采取以下措施:
2.1.1 首先应选取合适的梁截面尺寸, 以获得合适的配筋率, 避免梁受拉筋过多或出现超筋。
因此, 对地震区梁的配筋率要大大低于一般梁的最高配筋率。
2.1.2 梁上部 (跨中) 和下部 (端部) 配置适量的受压筋。
2.1.3 提高梁混凝土强度等级, 采用中低级钢筋对延性有利。
2.1.4 T形梁比矩形梁延性好。
2.1.5 注意加密箍筋。地震区钢筋混凝土梁的位移延性系数一般要求不得低于4。
2.2 多道防线设计
现在有一种新的抗震概念:当建筑结构受到强烈地震动主脉冲卓越周期的作用时, 一方面利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形, 来耗散地震输入能量;另一方面利用赘余杆件的破坏和退出工作, 使整个结构从一种稳定体系过渡到另一种稳定体系, 实现结构周期的变化, 以避开地震动卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应。这种通过对结构动力特性的适当控制, 来减轻建筑物的破坏程度, 是对付高烈度地震的一种经济有效的方法。
2.3 妥善处理非结构部件
非结构部件一般是指在通常结构分析中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧力荷载的部件, 如内隔墙, 框架填充墙, 建筑处围墙板, 楼梯等。实际上, 在地震作用下, 高层建筑中的这些部件或多或少地参与工作, 从而改变了整个结构或局部构件的刚度, 承载力和传力路线。造成未曾估计到的局部震害。在钢筋混凝土框架体系的高层建筑中, 这些影响最为普遍。
2.3.1 砌体填充墙的抗震作用:
a.使结构刚度增大, 自振周期缩短, 水平地震力增大30%~50%。b.改变了结构的地震剪力分布状况。c.砌体填充墙具有较大的抗推刚度, 限制了框架的变形, 从而减小了整个结构的地震侧移幅值。
2.3.2 柱端震害, 在地震中, 角柱上端被嵌砌于框架间的砖墙顶断。
这是典型的柱端震害。在框架体系设计中必须考虑, 并采取恰当的预防措施。
2.3.3 形成短柱破坏。
采用钢筋混凝土框架的高层建筑, 就框架柱的受力状况和破坏形态而言, 一般情况下属于长柱。由于窗裙墙对框架柱的刚性约束, 减短了柱的有效长度, 使它变成了短柱, 承担的地震力大增, 发生剪切破坏。因此, 采用贴砌围护方案或墙、柱柔性连接方案都是防止短柱破坏的有效手段。否则沿柱的全高, 柱身箍筋的配置均应符合短柱的规定。这一点, 在施工图中, 应当说明清楚。
3 案例讨论
某项目情况:地上34层共120m, 地下共3层, 其中地下第3层为5级人防。该结构为超高层结构, 框架-剪力墙结构体系。其中在地上第三层有局部框值转换。在方案设计阶段, 框架的轴线尺寸己经由建筑确定, 梁柱截面尺寸根据竖向荷载及粗估的水平地震作用效应确定。最后问题是剪力墙如何布置、数量多少。这是一个关系到结构安全和技术经济合理性, 并体现出体系优越性的关键性环节。所以结构工程师在方案设计阶段都积极参与, 并根据适宜刚度概念算出剪力墙的面积, 结合建筑要求设计出经济合理的方案。
3.1 剪力墙的布置
一般情况下, 剪力墙应在纵横两个方向同时布置, 并使两个方向的自振周期比较接近。在非抗震设计的条件下, 也允许只设横向剪力墙而不设纵向剪力墙, 这时, 纵向风力全部由纵向框架承受。剪力墙的一般布置原则是“均匀、分散、对称、周边”。均匀、分散是要求剪力墙的片数多, 每片的刚度不要太大, 也就是说布置很多片短的剪力墙;并且在楼层平面上均匀布开不要集中在某一局部区域。一方面, 剪力墙对称布置可以避免和减少建筑物受到的扭矩。另一方面, 剪力墙沿周边布置可以最大幅度地加大抗扭转的内力臂, 提高整个结构的抗扭能力。经过讨论, 大家一致同意剪力墙沿周边布置。
3.2 剪力墙的平面位置
一般情况下, 剪力墙宜布置在下述的各个部位:
3.2.1 竖向荷载较大处。
这样可以获得三点好处:a.较大重力荷载引起的较大地震作用, 可以直接传到剪力墙上;b.剪力墙承受很大的弯矩和剪力, 有了较大轴向压力来平衡, 可以减小墙体的拉应力, 并提高墙体的受剪力承载力;c.可以避免使用较大截面梁、柱的框架来承担较大的竖向荷载。
3.2.2 平面形状变化处或楼盖水平刚度剧变处。这样可以消除地震时在该部位楼板中引起的应力集中效应。
3.2.3 楼梯间、电梯间以及楼板较大洞口的两侧。
根据本工程特点, 剪力墙的平面位置布置在竖向荷载较大处。
3.3 剪力墙最大间距
在框-剪体系中, 剪力墙是主要抗震构件, 承担着80%以上的地震力;框架是次要抗震构件, 仅承担加%以下的地震力。要保持框一剪体系这一结构特性, 以剪力墙为侧向支撑的各层楼盖, 在地震力作用下的水平变形就需控制在很小数值范围以内, 使框架的侧向变形与剪力墙大致相同。否则, 就需要通过空间分析来考虑楼盖水平变形所引起的框架剪力增值。在实际工程中, 剪力墙间距一般在2.5B及30m以内。有30m长的一段无剪力墙的自由布置空间, 完全可以满足建筑功能的要求。
4 结论
概念设计与建筑设计的论文 篇5
1概念设计的内涵
(1)对于建筑设计中的结构设计来说，最为主要的就是针对结构的抗震性进行设计和规划，在概念设计中存在两种较为有效的抗震设计模式，一种是隔震效能模式，其主要的抗震方式就是在建筑物内部构建一个夹层，这种柔性夹层的设置能够起到较好的隔震效果，另一种模式则是通过在建筑结构中的顶部装置一个反摆，顾名思义，一旦建筑物受到某一方向的震动，反摆就朝着相反的方向摆动，进而对于震动载荷产生一个反作用力，起到一定的保护作用，切实保障建筑物的安全;
(2)我们都知道建筑结构的设计是极为复杂的，概念设计在建筑结构设计中的作用不仅仅表现在抗震设计上，但是其在抗震设计中的效果是最为明显的，这主要是因为在建筑物遭遇地震的过程中，很多的数据和载荷大小是无法进行量化处理的，也无法进行直接的计算，这就在很大程度上给我们的抗震工作带来了麻烦，而概念设计并不需要针对地震中的数据进行计算，这无形中就减少了很多的麻烦，也就突显出了概念设计的重要性。
2建筑设计中概念设计运用的原则
概念设计在建筑设计中合理运用的效果极为突出，但是对于如何充分的发挥概念设计的作用，使其在建筑设计中做出更为突出的贡献就需要我们在概念设计的应用中遵循必要的原则，具体来说，当前建筑设计中运用概念设计需要遵循的原则主要有以下三点。
2.1优化选型原则
建筑设计中运用概念设计的一个最为主要的原则就是优化选型原则，优化选型原则主要包括两方面的内容:
(1)第一方面是对于建筑结构体系进行优化设计，建筑物的结构体系是最为关键的部分，对于结构体系进行优化能够起到保障建筑物稳定性的目的，在优化之前，我们应该首先对于建筑物所需要的结构构件进行全面的了解，进而根据建筑物特点以及周围的环境因素进行认真选择和判定，最终选择最佳的支承方法以确定基本的结构单元;
(2)优化建筑物的结构布置，对于建筑物结构布置来说，其最为主要的目的就是支撑建筑物，避免建筑物的变形，因此，对其进行优化极为关键。
2.2空间作用原则
针对建筑结构进行设计其实也就是针对建筑物的内部空间进行必要的设计，所以说，在我们采用概念设计进行相关设计时就必须加强对于建筑物内部空间相互作用的注意。
