结构工程中的概念设计

结构工程中的概念设计（精选12篇）

结构工程中的概念设计 篇1

1 概述

传统的土木工程专业教育强调结构的细节设计和精确的力学分析, 而忽略结构的整体概念设计, 使得结构工程师在建筑设计的早期方案阶段不能发挥作用。在现代结构设计中, 要求结构师在设计的早期就能够提出好的结构体系和结构概念。因为如果在早期的方案设计阶段较好地应用概念设计, 可以保证结构的整体设计方案可行, 使建筑方案更为获益, 更加完美, 得到结构合理、造型美观、造价节省的相对最优方案。

2 概念设计

那么什么是概念设计?它的根本宗旨是什么?下面将从三个方面加以论述。

2.1 总结构体系设计

应该说, 结构工程中最主要的任务及职责就是用整体概念来设计结构的总体方案, 且能有意识地利用总体系与各基本分体系之间的力学特性。而不仅仅是能精确地计算分析一个已给定的基本体系 (框架、剪力墙及筒体等) 及构件。事实上, 被公认好的结构设计, 几乎都是由一种或多种基本体系组合而成。即充分发挥了组成总结构体系后所有的力学特性, 又利用了各基本分体系所固有的力学特性。

为充分说明总结构体系设计思想, 简要介绍一个典型工程结构特点和地震表现。

尼加拉瓜的美洲银行大楼, 地面以上18层, 高61米, 是一幢钢筋混凝土塔楼, 平面为正方形, 核心由四个柔性筒组成, 最外面为框筒。因为这幢大楼位于地震区, 美国林同炎国际设计公司负责这一工程设计。

众所周知, 建筑物在地震作用下的运动与风引起的位移是不同的。在强烈地震作用下, 结构会在任意方向变形。在高层建筑中这种变形更为复杂, 所以设计者主要考虑的是如何避免就其结构固有特征会引起倒塌的过大变形。

另一方面, 设计高层结构所考虑抗风与抗震要求的出发点往往是矛盾的。刚度大的结构对抗风荷载有利, 动力效应小;反之, 较柔的结构有利于抗震。所以要设计一个抗风及抗震性能都好的高层结构不很容易。

林同炎教授对这一工程的设计思想是设计一个由四个柔性筒组成的具有很大抗弯刚度的结构总体系。在抗风荷载及设防烈度的地震作用下表现为刚性体系。当遇到罕遇强烈地震时, 通过控制各分体系 (柔性筒) 之间的联接构件 (钢筋混凝土连梁) 的屈服、破坏而变成具有延性的结构体系, 即各分体系独立工作, 则结构的自振周期变长, 阻尼增加, 即便超出弹性极限, 仍持有塑性强度, 可做到摇摆而不倒坍。

地震后的实地观察, 证明其设计思想是正确的。正如预料的那样, 连梁的混凝土剥落, 梁中有明显裂缝。但四个柔性筒本身均无裂缝, 筒壁仍处于弹性阶段。整幢大楼承受了比设计地震作用0.06g大6倍的地震作用0.35g而未倒坍, 引起世界同行的高度重视, 这栋楼的设计也是林同炎概念设计思想的早期代表作, 更称得上概念设计的典范。

2.2 结构的力学模型简化分析

本世纪出现的大量超高层建筑、超大跨桥梁和各类新颖特殊结构, 它们在恶劣环境下的工作性态是极端复杂和具有挑战性的。但只要抓住结构的基本力学特点, 抓住主要问题, 将复杂结构用合理的力学模型简化分析, 就可以在结构的早期设计阶段通过简化计算方法定量分析并比较各种设计方案, 提出相对最优设计方案, 节省造价, 达到事半功倍的效果。如高耸结构, 可以在结构的早期设计阶段将其整体简化为悬臂梁, 进行各种受力分析, 比较各种结构体系及外形, 确定结构主受力构件的大致尺寸, 估算不同结构体系的造价。例如, 采用钢筋混凝土结构方案还是采用钢结构方案的对比, 采用筒结构方案还是采用框架结构方案的对比, 平面布置采用体形简单的矩形方案还是采用体形复杂的H形方案的对比, 立面布置采用上下相同的长方体方案还是采用上小下大的梯形方案的对比。

对大跨结构, 特别是大跨桥梁, 可以在结构的早期设计阶段将其整体看成简支梁或连续梁, 进行各种受力分析, 确定结构主受力构件的大致尺寸, 估算不同结构体系的造价。如采用简支梁方案还是采用连续梁方案, 采用钢筋混凝土结构还是采用钢结构, 最终得到的建筑结构在造价上和建筑造型上都会有很大的差异。

对一些新颖的空间结构, 可以在结构的早期设计阶段将其整体简化为拱结构或悬索结构或几种结构体系的巧妙组合, 进行各种受力分析, 确定结构主受力构件的大致尺寸并估算结构的造价。北京奥林匹克主场馆的“鸟巢”实际是由48榀桁架式的门式刚架绕屋面椭圆开口旋转而成。

2.3 基本结构体系的比较概念

在构思比较及选择结构总体方案时, 结构工程师所具有的基本结构体系的力学比较概念起着决定性的作用。这并非指是否能精确地去计算分析一个已给定的框架、剪力墙、或筒, 而是指基本体系自身固有的力学特性及其在不同条件下的相互比较概念, 以及各基本体系之间的力学比较概念。

下面仅以两柱平面框架为例, 简述它的相互比较概念。

悬臂支撑在基础上的两根柱子, 独立作用。显而易见, 悬臂柱在水平荷载作用下的抗弯能力很小, 将引起较大的位移, 不能满足工程设计的要求。当然, 也不可能通过加设铰接水平构件来得以改善。因为铰接水平构件无法约束柱顶的变形, 亦无法提高悬臂柱的抗弯刚度。当然加大柱子截面是可以减少柱顶位移, 但作为概念设计来讲, 这不是一个好办法。

如果我们用同样的水平构件与柱子刚性连接, 有意识造成水平构件与柱子的相互转动约束, 使柱子产生反弯点, 减少柱顶位移, 从而改善整个结构的工作状况, 这就是框架。它既能减少水平荷载作用下的位移, 又能增强轴向荷载作用下的抗压屈服能力。

