淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施分析

1、<p>　　淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施分析</p><p>　　摘要：隨著科技的進(jìn)步人們生活水平的提高，建筑工程項(xiàng)目的規(guī)模、投資力度、技術(shù)復(fù)雜程度都在不斷提高，特別是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素和要求也在不斷增多。那么，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)，就成為我們研究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。它的研究，也有助于建設(shè)工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)合理的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：概念設(shè)計(jì)；

2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；措施 </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　近年來，建筑產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，帶動(dòng)了建筑結(jié)構(gòu)方面的進(jìn)步，也對(duì)建筑設(shè)計(jì)提出了更高的要求，在此種形勢下，概念設(shè)計(jì)因?yàn)樽陨淼膬?yōu)越性被得到了廣泛的應(yīng)用。概念設(shè)計(jì)無論從思想、方式方法、采用的手段、理論知識(shí)等方面都為建筑結(jié)構(gòu)方面提供了科學(xué)有效的技術(shù)平臺(tái)，同時(shí)也為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的不確定因素提供了

3、解決方法。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施的分析具有重要研究價(jià)值的。 </p><p>　　一、 概念設(shè)計(jì)的概念和步驟 </p><p>　　概念設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)工程師根據(jù)設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及建設(shè)工程項(xiàng)目特點(diǎn)，通過對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的總體布局和布置抗震結(jié)構(gòu)的措施，在建設(shè)工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行概念性的分析估算和比較，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多方面要求的目標(biāo)。 </p><p

4、>　　概念設(shè)計(jì)的步驟包括分析、綜合、評(píng)估的不斷接近滿意的三個(gè)階段構(gòu)成。 </p><p>　?。?）分析：對(duì)問題過程進(jìn)行全民的了解。它的特點(diǎn)是所分析的數(shù)據(jù)不完整，具有模糊性質(zhì)。 </p><p>　?。?）綜合：產(chǎn)生解決問題的過程。這個(gè)過程是工程師將理論知識(shí)結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，并發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)新意識(shí)，將工程設(shè)計(jì)規(guī)劃落實(shí)到圖紙的過程。 </p><p>　　（

5、3）評(píng)估：判斷和比較選擇方案的階段。這個(gè)階段是循環(huán)實(shí)施的過程，它的循環(huán)時(shí)間為選擇到合適的方案為止，設(shè)計(jì)人員評(píng)估時(shí)，采用功能模型方式運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算等其它手段進(jìn)行，已獲得具有經(jīng)濟(jì)合理性和技術(shù)可行性的方案。 </p><p>　　二、 概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 </p><p>　　（1） 建設(shè)場地合理化選擇 </p><p>　　建筑場地的選擇是進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)首先要

6、考慮和必須經(jīng)歷的階段，一個(gè)合理的建筑場地對(duì)于建筑設(shè)計(jì)起著基礎(chǔ)性和決定性的作用。在場地的選擇過程中通常要考慮以下幾大因素：建筑退界、防護(hù)距離、日照間距等。同時(shí)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，要充分考慮抗震的因素，避免在危險(xiǎn)地段進(jìn)行建設(shè)。如不能避免，應(yīng)結(jié)合抗震措施消除危險(xiǎn)，對(duì)于抗震地點(diǎn)的分析和選址、勘測一般在初步設(shè)計(jì)前進(jìn)行。 </p><p>　　（2） 根據(jù)現(xiàn)場情況選擇建筑基礎(chǔ) </p><p>

7、　　建筑場地的選擇完成后，再根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)形式和地形特點(diǎn)選擇合適的建筑基礎(chǔ)。經(jīng)常使用的基礎(chǔ)包括：樁基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)和筏型基礎(chǔ)。其中在土質(zhì)松軟負(fù)載較大的多層結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)被普遍使用。在天然地基中，樁基礎(chǔ)還可將荷載由上部結(jié)構(gòu)傳到下部堅(jiān)實(shí)的持力層上，達(dá)到穩(wěn)定可靠的目的。箱型基礎(chǔ)整體剛度好，荷載從上部結(jié)構(gòu)均勻傳至下部結(jié)構(gòu)中，從而保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，減小了箱基礎(chǔ)不均勻沉降的尺度，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，被廣泛應(yīng)用于高層結(jié)構(gòu)中。 </p>