2.3合理受力原则
建筑设计还必须充分考虑建筑物的合理受力特点，这也是概念设计应用的一个基本要求，从建筑物受力的特点以及其发生形变的状况来看，建筑物发生形变不仅仅和其自身的强度和刚度有关，在很大程度上还建筑物的受力状态之间存在着密切的联系，所以，我们应该尽可能的使建筑物的受力状态较为平均，尤其是要使其在整个的建筑物空间结构内进行平均分布，避免力作用于一点或者是一个平面，尽可能的避免建筑物发生形变的可能性。
3建筑设计中概念设计的作用
3.1建筑场地的选取
对于建筑施工来说首先需要我们确定的一点就是建筑场地的选择，一般说来，我们在选择建筑场地时应该尽可能的选择便于施工的场所，不要给施工过程带来麻烦。在具体的建筑场地选择过程中，需要我们重点关注的要点和参考的要素有以下几个:建筑物的高度、建筑的边界、地形特点等，根据这些基本要素，结合建筑物的基本要求选择最佳的施工场所，确保建筑施工的顺利进行。
3.2建筑结构基础的选择
确定好建筑施工场所之后，还需要我们确定好建筑结构的基础，在具体的施工中，较为主要的.基础主要包括箱形基础、桩基础和筏形基础三种，对于这三种基础的选取应该根据建筑物的要求和当地的地形地质特点进行合理的选取，选择最适合于进行施工建设的基础结构。
3.3建筑主体的选择
建筑主体是整个建筑物中最为核心的内容，也是需要我们慎重选择和设计的核心部分，在建筑主体的选择中，我们应该尽可能的选取较为规则和对称的结构，这种结构的选择能够在很大程度上确保建筑主体的稳定性，并且还能够有效节约施工成本。
3.4抗震的设计
对于建筑物来说合理的设计必要的防震抗震是极为关键的，尤其是对于建筑物抗灾防线的设计作用重大，一般说来，我们在进行施工建设中，首先在设计中应该尽可能多的设置抗震防线，如此才能在遭遇地震时切实保障建筑物的稳定性，避免建筑物遭遇较大的损害。
4结语
结构设计的概念设计 篇6
关键词：概念设计；建筑；建筑设计措施
中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）18-75-2
0 引言
改革开放以来，随着我国社会市场经济的大力发展以及科学技术等在各领域的广泛使用，我国城市化建设的脚步也随之加快，因此，促进了我国各地建筑行业的蓬勃发展，而为应对社会发展的需要，满足人们对生活居住的建筑场所日趋严格的要求，建筑建设技术也在不断的进行着创新和完善。
在设计建筑结构过程中，概念设计和结构措施则发挥着重要作用，通过对概念设计和结构措施的有效运用，从根本上增强了建筑结构设计的水平和程度，从而推动了我国建筑行业的快速发展和提高了我国国民经济的发展水平。
1 对建筑结构设计的了解
结构是建筑物的脊柱，没有结构，就没有建筑物的存在，由此可见，建筑结构设计的重要性是不可小觑的，它可能会直接影响到建筑成型的质量和建筑架构的完整性。
建筑结构设计就是建筑结构设计人员对所要施工的建筑的表达。其主要是对建筑本身所要表达的设计内容与组成结构进行调整设计的过程。建筑结构设计主要分为三个方面：结构方案、结构计算和施工图设计。
结构方案的主要内容是根据建筑工程的重要性，施工场所现场的勘查检测结果，建筑物所在地的地质构造、抗震程度，建筑物的高度、楼层层数以及建筑风格来确定结构形式制定结构方案。在确定了结构形式后，需要根据不同结构形式的要求和标准来计算结构的受力和承重，这个过程统称为结构计算。在绘制建筑结构平面布置图之前，需确定要不要输入构图软件进行建模。
2 概念设计
随着建筑行业的发展，建筑结构设计也面临着更为严峻的挑战，在此背景下，概念设计以其自身特有的性质而为设计人员广泛应用于建筑行业。概念设计为建筑结构设计提供了科学的基础，对建筑行业的蓬勃发展奠定了坚实的基础。
2.1 概念设计的基本定义
概念设计是由分析用户需求到生成概念设计产品的一系列有序的、可进行组织的、有目标的设计活动。概念设计显示了建筑结构设计多样化的需求，组织集合了相关设计人员对建筑结构设计方面的设计灵感、设计理念、设计经验以及与建筑设计工程有关联的实践知识，最终对建筑物的整体结构和总的施工方案进行了全面深入的规划和部署。
概念设计主要是从设计建筑结构的整体方案着手开始，严格按照有关建筑结构设计方面的要求和标准处理建筑结构在设计过程中经常出现的力学分布计算以及建筑结构承重等问题。
2.2 概念设计的重要性
在建筑结构设计过程中，概念设计占据着让人不可小觑的地位，由于现阶段结构设计的知识理论还存在着一些不足与缺陷，因此通过合理使用概念设计，能完善建筑结构设计的设计及理念以及在设计结果方面的不足，而且还能丰富建筑工程师以及结构工程设计人员的实践经验。但是在建筑结构设计工程的实际实施过程中，大部分建筑结构设计师仅仅把设计的应用局限于提前制定出的设计方案以及规定的范围内，不懂得变通，拘泥于教条，不进行任何的创新和突破，以此错过了很多新的挑战和机遇。这种缺乏创造力的设计，导致我国建筑结构行业在其形式和内容上难以有新的突破和创新，是我国建筑行业的发展速度一直不如国外发达国家。因此，作为建筑结构设计师应该综合利用概念设计的基本概念以及自身作为建筑设计师所积累的经验，打破陈旧规则和教条主义的限制，创新的选择安全、可靠、经济、适用的设计方案，以此保障建筑结构设计方案的合理性，成功的完成设计任务。
3 建筑结构设计的结构措施
结构措施在建筑结构中的应用主要体现在对材料的利用以及设计结构过程中的协调一致上。
结构措施在建筑结构设计中包括协同工作与极大限度提高材料利用率这两大作用，为实现这两大作用，我们需要了解结构措施在建筑设计工程中所起到的积极作用。
3.1 协同工作
在建筑结构设计工程中保持协同工作，在建筑结构设计过程中有关概念设计的协同工作发挥了重大的影响作用。结构的协同工作表现在基础与上部结构的关系中，因此必须将基础与上部结构视为一个完整的有机体，不能将其分开单独来处理。而对协同工作的另一个理解为，当建筑结构受力时，组成建筑结构的各个部分能够均匀受力，从而使各个部分能够同时达到相同的受力水平，保证了建筑物各个构件具有共同的耐久性。
我们在进行建筑结构设计时，协同工作意味着结构设计工程中发挥着建筑物结构中各个部件之间能够进行相互利用和配合的协同作用。通过协同工作，保证了建筑物结构的稳定性与建筑工程最终成就的质量，从而推动了建筑结构设计技术的蓬勃发展。
3.2 协同工作中的材料利用率
通过协同工作的实施，不仅保证了建筑物结构的稳定性程度，且提高了建筑工程中对材料的利用程度。目前，随着人类社会文明的高速发展，在人们生活水平提高的同时，对环保节能也越来越重视，因此，建筑作业过程中节能减排的环保理念发挥着积极的引导作用，环保理念的应用，提高了对建筑材料的利用程度，从而降低了施工材料的损耗程度，减少了资源的浪费，节约了大量的建筑成本。经过国内外大量建筑结构设计工程师的研究表明，建筑材料的利用率越高，则建筑结构的协同工作能力以及建筑物的稳定性也就越高。尤其是在现阶段注重节能、减排等环保意识越来越强的社会背景下，我们要求在建筑设计过程中能够实现用最少量的投入来获取最大量化的产出。
协同工作的实现是建筑概念设计的必要部分，而在概念设计日趋重要的今天，若要有效实施建筑结构设计中的结构措施，建筑工程师需要具备过硬的专业知识以及深厚的基础理论知识，并要充分借鉴国内外相关建筑方面的实践理论和设计思想，充分发挥创新创作精神，从而设计出具有新意的建筑作品。
