探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與概念設(shè)計(jì)

1、<p>　　探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與概念設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求日漸提高。概念設(shè)計(jì)是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵，用概念設(shè)計(jì)思想來(lái)促進(jìn)結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)造性，推動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展。運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的思想，也使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路得到了拓寬。概念設(shè)計(jì)必然會(huì)成為今后結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主流思想，并將在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 </p>

2、<p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 概念設(shè)計(jì)選擇合理 結(jié)構(gòu)方案 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)： TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p>　　Abstract: with the development of society and economy, people require the design of building structures rising. Co

3、nceptual design is the key to display advanced design ideas, structural engineers to promote the creativity in conceptual design ideas, promote the development of structural design. Using the concept of design thinking,

4、also makes the structural design has been widening. Conceptual design will become the future mainstream thinking, structure design, and will play a more and more impo</p><p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 概念設(shè)計(jì) 選擇合理 結(jié)構(gòu)方案 </p&

5、gt;<p>　　Keywords: structure concept design for choosing reasonable structure scheme </p><p>　　前言： 概念設(shè)計(jì)必須有理論基礎(chǔ)知識(shí)作為行動(dòng)準(zhǔn)則，離開(kāi)理論基礎(chǔ)知識(shí)的指導(dǎo)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就不會(huì)客觀，而變成主觀設(shè)計(jì)。同時(shí)也要依靠先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具，多方面的分析設(shè)計(jì)方案的合理性，并與理論基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)合并用，讓結(jié)構(gòu)總體系與各個(gè)

6、分體系的工作原理和力學(xué)性質(zhì)及構(gòu)造處理原則相互融合。概念設(shè)計(jì)不僅可以發(fā)揮建筑師的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，而且可以從實(shí)質(zhì)上保證乃至提升建筑的質(zhì)量和使用效能， 作為一名合格的建筑師，必須要熟悉并深入理解概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，將高質(zhì)量的設(shè)計(jì)工程展現(xiàn)給世人。 </p><p>　　一、概念設(shè)計(jì)的重要性 </p><p>　　強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)的重要，主要還因?yàn)楝F(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算理論存在許多缺

7、陷或不可計(jì)算性。比如對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)力計(jì)算是基于彈性理論的計(jì)算方法，而截面設(shè)計(jì)卻是基于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，這一矛盾使計(jì)算結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)差之甚遠(yuǎn)，為了彌補(bǔ)這類(lèi)計(jì)算理論的缺陷，或者實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際存在的大量無(wú)法計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，都需要優(yōu)秀的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施來(lái)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。同時(shí)計(jì)算機(jī)結(jié)果的高精度特點(diǎn)，往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的誤解，結(jié)構(gòu)工程師只有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，才能比較客觀、真實(shí)地理解結(jié)構(gòu)的工作性能

8、。 </p><p>　　概念設(shè)計(jì)之所以重要，還在于在方案設(shè)計(jì)階段，初步設(shè)計(jì)過(guò)程是不能借助于計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，選擇效果最好、造價(jià)最低的結(jié)構(gòu)方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念，深入、深刻了解各類(lèi)結(jié)構(gòu)的性能，并能有意識(shí)地、靈活地運(yùn)用它們。 </p><p>　　二、 概念設(shè)計(jì)的意義 </p><p>　　概念設(shè)計(jì)一般

9、指不經(jīng)數(shù)值計(jì)算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問(wèn)題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從整體的角度來(lái)確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。運(yùn)用概念性近似估算方法，可以在建筑設(shè)計(jì)的方案階段迅速、有效地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設(shè)計(jì)階段一些不必要的繁瑣運(yùn)算，具有較好的的經(jīng)濟(jì)可靠性

10、能。同時(shí)，也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。 </p><p>　　建筑師應(yīng)該把概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際工作之中，充分發(fā)揮其創(chuàng)造性與主動(dòng)性，創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從根本上避免由于設(shè)計(jì)軟件的差異而產(chǎn)生的各類(lèi)問(wèn)題。概念設(shè)計(jì)減少了設(shè)計(jì)師對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的需求，更加強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)師的理論素養(yǎng)和實(shí)際動(dòng)手能力。因此，概念設(shè)計(jì)減少了對(duì)較難改進(jìn)的客觀條件的依賴(lài)，增強(qiáng)了對(duì)人才的要求，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更具靈活性、更能為人所掌握和控制。由

