结构与设计

结构与设计（共12篇）

结构与设计 篇1

世界各国对于人防工程重视程度较高, 尤其是近些年, 对人防工程提出了更高的要求, 除了应对战争灾害外, 还需要防止和平时期自然灾害和突发事故的发生, 保障人员生命财产安全。在当前社会快速发展背景下, 建筑行业获得了空前的繁荣, 大量建筑涌起, 建筑规模也愈加庞大, 为了能够确保人们住房安全, 提高建筑质量, 需要综合各方面因素进行考量, 最主要的就是对建筑物的人防结构设计和抗震结构设计, 尽管二者在一定程度上存在融合之处, 有助于提高建筑质量, 但是还需要区分二者的本质差异, 明晰各自的优势特点, 从而寻找更适合人类居住的建筑, 创造更大的经济效益和社会效益。

1建筑工程人防结构设计与抗震结构设计内容

1.1建筑工程人防结构设计

人防工程属于战备工程, 人防工程的基本目标是战备目标, 同时, 人防工程在和平时期要为城市经济、社会发展做贡献, 因而人防工程从属目标是经济目标和社会目标。科学合理的结构设计能够确保人防结构充分起到人防效果, 尤其是在战争时期, 有助于为人们生命财产安全提供保障。从我国建筑工程人防结构设计经验来看, 人防结构主要是采用掘开式人防工程和暗挖式人防工程, 不同的人防结构适用于不同的情况, 需要有针对性的进行人防结构设计[1]。

1.2建设工程抗震结构设计

尽管我国地震发生机率较小, 并且不会产生过大的经济损失和人员伤亡, 但是为了确保建筑物能够具有足够的抗震能力, 为人们生命财产安全提供保障, 科学合理的抗震设计是十分有必要的, 尤其是在我国一些四川、甘肃地震发生机率较高的地区, 对建筑进行合理的抗震结构设计是必然选择, 应将其看作是建筑工程的重点内容。当前我国出台的关于建筑工程安全文件规定较多, 主要让建筑工程结构能够在正常设计和施工情况下, 具备足够的强度和稳定性, 能够承受突然出现的荷载和变形, 在这样的情况下能够保持自身结构不会发生变化, 稳定性能仍然保持不变[2]。

一般建筑工业同民用建筑主要是采用永久使用的电荷, 如果遭受破坏将造成十分严重的影响。在民用建筑设计中, 对于建筑整体结构稳定性要求较高, 而在人防工程设计中, 主要是为了防止炮弹以及其他武器的轰炸, 这种伤害作用时间较短, 所以允许防控结构设计中, 承载能力极限要求有所降低。人防结构如果是采用弹塑性体系设计, 那么钢筋混凝土构件进入变形期将会受到静载影响, 导致承载能力消失。构件在进入塑性期只要保持在极限范围内即可, 这样能够最大程度上降低变形情况, 能够更好的满足人防结构承载力要求。抗震结构设计中, 还可以采用利用结构组你和地震之间的作用关系, 采用消能减震加固法, 这种方法能够有效降低地震带来的震动能力, 防止建筑变形, 降低建筑损坏程度。

2人防结构设计与抗震结构设计比较

2.1荷载

就人防结构设计和抗震结构设计来看, 两者均为动荷载, 在设计时候只需要考虑一次即可, 并不会产生过长的荷载作用。人防荷载量值大、作用时间短, 在地下室结构设计时主要是考虑到空气冲击波带来的作用力, 所以人防荷载对于结构形成的是直接作用力, 动荷载则是作用在构件上, 作用力是外力;地震动荷载是由于地震发生时候, 地面发生运动, 从而形成的一种间接作用。抗震区域建筑物需要具备足够的承受地震能力, 只有这样才能确保人们生命财产安全。核爆动荷载是一种偶然性荷载, 较之静荷载而言, 构件安全度相应降低。核爆动荷载作用下, 承载力随之提升, 安全系数也会发生变化, 在这种条件下, 一般情况下是不会出现结构破坏的现象, 所以在建筑抗震性能计算时并不需要考虑到人防荷载。地震作用下, 对于建筑物的破坏和影响取决于场地条件、建筑物自身振型、阻尼以及抗震设防烈度等诸多因素相关联[3]。

2.2设计理念

在抗震设计中, 一般情况下选择“三水准、二阶段”的设计方法, 主要设计目标是为了降低地震对建筑物带来的影响, 能够在大型地震下不坍塌, 中型地震下可以进行修补和完善, 小型地震则不会对建筑产生影响。故此, 需要对地震作用效应进行计算, 并且通过概念设计和抗震构造方法, 满足建筑三水准要求。在人防动荷载作用下, 一般情况下地下室整体结构动力的分析主要采用等效静荷载法, 将内里问题的分析转化为静力作用下的内里问题, 防空地下室的结构设计一般情况下可以根据静力结构展开对结构内力分析[4]。基于此, 在动荷载作用下, 结构构件振型同静荷载作用下挠曲线距离较近, 在动荷载和静荷载作用下, 建筑结构破坏规律相同, 在进行动力分析时, 可以将结构构件简单为单自由度体系, 这样能够获得相应内力最大值。

2.3设计原则

人防结构和抗震结构设计原则相本质相同, 均是规避地震灾害对建筑带来的不可预计的破坏, 这就需要在实际设计中, 需要结合建筑周围地质条件和水文特征, 有针对性提出应对措施来提高建筑物的抗震能力, 确保建筑物在遭遇到重大震动影响时, 将损失和影响降到最小。所以说, 无论是人防结构还是抗震结构设计, 均是遵循着强柱弱梁、强剪弱弯的设计原则。人防结构和抗震结构设计理念注重同建筑整体结构的和谐和统一, 从我国以往建筑工程的设计实践经验来看, 即便是整体结构符合设计要求, 但是如果在建构设计中某一个环节承受力偏弱, 一旦地震灾害发生, 都将影响到建筑整体结构的稳定性。基于此, 结构设计人员应该从动能力量转化角度作为切入点, 进行结构设计。

3提高设计结构延性的对策

人防结构主要是为了防止战争期间, 核武器或者其他武器爆炸后对人们生命财产安全带来的影响, 这种影响是一种偶然性的荷载, 还兼具量值大、作用时间短的特点。所以, 结构构件延性越大, 相应的就能够吸收更多动能, 对于提高整体结构稳定性具有十分突出的作用[5]。故此, 在人防结构设计中应严格遵循强柱弱梁、强剪弱弯的设计原则, 诸如利用受弯构件和大偏心受压构件变形吸收荷载能量的作用, 将这种设计融入其中, 能够有效降低荷载力对结构的压迫, 产生更大的负担, 提高结构整体承载能力。此外, 建筑受弯构件应采取双面配筋的方式, 这样在承受荷载的同时, 还能够回弹作用力, 降低结构整体荷载力, 提高结构稳定性。

对柱、梁的跨比设计需要结合实际情况, 控制在一个合理范围内, 遵循相关设计标准和要求。配置足够的箍筋, 有助于约束混凝土的作用力, 提高混凝土应变值, 从而有效提高混凝土抗压强度, 防止裂缝现象的出现, 充分发挥人防结构和抗震结构的优势作用。此外, 为了规避地震作用下对建筑整体框架柱过早屈服, 可以适当的增加框架柱变形能力, 提高框架柱的延性能力。

强节点弱构件设计原则, 由于节点区受力情况十分复杂, 所以在结构设计中需要结合实际情况, 确保结构的各个节点处不会由于脆性出现剪切破坏的问题, 确保结构整体的承载能力。强柱弱梁设计原则, 在柱和梁设计中由于底层柱塑性铰形成较晚, 所以应该将柱子屈服顺序错乱排开, 规避集中在一层影响结构整体稳定性, 可以将这种框架结构称之为强柱弱梁框架。

4结论

综上所述, 在建筑行业发展历程中, 不难发现对于人防结构和抗震结构设计重视程度越来越高, 尤其是在我国遭受了严重地震灾害破坏后, 带来了十分沉重的经济打击, 社会反响十分热烈, 相应的对抗震性能提出了更高的要求。通过对人防结构设计和抗震结构设计对比, 能够发现两者存在一定共同点, 所以, 在结构设计中应该取长补短, 充分发挥两种结构的优势, 提升建筑使用寿命。

摘要：在建筑结构设计中, 人防结构设计和抗震结构设计作为其中重要组成部分, 加强人方结构设计和抗震结构设计的比较是十分有必要的, 通过对比两者设计的差异, 整合优化结构设计, 提升结构设计合理性。由此, 本文主要就人防结构设计与抗震结构设计进行比较, 结合实际情况, 有针对性提出合理的对策, 保障人们生命财产安全。

关键词：人防结构,抗震结构,设计

参考文献

[1]江永, 倪力豹.关于人防结构设计与抗震结构设计的比较[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012, 12 (6) .

[2]李威.人防结构设计与抗震结构设计的比较[J].建筑工程技术与设计, 2015, 34 (24) :284-284.

[3]戴镜洲.关于人防结构设计与抗震结构设计的比较[J].建材与装饰, 2015, 12 (13) :11-12.

结构与设计 篇2

建议

技术与设计2第一单元结构与设计教学建议

奉化市教师进修学校

黄育稼

技术与设计2教学建议

本模块是在“技术与设计1”的基础上设置的具有典型意义的专题性技术与设计的教学内容，它所体现的技术设计的思想和方法，对于高中生的生活、学习以及人生规划都具有普遍的价值。

通过本模块的学习，学生应该理解结构、流程、系统和控制的基本概念，掌握结构设计、流程设计和系统设计的基本思想和方法，初步掌握简单控制设计的基本思想和方法；能使用常用的规范的技术语言表达设计方案；能结合生产和生活的实际形成设计方案并初步实施；学会从技术、环境、经济、文化等角度综合评价技术设计方案和实施的结果，增强革新意识。

本模块的教学要面向生活和生产的实际；引导学生关注技术试验，理解技术设计中所蕴含的文化内涵，注重归纳技术设计的思想和方法，并将它们迁移到日常生活中灵活运用；要使学生善于总结具有典型性的技术问题的解决策略。第一单元结构与设计

一、程标准内容

本单元内容体现了《通用技术程标准》以下几点要求：

1、了解结构的涵义，能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。

2、能结合1至2种简单的结构案例，分析结构是如何承受应力的。

3、能通过技术试验分析影响结构的强度和稳定性的因素，并写出试验报告。

4、能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。、能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例。

