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

高翠娟

摘 要：在現(xiàn)代建筑工程中，關(guān)系建筑工程質(zhì)量的主要因素就是設(shè)計和施工方面的因素。而在建筑工程設(shè)計中結(jié)構(gòu)設(shè)計極為重要，對整個建筑工程的安全性、經(jīng)濟(jì)適用性有著直接的關(guān)系。因而作為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，必須具有較強(qiáng)的概念設(shè)計能力，才能更好的確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。研究出更為先進(jìn)的理論，并靈活的運用計算機(jī)技術(shù)，認(rèn)真分析優(yōu)質(zhì)建筑材料的運用，使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計更加合理化、科學(xué)化和人性化是現(xiàn)在建筑行業(yè)應(yīng)該認(rèn)真思考的問題。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計；概念設(shè)計；建筑設(shè)計；應(yīng)用

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，擴(kuò)大了我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的規(guī)模，其中建筑業(yè)發(fā)揮了巨大的作用。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，合理采用概念設(shè)計能夠滿足人們對建筑物的各種需求，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有更高的經(jīng)濟(jì)適用性和安全可靠性，所以，概念設(shè)計的合理應(yīng)用，不僅可以使建筑物效率提高，也可以使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計取得良好的成果。本文旨在與同行交流，不斷提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量，從而確保整個建筑工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2 構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計介紹

2.1 內(nèi)涵

一般說來，對于那些不需要經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)值計算，尤其是在一些較難做出精確理性分析或規(guī)范的問題中，通過對用戶需求的分析形成概念產(chǎn)品，這一從需求分析到生成產(chǎn)品的設(shè)計過程就是概念設(shè)計，它同時也是一個由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具體的過程。在某些難以分析的問題中，通過對結(jié)構(gòu)體系和分體系的分析，通過對相關(guān)內(nèi)容和自身經(jīng)驗的總結(jié)，設(shè)計人員可以做出相應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成建筑的總體布置。

2.2 發(fā)展?fàn)顩r

概念設(shè)計以有意識的和無意識的兩種狀態(tài)存在于多項設(shè)計活動中。伴隨著科技的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容正在往愈加復(fù)雜的方向發(fā)展，為了在這種難度較強(qiáng)的情況下繼續(xù)設(shè)計活動的進(jìn)行，我們需要將概念設(shè)計應(yīng)用到設(shè)計過程。盡管它在這問題的解決上起著十分重要的作用，但在目前任然處于創(chuàng)建時期，我們相信伴隨著信息化時代的到來，來自于不同領(lǐng)域的相關(guān)人員對于相關(guān)問題的看法會逐漸往一致性上發(fā)展，對于概念設(shè)計理解上的分歧也可以慢慢弱化，概念設(shè)計終將得到進(jìn)一步發(fā)展。

3 設(shè)計應(yīng)用所注重的問題

3.1 適宜剛度概念

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，合理地確定建筑物的剛度是非常重要的。建筑物的剛度不宜太大，剛度大剛結(jié)構(gòu)自振周期就短，在地震時結(jié)構(gòu)所承受的地震作用就大，對后果較重，且造成材料的浪費；剛度也不宜過柔，過柔的建筑結(jié)構(gòu)在地震時就會產(chǎn)生過大的變形，影響其強(qiáng)度、穩(wěn)定性和正常使用。

3.2 充分認(rèn)識和掌握結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制和塑化歷程

建筑結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)制一般分為樓層破壞機(jī)制和整體破壞機(jī)制，設(shè)計人員在設(shè)計中應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生樓層破壞機(jī)制，因為這種破壞機(jī)制說明結(jié)構(gòu)中存在著薄弱環(huán)節(jié)，即在其它構(gòu)件承載能力尚未充分發(fā)揮作用之前，整個結(jié)構(gòu)已經(jīng)提前破壞，設(shè)計人員的責(zé)任和主要任務(wù)就是努力實現(xiàn)理想的建筑結(jié)構(gòu)的整體破壞機(jī)制，就是正確布置和掌握塑性鉸出現(xiàn)的位置和出現(xiàn)順序。