4 概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用
由前文可知，概念设计与结构措施在建筑结构设计过程中是相互协调与合作的，因此在设计建筑物结构时，要充分考虑建筑结构中的各个构件与结构体系的综合利用，协同工作。而各组件之间的协同工作不仅要求组件之间能够均匀受力，还要拥有共同的使用寿命。
当工程技术人员在进行建筑结构设计时需充分了解材料与设计、施工过程中的协同工作见识未来建筑行业发展必不可少的关键部分，也是实现对建筑材料的充分利用、加快建筑速度、提高设计与施工过程的协同配合程度的重要促进因素。
5 结语
综上所述，概念设计是建筑结构设计过程中必不可少的组成部分，而结构措施对建筑工程的顺利进行起到了关键的促进作用，因此，在進行建筑结构设计过程时，需要综合运用概念设计与结构措施，只有这样才能最大限度的优化建筑结构，从而增加建筑的使用时间并提高建筑的质量。
参 考 文 献
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[2] 景毅.建筑结构设计中的概念设计及结构措施[J].科技风，2014，18：161.
[3] 谢正伟.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J].科技展望，2015，08：32.
[4] 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）.
结构设计的概念设计 篇7
所谓结构设计是将建筑、其他设备专业所要表达的内容用结构语言体现出来的过程, 而结构语言则是指各种结构元素, 而结构元素则是从专业图纸中提炼出来的, 建筑物或其他构筑物的结构体系就是利用这些结构元素构成的。具体而言, 结构设计的主要内容是结构方案、结构计算以及施工图设计等三个环节, 其中结构方案的主要任务是确定出建筑的结构形式, 需要参考的指标包括建筑物的重要性、工程所在地的抗震设施烈度、相关地质勘查资料、建筑高度与层数、场地类别等等, 然后根据确定好的结构形式的特点与实际要求, 进行结构承重体系、支撑以及受力构件的布置。该阶段的基本方法就是结合不同结构形式的适用范围, 遵循经济性与合理性的原则, 最终确定出最佳的结构形式。结构计算环节的主要内容是计算各项参数, 包括荷载、内力以及构件的相关试算与计算等, 要注意选择科学、适用的计算方法。
施工图设计环节的主要任务则是根据计算环节的结构将构件布置、配筋等确定下来, 然后再确定构件的构造措施。需要注意的是, 在整个结构设计的过程中要严格参照相关规范要求来进行, 设计人员不但要全面、深入地理解相关规范, 还要全面把握施工的工艺及具体流程, 从而保证结构设计的适用性、合理性以及科学性。
2 结构设计与概念设计的关系
所谓概念设计是以个人经验为基础, 基于宏观的角度对建筑结构进行定性设计。相对概念设计来讲, 结构设计是一个逆向过程, 其根据概念设计的整体要求、力学与数据原理等由定量设计发展为定性设计, 其中定量设计包括内力、配筋、稳定性以及变形等, 而定性设计则是规范中规定的构造要求。由此可见, 建筑结构造价水平的高低以及施工进度的快慢会受概念设计水平的直接影响, 如果概念设计不合理, 会导致建筑整体结构出现安全问题。概念设计体现的是一种先进的设计思想, 结构工程师的主要任务是基于特定的建筑空间利用整体的概念进行结构设计, 并对构件与结构、结构与结构之间的关系进行和谐处理。
从某种程度而言, 现行的结构设计与计算理论还存在一定的不足, 例如混凝土结构设计过程中, 内力计算以弹性理论为基础, 截面设计则以塑性理论的极限状态为基础, 计算理论本身就存在矛盾性, 因此计算结果必然会与实际情况存在较大差异。针对这种不足就需要通过优秀的概念设计加以弥补。此外, 现代设计对计算机程序的依赖性过强, 计算结果未做科学分析, 并且在设计方案环节无法利用计算机实现初步设计, 而是需要结构工程师利用其结构概念专业知识选择效果好、成本低的结构方案, 无法保证单根构件的安全性, 就无法保证结构整体的安全性, 因此概念设计与结构设计的关系是相辅相成、缺一不可的。
3 结构设计的主要措施
在实际的结构设计中, 无论是制定方案或者初步设计, 还是结构计算或者绘制施工图, 甚至在施工现场的工地服务均要贯穿概念设计的理念, 因此, 结构设计过程中要注意以下几个方面:
首先, 在选择建筑场地时要选择抗震性较好的地段, 尽量避开不利地段, 如果避不开的地段则要采取针对措施, 必须将由于地震场地条件而间接导致结构破坏的因素考虑进来。概念设计过程中不能忽略建筑平面布置等要求, 如果方案存在严重不规则的现象则严禁采用。在确定结构体系的过程中, 要对结构体系方案、技术可行性和经济性等进行综合比较, 提高建筑结构的延性与匀质性, 尽量降低建筑重心。此外, 由于发生地震时会持续一定的时间或者会多次、反复作用, 所以要尽量设置多道抗震防线。因此在结构设计过程中, 要保证结构体系与相关抗震结构要求相符, 对构件的强弱关系进行适当处理, 从而提高结构的抗震能力。
其次, 注意结构刚度、承载力分布的合理性, 在实际工程中只有通过提高工程成本或者降低结构延性指标等才能进一步改善结构的抗侧移刚度, 而结构设计时可以有意识地提高结构中重要构件、关键构件的延性, 以改善设计方案的经济性。在判断计算方法是否合理时可以通过概念来确定, 从某种程度而言, 这种方法也是概念设计的延伸。现在计算机技术在工程设计中的应用越来越广泛, 绝大多数设计均是依靠计算机来实现的, 但是要在设计过程中将设计经验理性、科学地利用起来, 再与施工中可能遇到的问题互相结合, 对计算结果进行分析, 并在画图中进行合理的调整, 才能保证结构设计的科学性与实用性。
再次, 在结构材料选择过程中, 选择钢筋时要尽量选择延性、韧性以及可焊性较好的, 且混凝土也要与规定的强度等级要求相符, 控制脆性材料的用量, 保证材料满足抗震设计要求, 将其强度充分发挥出来。此外, 为提高结构强度还要保证结构的整体性, 具体包括两个方面:一是满足抗震的构造连接, 二是包括经过计算的节点连接。节点连接要遵循“强节点、弱杆件”的设计原则, 把握好构造连接的度, 并非构造连接越刚越好。
最后, 要注意施工过程中实际问题的现场处理。因为建筑施工现场存在诸多不确定性因素, 可存会出现无法操作或者施工误差过大等各种问题, 仅靠单纯的计算无法解决问题, 因此只能依靠设计人员专业的设计经验与设计技术, 在协商施工、监理等各方后再提出准确、合理的解决方案。
4 结构设计中协同工作概念的应用
通常在工业产品的设计与制作过程中会融入协同工作的概念, 所谓协同工作是指某个工业产品未达以使用寿命期间, 某个结构零件发生损坏对产品的整体性能产生影响。而对于建筑结构而言, 协同工作是指建筑工程中要将每个部件的作用充分发挥出来, 实现其与其他零件的互相配合。协同工作要求产品零部件的使用寿命相似, 并且承受基本相同的荷载, 不得出现长时间受力不均的问题。在结构设计中的协同工作要注意正确处理基础与上部的关系, 保证二者形成一个有机的整体, 例如砖混结构受自身刚度的影响会发生不均匀沉降, 因此可以利用钢圈与构造柱之间形成一个统一的整体来抵御。此外, 在建筑结构设计中, 协同合作还表现在建筑受力时要保证结构的各个部件受力均匀, 水平应力要保持在较高的水平。