二、教学要求 第一节

常见结构的认识

基本要求

1、了解结构的含义。

2、从力学的角度了解结构的概念。

3、了解结构的类型，能对简单的结构实例进行分类。发展要求

能结合简单的结构案例，分析结构是如何承受力的。说明

不作深入的结构受力分析

第二节

稳固结构的探析

基本要求

1、理解结构的稳定性和影响结构稳定性的主要因素。

2、从结构的形状、材料、连接方式等方面，分析影响结构强度的主要因素。

3、理解结构与功能的关系。发展要求

会用现代理念研究结构的形状、材料和连接方式，如：形状——新颖、材料——合理、连接——巧妙稳固。

第三节

简单结构的设计

基本要求

1、了解结构设计的主要因素。

2、能确定一个简单对象进行结构设计，绘出简单的设计图纸，并制作实物模型或原型。说明

模型或原型的制作强调过程，制作结果要求不能过高。

第四节

经典结构的欣赏 基本要求

1、学会观察结构的实用性和美。

2、能从技术和文化的角度去欣赏并评价典型结构设计的案例。

三、设计思路

全书四个单元在内容上即相对独立又有一定的内在联系。本单元研究的对象是“结构”，相对于后三单元的“流程”“系统”“控制”而言，内容较直观、容易理解，故作为全书的开篇。

“结构”“设计”共同构成了本单元的两个核心概念。本单元内容的设计遵循程设计的基本学习原则，在学生建立了结构的感性认识的基础上，学习结构的概念、分析结构的稳定性和强度，在问题的解决中学习结构设计。学习进程由具体到抽象再到应用。

依据教学目标，本单元沿着这样的线索展开：

1、常见结构的认识

从认识普通意义的结构开始，通过学生熟悉的事例，展开技术视野中的力与结构、结构的基本分类的讨论，通过有趣的小试验，强化对不同类型结构的应用的理解。

2、稳固结构的探析

通过简单易行的试验，使学生理解、分析稳定性和强度这两个结构的重要参数，为后续进行的结构设计奠定良好的铺垫。

3、简单结构的设计

在明晰结构设计应关注的主要因素的前提下，通过简易相片架结构设计的若干种设计方案的呈现，传递给学生的信息，一是如何进行结构设计，二是技术设计的解决方案是不唯一的，解决技术问题的答案也不是非此即彼的。

4、经典结构的欣赏

通过引导学生对具有典型人文意义的结构赏析，拓展学生对结构设计的文化特性的理解和评价，培养他们高尚的技术文化品位。

四、教学准备

1、相关学科知识

本单元内容要求学生具有初中物理学科的基本力学知识。

2、教学器材和材料

本单元需要的教学设备和器材主要有，演示用的实物如自行车、可改变重心位置的装置等，试验用硬纸板、生鸡蛋、瓶盖、木板、重物等。各校教师可根据教学设计以及本校情况酌情使用和选择替代器材、材料以及与为教学服务的音像资料等。

五、时安排

本单元建议使用8学时。

节次

内容

建议学时数

第一节常见结构的认识

第二节稳固结构的探析

第三节简单结构的设计

第四节经典结构的欣赏

合计

六、教学建议

1、教师应查阅有关结构力学和理论力学书籍，重点研究结构构的基本受力形式、结构的分类。

2、本单元内容与学生生活实际联系密切，教师应有针对性地指导学生收集资料和实物素材，如案例、阅读材料、典型的结构设计实例等，为学生提供丰富的学习背景。第一节的教学，建议对结构的受力情况进行分析，应围绕生活中常见结构如何承受力、如何抵抗变形的现象，根据学生已有的知识水平，分析并体验常见结构所受到的力。不要求学生作进一步的定量分析，不要求画结构的受力图。第二节的教学，可让学生通过试验来感受结构的稳定性和强度，试验的方案多种多样，教师根据实际情况选用，要注重交流，注重试验过程，指导学生认真观察，如实记录，写出简单的试验报告。

第三节的教学，教师要注意本单元的内容与《技术与设计1》中相关内容的区别与联系，引导学生从结构的角度去考虑问题、分析问题和解决问题。

第四节的教学，可让学生结合当地的风俗民情对本地区、本校的建筑进行欣赏和评价。

3、每一节“案例分析”栏目之后的“马上行动”或“讨论”中，提出了一些承上启下的问题或者围绕核心内容的支撑性问题，当然教师也可以提出更适合学生的问题，教学活动可以沿着这些问题展开、延伸，到第3、4节，则应引导学生综合理解和运用前几节的内容。

4、强调学生在结构设计中的多角度、多方案构思，采用多种方式鼓励或肯定学生在作品制作过程中的独特创意，在教学活动中逐步培养学生的创新能力。可让学生进行压力试验，如比较不同形状的纸板承受压力的大小试验；鸡蛋或乒乓球承压试验等。学生可自行设计试验方案，对某物体进行稳定性和强度的试验，记录试验数据，写出简单的试验报告，并指出提高它们的稳定性和强度的方法。选择一个简单对象进行结构设计，形成设计方案，绘出简单的设计图纸，并做出实物模型或原型，如简易书架、简易相架、简单金属衣架等。

七、教学评价

1、本章每一节的练习和末尾的练习和综合实践活动，为学生学习的形成性评价提供了可能，教师可根据学生练习过程中的反馈信息，评价学生和调整教学。

2、要强调过程评价与结果评价相结合，学生的任何一合格的结构设计的作品的诞生需要思维的反复和时间的磨砺，这是一个有意义的、不可忽略的过程。要引导学生用技术设计档案袋的形式，把这一过程的丰富性记录下来，便于把过程性评价落到实处。

3、允许学生在设计和制作过程中的反复，多数学生第一次接触结构设计，一开始难免走弯路，或者设计结果不理想，这都不重要，重要的是学生能找到问题的原因所在并偿试解决它。

4、在结构的方案设计中，要倡导学生对方案进行互评，学会接纳不同声音，学会倾听对设计方案的多元化理解，要引导学生不断的质疑、不断的修正，共同寻找更完善的解决方案。

论服装款式设计与结构设计 篇3

【关键词】服装；款式；结构；设计

【中图分类号】J523，5 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0142-01

无论是自然界，还是人类社会无处不在于一个有机的系统之中，这就要求我们以系统的、整体的、综合的观点看待事物，服装也一样，从设计的萌芽结构的制定，再到缝制加工，进而流动到市场上，被消费者所接纳等等，构成一个有机的系统。而有些人经常将服装款式设计孤立出来，而轻视其他方面，特别是轻视结构设计，这是非常不可取的，实际上结构设计在整体服装系统中起着举足轻重的作用。

一、服装设计是造型艺术

无论是注重艺术的舞台装，还是注重功能的生活装，服装总归是“人装”。一方面人们用服装来抵御自然界的侵袭，保护自己的身体。另一方面人们用服装来标识类别，展示自我的风采。作为纯艺术的服装，虽只用于欣赏，但其仍要以人着装为根本。并且无论是作为产品的服装，还是作为艺术品的服装，其最终都已具体的物质形态来体现。因此我们可以说，服装设计是以环境中的认为对象进行的一种造型活动。

二、服装结构设计是服装各大要素内部关系的设计

任何造型艺术都是有形、色、质三大要素组成，服装也不到外。服装形的设计是关于服装造型要素问关系的设计。造型要素中点构成面，面构成体，又由体构成服装部位，各服装部位又组构成服装，这正式造型要素层层组構的过程。而色彩的设计是关于服装的色彩各要素问相互搭配协调的过程。例如：由原色构成问色，由问色组成复色，色彩的花与素、深与浅，对比的强与弱、主与次等。而材料的选择与搭配也要造型、结构、款式进行，材料的刚与柔、重与轻、吸湿性、弹性等都要根据款式结构而定。

实际上，服装结构设计存在于整个服装设计系统中，贯穿于系统的各个层次、各个方面及全面全过程。在对服装的创造设计设计过程中，要根据实践，结合对结构的分解和对工艺的研究、操作，不断地总结归纳色、形、质的运用是否合理、准确、协调。要从总体上把握服装设计，而非仅仅停留在设计稿中，那样仅是纸上谈兵。

三、款式设计与结构设计的关系

服装款式设计也称服装形象设计或服装效果设计，是变现服装外观效果的工作，是服装设计的表面部分。在设计的初始，由于灵感的触发，设计师的头脑中会有由某一花色或才质的衣料所形成的一定式样的服装，甚至于连同着装人的整体形象。但此时这个形象很虚，要经过反复推敲、修改后才能定稿，并以效果图的形式记录下来。此时只能定出服装造型、色彩、材料与工艺的表面的大效果，而设计的具体实现以及设计的合理性、科学性要到结构设计中去验证。

有了结构设计才使款式设计的方案得以实现。款式设计把握服装的宏观效果，而结构设计把握服装的具体关系。前者是从宏观上把握服装总体，后者是从具体着手兑现服装总体。总体的把握要从款式设计做起，而总体的落实要依靠结构的落实。款式是服装的生命，结构是关键，两者不可偏废。

四、服装设计的特殊性决定了结构的重要性

服装产生的全过程经历了两次形态的改变。即从立体到平面，再从平面到立体。第一次立体是设计师头脑中形成的形象。这种形象一般通过效果图表现出来。但是制造服装的材料（衣料）是平面的，决定了无论是在头脑中还是在人体或模特儿上进行的设计，必须要变成平面的衣片，或是服装结构图，这就是第一次“立转平”是服装结构设计具体到数据时的需要，服装结构设计从服装的形象思维中过渡而来，落实到具体的衣片上，大多都必须在平面上进行衣片结构设计，以确定衣片的形状及各部位尺寸大小等。服装结构设计的“立转平”，可以将服装立体的三维造型转化为平面形态的二维图形来绘制，简化了结构图的绘制难度。

服装结构设计的“立转平”是服装设计的科学性与技术性的体现。这一转化过程，充分体现了服装设计艺术与其它类艺术的不同之处。服装设计不同与绘画仅是在平面上进行操作，也不同于雕塑，只要塑造出一艺术形象，以供欣赏，服装必须要回到人体上去加以检验，这就要准确把握立体和平面问的相互转变。

五、服装设计是一个反复“打磨”的过程

服装设计并非一步而成的，它是一个反复“打磨”的过程。而在这个“打磨”过程中，无形中存在着两个方向，即正向和逆向。所谓正向过程是指设计师最初在美与用的趋动下，通过灵感的触发以及酝酿，从一些散乱的互不相干的元素、材料、部件中创造出新颖的服装形象，即自发地、能动地选择要素和结构组合方式，使服装趋于完美，并且不断地从外界获得新的物质、能量、信息补充完善服装形象的过程。而所谓逆向过程是指在设计完成后，服装投入生产、制作过程以及完成后穿着在人身上后，会得到一些反馈意见和信息，在这些意见和信息的基础上对服装进行进一步的修改，使其不断完善的过程。正向过程是从局部到整体的发展过程，而逆向过程是从整体到局部的修改完善过程。正是这两个过程相互作用、相互制约又相互协调，才使得服装设计趋于完美。

结构与设计 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.