8、<p>　?。?） 建筑主體結(jié)構(gòu)的選擇 </p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)的選擇以合理、對(duì)稱為原則，因?yàn)椴季趾侠淼慕Y(jié)構(gòu)會(huì)降低扭轉(zhuǎn)力，使非結(jié)構(gòu)構(gòu)件保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)并降低材料的耗用。通常建筑結(jié)構(gòu)的對(duì)稱是以抗側(cè)力結(jié)構(gòu)主體為對(duì)稱，如：剪力墻結(jié)構(gòu)等。此外，建筑內(nèi)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱的實(shí)現(xiàn)需通過建筑平面工程按規(guī)定進(jìn)行布置。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的方法有：調(diào)整結(jié)構(gòu)側(cè)心、建筑物質(zhì)心、平面形心的距離。通過對(duì)這三種方法的調(diào)整，使他們盡可能靠

9、近，達(dá)到結(jié)構(gòu)的對(duì)稱。 </p><p>　?。?） 建筑結(jié)構(gòu)剛度的選擇 </p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)的剛度是設(shè)計(jì)中極為重要的指標(biāo)之一，因此必須在設(shè)計(jì)中選擇合理的剛度。合理的建筑剛度可以加長結(jié)構(gòu)基本自振周期，從而降低地震帶來的災(zāi)害，同時(shí)，采用合理的建筑剛度不僅可以減少消耗的建筑材料的數(shù)量，還可降低結(jié)構(gòu)對(duì)空間的占用率，提高整個(gè)建筑平面的利用率，達(dá)到設(shè)計(jì)合理的效果。 </p>&

10、lt;p>　　三、 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)措施 </p><p>　　（1） 結(jié)構(gòu)體系中保持協(xié)同工作 </p><p>　　概念設(shè)計(jì)中的協(xié)同工作被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中，它要求結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個(gè)部件之間相互協(xié)作，共同工作。這就要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件不僅在承載力極限狀態(tài)下能保持共同工作，還要求他們具有共同的耐久時(shí)間。建筑結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)與上部工作，依據(jù)協(xié)同工作的理念，保持著一個(gè)統(tǒng)一的整體，共同承受荷載。還有磚

11、混結(jié)構(gòu)中的上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間必須通過構(gòu)造柱與圈梁組合成統(tǒng)一的整體進(jìn)行受力，而不能單獨(dú)依靠建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)自身的剛度來承受荷載。所以，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要以協(xié)同工作做為設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。 </p><p>　　在結(jié)構(gòu)受力時(shí)，每個(gè)構(gòu)件均能達(dá)到較高的應(yīng)力水平為設(shè)計(jì)較為理想的狀態(tài)，在多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就要避免各層短柱的出現(xiàn)，目的是提高相同平面處承受荷載的能力，在日益增多的高層建筑結(jié)構(gòu)中，短柱出現(xiàn)的現(xiàn)象也逐漸增多，為了避免這種

12、情況，需要使同層的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在相近的水平位移下。 </p><p>　?。?） 協(xié)同工作中材料利用率 </p><p>　　協(xié)同工作不僅能夠提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)還能提高材料的利用率。一般來說，材料利用率越高，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和協(xié)同工作能力也越高。在我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要求用最少的投入獲得最大的產(chǎn)出是根本的目標(biāo)，所以，對(duì)材料的充分利用是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求。例如：矩形截面是最為常見的受壓構(gòu)件，