以上简例只是试图说明:当设计者为减少结构变形, 企图增大结构刚度时, 办法是多样的, 并非只是简单地加大柱截面一个办法。

3 结束语

综上所述, 概念设计的根本宗旨是:在特定的建筑空间及地理条件下, 用整体概念来考虑结构总体方案, 抓住结构的基本力学特点, 抓住主要问题, 将复杂结构用合理的力学模型简化分析, 且有意识发挥和利用总体系与各基本体系之间的力学特性, 在构思比较及选择总体方案时, 基本体系力学比较概念起决定性作用, 而概念性近似计算方法是必不可少的手段, 做到在结构的早期设计阶段通过简化计算方法定量分析并比较各种设计方案, 提出相对最优设计方案, 节省造价, 使建筑设计获得最大利益, 避免后期设计施工中的损失。

概念设计还将提高结构工程师的设计兴趣, 因为它将设计引入一个创造的天地, 根据建筑空间及地理条件的要求, 进行有效的概念组合及设计, 得出一系列新的概念明确, 受力合理, 具有良好效能, 且经济指标低的更完美的总结构体系。这无疑将结构工程师推向了一个不断追求高水平, 设计更完美, 更具想象力, 以及要求设计者本身具备丰富、踏实的整体结构概念和合理的力学模型简化分析方法及基本结构体系的相互比较概念这样一种思维方法的新境界。

摘要：传统的土木工程专业教育强调结构的细节设计和精确的力学分析, 而忽略结构的整体概念设计, 使得结构工程师在建筑设计的早期方案阶段不能发挥作用。通过总结构体系设计、结构力学模型简化分析及基本结构体系的比较概念三方面探讨了什么是概念设计这样一种思维方法。

关键词：概念设计,总体结构,力学模型简化,基本结构比较

参考文献

[1]林同炎, S.D.斯多台斯伯里.结构概念和体系[M].北京:中国建筑工业出版社, 1999.

[2]黄真, 林少培.现代结构设计的概念与方法[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.

[3]杜咏, 陈瑜.建筑结构与选型[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009.

结构工程中的概念设计 篇2

高层建筑结构设计中的一些基本概念

本文以框架结构为例,指出了高层建筑结构设计中的.几个基本概念.设计人员除了遵从相关设计规范以外,还应该从概念设计的角度出发,将结构概念与工程实践经验,电算分析结果紧密结合起来,实现结构优化设计

作 者：张文彬 作者单位：南京汉风紫邦工程设计咨询有限公司,江苏,南京,210018刊 名：跨世纪(学术版)英文刊名：CROSS CENTURY年，卷(期)：16(12)分类号：X799.1关键词：高层建筑 结构设计 概念

结构工程中的概念设计 篇3

关键词：概念设计；结构设计；措施

前言

近年来，建筑产业突飞猛进的发展，带动了建筑结构方面的进步，也对建筑设计提出了更高的要求，在此种形势下，概念设计因为自身的优越性被得到了广泛的应用。概念设计无论从思想、方式方法、采用的手段、理论知识等方面都为建筑结构方面提供了科学有效的技术平台，同时也为建筑结构设计中出现的不确定因素提供了解决方法。因此，建筑结构设计中的概念设计与结构措施的分析具有重要研究价值的。

一、概念设计的概念和步骤

概念设计是设计工程师根据设计理论、设计经验以及建设工程项目特点，通过对建筑结构的总体布局和布置抗震结构的措施，在建设工程项目结构设计初期对设计方案进行概念性的分析估算和比较，实现结构设计的多方面要求的目标。

概念设计的步骤包括分析、综合、评估的不断接近满意的三个阶段构成。

（1）分析：对问题过程进行全民的了解。它的特点是所分析的数据不完整，具有模糊性质。

（2）综合：产生解决问题的过程。这个过程是工程师将理论知识结合自己的经验，并发挥自己的想象力和创新意识，将工程设计规划落实到图纸的过程。

（3）评估：判断和比较选择方案的阶段。这个阶段是循环实施的过程，它的循环时间为选择到合适的方案为止，设计人员评估时，采用功能模型方式运用数据统计计算等其它手段进行，已获得具有经济合理性和技术可行性的方案。

二、概念设计在建筑结构设计中的应用

（1）建设场地合理化选择

建筑场地的选择是进行设计时首先要考虑和必须经历的阶段，一个合理的建筑场地对于建筑设计起着基础性和决定性的作用。在场地的选择过程中通常要考虑以下几大因素：建筑退界、防护距离、日照间距等。同时，在建筑结构设计过程当中，要充分考虑抗震的因素，避免在危险地段进行建设。如不能避免，应结合抗震措施消除危险，对于抗震地点的分析和选址、勘测一般在初步设计前进行。

（2）根据现场情况选择建筑基础

建筑场地的选择完成后，再根据建筑的结构形式和地形特点选择合适的建筑基础。经常使用的基础包括：桩基础、箱型基础和筏型基础。其中在土质松软负载较大的多层结构中桩基础被普遍使用。在天然地基中，桩基础还可将荷载由上部结构传到下部坚实的持力层上，达到稳定可靠的目的。箱型基础整体刚度好，荷载从上部结构均匀传至下部结构中，从而保证结构的整体稳定性，减小了箱基础不均匀沉降的尺度，提高建筑结构的抗震能力，被广泛应用于高層结构中。

（3）建筑主体结构的选择

建筑结构的选择以合理、对称为原则，因为布局合理的结构会降低扭转力，使非结构构件保持稳定的工作状态并降低材料的耗用。通常建筑结构的对称是以抗侧力结构主体为对称，如：剪力墙结构等。此外，建筑内结构的对称的实现需通过建筑平面工程按规定进行布置。实现结构对称的方法有：调整结构侧心、建筑物质心、平面形心的距离。通过对这三种方法的调整，使他们尽可能靠近，达到结构的对称。

（4）建筑结构刚度的选择

建筑结构的刚度是设计中极为重要的指标之一，因此必须在设计中选择合理的刚度。合理的建筑刚度可以加长结构基本自振周期，从而降低地震带来的灾害，同时，采用合理的建筑刚度不仅可以减少消耗的建筑材料的数量，还可降低结构对空间的占用率，提高整个建筑平面的利用率，达到设计合理的效果。