高层建筑设计中要尽可能避免短柱, 保持各个柱的水平应力互相接近, 同步达到最大承载能力。不过实际工程中建筑物层数越多, 竖向与水平方向所产生的荷载力变越大, 相应的地层的截面积也会逐渐加大, 会导致高层建筑物底部的几层出现短柱现象。针对这种情况, 可以在柱截面设置竖槽, 将矩形柱变成田形柱来提高结构的承载能力, 减少短柱现象, 这样既保证了同层的水平柱在受力时, 同时达到最大的承载能力。
总之, 在概念设计日益重要的今天, 要求结构工程师应有深厚的基本理论基础, 并能不断吸取他人先进的设计思想。对自己的作品、设计, 应经常进行深刻的反思, 对每一项设计都精益求精。
摘要：在建筑结构设计过程中, 结构工程师设计水平的高低从很大程度上是由概念设计与结构措施来体现的, 因此概念设计与结构措施的重要性不言而喻。文章就针对该问题展开讨论, 在分析结构设计的相关概念、主要内容的基础上, 分析概念设计与结构设计的关系, 并在最后提出结构设计的主要措施。
关键词：建筑结构设计,概念设计,结构措施
参考文献
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[6]鲁鸿鹏.浅谈结构设计中的概念设计[J].中国新技术新产品, 2012, (19) :201.
结构设计的概念设计 篇8
关键词：建筑结构设计,概念设计,结构措施
1 结构设计中的概念设计
在现今建筑结构设计中,结构计算理论仍然还在一个逐步完善的阶段,其应用也是基于一系列假定和简化的前提条件,而这些条件同实际常常存在着一定的差异,就造成了结构设计中不可计算性的存在,或者计算结果与实际存在偏差。这时,就需要设计人员采用概念设计的理念来弥补这些不足,指导结构设计,完成一个优秀的设计成果。所谓概念设计,就是依靠丰富的理论知识和工程经验,从整体的结构概念角度出发对建筑结构所实施的定性设计,在宏观上确定建筑结构的总体布置和细部措施,体现的是设计者对整个结构体系的把控能力。具备清晰的概念和准确的定性,就能很快选择和确定最佳方案,同时也是施工图设计阶段判断计算机计算结果可靠与否的主要依据。
在计算机技术迅猛发展的今天,各种结构计算程序大量出现并应用于生产中,在给结构设计带来了便利的同时,使得部分入行不久的结构设计人员过于依赖电算,忽略了结构概念的重要性。他们只是将建筑图原搬硬套输入计算模型,算出结果满足规范,进而完成结构图纸,认为一个设计任务就结束了,但如果仔细推敲,也许之前的设计并不是经济合理的,甚至局部环节的安全性也可能有问题。在遇到有一定复杂性的工程设计时,在建筑方案设计阶段,结构工程师的参与是十分必要的。在此阶段,需要结构工程师对结构体系有总体的认识和布局,对结构受力和变形特性的整体概念有一定的判断力。对于电算结果的合理性,一定要以工程力学原理和对结构概念的把握,仔细校核。比如,现浇梁板结构中间梁应是T形截面,但许多计算程序将其简化为矩形梁,使得梁的刚度减小很多,虽然有的程序可将梁的刚度乘以1.5至2.0的放大系数,通常对于多数中间梁,2.0也是偏小的值,这就造成电算时考虑的其对结构整体刚度的贡献减小,计算结果位移加大,与实际存在偏差。又如,电算结果显示结构构件的配筋率均不超限,虽然满足要求但并不是最优,出现过大或过小的配筋率就要考虑构件截面的选取是否合适,这会影响到工程的经济性。
概念不是经验的简单累计,概念设计处处体现的是一种先进的设计思想,优秀的概念设计能够在对结构设计风险进行有效控制的同时带来较为可靠的经济预估,设计成果也将更加创新、完美。
2 结构设计主要措施
(1)建筑场地选择。场地选择对建筑抗震设计具有较大影响。地震造成建筑的破坏,除地震动直接引起结构破坏外,还有场地条件的原因,诸如:地震引起的地表错动与地裂,地基土的不均匀沉陷、滑坡和粉、砂土液化等。因此,选择有利于抗震的建筑场地,是减轻场地引起的地震灾害的第一道工序。合理选择建筑场地,可避免地震时因场地条件的原因造成建筑的破坏。选择有利地段,避开不利地段并不在危险地段上建设。对特殊场地条件要进行充分的论证分析,以确保地震安全。
(2)结构材料选择。采用符合抗震要求的高强度结构材料对结构抗震十分有利。混凝土强度,对保证构件塑性铰区发挥延性能力具有重要作用。采用高强度混凝土亦可减小柱截面尺寸,从而减小自重和材料消耗,增加有效面积,满足建筑功能。结构构件中纵向受力钢筋的变形性能,直接影响结构构件在地震力作用下的延性,采用高强钢筋可有效减少配筋量的同时提高结构的安全度。
(3)结构布置。规则性是结构概念设计中的一个重要概念。建筑布置对结构的规则性影响重大,抗震性能良好的建筑,需要建筑师与结构工程师的互相配合。设计时应采用概念清晰、传力路径明确的结构布置,避免造成结构扭转、平面和立面的里出外进、竖向传力构件的间断等其他不规则。在1976年唐山地震中,L形平面和其他不规则平面的建筑物因扭转而破坏的很多;在1985年墨西哥城地震中,相当多的框架结构由于平面不规则、不对称而产生扭转破坏。震害表明,简单、对称的建筑在地震时较不容易破坏。合理的建筑形体和布置在抗震设计中是头等重要的,提倡平、立面简单对称。
(4)结构体系。对结构体系的把握在结构设计中是关键的。对于结构来说,影响的要素很多,无论是整体的涉及,还是具体的施工,抑或是施工材料、环境、经济以及技术性等,都需要进行全面地考虑。抗震结构体系的构成,其本身是由多个分体所组成的,并且确保各部分构件的整体效果,通过合理的搭配与协同,实现整体的结构抗震目标。在抗震结构构件的选择上,要确保其构件的抗震能力等多方面性能水平,结合施工的抗震设计标准和技术规范,确保整体抗震结构具备较强的抗震防护效果,可以满足结构抗震的实际需求。
(5)隔震与消能减震设计。隔震和消能减震,是建筑结构减轻地震灾害的有效手段。隔震技术属于抗震设计中的主动控制技术,设置隔震层可直接减少输入上部结构的地震能量,从而满足特殊使用功能的要求。消能减震技术属于抗震设计中的被动控制技术,地震能量首先输入结构,然后由消能器吸收或消耗。
(6)结构抗震性能设计。结构抗震性能设计,是解决复杂抗震问题的有效方法。根据工程的具体情况,分析结构方案在房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等方面的特殊要求,确定合理的抗震性能目标,深入地计算分析和工程判断,找出结构可能出现的薄弱部位,采取有针对性的抗震加强措施,从而实现抗震性能目标。
3 结束语
总而言之,结构概念设计在应用的过程中,需要对于复杂结构进行科学地处理,并且在结构设计中,对于整体涉及进行不断地优化和控制,明确不合理方案所带来的影响。同时,对整个涉及过程进行合理性与有效性地评价,从而确保整体结构性目标得到全面地落实,最终达到提高房屋安全性的目标,其设计工作的开展具有丰富内涵和不可忽视的实际意义。
参考文献
[1]林同炎,S·D·斯多台斯伯利.结构概念和体系[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.
