談概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

【摘要】本文章主要是針對建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計、概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用的原則以及具體的應(yīng)用措施展開分析，希望能為相關(guān)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】概念設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；應(yīng)用

現(xiàn)如今，我國建筑行業(yè)得到了快速發(fā)展，人們對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也提出了更高的要求。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有必要加強對概念設(shè)計的運用，概念設(shè)計不僅可以滿足建筑的基本使用需求，同時還有利于建筑設(shè)計師加強對各種建筑構(gòu)建的理解，做到合理運用，使建筑設(shè)計更加具有創(chuàng)新性。

1、建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計概述

建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計是指不經(jīng)數(shù)值計算，特別是一些無法進行準確分析的問題中，結(jié)合建筑整體結(jié)構(gòu)和分體之間的力學關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機理、工程經(jīng)驗、震害等等基本原則和設(shè)計思想，以宏觀的角度對建筑結(jié)構(gòu)的整體、以及抗震細部等環(huán)節(jié)進行管控。通過采取概念性近似估算方法，在建筑設(shè)計階段便可以實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)體系快速有效的構(gòu)思、比較和決定，并且所獲取的方案，具有定性明確、概念清晰、經(jīng)濟可靠、以及不會產(chǎn)生后續(xù)麻煩等特點。此外，概念設(shè)計還可以為計算機內(nèi)力分析數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)發(fā)揮出重要的保障作用。結(jié)構(gòu)概念設(shè)計也是基于理論和經(jīng)驗相結(jié)合的情況下產(chǎn)生，作為一種全新的設(shè)計方法，其是設(shè)計人員結(jié)合多年實踐工作經(jīng)驗以及理論知識而產(chǎn)生的方法。此種設(shè)計方法具有科學的理論性，并且符合實際施工要求。結(jié)構(gòu)工程師在進行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計時，運用自身的理論知識和實踐經(jīng)驗，概念性的分析和比較建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)總體布局有效合理的確立。

2、概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用的原則

概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，需要結(jié)合下面幾個原則：第一、協(xié)同工作原則。概念設(shè)計中的協(xié)同工作原則是指，建筑各種結(jié)構(gòu)必須進行協(xié)調(diào)與配合，簡化某一部分的壓力，實現(xiàn)建筑整體共同承擔壓力，由此進一步降低建筑結(jié)構(gòu)受損害程度。在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中運用協(xié)同工作原則，能夠提升建筑的承載能力與側(cè)向剛度，使建筑物具有良好的抗震能力。第二、務(wù)實性原則。盡管概念設(shè)計屬于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要創(chuàng)新方式，但在概念設(shè)計時，必須結(jié)合建筑的具體狀況，設(shè)計科學可行的方案，有效融合建筑承重墻和框架結(jié)構(gòu)，以提升建筑工程整體質(zhì)量，使建筑單位獲取更多的經(jīng)濟效益。第三、經(jīng)濟性原則。經(jīng)濟性原則與務(wù)實性原則具有相對應(yīng)的關(guān)系，制定經(jīng)濟性原則，主要是考慮不同的建筑工程，具有差異性的建筑成本。因而在保證概念設(shè)計方案最為合適、以及建筑結(jié)構(gòu)得到可靠性的基礎(chǔ)上，可以有效控制建筑工程的建設(shè)成本，由此推動建筑工程順利開展。第四、合理受力原則。相比較協(xié)同工作原則運用到抗震設(shè)計中，合理受力原則則是基于力學原理進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，實現(xiàn)主點受力向均勻受力方向的轉(zhuǎn)變，防止建筑因受到較大的壓力而發(fā)生變形情況，產(chǎn)生安全隱患。第五、減輕自重原則。建筑工程建設(shè)初期在選定建筑材料時，除了需要符合概念設(shè)計中的建筑材料要求，同時需要盡可能的降低材料重量，防止由于建筑材料自身重量過大而出現(xiàn)建筑地基坍塌的現(xiàn)象。

3、概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

3.1合理選擇有利于建設(shè)的建筑場地

選擇建筑場地，是不可缺少的組成環(huán)節(jié)，建筑場地選擇合理與否，對于建筑結(jié)構(gòu)的后續(xù)建設(shè)具有直接性影響。在選擇建筑場地時，需要對下面幾個因素加以重視：建筑邊界，保護距離，建筑高度控制、日照、防火等的間距，以及分析現(xiàn)有地形等等。并且，選擇建筑結(jié)構(gòu)體系中的場地，盡可能選擇地震系數(shù)較高的，避免在地震系數(shù)低的位置建設(shè)。如果無法避免，必須采取有效的措施降低危險系數(shù)，以保證建筑物整體安全性和穩(wěn)定性。