结构与设计第一课时教学设计 篇5

【教材版本】

本课程采用地质出版社《技术与设计2》。【设计思路】

通过案例介绍，引导学生了解结构的含义，结构的分类，通过对两个简单结构的受力分析，帮助学生从力学的角度理解结构的本质——，了解结构受力的几种基本形式。

【教学内容分析】

《技术与设计2》第一单元“结构与设计”的第一课时的内容主要包括：

1、不同领域、形形色色的结构案例介绍：世界上任何事物都存在结构,结构多种多样且决定着事物存在的性质，通过对这些结构的分析和研究,使学生理解结构的含义——“结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列”。要让学生知道为什么要学习“结构与设计”，自然界中的结构给了人们无限的创造灵感和启示，人们通过借鉴、学习并应用到技术领域, 是为了更好地服务于人类。

2、结构的分类：实心结构、框架结构、壳体结构，分别举例说明各类结构的特点，加深学生对结构的理解。

3、结构与力的关系：通过对单杠结构和棚室屋架结构的简单受力分析，引出结构的力学本质：承受外力和抵抗变形，使学生能够从力学的角度理解结构的概念；总结结构受力的几种形式：拉力、压力、剪切力、扭转力、弯曲力。

课时安排：1课时。

【学情分析】

学生对结构虽有一定的了解，对结构的功能和分类也有一定的基础。但较为零散，模糊。另外，学生在物理课中已学习了有关力学的知识，对物体的受力分析有比较好的基础。但是由于受力分析是物理课教学中的难点，多数学生在受力分析中还是有困难的，所以在教学中还要利用模型演示形变的情况，分析说明拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力等。

【教学目标】 1.知识与技能：

（一）了解结构的含义。

（二）能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。

（三）能结合1~2种简单的结构案例，分析结构是如何承受力的。2.过程与方法：

阅读理解、案例分析、交流讨论、多媒体展示、师生互动。3.情感态度和价值观：

能认识到力对结构会产生重要影响，合理的受力是结构存在的重要条件。【教学重难点】 【教学资源】 结构模型、多媒体设备 【教学过程】 [导入新课]

（一）《技术与设计2》的简单介绍：

这一节课我们开始第二册书的学习，首先我们了解一下——结构与设计。第一单元 结构与设计 第一节 常见的结构

一、常见的结构

大家知道如果地震突然来临的时候，躲在什么地方比较安全吗？（桌子底下、墙角、厨房、厕所、空间较狭小的地方）为什么呢？这些地方有其特定的结构，不容易坍塌,比较安全——楼板是一体浇注的，承重墙体多，墙体相互支撑 说到结构，我们知道任何一件事物都有自己的结构，大到宇宙天体，小到微观世界的分子原子，以及我们能见到的身边的各种事物，都有自己独特的结构。

1、自然界中的例子：

蜂巢的六角柱形体结构，苍蝇的复眼结构，蜘蛛网的网状结构以及生物遗传物质DNA的独特的双螺旋结构等等都是巧夺天工的结构杰作，为人类进行工程方面的结构设计提供了有义的借鉴和参考。蜂巢：六角柱状体，它的一端是平整的六角形开口，另一端由三个相同的菱形相互拼接进行封闭，构成六角菱形的底。组成底部的菱形的钝角为109°28′，所有的锐角为70°32′，这样既坚固又省料同时还能获得最大的空间。蜂窝的这种六角形排列结构非常坚固，被广泛应用在飞机的机翼以及人造卫星的机壁结构设计上。

苍蝇的复眼结构：包含4000只可以单独成像的单眼，能看清几乎360度范围内的物体，在这种特殊结构的启示下，人们研制成功了蝇眼照相机，可一次拍摄1329张高分辨率照片，广泛应用在航拍测绘领域。

蜘蛛网：放射状结构，网丝受力均匀，承受大负荷、大冲击力。

2、技术领域的例子：

技术领域的结构主要是指工程结构，我们常见的建筑、桥梁、各种工程设施以及各种各样的工业产品都有自己特定的结构，这些结构影响并决定了它们的性质和功能。

例如一般的楼房往往都按照钢筋混凝土框架结构进行建造，采用这种结构主要是为了增加楼房的强度和稳定性，提高楼房的抗震等级，为人们提供安全的居住和活动场所。除了满足正常的居住使用外，建筑的结构还会受到不同国家和地区的政治、经济、文化、宗教、地理环境等多种因素的影响，因而结构的样式繁多、各具特色；例如俄罗斯有很多建筑都采用尖顶或圆形屋顶结构，这是因为俄罗斯冬季时间长，下雪量大，圆形屋顶可以有效减少房顶的积雪，保护房顶不会被压垮；而在中东一些干旱少雨的沙漠地区，当地居民的房顶一般都是平顶结构的，可以方便收集雨水，这些例子都说明了建筑的结构是和他们的用途密不可分的。

同样，桥梁的结构也是形式多样的，有拱形结构的，如赵州桥；有斜拉索结构的，如郑州黄河公路大桥；还有框架结构的，如南京长江大桥；现代的许多桥梁还将许多种结构合为一体，同时具备有多种结构的特点，桥梁的形状和结构是与它的功能相适应的。

除了建筑和桥梁外，我们身边的各种产品的结构也是各具特色，丰富多样，像一支钢笔、我们使用的桌子、椅子，上学放学骑的自行车，复杂一些的比如汽车、电子计算机、家用电器、再复杂一些的如工厂里的一整套大型生产装置和设备等等，这些工业产品构思精巧、独具匠心的结构给人们的生产和生活带来极大的便利，这些都是需要我们大家了解的技术领域中结构。

3、社会领域中的结构：

除了自然界中的结构和技术领域的结构外，我们人类社会也有自己的结构，从国家的行政区域划分，到各种社会机构的组织构成，以及各种社会活动、生产活动都是按照一定的结构进行组织和开展的。那么，什么是结构呢？

二、结构的含义

化学课上我们曾学习过碳的两种同素异构体—金刚石与石墨，他们都是碳单质，由碳原子构成，但在物理性质上却有很大的差异，根本原因就在于其内部原子排列结构不同。

金刚石：正四面体网状结构，原子间隙小，原子间作用力大，因此表现出的物理性质是结构强度大，坚硬。

石墨：碳原子呈斜平行四边形排列，而且是片状叠加，原子间隙大，相互之间作用力小，因此质地柔软。

可见，物质内部各组成部分之间的排列和搭配决定了物质的形态和性质。这里，物质内部各组成部分之间的排列和搭配就是我们通常所说的结构，这是广义上的结构的含义。

1、结构的力学含义

具体到技术领域的结构，我们通常将结构和力联系在一起，从力学的角度来理解结构的含义。

首先，我们知道物体总会受到各种力的作用，例如人坐在凳子上，凳子会受到人施加的压力的作用，吊车吊起重物时，重物自身的重力会通过钢丝吊绳传递到吊臂上，再以压力的形式作用到吊塔上；从力学的角度来看，像凳子、吊塔这样一些结构可以承受外力的作用和抵抗变形（这是因为当结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互位置会发生改变,如分子或原子间距发生变化，进而产生一种抵抗的力 , 称为内力，内力与外力之间总是保持某种平衡，结构就表现出能够承受外力作用和抵抗变形的这样一些性质）。

因此，从力学的角度来看，结构实质上就是一种可以承受外力作用的架构形态，它的本质是承受外力和抵抗变形，这是力学角度的结构的含义。

2、结构的类型

结构的类型有很多种，如果我们从力学的架构形态来划分，可以分为： 1）实心结构：又称为实体结构。像房屋的墙体、水库大坝、城墙、山体，都属于实心结构，这种结构几何外形简单，但可以连续传递荷载（各种外部作用力的统称），适于承受较大的力。

2）框架结构：是指结构体由细长的构件相互连接组成的结构，这些构件包括梁、柱、杆、管件等。像吊车的吊塔、吊臂，电视台的发射铁塔，一些传统的木结构塔楼建筑，钢架结构的大桥、房屋的门窗框架，桌椅板凳等等都是采用的框架结构。框架结构几何外形较为复杂，其特点是支撑空间而不充满空间，使用材料少、轻便、结构强度大、制作简便，能承受垂直和水平荷载，因而得到广泛应用。举例：窗户、画框、建筑脚手架、自行车、艾菲尔铁塔、书橱、输电铁塔。3）壳体结构：像蛋壳、头盔、铁皮车厢、机舱等等这样一些结构都是采用薄壁壳状构件制作的一种特殊的空间结构，这就是壳体结构。其最大的特点是受力合理、形态稳定；能够有效将外部的作用力沿壳体表面分散开来，从而有效减小局部的壳体压力，起到保护的作用；因此这种结构在建筑、航空、交通运输领域应用广泛。举例：饮水杯、文具盒、装甲车、油罐、核桃、瓜子、西瓜、锅碗瓢盆„„等

4）组合结构

在日常生活中我们常见的结构大部分都是组合结构，如：许多桥梁都是拱形和框架结构的组合体；圆顶大厦的顶部都是框架结构和壳体结构的组合（又叫球形空间桁架结构）。

此外，我们还可以从几何形态来对结构的类型进行划分。

1）缆索结构：常见的如帆船上的缆索、许多跨海大桥的斜拉索、吊车的钢丝吊绳等等，应用的都是缆索结构。

2）桁架结构：是指由许多直杆构成三角形的架构组合，由于充分利用材料自身能够承受较大轴向压力或者拉力的特点，因此这种结构重量轻、强度大、节省材料。像一些工矿企业厂房中大跨度的屋顶支撑结构，体育场馆、大型公共场所（火车站、机场的候车厅）的屋顶支撑结构，大型的钢结构桥梁（南京长江大桥、武汉长江大桥）等等，都采用的是桁架结构。

除此之外，还有空间桁架结构、球形空间桁架结构等多种形式的结构，适用于大面积、大跨度的空间结构应用，以及一些特殊空间结构方面的应用。

三、结构与力

前面我们谈到，从力学角度看，结构实质上是一种能够承受外力作用和抵抗变形的架构形态，下面我们就一起来了解结构与力之间的关系，结构是怎样受力的，结构受力的基本形式有哪些。

1、简单结构的受力分析 1）单杠的受力

单杠是由杠体、立柱、斜拉索几部分构成的，这些组成部分我们称之为构件，我们了解结构的受力情况主要是通过分析构件的受力来实现的。

立柱的受力：单杠的立柱是各种荷载的主要支撑点。当人体静止挂在杠体上时，两根立柱只承受压力的作用，这时人体所受重力通过胳膊、杠体传递到立柱顶端的结果；当人体来回摆动或者做回旋动作时，人体因为运动产生的离心力也回通过杠体传到立柱顶端，大小和方向在不断发生变化，立柱受到这种力的作用后弯曲变形。

杠体的受力：杠体主要受人体重力和离心力的作用，在人体重力和离心力作用下会产生弯曲变形。

斜拉索的受力：单杠有四条斜拉索，分别固定在立柱两侧，主要用于加固立柱。当立柱收到外力作用发生弯曲变形时，斜拉索与立柱固定端会受到立柱顶端外力的拉伸，斜拉索与地固定端会在同一时刻对斜拉索施加一个反方向的拉力，用来抵抗外力的作用，减小立柱的弯曲度，起到稳定加固的作用。