11、此可以看出，強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用必將為建筑業(yè)注入新的血液，從而促進(jìn)整個(gè)建筑業(yè)的快速高效發(fā)展，最終將惠及人民大眾，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙贏。 </p><p>　　三、概念設(shè)計(jì)對(duì)于建筑設(shè)計(jì)的必要性 </p><p>　　建筑設(shè)計(jì)需要對(duì)各個(gè)力學(xué)應(yīng)力數(shù)值、結(jié)構(gòu)數(shù)值、材料數(shù)值進(jìn)行精確地計(jì)算，但是過(guò)分依賴(lài)計(jì)算機(jī)軟件，會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成不可預(yù)計(jì)的危害。比如在實(shí)際設(shè)計(jì)中很多設(shè)計(jì)人員用多、

12、高層結(jié)構(gòu)三維空間分析程序來(lái)計(jì)算底層框架，還有人為地布置一些抗震墻，但是不能完全滿(mǎn)足樓層間的合理剛度比，也不能完全正確地反映底層框架在地震時(shí)受力狀態(tài)。在設(shè)計(jì)中導(dǎo)致這樣問(wèn)題的出現(xiàn)，根本原因就是在于結(jié)構(gòu)概念不明確，沒(méi)考慮這兩種結(jié)構(gòu)體系的差異。如果是運(yùn)用概念設(shè)計(jì)方法可以在建筑設(shè)計(jì)方案階段迅速、有效地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設(shè)計(jì)階段一些不必要的繁瑣運(yùn)算，具有較好的經(jīng)濟(jì)可靠性能。 </p>

13、<p>　　同時(shí)，概念設(shè)計(jì)也是判斷計(jì)算機(jī)分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。避免電算誤差問(wèn)題的產(chǎn)生，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用概念設(shè)計(jì)是最好的方法。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，運(yùn)用概念設(shè)計(jì)理念還可以對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行深入的分析，從而發(fā)現(xiàn)深層次的因素，來(lái)改善設(shè)計(jì)水平。這往往比查找歷史數(shù)據(jù)更為便捷。這種方法也可用于核對(duì)電算結(jié)果的科學(xué)性與嚴(yán)謹(jǐn)性?？傊?，在設(shè)計(jì)工程中引入概念設(shè)計(jì)理念，會(huì)極大的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，避免因?yàn)橛?jì)算機(jī)軟件的過(guò)分應(yīng)用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)脫節(jié)現(xiàn)

14、象。 </p><p>　　每一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)工程師都要以概念設(shè)計(jì)的理念充實(shí)自己的工作。概念設(shè)計(jì)對(duì)建筑師的理論素養(yǎng)與實(shí)際應(yīng)用能力有著更高的要求，需要設(shè)計(jì)師不斷地豐富自身的知識(shí)，不斷的結(jié)合實(shí)踐鍛煉自身的能力。概念設(shè)計(jì)的運(yùn)用，對(duì)設(shè)計(jì)師實(shí)際水平的提高也有重要意義。 </p><p>　　四、如何開(kāi)展概念設(shè)計(jì) </p><p>　　4.1選擇合理的結(jié)構(gòu)方案一個(gè)成功的設(shè)計(jì)必須選擇

15、一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案 ,即要選擇一個(gè)切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)受力明確 ,傳力簡(jiǎn)捷 ,同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系 ,地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向規(guī)則?？傊?,必須對(duì)工程的設(shè)計(jì)要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)、施工條件等情況進(jìn)行綜合分析 ,并與建筑、水、暖、電等專(zhuān)業(yè)充分協(xié)商 ,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型 ,確定結(jié)構(gòu)方案 ,必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行多方案比較 ,擇優(yōu)選用。 </p><p><b>　　4.2平面