三、建筑结构设计中的结构措施

（1）结构体系中保持协同工作

概念设计中的协同工作被广泛应用于建筑结构中，它要求结构内部各个部件之间相互协作，共同工作。这就要求结构构件不仅在承载力极限状态下能保持共同工作，还要求他们具有共同的耐久时间。建筑结构中的基础与上部工作，依据协同工作的理念，保持着一个统一的整体，共同承受荷载。还有砖混结构中的上部结构与基础之间必须通过构造柱与圈梁组合成统一的整体进行受力，而不能单独依靠建筑基础结构自身的刚度来承受荷载。所以，在建筑结构设计中，要以协同工作做为设计的理论依据。

在结构受力时，每个构件均能达到较高的应力水平为设计较为理想的状态，在多层结构进行设计时，就要避免各层短柱的出现，目的是提高相同平面处承受荷载的能力，在日益增多的高层建筑结构中，短柱出现的现象也逐渐增多，为了避免这种情况，需要使同层的抗侧力结构在相近的水平位移下。

（2）协同工作中材料利用率

协同工作不仅能够提高结构的稳定性，同时还能提高材料的利用率。一般来说，材料利用率越高，结构的稳定性和协同工作能力也越高。在我国的建筑结构设计中，要求用最少的投入获得最大的产出是根本的目标，所以，对材料的充分利用是结构设计的基本要求。例如：矩形截面是最为常见的受压构件，它的构成材料在使用过程利用率很低，分析有两种原因：首先是梁的中和轴附近的材料应力水平低，另外一点是梁的弯矩随着梁长的变化而变化。这样，对于等截面梁来说，很多区段应力水平低。基于这种受力状态，采用了概念设计结构进行分析，调整梁截面的应变梯度，使构件保持轴心受力，才能提高材料的利用率。于是，经过一段时间的探索与研究，出现了平面桁架结构，这种结构是将多余材料去掉，既节约成本又降低了材料自重。

四、概念设计在建筑结构设计中的意义

（1）概念设计之的重要性在于它弥补了结构设计理论和计算机理论相互矛盾的缺点和不足。比如在进行混凝土结构设计中，内力计算和截面设计是根据不同的理论计算方法，而得出计算结构与实际受力状态不符的结果。为了弥补这种缺陷，或者实现在对某些难于计算的结构构件的设计，出现了概念设计与结构措施。

（2）采用概念设计体现了设计的创新性。目前工程师的设计还处于依赖手册、循规蹈矩和使用计算机程序进行设计的方式，这种设计方式没有创新和风格特点。采用概念设计，工程师可以根据自己丰富的工作经验及理论知识，结合概念设计中的新思路、新方法创造出具有创新性、合理性的设计。

（3）采用概念设计创造更为合理的设计

在建筑设计阶段采用概念设计，可以更加合理的构建结构体系，通过方案的对比选择出更加优秀的设计。最终选取的设计方案，也体现了方案的经济性、可靠性等特点，同时也避免了在设计后期阶段产生的繁琐运算。

（4）概念设计可以提高工程师的设计能力

概念设计是以正确的设计理念和原则为基础，可以解决设计过程中存在的问题，提高设计水平。并且利用概念设计可以判断和分析设计中出现的问题，从根源处解决问题，最后使计算的结果更加准确。

四、总结

国民经济的发展带动了建筑行业的发展，像我国这种处在发展中国家的建筑行业，低投入和高产出是最终目标，此外，在满足这种目标的情况下，建筑还有体现出自身独特的风格。基于这种情况，出现了概念设计，概念设计是经济发展的必然产物，在结构设计中使用概念设计体现出了结构体系的合理性。概念设计在被逐渐使用的过程中被越来越多的设计师们接受，成为目前结构设计的主导思想。因此，概念设计在建筑结构中会有更大的发展，也会为建筑设计带来更加深远的影响。

参考文献：

[1] 林同炎.结构概念和体系[M].北京：中国建筑工业出版社

[2] 高立人，土跃.结构设计的新思路一概念设计团.工业建筑，1999， 29（1）

结构工程中的概念设计 篇4

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

[1]吕天媛.把概念设计运用到建筑结构设计中来[J].黑龙江科技信息, 2012, (1) :310.

[2]张英迪.建筑结构设计中的概念设计及结构措施略论[J].科技与企业, 2012, (21) :227.

[3]朱蔚惠.建筑结构设计中的概念设计与结构措施[J].科技创新与应用, 2012, (20) :222.

[4]张海峰, 乔安宇.论建筑结构设计中的概念设计及其措施[J].黑龙江科技信息, 2012, (12) :236.

[5]瞿懿.浅谈建筑结构设计中的概念设计[J].黑龙江科技信息, 2012, (7) :281.

[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.

结构工程中的概念设计 篇5

摘 要：现代高层建筑层数特别多，容积率特别大，若在地震中出现坍塌将带来很大的损害。所以做好建筑抗震设计具有特别关键的意义，因此需在设计时对其抗震特性进行重点关注与优化，在一定程度上的提升高层建筑的抗震特性。

关键词：建筑;结构;设计;抗震

抗震设计的基本原则为需符合大震不倒、中震可修、小震不坏的要求，针对于这一原则，需依抗震设计的两阶段来设计，依次为多遇地震下的状况与罕遇地震的状况，前者使用弹性反应谱法，后者使用抗倒塌弹塑性变形验算。对部分超越规范的高层建筑，能够使用基于结构性能的抗震设计理论来设计。

1 建筑抗震结构设计原则

1.1 关于结构的规则性。对于建筑防震结构设计，需先弄清楚建筑抗震结构设计的需求，在此基础之上，优化建筑平面和建筑物的应用性能，并对其进行适当的布局，对于高层建筑而言，务必要保证其具有足够的刚度，从而减小结构扭转的影响，对于建筑物来说需确保其平面均匀对称，建筑物的柱网剪力墙务必要科学布置。因为此类建筑结构可以很容易出现建筑物多地震的反应，对于建筑防震结构设计需对建筑进行适当布置，如此一来对于减小竖向构件间的差异形变和结构内应力对建筑结构的不利影响具有非常大的作用。