[2]朱炳寅.建筑抗震设计规范应用与分析[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.
浅谈结构抗震设计中的概念设计 篇9
关键词：结构抗震设计,概念设计,重要性,原则
0 引言
建筑结构抗震概念设计具有基础性功能, 且是结构抗震设计的核心, 更统领结构抗震设计的全过程。现如今, 结构抗震概念设计的思想也被愈来愈多的工程师所接受, 并在结构抗震设计中发挥着愈来愈大的作用。
1 结构抗震概念设计的重要性
首先, 由于近几年经济迅速发展, 科技知识水平也不断提升。在越来越细的社会分工下的企业工作状态下, 人们将纷繁复杂的数据精确运算和整体系统的运作都逐渐定义为计算机的固定功能, 而往往忽略非规范性质的手工和思维应用方式。因此, 概念设计在建筑结构抗震设计中的重要性被重新提取出来, 更受愈来愈多建筑行业学者的强烈关注。另外, 由于高层建筑结构的复杂性, 以及发生地震时动力的不确定性, 使得计算结果和实际相差很大。因此, 应当重视结构抗震设计中的概念设计。
其次, 概念设计存在实际性和合理性。建筑物作为一个立体性的实物, 仅仅依靠桌面上计算的一些资料与数据是远远不够的, 而概念设计恰好弥补了这方面的缺失。概念设计主要是经过对结构理念的整体架构, 向人们呈现出一份比较真实的、适用的客观实体, 从而优化建筑结构抗震设计。另外, 地震时人们对结构认识上有很大的局限, 又由于一些其他的因素, 比如:施工安装时的变易性等等, 也使得计算结果和实际相差非常大。
然而, 如今仅仅依赖数值计算得出的结果远远不能充分解决现实中的抗震问题。尤其是地质特征的差异性等原因, 使得很多国家所制定的抗震规范存在很大程度上的差异。比如, 结构平面或者竖向出现严重不规则或整体性差, 那么仅仅按现有的结构设计计算水平, 很难保证结构的抗震性能。因而, 结构工程师在高层建筑抗震设计中应特别重视结构规范及规程中有关结构抗震概念设计的各款规定, 在具体工程设计中更不能只重视计算结果。只有在运用结构抗震概念设计的基础上, 从整体上把握结构的各项性能, 才能对计算分析结果进行科学的判断, 进而对其合理的采用。
再次, 概念设计能够全面呈现建筑结构的工作性能, 破解隐患。人性化的思维方式经过对现实环境的探讨, 不失为一种理性解决问题的途径, 相反, 过度的精密运算结果并非对建筑结构抗震有多大好处。可见, 建筑结构抗震设计始终无法忽视概念设计的重要作用。
现如今, 建筑结构抗震设计中的概念设计, 不仅依赖数值的计算, 还在其中加入了实际经验元素, 让这一设计理念即使在区域差异情况下, 也能满足从事建筑结构的设计需求, 可以说结构抗震的概念设计在很大程度上比分析计算更重要。
2 抗震概念设计的原则
强烈地震是一种破坏作用很大的自然灾害。特别是近几年, 由于地震灾害不断发生, 建筑结构抗震概念设计的研究也提升到一个新水平, 更为建筑设计者带来了新的问题。因此, 应当针对地震形态, 制定结构抗震概念设计的原则, 并保证其灵活的运用, 使建筑物具有可靠的抗震性能。
1) 形状要简单。
首先, 简单的设计形状能使建筑结构明了, 并且在对各构件进行受力情况分析上也容易把握, 在很大程度上保证了受力数据的精准度。其次, 简单的建筑构造还减轻了地震对建筑物的破坏, 减少了工程整体的薄弱环节, 提高了建筑物的整体抗震能力。
2) 竖向要均匀。
在设计上要优先考虑竖向均匀, 在建筑横隔层的上下结构比例上要严格控制竖向收进尺寸, 进行具体的竖向受力分析, 避免因分隔层导致的承重不均、超标。而洞口开设应保持规则整齐, 增强整体结构的刚度和强度, 避免外力突发下的刚度突变, 导致结构扭曲。另外, 要保证刚度以及延性, 就要同一层面支柱和其他连接结构刚性一致, 刚度趋于均衡, 增加结构延性, 使构件更能吸收和发散地震能量。设置填充墙时将墙与柱分开, 在不影响整体结构的受力状态下, 根据需要设置防震缝, 进而保证其质量。
3) 整体要合理。
基础要符合建筑要求, 保证基础的承载能力完全达到刚度强度指标, 与上部构件连接可靠。柱体与基础和隔板到楼盖的连接上有足够的刚度和抗力, 各部件牢固连接紧密协同, 增强竖向和水平的抗震能力。
4) 结构要规则。
结构规则能保证建筑结构有一个对称的整体布局, 包括立体刚度对称和外形对称, 提高建筑抗侧力。并且保证质量对称, 能使建筑物均衡抵御外力, 很好的避免重心偏离, 从而增强结构的抗震性能。
3 提高结构抗震能力的措施
建筑抗震概念设计是专家们通过对大量建筑地震震害实例进行分析, 归纳总结出来的实践经验。抗震概念设计在地震区的建筑抗震设计中是非常重要的, 因而, 应当引起高度重视。
首先, 要合理的布局地震外力能量的传递吸收途径, 保证支柱、墙和梁的轴线处于同一平面, 从而形成构件双向抗侧力体系。使其在地震作用下呈弯剪破坏, 并且塑性屈服尽量产生在墙的底部。而连梁宜在梁端塑性屈服, 还有足够的变形能力。在墙段充分发挥抗震作用前, 按照“强墙弱梁”的原则加强墙肢的承载力, 避免墙肢的剪切破坏, 提高建筑结构的抗震能力。
其次, 要按照抗震等级对梁、柱以及墙的节点采取相应的抗震构造措施, 确保建筑结构在地震作用下达到三个水准的设防标准。为了保证钢筋混凝土结构在地震作用下具有足够的延性和承载力, 应按照“强剪弱弯”“强柱弱梁”“强节点弱构件”的原则进行设计, 合理地选择柱截面尺寸, 控制柱的轴压比, 注意构造配筋要求, 尤其是要加强节点的构造措施。
最后, 要设置多道抗震防线, 在某一构件损坏吸收部分地震能量后, 其他构件还能再起到防线作用。另外, 要增强建筑的延性, 保证构件能够有效吸收地震能量, 合理布局构件的刚度和强度。框架结构设计要使节点基本不破坏, 那么同一层中各柱两端的屈服历程越长越好。底层柱底的塑性铰宜晚形成, 应当使梁、柱端的塑性铰出现得尽可能分散, 充分发挥整体结构的抗震能力。
4结语
概念设计贯穿于抗震设计的各个环节, 目前, “概念设计”也愈来愈受到国内外工程界的普遍重视。要保证抗震概念设计的完成, 应当在遵循抗震概念设计的原则上, 对其进行合理的抗震设计, 使建筑物具有可靠的抗震性能。达到建筑物小震不坏, 中震可修, 大震不倒的要求。
正确的概念设计能使结构更加有效, 更加安全可靠, 更加经济合理。相信随着设计师概念设计水平的提高, 我国的工程抗震技术也将迈上更高的台阶。
参考文献