2）棚室屋架结构的受力

棚室屋架结构主要由梁、柱、墙面、屋面（拱顶）等几部分构成，作用在棚室屋架结构上的荷载（外部作用力）主要有两种：恒载（永久荷载，包括屋面、梁的重量）以及活载（外部附加的荷载，如积雪的重量，风的作用力等）两部分。立柱和墙面的受力：从上向下的压力（恒载、活载共同施加），从下往上的支持力（来自力柱和墙的地基），这两种力大小相等，方向相反，是一对平衡力。风载产生的作用力较为复杂，主要对立柱和墙面产生横向和垂直方向的两个作用力，横向的作用力会使立柱弯曲变形。

梁的受力：自上而下的荷载的作用力，自下而上的立柱和墙面施加的支持力。梁受到荷载作用力会发生弯曲变形，为防止梁弯曲过度被损坏，通常采用的办法是多增加一些支撑立柱，均匀分摊梁的受力。

拱结构的作用：棚室屋架结构的顶盖成曲线型外观，中间高，四周低呈弧形曲面分布，这就是拱结构。拱结构因其结构上的特点（壳体结构）可以将荷载产生的作用力均匀传递到四周的支撑结构上。另外，圆弧形表面可以减小积雪在屋顶的堆积，从而减轻雪荷载，对于风荷载，由于流体力学的作用，拱结构屋顶较其他结构屋顶所受风作用力小，有效减轻风载，这也是许多大跨度建筑的屋顶多采用拱结构的原因，既有利于承载，又美观。

通过对以上简单结构的受力分析我们不难看出，物体正是因为其特定的结构，才能承受各式各样的力，以及抵抗由这些外力作用而产生的变形。承受外力作用和抵抗变形是结构的力学本质。

下面我们再来了解一下结构构件的基本受力形式。

2、构件的基本受力形式

构件受力的基本形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。拉力——物体所承受的拉拽力,如吊车的吊绳、单杠和桥梁的斜拉索承受的力就是拉力。压力——物体受到的挤压力。如建筑地基以及承重墙体、桥墩等受到的力。

论建筑设计与结构设计的要求 篇6

关键词：建筑设计；结构设计；协调统一

随着科技的发展，站在技术的角度上来说，几乎所有的建筑设计都能被建造出来，但是考虑到经济效益，很多建筑物已经不是能不能造，而是应不应该造的问题。建筑设计和结构设计都必须以经济效益为基础，如果在设计上单纯追求艺术性而忽略结构原理，那么设计出来的建筑物很可能徒有其表，缺乏真实的表现力和实践性。当然，如果设计能够站在结构本身的角度上展开构思，从而塑造出新颖而有个性艺术美感的建筑物，那么就可以实现建筑设计和结构设计完美融合，让建筑物成为成功的作品。在建筑设计上，一方面要求建筑师能够理解结构设计的相关概念，提升自己运用结构的能力和素养。另一方面要求结构工程师要领会建筑设计的意图并以此为基础打破陈规，通过学习建筑艺术提升修养勇于创新最终设计出富有个性的建筑造型。总体来讲，也就是建筑设计和结构设计在要求上不但要突出各自的专业和特性，而且二者还要相互融合和统一，只有这样，才能建造出优秀的作品。

1. 建筑设计和结构设计的概念

建筑设计是整个建筑学的核心内容，一般来讲，建筑设计一共包括资料搜集，初步方案，初步设计，施工设计，施工图纸和施工详图等五个步骤。建筑设计要求在建造之前就应该将施工中的各种安全隐患进行合理的设想，然后以图纸和文本的形式设计出解决方案。建筑设计作为整个工程的执行方案，其在工程备料，施工，使用等各个环节的配合中起到了协调作用，是建筑物满足用户需求的重要支撑。建筑设计具很强的预见性，它必须在施工之前充分的考虑到已经存在或者未来可能出现的各种问题，并在设计过程中无论是整体还是局部，微观还是宏观，功能还是结构都必须考虑的面面俱到。

结构设计作为建筑设计的依据，它的主要任务就是根据建筑物的功能体现，艺术追求和相关的技术要求来提供行之有效的结构方案。结构设计必须满足建筑物的使用功能，所以在设计中要充分的考虑到结结构型，材料选择，施工方案和结构件的加工制造以及工艺问题。

在信息技术飞速发展的今天，建筑学的专业化程度越来越高，建筑设计和结构设计这两个学科在研究上越来越深入细致的情况下，要求二者相互配合和相互统一显得非常有必要。一个完美而又个性的建筑设计，需要同等完美的结构设计进行支撑，同时，结构设计又是保障建筑物安全，可靠，经济美观的重要因素。所以，在工程实践中，建筑艺术必须要求建筑设计和结构设计相互统一，相互结合，相互制约。

2. 建筑设计与结构设计要求相互结合

在建筑物的建造中，设计者的终极任务就是在有限的空间内设计出既能满足实用需求又能体现出设计理念和艺术理念的作品。而若想完成这一目标，必须要求建筑设计和结构设计之间相互结合。所谓的相互结合，就是设计者在进行设计的时候充分考虑到建筑物的整体构思和內部结构结构之间的合理规划，通过二者的充分沟通确保建筑物满足安全性，实用性和美观性。

2. 1 建筑设计与结构设计需要严密的计算、规划验证

任何一项建筑工程都需要设计者进行全面系统的规划，规划过程中还需要进行分层和分项，无论整体和局部都应该做到详细和周密。通过建筑设计，建筑物有限的空间被分割然后以图纸的形式展现出来。不过建筑设计只能展示建筑物的外部结构，大小，层数和室内形状等内容，结构设计则主要是针对建筑物的设计要求进行受力计算，需要通过严密的计算对建筑物的结构进行承重构建布置。在结构设计中，无论是材料，结构尺寸还是结构设计，都要以图纸的形式对结构内部的信息进行呈现。结构设计图纸包括基础平面图，结构平面图，钢筋混凝土构件详图和节点结构的钢筋分布图等。从整体上讲，无论是建筑设计还是结构设计，都必须进行计算，规划和验证，其中结构设计要求要结合建筑设计的内容进行数据处理和分析，详细计算和说明建筑物的材料，承载力，抗震，抗压和剪力刚度，从而为施工方案和施工内容提供依据，从这个方面来讲，建筑设计和结构设计必须相互结合。

2.2 建筑设计与结构设计在质量上需要严格控制

满足使用者的安全需求和使用功能是建筑物的基本要求，从这个角度上来说，无论是建筑设计还是结构设计都应该重点考虑安全性和稳定性。一旦建筑任务明确，设计者在进计算和规划的时候，必须依据实际施工情况明确任务，不能盲目设计，要保证整个设计在施工过程中做到质量可控，施工便利。所以说，建筑设计在完成适用，美观，经济，安全的同时，必须保证结构设计不能超出承受范围。总体来讲，也就是通过建筑设计和结构设计相互之间的结合，从而实现建筑物在质量上的满意使用。

2.3 建筑设计和结构设计要求设计师之间相互配合

由于现代建筑技术的深化发展，很多时候建筑设计和结构设计不是出自同一个设计师，在多名设计师共同完成任务的情况下，需要这些设计师彼此之间形成一个密切配合的团队，相互交流，相互融合，最终保证建筑物在整体性，实用性和美观性上都有突出的表现。

3.建筑设计与结构设计要求相互协调

建筑物的设计要同时满足实用性和安全性的要求，所以在保证安全性的前提下，艺术要求和内涵也是使用者比较关注的。作为设计者必须进行不断创新展示自己的设计水平，完成使用者的各种要求，在这个过程中，必须要求建筑设计和结构设计的相互协调。

3.1明确设计观念

建筑设计和结构设计二者需要进行统一，就建筑物而言，不管是建筑设计和结构设计二者同样重要，任何一个设计疏忽都会影响整个建筑的稳定性和安全性，给设计企业带来经济和名誉的损失。所以说，在设计的时候必须明确设计观念，将建筑设计和结构设计进行统一协调，只有二者相互补充和完善，才能设计出真正符合使用者要求的建筑。

3.2 明确设计任务

设计师要明确使用者内心的设想和要求，站在使用者的角度在制定设计任务。不管是建筑设计，还是结构设计，建筑物在计划设计任务的时候不仅要考虑到整体的内观和合理的空间布局，而且要充分考虑使用者的经济情况，也就是说，建筑设计要详细规划内外部的设计内容，结构设计要针对使用者的要求进行规划。总体来讲，设计开始之前，设计师要在充分了解使用者需求的情况下明确设计任务。

4. 建筑设计与结构设计相互制约

建筑设计和结构设计不仅仅有相互配合和相互协调的要求，二者之间还相互制约。每个严谨的建筑设计方案，都会影响具体的结构设计，同时结构设计水平的高低又会制约建筑设计的效果。在不少工程中，由于建筑师过分强调建筑设计，将结构设计放在从属地位，最大化的强调创作自由度和艺术效果，造成的结果是增加结构设计的难度，割裂建筑学的完整性，最终设计的建筑物不符合要求。在建筑设计中，如果设计师不懂结构学原理，忽视力学的基本特征在设计上天马行空，可能会导致结构设计人员因为无法选择最恰当的结构而造成建筑物存在安全隱患。同时，在结构设计中，设计师要充分理解建筑设计的意图，不墨守成规敢于创新，在保证结构设计严谨科学的前提下满足建筑设计的艺术需求，这样才能设计出优秀的建筑工程。所以说建筑设计和结构设计存在着相互制约的关系，二者只有同时具备建筑和结构方面的基础，才能从这种制约的关系中找到最佳的平衡点，最终实现建筑物的完美呈现。

结束语

随着科技的发展，建筑学呈现出高度专业化的趋势，这就要求建筑设计和结构设计二者紧密结合。一个好的建筑设计要求好的结构体系进行支撑，同时结构设计也影响着建筑物的艺术性，经济性和适用性。随着我国城镇化建设的加深，相信在未来需要更多的优秀建筑，这就需要设计师不但要让建筑美观，充满艺术性，而且在结构上安全、经济、合理，设计师只有做到了建筑设计和结构设计二者的协调统一，才能满足建筑使用者越来越高的设计要求。

参考文献：

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[5]孙广花. 关于高层建筑结构设计问题分析[J].中国新技术新产品，2011年17期

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[7]罗洵. 混凝土异形柱结构在住宅建筑中的设计应用[J].宜春学院学报，2010年04期

论服装结构设计与人体结构关系 篇7

服装结构设计是围绕人体, 为人体服务的。人体又是服装的载体, 是展示服装美和实现服装价值的根本, 两者相辅相成。从古至今, 人类为了适应各种自然环境和社会生活, 从原始无结构的缠绕、披挂式服装到如今款式变化繁多的服装, 从简单的连接成型发展成工艺精湛的服装, 由简陋的廓型发展成结构设计严谨的服装, 无处不显露人们对服装由感性认识到理性认识的过程。服装的结构是指服装系统内部各要素之间相互联系、相互组合, 以人为本, 遵循人体结构和体型特征, 研究服装的立体构成和平面分解的方法和规律。因此, 要对服装结构进行设计, 必须了解人体结构。人体造型是无边缘的封闭体, 体型起伏变化的交接线, 把人体划分为头部、颈部、肩部、胸部 (含乳部) 、背部, 腰部、腹部、臀部、上肢部和下肢部。在服装结构上, 由头部构成了衣服帽形, 由颈部构成衣服领形, 由肩部、胸部 (含乳部) 、背部, 腰部、腹部、臀部构成上衣衣身, 由上肢构成衣服袖形, 由腰部、腹部、臀部和下肢构成下装裤子、裙子。服装结构是人体的立体形态在平面制图中的反应, 其实质是研究衣片覆盖人体的方法和覆盖以后成衣展现的空间效果。