1.2 科学设计建筑刚度值。刚度值是建筑抗震机构设计的重点，设计者要对建筑的使用材料，建筑所在地的地理条件和施工设备的使用方式，利用自己掌握的抗震设计的物理知识，对建筑的刚度值进行设计。建筑的连接设计是设计者需要重视的内容，设计者要充分利用建筑的连接性，对建筑进行科学的防震处理，使建筑具备刚好的防震性能，并能够建筑承受一定的外部震动。

1.3 重视建筑防震结构连接点的性能。建筑抗震结构的设计人员要加强对抗震结构连接点的关注，统计表明，大多数建筑在因地震灾害而出现安全事故时，发生问题的位置大多位于防震结构的连接点上。建筑抗震结构的受力点，往往需要承受较大的力量，如果连接处的工作没有做好，建筑很有可能单地震灾害中坍塌，因此，设计人员要尤其关注抗震结构的连接点，使抗震结构具备更好的延展性，保证建筑不会因地震灾害而产生较大的破坏。

2 高层建筑抗震设计中常出现的`问题

2.1 建筑平面和竖向不规则。由于经济水平的提升和大家对流动的艺术的追求，建筑师创作的平面与立面日益复杂。进而平面与立面规则性超限的状况越日益普遍。这就促使建筑的抗震性能有很大的削弱。

2.2 地基的选取不科学。不同的地基类型对地震力的传递有不一样的特点，高层建筑因为垂直高度较高，自身重量较大，因此在选址时，对于土质的硬度、密实度与对地形的开阔和平坦性具有很高的要求，而且需远离河岸，防止抗震危险性路段，如此一来才可以保证高层建筑的基础具有较好的抗震性能，可以在地震力作用下具有非常好的承受能力。然而目前因为国内城市发展速度的加快，城市人口日益增加，很大一部分房地产开发商在进行高层建筑选址时均会更多的对其商业利益与商业开发空间进行考虑，这就造成高层建筑地基在选取上具有特别多的适宜性与不科学性，进而使其抗震性能降低，在地震发生时高层建筑的基础破坏更加严重。

2.3 材料的选取不科学。这几年，国内地震出现的次数特别多，因此在对地震频发区域进行高层建筑设计时，务必保证其结构体系的科学性性，另外还需适当选择结构材料。然而由于施工、经济等因素，轻质高强材料并未适当的采用。

2.4 抗震设防烈度较低。由于我国的经济发达程度还不够高，现在国内的建筑的抗震设防烈度不高，中震和规定的设计基准期内超越概率大约为10%的地震烈度相似，较低的抗震设防烈度减小了高层建筑的抗震需求。

3 高层建筑结构抗震设计的优化措施

若想设计出具有特别好的抗震性能的建筑需要从结构概念设计与构件设计两个角度着手。抗震概念设计对结构的抗震功能具有很大的作用，所以新规范都在有关条文中提出了建筑和结构概念设计的关键性，还要求建筑师与结构工程师在高层建筑设计中需特别关注建筑结构设计中的概念设计。

结构构件抗震的优化原则，就是“四强四弱”“强柱弱梁”，指节点处柱端实际受弯承载力超过梁端实际受弯承载力;“强剪弱弯”为避免构件剪切的破坏，对于杆件的受剪承载力最好大于受弯承载力;“强节点弱杆件”为避免节点比构件破坏的早;对杆件截面来说，“强压弱拉”为防止杆件由于弯曲而出现受压混凝土破裂的脆性破坏，让受拉区钢筋的承载力小于受压区混凝土受压承载力，具体的能够从以下几点来考虑。

3.1 选择有利的抗震场地。由于地质条件的不同地震对建筑设施的破坏具有很大的差异。在施工前要勘察好地基状况，保证建筑场地有助于建筑设施的抗震，应尽量不在抗震不利地段建设建筑构，在不能避开时，需采用恰当的措施提升抗震性能。根据建筑场地地基地质特征与受地震破坏作用的强弱来进行分类，依据建筑场地的实际状况适当采取抗震措施，比方说依据地基地质抗震设防种类、地基液化等级等实际状况科学采用适当的基础形式。

3.2 选用合理的结构体系。

3.2.1 优化平面和立面设计。结构的简单性，就是尽可能地均匀、对称。结构简单为结构在地震之力下具有直接与清晰的传力方式。对于简单的结构，可以简单地把握建筑结构的计算模型、内力位移分析以及结构薄弱部位，进而对结构的抗震功能也具有良好的估计。

3.2.2 提高结构的刚度和抗震能力。水平地震是双向的，对于建筑结构设计需让高层建筑可以抵抗任意方向的地震破坏。一般设计能够让结构沿平面上两个主轴方向具有充足的刚度与抗震性能，结构的抗震性能就是结构强度和延伸的反映。结构刚度的选择不但可以减轻地震破坏作用，还需注意控制结构形变的增幅，太大的形变将出现重力二阶效应，造成结构破坏、失稳。

3.2.3 设置完善的抗震措施。抗震建筑结构体系需全方位考虑到建筑物的设防烈度、场地、地基、材料以及施工等因素，通过技术、经济技术、经济条件综合考虑进行确定。首先需多设几道抗震防线，进而防止由于部分结构或构件破坏而造成一个高层建筑结构体系不具备抗震性能。适当的刚度与强度分布，将防止由于局部消弱、突变性、太大的应力集中可能出现的薄弱部位。

3.3 选用合适的建筑材料。科学选用高层建结构材料对提升建筑设施的抗震性能是非常有利的。就抗震设计方面来讲对建筑工程用到材料参数展开合理分析，选择适合高层建筑抗震条件的工程材料。尽可能使用高性能混凝土和高强钢筋及别的高强轻质的材料，用来提升构件内力及抗震能力。

4 结语

随着高层建筑技术的持续发展，它的抗震设计水平也在提高，高层建筑抗震设计的措施也是变得越来越科学及合理，外加上多种多样的新技术和新材料的出现，高层建筑抗震能力一直在提高，很好的提升了地震出现时建筑的安全性能。

参考文献

[1] 赵建荣.建筑结构抗震设计若干问题的探究[J].科技创新导报， (06)：45.