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结构设计的概念设计 篇10
概念设计是结构设计的核心和灵魂, 它贯穿于结构设计的全过程。概念设计运用得好, 能使结构满足建筑要求并以最快的方式将荷载传递到基础、地基中, 创造更为安全、舒适的工作和生活环境, 并节约材料和资金。概念设计是设计工作者进行创新设计的基础。
1 概念设计简述
概念设计就是运用清晰的结构概念, 不经数值计算, 而依据整个结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、实验现象和工程经验等对结构及计算结果进行正确的分析, 并考虑到结构实际受力状况与计算假设之间的差异, 对结构及构造进行设计, 使建筑物受力更合理、安全、协调。
概念设计主要从以下两个方面对结构设计进行宏观控制。一是在方案设计满足建筑要求的情况下, 从宏观的角度考虑结构的整体性及主要分体系的相互关系, 来确定建筑结构的总体布置方案。二是在理论设计过程中综合考虑各方面因素对结果的影响, 以判断理论设计的准确性, 并对一些工程中难以作出精确分析或在规范中未精确规定的问题, 根据实际经验采用一些结构构造措施进行处理。概念设计的目的是力求使设计方案安全、可靠、经济、合理, 是一个优化的过程。
2 结构设计中的概念设计的体现
2.1 概念设计在结构设计流程中的体现
结构设计的流程一般分为三个部分:前期的方案选择、中期的结构计算阶段及后期的施工图绘制阶段。这三个阶段都发挥着重要的作用。
(1) 合理选择结构方案。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形式和结构体系。必须对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析, 在此基础上进行结构选型, 确定最优结构方案。概念设计在工程设计一开始就应把握好场地选择、能量输入、房屋体型、结构体系、刚度分布、构件延性等几个方面, 从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节。
(2) 选用恰当的计算简图。结构计算是在计算简图的基础上进行的, 即对作用的荷载与构件的约束状态进行一定的简化, 使其接近实际状态。现在的建筑物功能复杂多样, 以前的手算已经无法满足要求, 结构计算只能通过计算机来完成。所以, 要将实际工程的结构形式转变成可以用于计算机计算的模型, 并保证有足够的精确度就成为结构设计的关键问题。而要达到这一目的就需要设计人员在结构计算的过程中利用概念设计进行判断与控制。
(3) 正确分析计算结果。现在结构设计中有许多软件可以供结构设计人员选择, 但不同软件往往会导致不同的计算结果。所以, 设计人员在进行结构计算前, 先要全面了解该程序软件的适用范围和技术条件, 使用时要避免操作失误, 且对电算的结果再用概念设计进行科学分析, 以做出正确的合理判断。
2.2 抗震设计中应注意的概念设计问题
抗震设计是结构设计的重要组成部分。地震是一种随机振动, 要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数, 目前尚难做到。现在所采用的地震参数只是概率意义上的估计值, 而结构在地震作用下的性能有许多不确定性, 因此, 抗震设计不能过分依赖理论计算, 概念设计在抗震设计中显得尤其重要。
(1) 选择合适的场地。地震造成建筑物的破坏情况是各不相同的。一是由于地震时地面强烈运动, 使建筑物在震动过程中, 因丧失整体性或强度不足、变形过大而破坏:二是由于水坝倒塌、海啸、火灾、爆炸等次生灾害而造成;三是由于断层错动、山崖崩塌、河岸滑坡、地层陷落等地面严重变形直接造成。前两种可以通过工程措施加以防治, 而后一种情况, 单靠工程措施很难达到预防的目的。因此, 选择工程场址时, 应进行详细勘察。搞清地形、地质情况, 挑选对建筑抗震有利、尽可能避开对建筑抗震不利的地段。任何情况下均不得在抗震危险地段建造可能引起人员伤亡或较大经济损失的建筑物。
(2) 选择合适的基础方案。基础设计应根据工程地质条件、上部结构类型及荷载分布、相邻建筑物影响及施工条件等多种因素, 选择经济合理的基础方案。基础设计应有详尽的地质勘察报告, 一般情况下同一结构单元不宜采用两种不同的类型。
(3) 采取相应的构造措施。遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”的设计原则, 注意构件的延性性能, 加强薄弱部位, 注意钢筋的锚固长度, 尤其是钢筋的直线段锚固长度, 考虑温度应力的影响。除此之外还应注意按均匀、对称、规整原则考虑平面和立面的布置。设置多道抗震防线应尽量避免出现薄弱层。
3 结构设计中概念设计的应用
某大厦为20层高层商住楼, 建筑高度66.8m, 建筑面积30.949m2, 主体平面形状为凹字形, 长67.46 m, 宽25.34 m, 为不规则的平面结构体系。工程设有一层地下室, 一至三层为商场, 上部为三个联体单元的住宅, 建筑功能比较复杂。由于该地区为七度抗震设防区且风压值较高, 为确保结构的经济与安全, 概念设计主要通过以下几个方面来体现:
(1) 根据建筑物现有状况及自然条件进行结构选型, 采用框剪结构, 以满足高层建筑混凝土结构技术规程对七度抗震设防区建筑物高度及高厚比的要求。
(2) 在结构抗侧构件布置时, 与建筑专业密切配合, 在建筑每部梯间及外周边转折处布置水平抗侧力构件 (剪力墙) , 以加强结构抗侧移和扭转刚度, 并尽可能考虑刚心与质心的重合, 以减少水平作用下由于结构偏心而引起的空间扭转效应。
(3) 合理考虑楼层的平面布置, 增大外周边框架梁、连梁断面, 增大竖向刚度变化大的楼层平面刚度 (增加板厚) , 以加强周边抗侧力构件的联系, 增强结构整体性及空间协同工作能力。
(4) 在结构计算过程中, 首先根据经验预设较合理的自振周期, 并根据初算结果, 调整平面中剪力墙的布置, 以减少结构偏心, 注意控制框架柱及小墙肢的轴压比, 以增强结构延性。同时根据规范限值调整剪力墙沿竖向的厚度变化, 控制层间位移量及顶点侧移值, 以求经济与安全的统一。
(5) 在构造设计时, 有针对性地对转折部位、连接部位以及由于水平力作用引起结构受力变形复杂或相对薄弱部位的结构构件进行构造及配筋的加强, 使主要受力构件具有良好的变形能力及耗能能力, 以提高结构的抗侧变形性能。