13、它的構(gòu)成材料在使用過程利用率很低，分析有兩種原因：首先是梁的中和軸附近的材料應(yīng)力水平低，另外一點(diǎn)是梁的彎矩隨著梁長的變化而變化。這樣，對(duì)于等截面梁來說，很多區(qū)段應(yīng)力水平低?；谶@種受力狀態(tài)，采用了概念設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，調(diào)整梁截面的應(yīng)變梯度，使構(gòu)件保持軸心受力，才能提高材料的利用率。于是，經(jīng)過一段時(shí)間的探索與研究，出現(xiàn)了平面桁架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是將多余材料去掉，既節(jié)約成本又降低了材料自重。 </p><p>　　四、

14、概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的意義 </p><p>　?。?）概念設(shè)計(jì)之的重要性在于它彌補(bǔ)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和計(jì)算機(jī)理論相互矛盾的缺點(diǎn)和不足。比如在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，內(nèi)力計(jì)算和截面設(shè)計(jì)是根據(jù)不同的理論計(jì)算方法，而得出計(jì)算結(jié)構(gòu)與實(shí)際受力狀態(tài)不符的結(jié)果。為了彌補(bǔ)這種缺陷，或者實(shí)現(xiàn)在對(duì)某些難于計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，出現(xiàn)了概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施。 </p><p>　?。?）采用概念設(shè)計(jì)體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的創(chuàng)新

15、性。目前工程師的設(shè)計(jì)還處于依賴手冊、循規(guī)蹈矩和使用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)的方式，這種設(shè)計(jì)方式?jīng)]有創(chuàng)新和風(fēng)格特點(diǎn)。采用概念設(shè)計(jì)，工程師可以根據(jù)自己豐富的工作經(jīng)驗(yàn)及理論知識(shí)，結(jié)合概念設(shè)計(jì)中的新思路、新方法創(chuàng)造出具有創(chuàng)新性、合理性的設(shè)計(jì)。 </p><p>　?。?）采用概念設(shè)計(jì)創(chuàng)造更為合理的設(shè)計(jì) </p><p>　　在建筑設(shè)計(jì)階段采用概念設(shè)計(jì)，可以更加合理的構(gòu)建結(jié)構(gòu)體系，通過方案的對(duì)比選擇出更加

16、優(yōu)秀的設(shè)計(jì)。最終選取的設(shè)計(jì)方案，也體現(xiàn)了方案的經(jīng)濟(jì)性、可靠性等特點(diǎn)，同時(shí)也避免了在設(shè)計(jì)后期階段產(chǎn)生的繁瑣運(yùn)算。 </p><p>　?。?）概念設(shè)計(jì)可以提高工程師的設(shè)計(jì)能力 </p><p>　　概念設(shè)計(jì)是以正確的設(shè)計(jì)理念和原則為基礎(chǔ)，可以解決設(shè)計(jì)過程中存在的問題，提高設(shè)計(jì)水平。并且利用概念設(shè)計(jì)可以判斷和分析設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，從根源處解決問題，最后使計(jì)算的結(jié)果更加準(zhǔn)確。 </p>

17、;<p><b>　　四、 總結(jié) </b></p><p>　　國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了建筑行業(yè)的發(fā)展，像我國這種處在發(fā)展中國家的建筑行業(yè)，低投入和高產(chǎn)出是最終目標(biāo)，此外，在滿足這種目標(biāo)的情況下，建筑還有體現(xiàn)出自身獨(dú)特的風(fēng)格。基于這種情況，出現(xiàn)了概念設(shè)計(jì)，概念設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用概念設(shè)計(jì)體現(xiàn)出了結(jié)構(gòu)體系的合理性。概念設(shè)計(jì)在被逐漸使用的過程中被越來越多的設(shè)計(jì)師們

18、接受，成為目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想。因此，概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)中會(huì)有更大的發(fā)展，也會(huì)為建筑設(shè)計(jì)帶來更加深遠(yuǎn)的影響。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 林同炎.結(jié)構(gòu)概念和體系[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社 </p><p>　　[2] 高立人，土躍.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新思路一概念設(shè)計(jì)團(tuán).工業(yè)建筑，1999， 2