结构工程中的概念设计 篇6

关键词：建筑结构；优化设计；建筑结构设计

前言

城市化的建设促进了建筑业的发展，由于人们对建筑的要求越来越高，传统建筑结构设计已经满足不了现任化的需求了，因此，优化建筑结构的设计是时势所趋。再者施工单位也可以通过优化建筑结构的设计的方法来降低建筑工程的造价，这样不仅提高了建筑企业的经济收益，而且在一定程度上也推动了建筑企业的发展。

1. 优化建筑结构设计的方法和作用

1.1优化建筑结构设计方法的应用

优化建筑结构设计的方法主要应用在建筑工程局部结构设计和总设计这两方面。在建筑工程结构总设计中，可以进行优化设计的有：建筑物顶部系統方案的设计、外围护栏结构方案的设计、建筑基础结构方案的设计和建筑结构细部的设计等。对这几个主要的建筑结构设计进行优化设计时，建筑结构的布置、受力和整体结构的选型及造价等各种的影响因素必须要慎重考虑，因为这些因素都直接影响建筑结构设计优化设计的效果。为了达到建筑结构设计优化的目的，在进行优化设计的时候，要全面分析建筑的实际情况，不同位置的结构设计要选择与之一致的优化设计方法。

1.2优化建筑结构设计方法的实践价值

优化建筑结构设计的设计是具有一定的实践价值和经济学意义的。在目前建筑结构设计的应用中，与传统的建筑结构相比建筑结构设计的优化设计方法使用了先进的技术方法，这样大大降低了建筑工程的整体造价，通过合理地运用结构优化设计的方法，有效提高了建筑材料的利用率，并是整体的建筑结构得到一致的协调，既降低了建筑施工的成本，也增加了建筑的稳定性和提高了建筑的美观度，提高建筑企业的经济价值，体现了建筑的经济学意义。

2. 优化建筑结构设计的组成部分

对房屋建筑工程来说，优化结构设计在实现房屋建筑的价值方面上提供了支撑和帮助。为了满足市场的需求，在建筑结构设计中，需要体现结构设计优化技术的优势。而房屋结构设计优化的具体步骤有：

2.1计算方案必须是最优秀的

在房屋结构的优化设计中存在复杂多样的问题，例如多约束、多变量的非线性优化的问题等。而在计算的过程中，对有约束性的优化问题要转化成为无约束性的问题来进行求解，这样才能选择最优秀的设计方案。

2.2建筑结构优化模型

2.2.1合理选择设计的变量

正常情况下，设计的变量是以主要影响设计要求的因素作为参数，其余影响因素的则作为预定参数，例如只要按照结构的要求或局部性的设计就能满足设计要求的、不会对设计要求造成大影响的、变化范围不会太大的等因素。通过这样使计算、设计及编制程序的工作量大大减少。

2.2.2目标函数的确定

确定目标函数时，选择的一组截面几何的尺寸、失效概率、建筑钢筋的截面积等都必须要符合预定条件的，这样就可以使总费用得到最低限度的降低。

2.3最终结果的分析

通过分析计算方案的结果，从而得到最为优秀的设计方案。在进行投资的时候，为了节省投资的成本，很多开发商往往忽略了要进行设计优化的步骤，对优化设计带来的好处不重视。开发商在资金的投入方面必须要进行全方位的考虑，不要只顾单边的利益，不能存在蝇头小利的想法，所以，在进行建筑结构优化的时候，不能存在片面的强调节约和不重视技术的要求等情况，否则会让建筑工程达不到预想的功能；也不能只重视技术而忽略经济方面的考虑。这样会造成设计浪费的情况。

3.建筑结构优化设计在建筑建构设计中的应用

3.1房屋建筑结构工程师要积极参与设计

优化设计的方法应用在现实的建筑结构施工中不仅仅是降低工程的造价，而且还能够改变建筑的适用性能。所以，在实际的建筑结构设计中，可以参照模型结构优化的设计和结构设计优化的方法来进行。但现在很多早期的程序设计者们在建筑阶段不参与到建筑结构设计中去，这对于建筑设计的结果有着直接的影响，甚至会增加某些程序的设计难度，使建筑总投资的成本增加了。因此不同的建筑类型选择的结构和设计方案也是不一样，为了确保优化设计的方法的合理性，设计人员必须在程序开始时就要参与结构优化，这样才可以获得一个好的开端。

3.2优化设计对实际建筑结构问题的处理

由于在建筑结构设计优化设计中固然会存在诸多的问题，因此要优化建筑结构就要进行合理的结构调整，如果使用结构优化设计的手法不当，那么就会破坏建筑结构，从而影响到建筑物的整体稳定性和安全性。一些意想不到的事故也常常会出现在建筑结构设计优化设计的过程中，所以需要有效及时的进行解决。对存在于优化设计中的安全隐患，要制定切实可行的预防措施，有效控制对建筑物造成的破坏力度。

3.3 积极配合协调好各单位的工作

要将优秀的房屋建筑结构设计变成现实的话，施工单位必须要与各种单位例如建设单位、机电安装等的管理单位做好相互协调的工，并一起探讨建筑优化的措施和方案，使施工工作得到顺利进行。因此，施工人员要服从单位领导的安排，履行好自身的职责；设计人员要参与结构设计及和施工的全过程，这样只样优化的方案才能得到更大的收益。

4.总结语

作为建筑企业在进行建筑施工中，其主要的目的就是在节省资源的同时获取最大化的经济效益。在房屋结构设计中，建筑结构的优化设计通过灵活运用结构设计优化的技术，帮助建筑企业实现这个目的。因此，在进行建筑结构的设计中，了提高建筑结构的可靠性和稳定性，企业应该采取合适合理的方法来优化建筑结构的设计。