3.3 等強(qiáng)度與耗能設(shè)計原則

在結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計上要注意加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)，盡量做到等強(qiáng)度，在注意等強(qiáng)度設(shè)計原則的同時，一定要注意使建筑結(jié)構(gòu)在恰當(dāng)?shù)牟课痪哂心芟拇罅磕芰康男阅?，一個好的結(jié)構(gòu)設(shè)計必定是一個好的耗能系統(tǒng)。在選擇主要耗能構(gòu)件時應(yīng)注意以下幾點：

（1）耗能構(gòu)件的屈服應(yīng)力仍然處于彈性階段工作的構(gòu)件的約束，即它們的屈服在整個建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)該是局部性的，引起整體破壞。 （2）耗能構(gòu)件不應(yīng)選用主要承受豎向荷載的構(gòu)件，如柱、剪力墻等。（3）為了更多消耗地震能量，耗能構(gòu)件應(yīng)有相當(dāng)?shù)臄?shù)量，且這些耗能構(gòu)件應(yīng)有較好的延性。

3.4 結(jié)構(gòu)延性設(shè)計原則

結(jié)構(gòu)延性一般用延性系數(shù)表示，它表示的是結(jié)構(gòu)極限變形與屈服變形的比值，該比值越大，結(jié)構(gòu)的延性越好，如果組成整體結(jié)構(gòu)的各個構(gòu)件均具有較好的延性那么整體結(jié)構(gòu)本身會有較好的延性。

3.5 強(qiáng)柱弱梁設(shè)計原則

強(qiáng)柱弱梁設(shè)計原則，其目的就是為了保證在強(qiáng)地震作用下，柜架結(jié)構(gòu)塑性鉸首先在梁上發(fā)生面不在柱上發(fā)生，通柜架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)樓層破壞機(jī)制。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的具體應(yīng)用

4.1 建筑場地選擇中概念設(shè)計的應(yīng)用

建筑場地的選擇影響著結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的結(jié)果，所以說對結(jié)構(gòu)設(shè)計來說非常重要。一般在工程的初步設(shè)計之前就要進(jìn)行建筑場地的科學(xué)選址和勘察，如果施工場地確實不允許，又必須在此進(jìn)行建設(shè)，那么就應(yīng)該做好科學(xué)有效的手段來降低危險系數(shù)。

4.2 抗震設(shè)計工作中概念設(shè)計的應(yīng)用

在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計工作時，由于結(jié)構(gòu)的剛度、地震力以及配筋的數(shù)量這三者是成正比例關(guān)系，那么結(jié)構(gòu)的剛度越大，推斷出的地震力就越大，需要配筋的數(shù)量就越多，那么采用隔震效能的概念設(shè)計方法，在建筑物頂端設(shè)置反擺或是在建筑主體和基礎(chǔ)之間設(shè)置隔震層，都可以大幅度地降低地震力的效果。

4.3 建筑結(jié)構(gòu)剛度選取中概念設(shè)計的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)在剛度的選擇上至關(guān)重要，而且在建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計中也必須遵守剛度的要求。結(jié)構(gòu)剛度可科學(xué)化選擇，是保證工程質(zhì)量的有效措施，還能夠?qū)Φ卣鸬葹?zāi)害起到危險性降低的作用。

4.4 設(shè)計方案選擇中概念設(shè)計的應(yīng)用

在選擇建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案時，為保證所選擇方案的合理性和經(jīng)濟(jì)性，也應(yīng)較好的應(yīng)用概念設(shè)計的思想。只有具備完整的信息，才能保證設(shè)計工作的合理和準(zhǔn)確。應(yīng)用概念設(shè)計思想時，應(yīng)盡可能的發(fā)揮地基的潛力，條件允許的情況下還應(yīng)進(jìn)行變形驗算工作。

5 結(jié)束語

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了確保設(shè)計方案的科學(xué)性和實用性，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑的概念進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計出一套適用于施工的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，才能確保建筑施工順利進(jìn)行。概念設(shè)計的突出優(yōu)點將會受到越來越多人的青睞，它是建筑設(shè)計思想的提升，在不久的將來定會有更為廣泛的應(yīng)用。

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