3.2合理選擇建筑基礎(chǔ)

在選擇場地工作完成之后，可以結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)形式以及地形特征建立結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，通常有樁基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)、以及筏形基礎(chǔ)等三種建筑基礎(chǔ)類型。第一、樁基礎(chǔ)，一般來說，在負荷較大并且地質(zhì)松軟的高層建筑中運用樁基礎(chǔ)，主要是此種建筑所采取的天然地基，其承受載荷能力有限，而通過樁基礎(chǔ)的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)載荷的有效傳遞，使下部堅實的持力層承受載荷。第二、箱型基礎(chǔ)。通常情況下，在高層建筑中運用箱型基礎(chǔ)，其可以分散整體的剛力，使載荷均勻的分散到下部結(jié)構(gòu)中，解決了樁基中存在的不均勻沉降問題，由此使建筑物具有更良好的抗震能力。第三、筏形基礎(chǔ)。筏形基礎(chǔ)具有高負荷、低承載力的特點，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好，可以實現(xiàn)超載荷的有效分散，避免出現(xiàn)壓力分布不均勻的情況。

3.3合理選擇結(jié)構(gòu)規(guī)則和對稱的建筑主體

場地選擇與建筑基礎(chǔ)屬于建設(shè)的基礎(chǔ)組成部分，而建筑主體才是最為關(guān)鍵的所在。所以在選擇建筑主體時，必須突出簡單、對稱、合理的原則，能夠在布局上降低結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)，進一步強化與穩(wěn)定非結(jié)構(gòu)件的工作性能，實現(xiàn)節(jié)約成本的目的。一般情況下，建筑結(jié)構(gòu)的對稱，也就是抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)的對稱，在實際選擇時，應(yīng)當選擇對稱的平面結(jié)構(gòu)，比如說剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體框架結(jié)構(gòu)等等。此外，內(nèi)部的對稱，同樣需要結(jié)合建筑平面，展開合理有效的布置。為了保證建筑結(jié)構(gòu)的基本對稱，可以對結(jié)構(gòu)剛心、建筑物質(zhì)心、平面形心進行調(diào)整，確保三者之間的距離盡量接近。

3.4合理設(shè)計抗震抗災(zāi)防線

保證建筑工程的安全性，是建筑最為基本，也是最重要的一個要求，具體體現(xiàn)在建筑工程具有超強的重力承載能力、以及抗震抗災(zāi)能力。在抗震設(shè)計階段，一般情況下是結(jié)合初定的尺寸和砼等級，以此計算結(jié)構(gòu)剛度；然后結(jié)合剛度計算出地震力，最后結(jié)合地震力明確配筋的數(shù)量。對于地震力、結(jié)構(gòu)剛度和配筋數(shù)量來講，三者之間具有正比例關(guān)系，也就是說地震力越大，結(jié)構(gòu)剛度也就越強，配筋數(shù)量也就越多?；诖朔N關(guān)系，可以了解到增加配筋數(shù)量，反而會使提升地震力的效果，此種方式不合理。而在抗震設(shè)計中結(jié)合概念設(shè)計思想，可以實現(xiàn)有效拓展設(shè)計思路，轉(zhuǎn)變以往的設(shè)計思想模式，保證抗震設(shè)計效果。比如說采取隔震消能的措施，此種方式便是結(jié)合了概念設(shè)計思想，將隔震層設(shè)計到基礎(chǔ)與主體之間，也可以在建筑頂端放置“反擺”，由此實現(xiàn)地震力的有效降低。

3.5合理選擇結(jié)構(gòu)剛度

在概念設(shè)計中，建筑結(jié)構(gòu)的選擇必須具有良好的剛度。合理的結(jié)構(gòu)剛度，能夠促進結(jié)構(gòu)基本自振周期的延伸，降低其受到地震的影響。并且合理的結(jié)構(gòu)剛度，還能夠使主體承受的水平力得到降低，減少地基負擔，由此實現(xiàn)建筑施工材料和成本的節(jié)省。此外，還能夠?qū)崿F(xiàn)空間面積的拓展，提升空間使用率。

3.6合理選用計算簡圖

作為概念設(shè)計結(jié)構(gòu)計算的基礎(chǔ)組成，計算簡圖能夠提升建筑結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性。如果計算簡圖不夠準確，則會致使建筑存在安全隱患問題。所以設(shè)計人員在選擇計算簡圖時，需要采取相對應(yīng)的安全措施進行保證。

總結(jié)：

總而言之，概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的運用，對于提升建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量具有重要的作用，并且可以保證建筑工程得以有序開展。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須提高對概念設(shè)計的重視程度，合理運用，最大程度的保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性和經(jīng)濟性。

參考文獻：

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