参考文献：

[1]李飞.钢筋混凝土建筑结构设计优化探讨.《城市建设理论研究（电子版）》.2013年6期

[2]杨华.浅谈建筑结构设计与优化设计[J].规划与设计.2012，12（26）：56～58

[3]冯涛，张玉洁.基于遗传算法的建筑结构设计优化设计探讨.《科技创新与应用》.2012年9期

结构工程中的概念设计 篇7

在所设计的建筑物内部需要获得较大使用空间时, 通常会采用框架—剪力墙结构的建筑形式来达到这一目的。剪力墙能够有效提高结构的抗剪和抗横向弯矩的能力, 因而该结构实际上综合了框架结构和剪力墙结构两种体系各自的长处。能有效提高建筑物的应力特性, 提高建筑质量, 延长使用寿命。当前, 这种结构在城市各类房屋建筑设计中得到了广泛的应用, 是现代高层商业、办公或者住宅建筑设计中多为采用的结构形式。

一、框架—剪力墙结构应力特征

1. 受力特征

框架和剪力墙二者通过楼板连接在一起, 在下部楼层, 因为剪力墙位移小, 它拉着框架变形, 使剪力墙承担了大部分剪力;上部楼层则相反, 剪力墙的位移越来越大, 而框架的变形反而小。框架除承担水平力作用下的那部分剪力外, 还要负担拉回剪力墙的附加剪力。框架与剪力墙相互作用, 共同工作。

从受力特点看, 由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多, 使框剪结构在水平力作用下所分配的楼层剪力、剪力墙分配到的剪力远大于框架, 这使得各层梁柱的弯矩比较接近。按框剪结构协同工作计算内力, 有利于减小梁柱规格, 便于施工。抗震设计时, 两种结构形式可以组成抗震的两道防线。

2. 变形特征

框剪结构是由受力性能和变形特性不同的框架和剪力墙两种结构组合而成的结构, 侧向变形、剪切变形和弯曲变形之间。在水平力作用下, 剪力墙的变形以弯曲型为主, 框架的变形以剪切型为主。两者之间需要通过平面内刚度无限大的楼板的协同工作, 使它们水平位移协调一致, 在同一楼层处必须有相同的位移。造成框架—剪力墙结构呈反S形的剪弯型变形曲线。框架下部位移增长迅速, 楼层越高水平位移增长越慢, 而剪力墙则与之相反。这使得框架—剪力墙结构的侧移较小, 从而使框架和剪力墙中内力分布实现合理化。图1为受力作用下的框架—剪力墙结构变形曲线。

二、框架—剪力墙结构设计要素

(1) 剪力墙的布置一般原则是均匀、分散和对称。剪力墙宜双向布置, 均匀布置在建筑物的周边、平面形状变化和竖向荷载较大等部位。剪力墙宜贯通建筑物的全高, 以便形成空间结构, 避免刚度突变。

(2) 剪力墙墙肢的截面宜简单、规则, 平面形状凹凸较大时, 宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙, 剪力墙在纵横两个主轴方向组合部署成L形、T形、槽形、封闭筒等形式。避免剪力墙沿高度发生刚度突变, 剪力墙结构具有适宜的抗侧刚度即可。

(3) 为了充分增大剪力墙结构的可利用空间, 剪力墙不宜布置得太密。不宜在伸缩缝和防震缝两侧同时布置剪力墙, 纵向剪力墙不宜布置在端部, 而应布置在中部。间距也不宜过大, 使各主轴方向的侧向刚度接近。

(4) 抗震设计的剪力墙结构应具有足够的延性。当剪力墙长度很大时, 可以通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的独立墙段。每片剪力墙连续尺寸不要太长, 每片剪力墙的弯曲刚度要适中, 保证刚度中心与平面中心相吻合。

三、框架—剪力墙结构实际应用

适当处理构件的强弱关系是增强结构抗倒塌能力的重要措施, 正确、合理地设计框架-剪力墙结构的方案, 在建筑体型、场地地基、刚度分布、延性等方面都要慎重考虑。钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程考虑了剪力墙开裂后刚度降低, 框架主要承受垂直力, 其受力是相当复杂的。框架—剪力墙的具体构造设计如下。

1. 剪力墙形式设计

剪力墙结构刚度大, 受温差影响大。当结构发生收缩变形时, 容易出现裂缝。在框架—剪力墙结构中, 剪力墙是平面构件。人们在考虑其受力时, 还必须考虑到竖向压力。框架—剪力墙结构中的剪力墙宜采用周边有梁、柱的剪力端形式, 剪力墙端部的框架柱不宜取消。剪力墙上的框架梁应予以保留, 在无法设置框架梁时可设置暗梁。剪力墙的轴线与柱轴线宜在一个平面内, 避免柱偏心扭转受力。

2. 剪力墙竖向和水平钢筋布设

剪力墙竖向和水平分布钢筋的配筋率, 非抗震设计时均不应小于0.2%。抗震设计时, 均不应小于0.25%, 并应至少双排布置。其截面厚度与框架梁宽相等时, 框架梁的截面高度可取墙厚的2倍, 框架梁的配筋可按构造配置。墙的水平分布筋是横向抗剪, 可以起到抵抗温度应力的作用。可以防止墙体斜裂缝发生脆性剪切破坏, 防止砖出现裂缝。当建筑物较高时, 配筋宜适当增加。在建筑物温度、刚度变化等敏感部位, 也要适当增加配筋。

3. 剪力墙墙高、宽度、厚度设计

剪力墙高和宽尺寸较大, 但厚度较小, 受力形态接近于柱体。当剪力墙其截面高度与厚度的比值不大于4时可按柱设计, 当比值大于4时可按双向受压构件设计。这样可以防止因墙体稳定性较差、平面外刚度过小, 从而压屈失构的现象出现。但是对于高层建筑要通过采用概念设计分析, 进行墙体截面条件、强度和定性验算, 从而保证剪力墙的整体性。

4. 剪力墙的边缘构造

增加墙肢截面两端的翼缘可以提高墙的延性, 但是矩形截面剪力墙的延性比工字形或楷形截面剪力墙差。人们要根据框架—剪力墙结构的受力状况, 对剪力墙两端加强边缘构造, 约束边缘构件。因此, 人们可以通过在矩形墙两端设置约束边缘构件来解决这个问题。这样做不仅能够提高墙体的延性, 而且可以防止剪力墙发生水平剪切滑动, 从而提高框架—剪力墙结构的抗剪能力。