(6) 尽量采用轻质墙体, 以减轻楼层自重, 从而降低地震力, 同时要求加强地下室外回填土的夯实, 通过人防地下室高强度的侧壁与周边回填土的共同作用, 增强对结构的约束, 以提高结构抗侧的整体稳定性, 减少地震能量的放大。
(7) 为减少温度伸缩引起的混凝土开裂, 在主楼中部设置伸缩后浇带;为降低沉降差在主楼与群楼之间设置沉降后浇带。通过以上概念设计, 使该工程结构构件在刚度、延性、承载力方面相匹配, 形成一个在抗风、抗震中高效协同工作的结构整体, 从而使建筑物在经济、安全、适用、美观的矛盾中找到了统一。
4 小结
结构设计的概念设计 篇11
【关键词】抗震概念设计；研究分析；结构设计；高层建筑
引言
随着当前人们生活水准的不断提升，在城市范围之内人口的密度也呈现出了不断增长的趋势。所以，在当前的社会环境影响之下高层的建筑逐步成为了人们物质生活之中的主要组成部分，并且也逐步成为了商业化、工业化以及城市化发展的主要标志。但是需要注意的是，在高层设计之中抗震概念设计相当关键，其可以帮助建筑的设计施工单位更好的掌握和控制其中存在的不确定性和复杂性，很好的对其中的相关参数和特性加以判定，这一点是当前城市建筑设计工作的主要发展方向，同时也是今后工作的主要难点。在今后还应当加强对抗震概念设计的深入分析，以更好的实现相关事业的改革。
1.抗震概念设计及原则思想分析
明确抗震概念设计的主要思想和主导性的原则，对于相关工作的开展有着重大的意义和积极的影响。所以在实践之中还应当对此环节的内容进行深层次的研究和分析。随着当前经济建设事业不断的向前发展，当前的建筑设计也呈现出了多样化的局面。同时在建筑设计之中还全面的追求综合化、多样化以及原则化。从建筑自身的功能上进行分析，当前建筑需要使用抗震概念设计来实现自身抗震性的增强，以更好的满足实际使用的需求。而细节部位的设计，则应当更好的实现抗震概念设计的完善，以满足使用的需求。在高层设计之中抗震概念设计相当关键，所以在实践的抗震概念设计过程之中还应当很好的树立起健全的理念，以科学化的、现代化的手段实现对传统工作的不断改进，并且以更加灵活和自由的设计方式使得设计的思路可以得到不断的完善。随着当前社会不断向前发展高层建筑已经逐步成为了城市之中的主流设计方向，为了在实践之中更好的增强高层建筑抗震概念设计水准，还应当充分的结合行业之内的相关原则和管理的经验，重点的对高层建筑抗震概念设计相关内容进行分析，以更好的实现从系统功能上进行设计安全性的满足，更好的避免出现相关安全问题。同时还需要注意的是在高层建筑抗震概念设计之中布局设计技术也是其中的一个关键环节，所以，还应当对其中的相关重难点以及管理技术的主要方向等加以分析，真正意义上实现高层建筑抗震概念设计水准的增强和改进。
传统结构设计的计算理论为建筑设计提供的是结构设计中对结构抗力的研究和计算。这种传统的设计思维使得建设结构设计师过度注重细节，而不是整体结构形式。抗震设计中传统的设计思路不能完全适用于结构设计，完全的照本宣科只能让建筑结构趋向不合理。需要强调的是设计不能陷入只依靠计算的误区，如果结构严重不规则，整体性差，仅按目前的结构设计的计算水平，难以保证结构的抗风、抗震性能，尤其是抗震的性能。因此，要求结构工程师和建筑师要共同做好初步设计。关于高层建筑混凝土结构设计的一般原则与具体内容，在高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）的有关章节中作了规定。
简单性结构的简单性是指结构在地震的作用下具有直接、明确的传力的途径。在建筑抗震设计规范中做出强制性条文要求，“结构体系应该有明确的计算简图与合理的地震作用传递途径。”只有结构简单，才能对结构的计算模型、内力和位移进行分析，避免薄弱部位的出现，因此对结构的抗震性的估计也相对可靠。
2.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用
根据上文针对当前抗震概念设计在高层建筑之中的价值和主导性的思想概念等进行深层次的分析，可以明确工作开展的一般方向和基本原则。下文将针对抗震概念设计在高层建筑设计之中的应用方向和主要政策等进行分析，旨在更好的实现相关事业的改革。
2.1选择抗震概念设计地基
选择对于建筑抗震有利的地基，相当关键，同时也是抗震概念设计应用过程之中的基础性环节。在今后还应当加强对抗震概念设计的深入分析，在结构设计之中应当全面的注重房屋的高度、建筑设计的布局形式、场地设计的标准、现场的资源条件、周边的环境情况、材料等方面的因素等，同时还应当注重其中地基以及施工方面的影响因素，注重技术和经济指标的双重结合。以更好的确定今后的设计方向。针对建筑自身结构和布局形式的确定还应当全面的遵循力学的对成型，遵循其中的原则。避免在出现地震等不良情况之时出现剪切破坏等严重的状况。此外还应当加强表层土质的覆盖性，这一点对于减少地震的作用影响力也有着巨大的意义。在抗震概念设计之中，应当尽可能的选择一些中硬土的场地，很好的对其中的相关参数和特性加以判定，并且避免出现诸如地基实效、地层错位以及滑坡等严重的情况哎进行抗震设计之时还应当尽量的避免其中不利的场地因素和施工条件，这一点是当前城市建筑设计工作的主要发展方向，在施工的开展过程之中还应当采取相对应的措施和技术，以更好的降低地震所带来的不良影响，减少地震对于整个施工所产生的危害性。
2.2科学的布局设计和抗震概念设计
科学的布局形式对于保证抗震概念设计的水准和效益相当关键。在实践的结构设计之中应当充分的结合场地的需求和标准，在其中及时并且恰当的引入相关规则，同时还应当保证政策和思想的完善性，另外还应当注重质量中心的重合，在地震发生之时，最为关键的一点是建筑自身的结构稳定性，不至于使得建筑在地震的作用之下出现扭转的情况。所以，还应当加强对强度的设计和提升。同时对设计的难点和主导的思想方向等进行系统性的分析，在进行建筑立面设计之时，则应当避免出现变化性的阶梯梯形，尽量的降低和减少房屋的中心，所以，在抗震概念设计的应用过程之中应当注重上述的原则，旨在以此为基础更好的实现相关事业的改革，以更好的从根本上保证设计的稳定性和可靠性。
3.结束语