16、設(shè)計(jì) </b></p><p>　　建筑平面的形狀宜選用風(fēng)壓較小的形式，并應(yīng)考慮鄰近高層建筑對(duì)其風(fēng)壓分布的影響，還必須考慮有利的抵抗能力和豎向荷載，在地震作用下，力求簡(jiǎn)單。 在高層建筑中，建筑體受到更多的風(fēng)壓，沒(méi)有好的的流體外形，就會(huì)對(duì)建筑產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間的水平應(yīng)力。隨著建筑層數(shù)提高，水平載荷下的側(cè)移現(xiàn)象逐漸加重。在平常情況下承受內(nèi)部靜態(tài)應(yīng)力，如果發(fā)生地震等或者其他地質(zhì)災(zāi)害，則會(huì)誘發(fā)外部形變，對(duì)建筑內(nèi)居住者

17、產(chǎn)生生命安全影響。在高層建筑中，如何在滿(mǎn)足相關(guān)要求的前提下選擇更好的抗側(cè)力體系成了結(jié)構(gòu)工程師追求的重大目標(biāo)。 </p><p><b>　　4.3豎向設(shè)計(jì) </b></p><p>　　在豎向傳力體系設(shè)計(jì)中，首先要注意建筑不能超高，因?yàn)樾碌脑O(shè)計(jì)準(zhǔn)則對(duì)建筑超高有了更嚴(yán)格的要求。在高層建筑的設(shè)計(jì)中，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度，應(yīng)注意由基礎(chǔ)向頂層逐漸過(guò)渡，要盡量避免出現(xiàn)在豎向上剛度發(fā)生

18、突變的現(xiàn)象，以免由于剛度的較大突變而削弱其抵抗水平荷載的能力。高層建筑必須有相應(yīng)的錨固深度，此錨固深度可結(jié)合布置設(shè)備用房和地下停車(chē)庫(kù)的需要，作為一層或多層地下空間，這對(duì)降低高層建筑的重心有利，可提高建筑抗震能力及抗傾覆能力。 </p><p>　　在豎向形體設(shè)計(jì)中，截錐形的建筑，采用由下而上分段逐漸減小樓層面積階梯狀體型，能使房屋剛度大大增加，由于房屋頂部的樓面尺寸比底部小，除了在建筑使用功能方面存在優(yōu)點(diǎn)外，在抗

19、風(fēng)和抗震方面也具有一定的優(yōu)越性。 </p><p>　　4.4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概念 </p><p>　　基礎(chǔ)除了與地基相互作用外，與上部結(jié)構(gòu)作用的關(guān)系也很復(fù)雜，除非在建筑的邊緣部位出現(xiàn)荷載很大的情況，一般建筑基礎(chǔ)的變形總是中部沉降多，外級(jí)沉降小。在進(jìn)行地質(zhì)條件選型中，首先地基地質(zhì)要好，或采用樁基。要求地基沉降量不能過(guò)大，重要的是控制高低層的沉降差，天然地基的建筑，高層部分一般采用滿(mǎn)堂紅基礎(chǔ)，低層

20、部分采用雙向條形或單獨(dú)基礎(chǔ)，高層建筑常設(shè)有通往地下車(chē)庫(kù)的通道，通道緊貼高層的外壁，并平行于外壁，可將地下室基礎(chǔ)底板延伸作為車(chē)道的底板，便于鋪防水層，也保證了高層建筑的整體連接。根據(jù)不同建筑的地理位置結(jié)構(gòu)形式可選擇樁基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較軟弱，建筑物層數(shù)較多，荷載較大的情況下，天然地基不能滿(mǎn)足地基承載力的要求可以采用樁基將上部結(jié)構(gòu)荷載直接傳到下部堅(jiān)實(shí)的持力層，高層建筑的樁基礎(chǔ)可采用預(yù)制鋼筋混凝土樁，混凝土灌注樁和鋼

21、管樁。箱形基礎(chǔ)，箱開(kāi)基礎(chǔ)在高層建筑中廣泛應(yīng)用，它整體剛度好，能將上部結(jié)構(gòu)的荷載均勻地傳給基礎(chǔ)，對(duì)上部結(jié)構(gòu)能良好地嵌固，箱基有效地抵抗不均勻沉降，并與周?chē)馏w協(xié)同工作，提高建筑物的抗震和抗風(fēng)能力。筏形基礎(chǔ)，筏形基礎(chǔ)適用于上部結(jié)構(gòu)荷載較大，地基承載力較低的工程，筏形基礎(chǔ)</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)： </b></p><p>　　概念設(shè)計(jì)已經(jīng)被越來(lái)越多的結(jié)構(gòu)工程師