5. 框架—剪力墙结构中框架总剪力应予以调整

水平力作用下, 各层框架部分计算所得的剪力一般都较小。为保证作为第二道防线的框架具有一定的抗侧力能力, 需要对框架承担的剪力予以适当调整。

四、结语

作为当前城市建筑广泛应用的结构, 框架—剪力墙设计是结构概念在现实应用之中的体现。其应力特性的获得是建立在结构整体分析的基础之上的, 特征的获得对于设计方案制定具有指导意义。在设计相关建筑框架—剪力墙的结构时, 应该从工程实际出发, 依据墙体变形及受力特征, 按照设计原则, 规范地布设剪力墙, 对建筑配筋、剪力墙形式、边缘构造等因素进行统筹设计, 获得应力性能优秀的建筑结构。

摘要：框架-剪力墙结构是当前城市优选的建筑方式, 广泛应用于商用高层建筑或民用建筑中。本文介绍了这一结构在受力、变形等应力方面的特征, 提出了具体实际应用的注意事项, 具有一定的现实意义和借鉴价值。

关键词：框架-剪力墙,结构,设计,应用

参考文献

[1]侯丽红.框架—剪力墙结构概念设计[J].山西建筑, 2009 (17) .

浅谈结构抗震设计中的概念设计 篇8

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

[1]梁健.高层建筑结构的概念设计[J].工程建设与档案, 2003 (2) :25-26.

[2]刘程彦.建筑结构的抗震设计探讨[J].四川建材, 2010 (1) :3-4.

建筑结构设计中的概念设计初探 篇9

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《建筑结构设计统一标准》 (GBJ68-84) 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。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的近似, 只能视作近似概率法。并且光凭极限状态设计也很难估计建筑物的真正承载力的。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, 且都并非是脱离总的结构体系的单独构件。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, 在设计过程中采用了许多假定与简化。作为结构工程师不应盲目的照搬照抄规范, 应该把它作为一种指南、参考, 并在实际设计项目中作出正确的选择。这就要求结构工程师对整体结构体系与各基本分体系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。

比如, 有的设计人员用多、高层结构三维空间分析程序来计算底层框架, 还人为的布置一些抗震墙, 即不能满足楼层间的合理刚度比, 也不能正确地反映底层框架在地震时受力状态。问题在于结构概念不明确, 没考虑这两种结构体系的差异。软件的选择和使用不当, 造成危害是不容忽视的。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。”然而避免这种情况, 概念设计的思想不妨是个好方法。

运用概念设计的思想, 也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R, 以至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、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。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。其实, 为什么不考虑降低作用效应呢?目前在抗震设计中, 隔震消能的研究就是一个很好的例子。隔震消能的一般作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、适用效果。而我国由于经济、技术和人们认识的限制, 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, 但天津第二毛纺厂三层的框架厂房, 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, 仍然倒塌。

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。然而现在的高校教学中, 往往只重视单独构件和孤立的分体系的力学概念讲解。尤其在专业课教学中, 单项计算练习居多, 综合练习偏少, 并着重体现在考题中, 使得相当部分学生养成只知套用公式解题的习惯。而且近年来强调计算机应用教育, 比如, 毕业设计用结构设计软件计算、出图。但由于计算机设计过程的屏蔽, 手算过程训练程度的削弱, 造成学生产生一定依赖性, 结果综合运用能力下降, 整体结构体系概念模糊。这些对于培养具有创造力、未来的工程师是相当不利的。

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。因为他们是结构设计革命的推动者和执行者。这则需要工程界和教育界进行共同的努力。推广概念设计思想是一种有效的办法。

著名的美国工程院院士林同炎教授在《结构概念和体系》一书中为结构工程师提供了广泛而又有独特见解的结构概念设计基础知识和设计实例。该书着重介绍用整体概念来规划结果总体方案的方法, 以及结构总体系和个分体系尖的相互力学关系和简化近似设计方法。为结构工程师和建筑师在设计中创造性地相互配合, 设计出令人满意的建筑奠定基础。这本书第二版的出版, 为我们更好的加深概念设计的理解, 提供有益的帮助。总之, 概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想, 这就让我们来共同学习、发展它吧, 为结构设计的发展作出应有的贡献。

摘要：针对目前建筑结构设计当中墨守成规的现象, 提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性, 推动结构设计的发展。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力学分析或在规范中难以规定的问题中, 本文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。

关键词：建筑设计,概念设计

参考文献

[1]跃, 结构设计的新思路——概念设计, 工业建筑, 1999 (1) .

[2]德虎, 建筑结构抗震鉴定及加固的若干问题, 建筑结构, 1999 (4) .

浅谈结构设计中的概念设计 篇10

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.

工业建筑中的结构概念设计探析 篇11

【关键词】工业建筑；结构设计；概念设计

在全球经济一体化进程不断加剧与计算机网络应用系统及其相关技术不断普及的推动作用下，建筑工程项目的结构设计相关工作人员开始从传统模式下大量、繁杂的手工设计与计算工作中解脱出来，结构设计的工作效率也得到了较大的提升，这对于工业建筑的结构设计工作而言更是如此。然而结构设计过分依赖现代计算机应用软件虽然能够在一定程度上起到对结构设计工作效率与质量的保障，但它对于概念设计工作的忽视也很容易造成工业建筑设计脱离实际，建筑项目的相关功效也会因此受到限制。据此，如何在当前技术条件支持下，做好工业建筑中的结构概念设计已成为当下相关工作人员最亟待解决的问题之一。

1 当前工业建筑中结构概念设计存在的问题分析

一般而言，结构设计根据建筑项目最终服务对象的不同可以分为民用建筑设计与工业建筑设计两大类。就民用建筑设计而言，无论是面向居住服务或是面向公共服务的建筑，其体型一般来说是比较规则、比较统一的，整个建筑的负载能力也比较恒定，因而对于建筑结构概念设计的要求并不是特别高。然而在工业建筑设计当中，受工业建筑不同施工工业的特性影响，建筑物应具备的结构形式及各种建筑资源的布局情况也千差万别，工业建筑对于建筑体型、荷载能力的差异性影响最终也会使得其结构概念设计工作相对而言较为系统、复杂。具体而言，当前工业建筑中结构概念设计工作存在的问题可以归纳为以下几个方面。