总的来讲加强抗震概念设计在高层建筑之中的应用相当关键，正如上文所分析到的，随着当前人们生活水准的不断提升，在城市范围之内人口的密度也呈现出了不断增长的趋势。综上所述，根据对当前抗震概念设计的相关设计思想和主导的理念等进行综合性的分析，从实际的角度着手对工作的主要思想和应当遵循的原则等进行了系统性的分析，从实际的角度着手对工作今后的发展对策和发展的原则等进行分析，旨在更好的实现相关事业的改革。
参考文献
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论述建筑结构设计中的概念设计 篇12
1 结构概念设计的内涵
所谓的结构概念设计就是指用与结构设计相关的理论指导实践的设计工作。而如果在设计的时候, 如果缺乏理论的指导, 那么建筑在结构设计上就变成了个人的主观设计, 而不是理论层面接受的设计。当然在结构设计的时候, 其理论应该是科学的合理的, 符合现行社会和经济发展的, 而且在设计的过程中, 先进理论和先进工具的应用也是必须要考虑到的, 不能出现落伍的情况。在进行结构设计的时候应该从以下三点进行考虑。
1.1 方案选择的合理性
设计方案的选择是十分重要的, 不仅关系到以后工程的质量和结构, 还影响着人们的居住。在结构方案的选择上, 要遵守科学、合理、发展的原则, 而且由于很多种因素都对设计方案造成影响, 所以设计出来的方案就是多种多样的。方案设计出来了, 又面临着合理的选择上, 方案选择的不好, 日后发生的后果不堪设想, 所以应该进行认真的分析比较, 选取的方案既要科学合理, 又要经济, 所以方案的选择很重要。在对设计方案的可行性进行选择的时候, 要对建设地及施工材料等进行全面的分析, 保证每一个环节的科学合理, 还要有专业人士对各种影响设计的因素进行评估分析, 选择出科学合理的结构概念设计方案。
1.2 结构简图的科学性
结构概念设计首先要有科学专业的理论作为支撑, 而且一般情况下利用结构设计简图对结构概念设计的合理性进行评估。在结构简图的选择上, 要遵照安全和准确的原则, 选取合理的简图。因为如果选取的简图不够科学, 那么相应的结构概念设计也会出现相应的错误, 甚至对工程的质量问题造成巨大的影响。所以说, 结构设计简图在制作时应该做到精确、科学, 使出现的误差也在可控范围内, 应该进行严格的审查, 保证简图的质量。
1.3 对计算的结果进行准确分析
随着社会和经济的发展, 信息技术被广泛的应用, 特别是在数字的计算等方面设计出种类繁琐的计算软件, 可是各计算软件在计算的结果上确实各不相同, 让使用者也不知道哪个是正确的, 所以在工程的设计中计算工作经常出现混乱。在进行设计时, 软件的选择很重要, 应该对各个软件进行系统化分析, 根据工程的实际情况和设计的原理等, 选择适合的软件, 确保计算结果科学准确。
2 如何在结构设计中运用概念设计
2.1 建筑场地的合理性选择
建筑场地的选择影响着结构概念设计的结果, 所以说对结构设计来说非常重要。建筑场地的选择要符合施工的条件, 同时满足采光、水电、噪音等多方面的考虑。最重要的一点, 就是应该考虑建筑场地的抗震能力。选择的地点必须是抗震效果比较好的地点, 以免发生危险的情况。一般在工程的初步设计之前就要进行建筑场地的科学选址和勘察, 如果施工场地确实不允许, 又必须在此进行建设, 那么就应该做好科学有效的手段来降低危险系数。
2.2 建筑基础的科学化应用
建筑场地进行合理选择后, 紧接着就是对建筑基础的科学化选择上, 在选择的时候要根据建筑场地的地形和地质结构等进行分析, 选取合理的建筑基础。一般在建筑基础的选择上有以下三种情况: (1) 桩基础。在地质比较松软或者负重比较大的情况下, 大多会选择桩基础, 因为桩基础能够使下部对上部进行力的承载; (2) 箱形基础。箱形基础的安全性比较高, 抗灾能力比较强。一般高层建筑中会应用箱形基础。是因为箱形基础使下部的承载力实现均匀分配, 保持地基的受力均匀; (3) 筏形基础。筏形基础能够实现分散建筑上部结构承载力, 是下部承载力减弱, 对地基进行力的控制, 不出现地基的不均匀沉降。
2.3 结构规则的合理应用
建筑结构中只要保证非结构件的正常稳定运转, 就能使建筑材料的成本实现降低, 因此主体建筑结构的选择, 要做到合理、科学和对称性, 在多数的施工中, 实现抗侧力主体结构的对称, 所选择的平面结构也应该是容易形成对称结构的。当然, 具体情况具体分析, 还要根据实际情况进行选择, 同时符合平面工程的科学设计。
2.4 抗震抗灾能力的强化
建筑设计和施工的成功与否, 不只是外型和质量的方面, 还有抗震抗灾上的需求。所以机构概念的设计, 要考虑到抗震抗灾的问题, 在设计时要多增加防线, 以期实现减弱地震的危害性。当然结构的变化也能起到抗震抗灾作用, 比如安装特定的原件, 使得建筑体对地震的破坏力进行有效的减弱。
2.5 结构刚度科学化选取
建筑结构在刚度的选择上至关重要, 而且在建筑结构概念设计中也必须遵守刚度的要求。结构刚度可科学化选择, 是保证工程质量的有效措施, 还能够对地震等灾害起到危险性降低的作用。与此同时, 结构刚度的科学化选取还能扩大空间的占有率, 使建筑平面的利用率等都能得到合理的利用。
3 实施结构概念的措施
为了提高设计的科学性和合理性, 同时保证工程的质量和安全, 在进行结构概念的设计时, 主要运用以下几种措施: (1) 在建筑场所的选择上, 要选择抗震性能比较高的, 如果选择的场所抗震性能较差同时还必须在此施工, 那么要进行科学的补救措施, 以免造成不必要的危险; (2) 在结构材料的选择上, 要选择抗震系数比较高的结构材料, 而且选取的材料还应具有良好的均匀性, 满足抗震的要求, 保证安全性; (3) 在结构构件的组合上, 添加赘余等组件, 减小地震的破坏性, 也可以多增加防线; (4) 在构件的延性上下功夫, 通过采取多种有效的手段, 提高刚度和承重能力, 增加抗震的能力; (5) 在构件的连接上, 保证结构的整体性和统一性, 加强对节点的控制, 保证其连接的质量; (6) 实现所有设计的完全一致, 在相关的数据等方面做到精确一致, 保证方案的科学化和合理化。
4 结束语
从以上的分析可以得出, 在建筑结构设计中运用概念设计是十分必要的, 而且是非常可行的。因此, 概念的设计要符合现代社会和经济发展的需要, 要保障人们的生命财产安全。在设计中, 要以建筑场所的实际情况为基础, 运用科学合理的方式和方法, 确保工程的质量和安全。
参考文献
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