根据服装结构的需要, 为了使服装结构设计合理、比例准确、便于人体测量, 将人体的体表部位分别用点、线、面表示。点的设定应具有明显、固定、易测的特点, 一般点多选在骨骼端点, 突起点和肌肉的沟槽等部位。面的设定, 可将人体凹凸不平的曲面分为不规则的球面和双曲面。线的设定, 是根据人体体表起伏交界, 人体前后交界及人体对称性等基本特征, 形成体表结构线。人体点线面的形态就是服装结构设计的基础结构形式。例如, 在人体上颈肩点与肩端点的连线就是服装结构中前后衣片在肩部的分界线;肩部是服装的支撑点, 人体肩部呈球面状, 前肩部成双曲面状, 肩头前倾, 整个后肩呈弓形。肩部的特征决定了服装结构的肩部形状, 肩端前倾, 使服装的前肩斜度大于后肩斜度, 肩的弓形使服装后肩斜略长于前肩斜等等。

二、省道的作用

省是服装制作中对余量部分的一种处理形式, 省的产生源自于将平整的布料置于三维的人体上, 由于人体各部位曲面起伏、围度的落差、宽松度的调整以及适体程度的要求, 决定了面料在人体的许多部位呈现出多余的松散状态, 将这些多余量以一种集约式的形式处理便形成了省, 省的产生使服装造型由传统的平面构成转向了立体构成。人体并非是简单的圆筒体, 而是一个复杂的立体, 要使服装美观、合体, 就必须研究服装结构的处理方法。对原型通过剪切、旋转等, 采用省道、褶裥、分割等各种结构形式, 进行一定的结构处理, 便可塑造出美观贴体的造型。省是对服装进行立体处理的一种结构形式, 是表现人体曲面的重要手段, 是服装由面料变成成衣的造型需要。省道缝合后, 可以使平面的面料形成圆锥面或圆台面等立体造型, 达到或近似达到人体曲面部位要求。在服装结构设计中常常会采取遇缝转省的方法, 以达到或类似人体曲面部位的要求。服装结构设计中常考虑到人体凸出部位有胸高、肩胛骨、腹部、臀部等, 为这些凸出部位设置相应的省位, 如胸省、肩省、腹省、臀省等。在结构设计中, 根据人体不同特征的凸出部位, 省的形状也不同。胸高明显, 位置确定, 所以胸省省尖位置明确, 省量较大。肩胛骨凸起面积大, 无明显高点。腹部和臀部呈带状均匀分布, 位置不明显, 所以腰省和臀省的设计较为自由, 省的个数、省尖方向、省的长短等都可按照需要进行调整。省的形状设计与人体表面的不规则曲面有着密切的关系。人体表面形状复杂, 由凹凸的曲面组合而成, 省线可随之设计成各种形状, 从而更加适合该部位呈现出凹凸曲面, 并可通过归拔处理使服装更加符合人体的曲面形状。因此, 为了使服装符合人体曲线美, 省道在服装结构设计中无处不在, 起着举足轻重的作用。

三、服装放松量

人体的运动将控制服装最低放松量的多少。人的大部分时间都处于活动状态, 而人体的活动会带来人体各体块之间关系的变化, 带来人体各部位尺寸的变化。服装的放松量就是为了适应人体的变化而设置的, 掌握人体各部位的活动方式与幅度, 对结构设计中放松量的确定有重要作用。服装与人的关系, 是服务与被服务的关系, 即要使服装合体实用。首先, 要对人体的体形作认真的观察和测量, 在这些所测得的数据基础上, 根据服装的功能用途、款式造型进行加放, 这就是服装的放松量。在此基础上进行服装的结构设计。人的头部要呼吸, 四肢要劳作运动, 所以必须将人的头、收、脚部位从服装中释放出来, 因而进行结构设计时, 必须将领口、袖口、裤口、裙摆等部位开放, 使人的头和四肢可以自由的进出于服装, 并且可以随意的活动, 以满足人体的机能性, 即实用性, 这也是服装最原始的目的。

时代改变了人们对物质生活的需求, 也改变了对服装的观念, 服装不再是单纯的蔽体物件, 而是作为一种服饰文化进入我们的生活当中, 为人们所用。在满足人类衣着功能的同时按照扬长避短的原则, 美化和装饰人体, 更好展现人着装后的体态气质, 为人体服务。例如, 人体的上、下肢有伸屈、回旋运动, 躯干有弯曲、扭动运动等, 这些运动都会引起运动表面长度的变化。如果这种表面长度是伸长变化就必须在该部位放一定的松量。影响服装加放量应受到以下几个因数的影响:1.外套内衣服的总厚度, 2.不同地区的生活习惯和地区环境, 3.款式特点和要求, 4.衣料的性能和厚度。5.工作性质及活动需要, 6.个人爱好与穿着要求。例如, 胸围松量主要考虑生理放松量和运动放松量。生理放松量:据相关资料测得成人 (胸围为85cm) 作深吸气时, 胸围的变化量为0.9~4.8cm, 平均为2.1cm;作深呼气时, 胸围变化量为1.0~0.2cm, 平均为0.8cm, 两者相加为3cm。再考虑皮肤弹性因素, 得出胸围最小松量为4cm左右;运动放松量:当人体手臂向前运动时, 男女背部体表均有28%的伸长率;人体屈背手臂向前交叉抱于胸部时, 胸部有的伸长率;平时一些生活中的小动作如吃饭等也有10.3%左右的伸长率, 所以考虑日常活动, 服装的背部松量约为3.5m。所以, 服装胸围的放松量应为8~10cm, 这也是结构设计胸围所采用的基本放松量。

结构与设计 篇8

目前国内市场上用于清除水垢的方法主要为溶液去除法,即使用带有腐蚀性的酸性溶液对暖瓶内部的水垢进行消融,使得水垢弱化,进而将其慢慢去除。但这些溶液往往对暖水瓶内胆有一定的腐蚀性,影响了暖水瓶的保温性能;而且清洗液会在瓶胆内部残留异味,影响着人们的健康;同时除垢时间长,除垢效率不高,效果一般。由于暖水瓶的瓶口较小,一般的清洗毛刷不易伸进去刷洗,而且暖水瓶内胆是由二层玻璃制成的,玻璃是一种脆性材料,受压能力强,受拉能力差,容易破坏,故不能用一般的清洗装置对其进行清洗。在客观分析了市场上各种清洗工具的优缺点并针对性解决暖水瓶内胆瓶颈较小的问题后,我们设计了一种基于离心原理的杆状结构内壁清洗装置。为了优化了装置的性能,使其能够实现在不损坏暖水瓶内胆的前提下高效、简易地清洗内胆上的水垢,本文对该结构进行了详细的计算分析,并优化装置的结构参数以提高其清洗效率。

1 基于离心原理的清洗装置结构设计

基于离心原理的清洗装置利用旋转时连杆的离心现象,旋转展开、停旋缩合,如图1所示。

机械手设计为可缩展的细长杆形态,采用铰接的离心杆结构,杆的材质选用轻质不锈钢,装置结构示意图如图2所示。当马达停止旋转的时候,机械手会收缩成为细杆状,保证能够放的进去,拿的出来。由变压器控制电压,通过调节电压控制旋转杆的转速,继而控制相应的离心力,保证了清洗刷与瓶胆内壁接触压力的大小。在底部设置了清洗硬质毛刷,硬质毛刷可以对瓶胆的底部进行清扫。通过马达的正转和反转,使清洗刷在螺旋清扫的同时也能够上下旋转,保证了对暖水瓶内胆水垢的全方位清扫。

1-变压器;2-旋转马达;3-密封盖;4-铰接固定环;5-侧壁清洗刷;6-底部清洗刷;7-清洗枝杆;8-通气口

2 离心原理的杆状结构分析

当将清洗杆完全放入暖瓶之后,通过连接在轴上的马达带动清洗杆旋转并展开至接触壁面,此时整个装置运动形态已经确定。现将整个装置简化为如图3所示的结构来分析毛刷的受力。假设物块及杆均为刚体,且绕z轴做速度为ω 的匀速圆周运动,物块质量为m,杆为均质杆且质量为m2,长度为l,圆筒半径为R,物块旋转时杆与水平线的夹角为θ,发动机的功率为P(kW),转速为n1(r/min)。通过静力学分析计算出清洗杆和暖瓶内壁接触时各个关节的力。

由图3所示的清洗装置几何模型及静力学模型得到平衡方程:

其中:T为杆的拉力;F为杆对物块提供的切向力;FN为物块对内壁的正压力;f为壁面对物块的滑动摩擦力,μ为摩擦系数。杆的受力分析如图4所示。

取杆上微元dx,其质量,微元对点o的动量矩dL为:

微元对z轴的动量矩Lz为:

根据动量矩定理,微元在旋转时对z轴的力矩为:

杆对z轴的力矩为:

又因为杆做匀速圆周运动,故,且:

将式(6)、式(7)代入式(5)得:

根据杆的平衡条件有:

其中:M为清洗装置的输入转矩,由驱动马达提供;F′为F的反作用力。

将式(8)、式(10)、式(11)、式(12)代入式(9)得:

式(13)中FN即为正压力,与清洗度密切相关,式(13)即为该系统变量之间的关系。

取μ=0.4,R=0.05m,m2=0.5kg,其正压力与功率、转速之间的关系用MATLAB建模计算,结果如图5所示。

如图5所示,当电动机的转速达到1 500r/min以上时,其正压力随着转速或功率的增大而逐渐增大,在满足安全系数的前提下,正压力越高,其清洗效率也越高,而功率越小,其越节能环保。

3 结语

本文设计的基于离心原理的杆状结构内壁清洗装置的应用前景较大,具有一定的推广价值,其结构简单,可以清洗多领域的容器内壁。在实际运用中,可能会碰到各种不同的容器,因此很有必要对其进行优化设计,使其技术更加成熟。

参考文献

[1]濮良贵,纪名刚.机械设计[M].第9版.北京:高等教育出版社,2013.

[2]李卓球,侯作富.理论力学[M].第2版.武汉:武汉理工大学出版社,2011.