1.1 首先，工业建筑施工项目对某些特殊工艺的规定，使得工业建筑在结构概念设计中需要以工艺布置的合理化为基本前提。然而当前工业建筑结构设计工作所选用的结构计算软件对这种工艺布置问题始终缺乏一个较为明确的规定，再加上结构设计工程师的工业建设设计实践经验不够充分，或是对这种资源整合型问题的重视程度不高，在实际建设过程中常常会出现如电缆夹层在不合理的框架结果中循环缠绕并形成短柱、工业建筑室内环境涉及到大型设备的安装与运行工作室，框架柱容易出现在某一个或是几个方向的计算长度的取值失误以及振动设备抗震减震构造设计存在缺陷或是系统功能无法得到全面发挥等问题，进而给整个工业建筑的结构设计带来一定的制约。

1.2 其次，工业建筑当中存在的复杂性、差异性建筑物载荷工况也会对工业建筑的结构设计带来极大的冲击。就我国而言，在当前技术经济支持下，国内建筑行业广泛使用的建筑结构计算软件多是以民用建筑为设计原型及参考对象，这也就意味着结构计算软件只适用于那部分建筑载荷比较单一、外部结构设置比较规范的民用建筑。而如果将这种结构计算软件盲目套用在工业建筑结构设计工作当中，不仅工业建筑所具备的某些特殊形体构造或是工艺运行需求无法在结构计算软件中得到全面、真实的反映，与此同时这些差异性的结构数据还可能导致结构计算软件最终计算出的数据显示异常、计算结果失真问题严重。

2 工业建筑中的结构概念设计重要性分析

针对上述有关当前工业建筑在结构设计工作中存在的问题分析，相关工作人员需要认识到结构概念设计作为弥补当前单一结构设计工作于工业建筑特殊性之间的矛盾有着极为重要的作用与意义，同时它也是工业建筑又好又快发展过程中的必然选择与趋势。只有将合理的简化模型、建筑载荷组合与当前建筑结构计算分析软件有效结构在一起，在确保结构设计工作顺利开展的基础上，做到工业建筑结构安全性与经济性的统一，才能杜绝肥胖梁柱等多种工业建筑安全问题的产生，进而为工业建筑的安全稳定运行提供可靠性保障。笔者接下来对结构概念设计在工业建筑各环节、各步骤中的重要意义做简要分析与说明。

2.1 结构概念设计在工业建筑中必要性分析。概念设计从本质上来说是结构设计相关工作人员设计思想的核心体现。一个好的工业建筑结构设计人员需要具备在一定建筑功能与特殊工艺要求的限制条件下，在完成工业建筑结构设计工作的同时，兼顾工业建筑与结构、结构与结构、特殊工艺需求与结构等交互关系的工作能力。在这一过程中注重强调概念设计工作开展的必要性与重要性，最重要的依据在于当前结构设计计算软件无法全面、准确的解决工业建筑在实际过程中存在的结构性问题，这些问题都需要采用概念设计与结构措施相结合的方式来解决。只有在此基础上结合工业建筑的实际工况需求分析，结构概念设计才能够为工业建筑提供全面、及时的设计依据。

2.2 結构概念设计在工业建筑初步设计阶段的重要性分析。就工业建筑初步设计阶段而言，结构设计工作人员需要以工艺特殊性作用下确定的整合及布置方案为依据，对整个工业建筑的结构步骤、结构体系进行初步规划，并通过对这种结构体系的建模运算来确定整个结构设计方案的经济性与可行性。在这一过程中，相关工作人员需要特别关注结构设计与大型工业设备的融合情况。这是因为大型工业设备的生产制造周期一般来说都比较长，一旦该项工业设备的购入与使用得到相关部门的授权审批，工业建筑工程建设企业就会在第一时间联系相关的制造厂商开始订货、购货的相关事宜，此时的工业建筑结构设计方案就顺势成为了建筑施工企业下一施工环节中的设计基础。如这部分结构设计方案考虑的不够全面周详，下一步骤的持续沿用就势必会带给整个工业建筑带来极为严重的经济损失。

基于这一实际情况，笔者认为工业建筑结构设计相关工作人员需要在工业建筑的初步设计阶段充分利用自身掌握的各种结构概念设计知识，以建筑物的工艺特殊性为参照依据，优先选择方案结构性能比较好、结构建设获取经济效益比较明显的结构设计方案作为整个工业建筑工程建设的基本依据。

2.3 结构概念设计在工业建筑抗震分析阶段中的重要性分析。当前经济社会建设过程中，各行业领域的发展对新时期工业建筑的抗震结构设计提出了较为严格的要求，尤其是化工建筑、能源建设、核电企业受其特殊经营性质的影响，对建筑结构当中的抗震设计有着格外严格的要求。相关工作人员需要认识到抗震设计对整个工业建筑结构设计的重要意义，在结构设计中对砌体结构、墙体梁柱承重能力进行着重处理。首先，概念设计需要明确工业建筑建设区域内的地震能力传递途径与相关的建筑薄弱环节，并对采取何种抗震措施对该区域进行抗震能力的优化作出明确说明；其次，工业建筑在结构设计中需要妥善处理建筑抗震承载能力、变形能力以及地震能量消耗能力三者之间的关系。

3 结束语

伴随着现代科学技术的飞速发展与经济社会不断进步，人民日益增长的物质与精神文化需求对新时期的工业建筑提出了更为严格的要求。本文对工业建筑中的结构概念设计工作进行了简要的说明，希望对今后相关研究工作的开展提供一定的意见与建议。

参考文献：

[1]胡甄中. 对工业建筑结构设计中相关问题的分析[J]. 建材与装饰：上旬•市场营销, 2011, (2): 80-81.

[2]何俊奎, 郭义锋, 张继月, 等. 浅谈工业建筑结构设计中应注意的一些问题[J]. 四川建材, 2007, 33(5): 219-220.

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

[1]郑柯.某高位转换的框支剪力墙结构设计[J].四川建筑科学研究, 2008 (3) .

[2]韩蔚.合肥地区某住宅小区9—#楼工程结构优化设计[J].安徽建筑, 2009 (3) .