试析建筑结构设计中的概念设计及结构措施论文_陈昌俊

试析建筑结构设计中的概念设计及结构措施论文_陈昌俊

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摘要:随着社会经济的不断发展和人民生活水平的不断提高,建筑设计的低投入、高产出一直是人们和社会追求的目标,在这一目标的推动下,使得建筑结构设计理论不断地趋于完善,更好的满足人们对建筑结构的更高要求。概念设计及结构措施在建筑结构设计中的应用,能够更好的满足人们对建筑结构的高要求、高标准,使得结构设计更加完善,建筑结构更加稳定,其承载力更加合理,从而使其寿命达到甚至超过设计使用年限。概念设计的应用能够使建筑结构与周围的环境有机的结合起来,提高了建筑物的使用价值,为建筑结构的观赏性和实用性打下了坚固的基础。

关键词:建筑结构设计;概念设计;结构措施

1.概念设计的重要性

概念设计对于一个建筑工程来说是基础,是先进思想的体现,先进的、有效的概念设计体现的是优秀结构工程师自身的能力与综合素养。对一个结构工程师来说,其最基本的任务是在一个特定的建筑空间中用整体的设计概念来完成结构总体的方案设计,并能科学的处理好结构体系与结构体系、结构体系与构件之间的相互关系。一般来看,一位优秀结构设计师的概念设计与其实践经验、生活阅历是息息相关,一个经验丰富的设计师不仅其设计理念和设计成果具有规范性、创新性,更能通过自身的经验及概念来很好的、合理的、高效的解决实际建筑工程中存在的问题,出色的完成设计任务,达到预定目标。

强调概念设计在结构设计中的重要性,其主要原因是现行的计算理论与结构设计理论乏善可陈,没有突破性和创新性,并存在着较多缺陷和不可计算性,例如构件的截面设计是基于塑性理论的极限状态设计方法,而对于混凝土结构设计的内力计算则是基于弹性理论的计算方法,这对矛盾使结构实际的受力状态与计算结果存在很大的差异。为了实现对实际存在的大量无法计算的结构的构件设计和弥补这类计算理论的缺陷,就需要先进的、有效的概念设计与结构措施来满足设计的要求,解决相关的问题。概念设计之所以重要,还在于在很难借助于计算机来实现方案设计阶段,初步设计的过程。这就需要结构工程师综合运用其结构概念,选择满足建筑功能要求的效果最好、造价合理的结构方案。

2.结构设计中的概念设计

在现今建筑结构设计中,结构计算理论仍然处于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,指导完成结构设计,得到优秀成果。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结构体系和局部构造措施,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能力,就更能高效得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。

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得到更为可靠的经济预估,设计成果也将更加合理、完美、创新。

3.建筑结构设计中概念设计的原则

3.1结构的简单性

结构简单性要求在建筑结构设计过程中,简化传力途径,提升结构的承载力。因此,在进行结构体系设计过程中,应该对建筑结构受力图进行精确计算,并且对内力和位移进行详细探究,有效限制薄弱部位的出现。

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3.2结构的整体性

建筑结构能够聚集惯性力,而且还能够将惯性力传递至各竖向抗侧力构件中,这就要求构件具备相应的承载力,这样才能够有效抵御地震等自然灾害的破坏,达到抗震、抗风、舒适等目标。

3.3结构的规则性和均匀性

通过提升建筑结构的规则性与均匀性,有效避免并减少薄弱环节的出现,能够更有效避免建筑结构过早的出现破坏甚至坍塌的情况,确保建筑物质量分布与结构刚度的协调性,提高构件的协调变形能力,保证结构延性,使其能够充分发挥抵御自然灾害的能力。

3.4优化选型原则

在建筑结构设计中采用概念设计,能够高效优化结构体系以及选取合理的结构布置形式。

4.具体的结构措施

建筑结构设计是不能缺少最根本的概念设计,概念设计是整个结构设计的支撑。完善现阶段的概念设计,关键就在于密切结合各项设计要素,进而从整体角度入手来优化建筑物的相关设计。通过运用特定的结构措施来辅助概念设计,确保建筑构架的受力变形能力,全面提升结构的稳定性。具体来讲,如果要完善现阶段的建筑概念设计,那么有必要运用如下的结构措施:

4.1选择适当的建筑结构体系

对于各种类型的建筑来讲,结构体系都是建筑设计中的核心要素。依照协同设计的基本原理来完善结构体系,关键就在于优化各项要素,在此基础上实现各项结构要素的配合。由此可见,针对结构体系应当依照协同工作的基本理念来完善设计,确保建筑结构的各个部分都能协同配合。从现状来看,概念设计与结构设计都应当依照协同工作的基本原理,进而在最大限度内延长建筑物的年限,加快建设进度并且消除外在环境对其构成的不良影响。例如针对轻钢结构的大型建筑物而言,建立于协同工作基础上的建筑概念设计就具有很强的适用性,通过运用协同概念设计的模式就能提升轻钢建筑物本身的抗震性与抗变形性能。

4.2优化钢-混结构设计

目前较多的中型或者大型建筑都选择了钢混结构。相比于传统混凝土结构,钢-混结构具备独特的结构优势,有利于增强整个建筑物的荷载性能。针对新型的钢-混结构具体在开展概念设计时,应当密切结合各项结构要素。具体来讲,混凝土与建筑外部钢构应当紧密衔接,确保消除建筑构架的变形过大的隐患,同时也提升抗震性。此外,建筑外部布置的钢构结构也不能缺少内部混凝土作为支撑。由此可见,设计人员有必要选择适当的混凝土与钢构比例,确保两类建筑材料之间可以构成互补优势,以此来增强整个建筑构架的承载力、变形能力及稳定性等。

5.优化结构设计的措施

5.1建筑场地选择

场地的选择是建筑设计结构中最重要的决定性因素和基础性因素,在实际选择中,要对防护距离、日照间距等因数进行集中分析,确保抗震因素和地址的安全性,确保整体建筑场地贴合实际需求。建筑工程项目综合考量多方面要求,其中不仅包括经济因素,也要对地质条件和工程建设效果等多方面综合考量,以实现优化结构的目的。

5.2结构承载力设计

技术人员结合建筑项目的整体需求,确保管控要求和层级结构契合度,并且关注结构的刚度要求,确保合理的自振周期,提升整体项目的处理架构和建筑效果。技术人员要结合实际需求,确保结构承载力能满足建筑要求的同时,尽最大可能的减少工程项目中建筑材料的损耗,并且保证建筑空间结构占用率最优化,提高建筑平面利用效率,是结构承载力设计层级结构需要满足的参数要求,以保证其达到整体建筑结构的相关标准。在结构承载力设计和优化运行的过程中,要结合管控要求和管控结构,在优化布局和设计要求的同时,保证设计理念和整体建筑之间的契合度。

6.结束语

综上所述,概念设计与结构措施的设计理念是时代的产物,它们能够提高建筑结构设计的科学性、推动建筑项目的顺利实施。设计师要不断地学习进步,使得概念设计与结构措施在将来会更广泛、高效的应用到建筑结构的设计中,从而大大提升建筑结构设计的水平,提高建筑质量,保障用户的利益,推动建筑业的科学、持续、健康的发展。

参考文献

[1]赵真.抗震概念设计刍论[D].中国地震局工程力学研究所,2014.

[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]蔡杰.转运楼概念设计的研究[D].浙江工业大学,2012.

[4]侯天成.试析建筑结构设计中的概念设计及结构措施[J].江西建材,2017,12:53+57.

论文作者:陈昌俊

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第13期

论文发表时间:2017/10/12

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