焊接结构设计与应用 篇9

一、焊接结构的应用发展迅速

在机械产品中采用焊接结构能够大幅度地节约资源和能源, 以钢板焊接结构代替铸造结构和锻造结构, 既可减轻机器的重量, 又可提高产品的质量。所以, 就机床制造行业而言, 板材在机床结构材料中的比重已经成为衡量一个国家机床制造技术水平的标志。我国从20世纪80年代开始进行大型机床等机械产品焊接结构的研究, 20多年来已取得长足的进步, 焊接结构已经在现代化的数控机床等大型机床上应用, 以焊代铸、以焊代锻的结构设计和制造技术迅速发展。以锻压机床为例, 公称压力在800 t以下的机床床身、齿轮等主要结构中, 以前多为铸造结构。进入上世纪90年代, 我国各主要机床制造厂都相继扩建了金属结构制造车间, 大力推广应用焊接结构, 焊接钢材的用量已占锻压机床总质量70%以上。此外在金属切削机床的床身、工作台等部件上也开始应用焊接结构。

在冶金机械、工程机械和发电设备制造业中, 以焊接结构代替铸、锻结构的趋势也十分明显, 如大型转炉托圈及耳轴、汽轮机壳及转子以及各种大型齿轮、铲刀等都不同程度地采用了焊接结构, 不但节省了大量的钢材, 同时也缩短了制造周期。

在水电设备制造方面, 除蜗壳采用焊接结构外, 目前已在水轮机转轮、座环及发电机定子机座和转子支架等大型部件上采用焊接结构。由于运输尺寸限制, 对于座环机座、转子支架等大型环形部件采用分瓣结构, 过去多是在工地靠螺栓法兰连成整体, 现在逐步推广用焊接的方法在工地进行合缝面的连接。这不仅可免除繁杂的分瓣法兰和螺栓的加工, 降低制造成本, 而且不必进行焊后的消除应力热处理, 加工精度也达到了设计要求。焊接结构的广泛应用, 将大大降低我国的铁钢比, 从而在提高资源和能源的利用率上发挥重要的作用, 对促进国民经济的发展具有重要的战略意义。

二、焊接结构的大型化推动高效率焊接技术的长足进步

焊接在船舶、汽车、锅炉、压力容器制造行业中是主要的生产工艺手段之一。从造船工业来看, 为了缩短造船周期, 提高船舶质量, 降低产品成本, 自“十五”期间开始进行高效焊接技术的探索以来, 至今已取得令人欣喜的成绩。通过重点推广CO2气保焊、重力焊、下行焊、气电垂直自动焊、窄间隙焊和各种衬垫单面焊双面成型等高效焊接技术, 大大提高了船舶制造的焊接机械化、自动化程度, 摆脱了手工电弧焊与埋弧焊一统天下的落后局面, 目前已有20多种焊接工艺方法获得各国船级社的认可而被应用于生产。其中CO2气保护垂直自动焊已实现了焊材和装备国产化, 其焊接效率可达常规手工电弧焊的7～8倍, 大大提高了生产效率。其次, 从电力、炼油、化工和石油化工工业的情况来看, 由于装置日趋大型化, 工程建设中也同样提出了尽快采用自动焊和半自动焊的迫切要求。近年来, 我国在大型贮罐焊接、球形贮罐焊接、铝镁合金料仓焊接等领域中, 已成功地开发应用了自动焊或半自动焊工艺, 如球罐全位置自动焊工艺和装备已在国内开发成功, 它将为进一步推动焊接自动化发挥重要作用。在锅炉和化工设备等压力容器制造过程中, 工件壁厚已高达200 mm～250 mm, 材料品种也日益复杂, 各种焊接新工艺、新装备如窄间隙埋弧自动焊、双头自行式门架焊机及焊缝跟踪系统等正被广泛应用。

在汽轮机制造业中, MAG焊已成为最被广泛应用的焊接方法。据统计, 该方法的熔敷金属量已占总量的65%～75%, 其中约90%是半自动焊, 并已开始使用药芯焊丝进行焊接。水电设备焊接技术也随着机组的大型化而不断发展, 电渣焊已由用于简单的厚板零件的拼焊发展到焊接较复杂的铸钢和锻钢结构件。除此之外, 水轮机转轮的异种钢焊接、水轮机蜗壳的调质高强钢焊接等焊接新技术在解决水电设备大型化过程中出现的制造技术问题发挥了极其重要的作用, 大大推动了水电设备大型化的进程。

另外, 在高效焊接技术的推动下, 我国焊接辅助机械的生产也有很大发展, 各种通用焊件变位机械、焊机变位机械、焊工变位机械已由过去的谁使用、谁设计制造的阶段迈进到专业化厂家生产阶段。我国已对大量使用的焊接变位机、焊接滚轮架制订了行业标准, 国内已制造出可承载500 t的焊接变位机和400 t的焊接滚轮架, 供带极电渣堆焊、窄间隙埋弧焊使用的防轴窜焊接滚轮架也已研制成功并应用于生产。配合精密焊接和弧焊机器人用的国产焊件变位机械已在秦皇岛轿车门厂、南汽IVECO分厂、山东推土机厂、嘉陵摩托车厂等工厂中成为焊接机器人柔性加工单元的重要组成部分。

三、焊接结构制造精度和自动化取得新进展

在机械产品制造中采用焊接结构的一个重要技术课题是控制焊接件的焊接变形以提高产品制造精度, 使焊件的焊后加工量减至最少或不经加工即可用于精度要求高的机械产品之中。这在薄壁焊接结构和精密机械产品的焊接结构生产中显得更为重要和突出。为此, 除了努力提高与焊接密切相关的切割下料以及热处理等制造工序的质量水平之外, 研究并应用精密化焊接结构制造工艺成为焊接界的重要任务。在这方面, 经过“八五”期间的努力, 已经取得十分可喜的进展。例如, 为了适应国防现代化的需要, 我国航空工业中各种适应焊接结构精密化生产的先进焊接技术的开发应用和先进焊接结构的生产制造已有很大进展, 氩弧焊、电子束焊、摩擦焊、扩散焊在我国航空生产厂和研究部门都得到日益成熟的应用, 已生产出一些发动机的重要件和关键件。

在汽车制造工业方面, 随着我国汽车产量的不断增加, 20世纪90年代开始从国外陆续引进先进的焊接设备, 并在车身、转动轴、刹车蹄片、轮圈以及其他部件的制造过程中普遍采用各种先进的焊接工艺, 提高了焊接效率和产品质量。其中我国一汽、二汽、南汽等多家汽车制造企业都引进了以点焊机器人为主的焊接生产线, 每条线上装备的点焊机器人少则七八台, 多则十几台, 实现了驾驶室、车身等薄板冲焊结构的自动化点焊作业。

除此之外, 为了提高产品精度和生产率, 还研制了一批高效自动化专用焊接机械, 如集装箱波纹板自动拼焊机、气垫运输机气箱自动成型组焊装置、小型制冷压缩机罐体专用焊机、焊接H型钢生产线专用设备等。

建筑与结构设计之美 篇10

现如今的建筑设计, 建筑的外形是最直接的建筑美表现形式, 但合理的建筑结构为其形态、功能提供美得保障。就结构自身来说, 最重要的是保证承重与稳定两大体系的可靠性, 要保证材料和结构一致性, 不同的材料运用到不同结构之中。在考虑经济的前提下保障安全合理。而技术的发展也为建筑的发展注入了新的活力。结构设计在现代建筑设计中占据着越来越重要的作用。一个完美的建筑, 设计与结构之间的关系可说是相辅相成, 缺一不可的。

悉尼歌剧院, 家喻户晓, 但事实上作为一个艺术品, 它无可挑剔, 但作为一个建筑而言, 它是一个失败的案例。它很好地证明了结构与设计都有着具足轻重的地位, 分庭抗礼。1973年, 丹麦设计师J?rn Oberg Utzon的方案从千千万万的方案中被挑中标, 其设计外观新颖, 富有诗意, 被组委会委员沙里宁挑中, 认为此方案如能实现, 必能成为伟大不凡的建筑。但事实上, 其设计并不是很符合歌剧院的功能要求, 由于歌剧院巨大的空间和弯曲的天花板, 混响时间很长, 回音加重。而弯曲的天花造型影响了舞台上的空间, 不符合标准要求, 无法把舞台布景吊起。因此, 剧院的整体空间规划要重新设计, 但当时项目的决策者对建筑结构要求不甚了解, 准许剧院的兴建, 所以在工程初期就出现许多无法解决的问题。总建筑也缺乏剧院结构的专业知识, 最后引用全球最出色的工程师——Ove Arup协助他们设计。但历时三年, 经过多次计算、试验, 均告失败, 最后不得不放弃, 代之钢筋混凝土肋骨拼接的三角瓣壳体。至此, 才使壳体得以施工。但此时, 预算已大大超支。历时十七年, 耗资5000万英镑, 悉尼歌剧院始告落成。

回顾悉尼歌剧院的建造过程, 可说是艰难曲折。在建筑师J?rn Oberg Utzon以橘子为灵感设计出漂亮的建筑外观时, 他并没有太多的考虑建筑的可实行性与作为歌剧院的功能性, 这导致了悉尼歌剧院再投入建造时遇到了前所未有的麻烦, 他可能更没有想到他设计的史无前例的蛋形复杂结构需要后期如此多的电脑计算和结构分析。好在有Ove Arup的协助与指导, 才可以将设计付诸于实践。可以说, 在悉尼歌剧院的设计中, 结构师起到了至关重要的作用。甚至可以说, 没有结构师, 就没有悉尼歌剧院, 也就没有这一传奇。

屹立在密歇根湖畔的密尔沃基美术馆, 它的优美身姿如同一只振翅欲飞的天鹅。她的设计者是圣地亚哥·卡斯特拉瓦, 他不仅是一位优秀的建筑师, 而且还是一位杰出的结构专业人士。一个优秀的设计是建筑师和结构工程师相互配合的结晶, 建筑师与结构师在设计过程中肩负着不同的使命, 作为一名结构师, 关心的是结构的安全性、耐久性及结构形式, 而建筑师关心的大多是体型、功能、空间布置。缺乏结构知识作为基础, 再美, 再好的建筑也无法实现。只不过密尔沃基美术馆的建筑设计师拥有建筑师和工程师的双重身份, 对结构和建筑美学之间的互动有着准绳的掌握。这一点更便于其对建筑的设计, 每一个设计思想都有结构知识作支撑。最简单、最朴实的结构功能, 造就了极其雅致而壮丽的美, 从这一点可以看出, 设计师所设计的这种拱状室内造型是通过设计师的理性结构思考的, 这一建筑形式的实现也必须依赖其对混凝土拱结构的了解。

每个优秀的建筑师在做设计时总是会考虑建筑形态与功能的结合。艺术与技术是优秀的建筑必不可少的部分, 而要实现两者的统一, 这要求建筑师不仅要做到两者在形式上的结合, 也符合内在发展规律。建筑材料是表现结构设计美学的表现途径之一。建筑材料的不同能够展现不同的建筑语言——木材展现生态原始、石材展现厚重自然、玻璃展现灵巧轻盈等等。而不同材料的相互结合又展现在不一样的建筑特色。其中, 钢结构建筑最能体现结构技术与艺术的完美结合。而钢结构比之混凝土和砖石结构相比有更好的力学性能, 使其更能体现结构造型的独特魅力。

北京奥运会主场馆——鸟巢, 是由李兴刚、赫尔佐格、德梅隆等建筑师共同设计的体育场。建筑整体形态像拥有生命力的“巢”, 钢结构形成了独特的美感。“鸟巢”的结构特点十分复杂。在设计及施工方面都存在很多特点及难点。而建筑是一门工程性很强的艺术, 只有能够实现才能真正为人民所理解接受。而结构设计正是使之得以实现的手段之一。尽管困难重重, 但是经过建筑师与结构师的密切配合与合作, 采取了编织式的结构, 克服重重困难, 最终完成了这一建筑奇迹。由此可见, 良好的设计需要良好的结构技术为依托。鸟巢的设计中充分体现了人文关怀, 吸声膜的材料是鸟巢的下层膜材料, 钢结构构件上设置吸声材料设置在钢结构件上, 以及电声扩音系统, 保证观众坐在哪里都能听到清晰的声音。除此之外“流体力学”也运用在鸟巢的设计中, 模拟自然通风的情形, 使自然光和自然通风充斥在整体体育场中。而合理的结构设计是得以实现这些人文关怀的保证与前提。只有建筑师与结构师的相互协作, 才能创造出符合大众审美的, 经济的, 实用的, 安全的优秀建筑作品。

因此, 建筑师与结构设计师同样都是为建造出人们所喜爱的建筑对社会最大的贡献的人。

结构形态是表现结构设计美学的表现途径之二。力度美是其一。建筑结构是建筑的骨骼, 是支撑建筑的系统, 力度美是建筑结构的重要表现。高层建筑采用筒体结构, 剪力墙, 就是以刚劲表现力度的例子。

而高迪的曲线建筑是柔韧力度的表现, 他的建筑作品造型奇特, 怪诞不经, 形成自己的独特风格魅力。

然后是仿生学。大自然是最美的设计师。而不同的生物则是不同美丽的创造者。在生物进化的过程中, 不同的生物形成最有利于生存的身体结构。最简单的例子———蜂巢, 其结构复杂又合理, 令人叹为观止。圣地亚哥·卡斯特拉瓦将仿生学也应用到密尔瓦基美术馆的这对翅膀上, 我们可以看到, 良好的运用仿生学的建筑结构, 都是既能够满足艺术美, 又能是高强度稳定性好的建筑结构。

互动体验在廉政教育展馆设计中的创新应用

冯玉雪徐亚楠 (郑州轻工业学院河南郑州450000)

摘要:随着国家廉政文化建设的推进, 全国各地都在进行廉政基地展馆的建设, 廉政展馆设计得到了更多的关注。本文从现代展示设计的发展趋势入手, 阐述互动体验在廉政基地展馆设计中的必要性, 结合廉政基地展馆展示设计的自身的特点, 分析实现互动体验的思路, 探究互动体验在廉政基地展厅设计中的创新应用。

关键词:廉政基地;展示设计;互动体验

现今各地都在积极开展廉政文化建设, 廉政教育展馆的建设包括其中。各地廉政教育展馆如雨后春笋般纷纷落成之时, 廉政教育展馆的展示设计也得到了更多的关注。廉政文化信息传播应采取什么样的有效途径, 廉政展馆应该如何设计才能更好的突出其作用, 表达其主题, 让受众对反腐倡廉有更深刻的认识, 让官员受教育、群众受启发, 营造一种良好的廉政文化, 这些都是在展示设计中需要去研究, 去关注的问题。从展示设计方面对廉政展馆进行研究十分具有现实意义和理论指导意义。

随着会展业的发展, 展示设计呈现出多元化趋势。“互动体验”作为新生的艺术形式得到了人们的欢迎, 其在展示设计中的应用已经成为一种新的趋势。在展示中增加互动性、体验性, 能更好的让观者主动去了解和接受展示信息, 使展示与受众的交流更加充分、深入、流畅。根据廉政教育展馆的自身特点, 加入互动体验的具体应用, 能更好的突出本质、表达主题、深化中心, 从而达到更好的信息传达效果。

一、廉政教育展馆设计现状

1. 廉政教育展馆的快速发展

廉政教育展馆种类繁多, 近年规模在不断扩大。2008年启动全国廉政教育基地命名工作, 在一些基地原有的基础上新建、改建、廉政教育展馆。2010年中央纪委监察部命名第一批50个全国廉政教育基地。这些基地中有反映党革命斗争和建设历程的纪念场馆;有反映老一辈无产阶级革命家、革命先烈和全国重大先进典型崇高风范的纪念设施, 以及一些各地新建廉政教育主题场馆。现今各个地区都在大力开展廉政教育基地建设。以河南为例, 全省18个地市均已建立了设施齐全、功能齐备的廉政综合教育基地。2010-2012年间在建的廉政教育基地数目和规模都在不断增大, 2012年河南已经进行了第三批廉政教育基地的命名工作。政府对廉政教育展馆建设, 使廉政教育基地在完善廉政内容、突出廉政主题、提高教育效果等方面有较大进步。

空间布局的合理配置是表现结构设计美学的表现途径之三。如密斯凡德罗设计的巴塞罗那德国馆。其主体结构几乎裸露的外表, 建筑形体简单, 不加装饰, 利用钢、玻璃和大理石的本色和质感, 灵活多变的空间设计, 使我们能切身体会到空间结构设计的美感以及简洁高雅的气氛。也充分体现了密斯的名言——“少就是多”。因此合理的利用空间、设计空间, 在建筑结构允许的前提下的建筑作品, 会有不一样的美感和韵味。

最后便是高科技和新材料的运用。高技术风格建筑表现出不

2. 廉政展馆展示设计现状及问题

在现有展馆中, 展示形式上多采用图文并茂, 结合实际案例的展览方式。展陈实物较少, 陈列水平较低、阅读性文字较多, 多为阅读式的、系统性的表述, 缺乏教育的吸引力、感染力, 展示形式比较单一。在展示色彩的运用上多采用红色, 反面案例多采用蓝灰色调;在造型上, 多为简单的装饰性造型, 缺乏艺术表现能力, 创意简单, 缺乏感染力;在空间环境上, 空间得不到有效的利用, 缺乏深入的设计和空间互动意识;在艺术形式上, 一些展馆采用了雕塑, 场景复原, 人机交互等手法, 但大多都是直接运用, 不能达到深入互动, 缺乏对受众情感的呼应及内心的深入触动。在廉政教育展馆设计时, 设计人员没有完善的受众研究资料可供参考。展示设计多是设计师自身经验认识以及同政府部门的沟通中达成。缺乏对展览直接受众的深入研究, 不能对直接受众的需求、心理意识有一个确切的把握, 展示设计往往不能深入人心、不能让受众对展示信息有深入的认同。使得现今廉政展馆的建设不能达到很好的信息传播效果, 起不到良好的教育作用。虽然廉政教育展馆设计融入了新媒体的运用, 可以有更多的互动形式, 但互动形式缺乏创新, 不能给予受众深刻的体验, 达不到良好的教育目的。

二、互动体验已成为一种趋势

1. 互动体验在廉政教育展馆中的应用是时代的要求

在这个信息爆炸的时代, 展览的功能越来越受到众人的质疑。展览的最重要的功能就是传递信息, 而今随着科技发展、互联网和各种移动终端设备的普及, 人们可以随时随地的、近乎零成本的、快速迅捷的收取各种各样的信息。再来看展览, 这种高费用、高投入、长时间的信息传播模式是否已经显得过于笨拙陈旧, 而将被时代淘汰。面对时代对展览的猛烈冲击, 以阅读为主要传播信息模式的展览将在不久的将来彻底被时代淘汰。信息正越来越多的通过更加快捷的方式传播, 实体展览主题正逐渐变为某种理念或精神, 展示内容也逐渐由具象变为抽象。实体展览的存在更多的意义在于对“精神”的表达。而这种对某种理念、某种精神的传播需求, 需要对人们内心情感和感受等有深入的互动、特别的体验达到深刻的认识和理解, 使其触及心灵。总而言之, 现代展览的发展向着“反阅读”、由具象到抽象的方向发展, 注重对受众情感、精神性的感召, 互动性, 体验性已经成为展览的发展趋势。廉政教育展馆的建设要具有时代性, 不能脱离

同的建筑美学, 而高水平的施工是高技术设计的重要保障。新的材料也为更多的建筑提供了可能性, 只有拥有技术支持, 才能满足设计师最建筑的奇思妙想, 创造出令人称赞的建筑作品。

结构与设计 篇11

【關键词】：道路与桥梁；结构化设计；原则；要点

一、道路桥梁结构化设计的重要性

传统的设计方案的设计方式决定的，传统的道路桥梁设计首先是需要工作人员并借自己的经验，根据道路桥梁的规模来估算原材料的品种、数量以及结构，并形成简单的设计方案；然后是进一步的针对道路桥梁的架构进行研究，逐步的完善设计方案，最后是对道路桥梁的结构进行力学分析，对道路桥梁的设计方案进行可行性分析，可行性分析的主要内容就是道路桥梁的结构是否可行；经过研究后，如果方案经过研究后可行，则可以按照方案进行施工，如果经过审核后证明方案不符合要求，则需呀按照施工要求进行修改，传统的设计方式在我国的应用范围较广，时间也相对较长，可以说传的设计方案具有其自身的优势，充分的考虑到了道路桥梁的安全性和可行性；但是随着我国道路桥梁事业的发展，施工的复杂性增加，因此需要在传统的设计方式的基础上对设计方案进行改良增加结构性设计，通过模块设计的方式进行道路桥梁的设计，这对道路桥梁的未来发展具有重要的意义。

二、道路桥梁结构化设计的原则

1、科学性原则

道路桥梁结构的科学性以及合理性需要设计人员在设计的过程中重点考虑，在设计的过程中需要特别注意道路桥梁的横截面与结构的配置，根据道路桥梁施工地点的具体情况来调整道路侨联的结构位置，提高道路桥梁的内力分布的科学性，通过结构的调整来减轻道路桥梁的重量。

2、连续性原则

近些年来对于道路桥梁的质量和结构要求也逐渐的提高，道路桥梁承受的重量越来越高，因此在设计道路桥梁结构的过程中需要充分的考虑这一点，提高结构的连续性和一体化，充分的扩大道路桥梁的设计面，缩短道路桥梁承受力传递路径，保障结构的稳定性；同时还要保障降低材料的使用量，优化桥梁设计结构。

3、统合性原则

道路桥梁的结构以及使用材料的选择需要根据实际情况来科学的确定，同时还要提高这两个部分的统合，由于我国地域辽阔，南北气候差异较大，因此各个地区的施工情况并不完全相同，因此在设计道路桥梁施工结构设计的过程中需要针对道路桥梁施工的不同地点和道路桥梁的不同施工部位，采取不同的统筹方法，这样能够合理的配置道路桥梁的结构和建筑原材料的统筹，对于原材料的质量要进行严格的控制，避免以次充好的现象发生，在明确道路桥梁的结构特点和施工特点的前提下，才能能够稳定道路桥梁的结构，提高道路桥梁的质量。

4、整体性原则

道路桥梁在进行结构设计的过程中要充分的利用结构化设计的优势，重点强调道路桥梁的整体性，设计人员要具有一定的预见性，对于未来可能发生的特殊情况进行提前的设计处理，例如车辆的超载造成道路桥梁超负荷运行的状况，需要在设计的过程中提高道路桥梁的承重力，保障道路桥梁结构的完整性和安全性，在保障道路桥梁质量的同时还要尽量的减少成本的投入，提高施工企业的经济效益。

5、简约性原则

在道路桥梁结构设计的过程中需要严格的遵守简约化的原则，不能够为了提高道路桥梁的美观性而设计一些复杂的工序，遵守简约化原则需要从以下两个方面入手，一方面需要简化道路桥梁的结构设计，减轻道路桥梁自身的重量，同时也可以节约成本的投入，提高施工企业的施工效率；另一方面道路桥梁结构的设计需要尽量避免出现结构力的传递过于复杂，这样简约化的设计可以将道路桥梁外部车辆等带来的负荷进行有效的分散，通过这样的方式提高道路桥梁的使用寿命。

三、道路桥梁结构化设计应用的要点

1、道路桥梁防水结构设计的应用

道路桥梁的防水结构设计对于道路桥梁的质量有着至关重要的作用，因此在设计的过程中需要从以下两个方面入手，一方面严格控制施工材料和施工工艺，保障材料的黏结性，避免因为道路起皮或者混凝土脱落影响道路桥梁的物理性质；另一方面是要保障路面的平整性，严格的控制施工中的混凝土，将路面与混凝土铺成一个整体，确保防水结构的平整。同时想要优化道路桥梁防水结构，还需要选择适合的材料，尤其是要重视审查防水材料的延展性和抗拉力，同时还要科学的选择施工工艺，这样可以保障防水结构的整体性；最后要科学的设置排水管线、集水管线，严格的控制施工流程，避免由于防水性能较差腐蚀道路桥，这样才能够有效的保障道路桥梁的结构的安全性。

2、道路桥梁混凝土项目设计的应用

混凝土是道路桥梁施工的主要原材料，混凝土的质量会影响道路桥梁的额质量，因此在施工的过程中需要强化混凝土的施工设计，首先在施工的过程中需要科学的计量道路桥梁施工中保护层的厚度，并严格的控制施工流程，提高对钢筋的保护程度，提高道路桥梁结构的安全性；其次需要强化混凝土的配比的科学性，根据不同的施工状态进行适当的配比调整，提高混凝土的耐久性，保障桥梁结构的安全性；最后提高道路桥梁中钢筋的设计的合理性，根据道路桥梁的施工结构和施工规模来确定钢筋的位置、数量以及质量，这样能够提高道路桥梁的抗压能力，避免道路桥梁出现裂缝，确保道路桥梁结构的合理性，满足实际要求。

四、结束语

我国交通事业的发展，对于道路桥梁的质量和承载能力的要求逐渐增加，想要满足现代社会对道路桥梁的要求，设计人员要推进道路桥梁的结构化设计的进步，在遵循结构化设计的基本原则的前提下，尽量的减少资本和资源的投入，保障道路桥梁结构的合理性，不断的完善道路桥梁的功能性，提高企业的经济效益，促进交通行业的发展。

参考文献：

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[2]王景成.浅谈在道路桥梁设计运用中常出现的问题[J].才智，2010，（29）：44.

[3]赵婷婷，孙强.探讨道路桥梁设计的现状与改善措施[J].城市建筑，2013，

（14）：239.

结构与设计 篇12

随着我国经济的不断发展, 人们对生活环境的要求也越来越高, 对于多层建筑为体现优美造型、减少屋面漏水许多多层建筑采用了斜屋面、造型女儿墙等。但对于斜屋面的构造及设计这一细节问题, 目前的规范、手册较少涉及, 常用结构计算软件, 对这部分的处理, 也无明确说法, 需要每个设计人员自行处理。

2 斜屋面结构方案设计

斜屋面结构方案一般有两种:

方案一:一种是顶部直接做成斜面板, 该斜面板兼作屋面板;

方案二:另一种是先做一层水平板, 斜面部分按造型做。

对比两种方案, 方案一结构造价相对较低, 但屋面保温、隔热及防水施工较为困难。方案二结构造价相对较高, 但屋面防水、保温、隔热易于施工;同时砖混结构在地震区结构层数达到规范规定的上限、总高度超过规范的规定时, 应采用此方案, 但超出屋面部分的面积不得超过顶层的30%, 且高度不应过高。如采用框架结构, 上述二种结构方案均可以在斜屋面的最低点处设置水平框架梁, 再采用梁托小柱支承倾斜部分。在柱网尺寸不大的时.对方案一可不设置水平框架梁, 但应充分考虑三角拱结构对框架柱顶产生的水平推力。

3 多层建筑斜屋面结构设计计算

结构设计计算包括抗震验算和静力计算两部分。

3.1 抗震验算

方案一, 抗震验算时顶层层高可取顶层倾斜屋面顶点高度的2/3作为该层的结构高度。

方案二, 抗震验算时作为屋面造型部分的仅以屋面荷载作用在顶层屋面板处, 不单独作为一个质点考虑。

3.2 静力计算

以下以四边简支的单向板为例讨论倾斜构件的荷载特点。对某一倾斜构件, 其荷载g′+q′为沿斜向板长每延lm的屋面自重 (包括防水层、找平层、保温层、结构板自重、板底抹灰、吊顶等) 和使用活荷载的设计值。为计算斜板的内力, 应将g′+q′ (图1) 分解为垂直于板面 (图2) 和平行于板面的两个分量, 以其中垂直于板面的荷载分量g″+q″= (g′+q′) ·cosa为荷载, 可求得斜板跨中最大弯矩为:

式中:

L′为斜板斜向的实际计算跨度;

L为斜板斜向计算长度的水平投影长度, L=L′·cosa;g+q为作用于斜板上的计算荷载沿水平投影方向的单位荷载;

α为斜板倾角。

对于的理解由图3、图4可以看得比较清楚, 即沿水平方向取出单位长一段, 则作用于此段内的实际竖向荷载总和应为。其中为水平投影长度为L的斜向板长, 可见g+q即为在单位L水平投影长度范围内作用于斜板上的荷载值。

在结构软件中, 对斜屋面可以通过定义节点高度、梁的左右节点标高、层简斜撑等来完成倾斜构件、楼层的定义, 从而建出与工程实际一致的结构模型来, 但根据软件所提供的资料来分析, 该软件提供的荷载类型中仅有倾斜构件沿水平或垂直方向的分布集度简图;因此, 要求用户输入的倾斜构件的荷载是倾斜构件沿水平或垂直方向的分布集度, 并不是倾斜构件沿斜长方向的荷载分布 (单位面积、单位长度内的荷载) 。

事实上, 结构设计人员往往仅输入了倾斜构件沿斜长方向的荷载分布 (单位面积、单位长度内的荷载) , 这就导致了程序算出来的倾斜构件的配筋结果偏小, 给结构带来隐患。笔者在多个多层住宅小区设计过程中, 对斜屋面配筋进行了计算, 发现原设计配筋结果偏小, 并按实际要求进行了调整。

4 斜屋面倾斜构件的构造结构设计

4.1 屋面板钢筋的构造

对于斜屋面板, 一般均为双向双层配筋, 双向双层配筋虽安全, 但却浪费。实际做倾斜板也可按水平板一样构造, 只不过负弯矩筋的长度应按规范规定、按板的斜长计算。对于跨度较小的折板, 其构造可按图5构造:板厚;荷载可按, 计算跨度可按计算。

对于跨度较大的板, 转折处应加设梁, 其构造可按图6构造:板厚;荷载可按, 计算跨度可按计算。

4.2 防止屋面板开裂的构造设计措施

如果屋面板跨度很大, 屋面现浇板长度又大时, 应适当考虑加设抵抗温度收缩的钢筋, 或按如下方式加强构造:

⑴顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁, 并沿内外墙拉通, 房屋两端圈梁下的墙体内宜适当设置水平钢筋。

⑵屋面保温 (隔热) 层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝, 分隔缝间距不宜大于6m, 并与女儿墙隔开, 其缝宽不小于30mm。

⑶在屋盖的适当部位设置分割缝, 间距不宜大于20m (见图7) 。

⑷当现浇混凝土挑檐或坡屋顶长度大于12m时, 宜沿纵向设置分隔缝或沿坡顶脊部设置分割缝, 缝宽不小于20mm, 应用防水弹性材料嵌缝。

⑸当房屋进深较大时, 应沿女儿墙内侧的现浇板处设置局部分隔缝, 缝宽不小于20mm, 应用防水弹性材料嵌缝。

⑹在混凝土屋面板与墙体圈梁间设置滑动层。滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片等:对于较长纵墙, 可在其两端的2～3个开间内设置, 对于横墙可在其两端各L/4范围内设置 (L为横墙长度) 。

4.3 砌体结构中斜山墙的构造设计

如果在砖混结构中还应注意对砌体斜山墙的构造要求。通常情况下要求屋面板支承在墙体上处应设置抗扭圈梁 (拉梁) , 且在该圈梁 (拉梁) 对应位置加设垂直于该梁的水平拉梁, 山墙斜三角部分构造要求, 可参考构造做法加强。

4.4 关于保温、隔热的处理

在屋面保温隔热设计应当特别注意, 采用方案一时, 保温材料一定要采用块材, 而不宜采用颗粒现场制作的, 那样很容易造成保温厚度不均匀;对于极易发生冷桥的外露钢筋混凝土构件, 应作保温处理。

5 结束语

综上所述, 对于多层砌体房屋斜坡屋面结构, 首先应选用合理的结构方案, 在结构设计时, 应建立合理的结构模型, 尤其是在采用结构软件设计时, 荷载输入一定要输入倾斜构件沿水平或垂直方向的荷载分布集度, 而并不是倾斜构件沿斜长方向的荷载分布 (单位面积、单位长度内的荷载) 。斜屋面倾斜构件的构造设计时, 除了注意配筋满足要求外, 应作好屋面板开裂及保温、隔热的处理的处理, 以满足砌体房屋斜坡屋面良好的整体功能要求。

摘要：多层砌体结构房屋的斜屋面结构设计, 应建立合理的结构模型, 选用合理的结构方案, 本文结合笔者多年结构实践, 对斜屋面结构设计计算方法和倾斜构件的构造设计要点及措施进行了详细阐述和总结。

关键词：多层砌体结构,斜屋面,双层双向配筋,结构设计

参考文献

[1]砌体结构设计规范 (GB 50003-2001) .北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[2]2GB50009-2001, 建筑结构荷载规范[s].

[3]3GB50010-2002, 混凝土结构设计规范[s].

[4]杨小兵, 混凝土结构概念设计[J], 建筑结构, 2001, 1.