論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計及優(yōu)化

1、    論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計及優(yōu)化    賴競【摘要】隨著經(jīng)濟實力的不斷提升，建筑行業(yè)設(shè)計水平也在不斷的提高，概念設(shè)計就是隨著建筑行業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。概念設(shè)計的好壞以及結(jié)構(gòu)措施設(shè)計的是否合理在一定程度上的反映了設(shè)計水平。本文主要針對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計及結(jié)構(gòu)措施優(yōu)化進行探討與分析?！娟P(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；概念設(shè)計；優(yōu)化引言建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計在建筑行業(yè)當(dāng)中有著十分重要的地位與作用，從理論上，概念設(shè)計主要是指建筑設(shè)計員在進行建筑設(shè)計過程中，不依賴計算機而是依靠自身的設(shè)計經(jīng)驗和實際情況來形成關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)形式、內(nèi)力以及變形等方面的概念

2、和對其進行定性分析。即使目前計算機已被廣泛應(yīng)用在生活的每個角落，但是在建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的過程中，計算機往往只能起到輔助的作用，最重要的還是設(shè)計人員自身的設(shè)計思想和建筑結(jié)構(gòu)的實際要求。此外，在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，前期合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案至關(guān)重要，因為一個合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案不但能夠使建筑工程在技術(shù)上達(dá)到要求，還能夠降低其在經(jīng)濟上的消耗。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化是一個涵蓋面非常廣的系統(tǒng)性問題，為此我們需要加大對結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法的探究力度。1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的概念概念是一種反映事物本質(zhì)屬性的思維形式，它反映客現(xiàn)事物一般的、本質(zhì)的特征，是人們在實踐基礎(chǔ)上經(jīng)過感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識而形成的。所謂的概念設(shè)計一

3、般指不經(jīng)數(shù)值計算，尤其在一些難以做出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，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)破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想，從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。概念設(shè)計主要是從建筑結(jié)構(gòu)的整體方案入手，嚴(yán)格的處理建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中經(jīng)常出現(xiàn)的力學(xué)分布計算、結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性等問題。概念設(shè)計的設(shè)計步驟主要分為分析、綜合以及評估這三個部分，其中分析是對設(shè)計過程進行全面了解，而在分析階段進行分析的數(shù)據(jù)并不是完整的，是帶有模糊性質(zhì)的數(shù)據(jù)。2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的重要性一項先進、有效的設(shè)計必然會有優(yōu)秀的概念設(shè)計，而對于結(jié)

4、構(gòu)工程師來說，就是對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行整體性的概念設(shè)計。然而，目前部分結(jié)構(gòu)工程師不重視學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進的設(shè)計技術(shù)與理念，過分的依賴結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，出現(xiàn)了墨守成規(guī)的現(xiàn)象。而且在設(shè)計過程中，全盤相信結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件的計算結(jié)果段有足夠的能力去發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果中存在的錯誤。結(jié)構(gòu)設(shè)計決定建筑能否實現(xiàn)，在這個意義上，結(jié)構(gòu)設(shè)計顯得更為重要，現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性，同時計算機結(jié)果的高精度特點，往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計人員帶來各個方面的誤解。由此可見，結(jié)構(gòu)工程師只有加強結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，嚴(yán)格遵守建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的準(zhǔn)則，才能比較客觀、真實地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

5、（1）概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，鼓勵創(chuàng)新思維；（2）概念設(shè)計使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案更完美；（3）運用概念設(shè)計能夠判別計算機計算結(jié)果的準(zhǔn)確性；（4）采用概念設(shè)計可以使設(shè)計方案更具合理性；（5）采用概念設(shè)計具有創(chuàng)新性。3概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用與優(yōu)化3.1建筑結(jié)構(gòu)與概念設(shè)計的關(guān)系所謂概念設(shè)計是以個人經(jīng)驗為基礎(chǔ)，基于宏觀的角度對建筑結(jié)構(gòu)進行定性設(shè)計。相對概念設(shè)計來講，結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個逆向過程。由此可見，概念優(yōu)化設(shè)計對結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性具有重要作用。可以肯定的說，經(jīng)過概念優(yōu)化設(shè)計的結(jié)構(gòu)是能在各種各樣可能出現(xiàn)的環(huán)境情況作用下使房屋破壞程度最小的，如果概念設(shè)計不合理，會導(dǎo)致建筑整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)安全問題。因此概

6、念設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系是相輔相成、缺一不可的。3.2概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用3.2.1概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用中的基本要求概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用中的基本要求主要表現(xiàn)在以下兩個方面：（1）結(jié)構(gòu)體系的整體性：概念設(shè)計強調(diào)建筑結(jié)構(gòu)體系具有整體性必須處理好基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，結(jié)構(gòu)受力的同時盡可能地使得建筑結(jié)構(gòu)中的各個構(gòu)件能同時達(dá)到較高的應(yīng)力水平；（2）提高建材的利用率：建材的利用率越高應(yīng)力水平越高該結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)工作程度也就越高。3.2.2概念設(shè)計的理解和應(yīng)用概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的理解和應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）合理選擇有利 于建設(shè)的建筑場地：建筑場地是建筑物的承載之地，對整個建筑物

7、的結(jié)構(gòu)設(shè)計有著不可忽略的重要性。在選擇建筑場地時，設(shè)計師一般要考慮的問題有：防護距離、建筑退界、日照間距等，并且在選擇建筑場地時一定要考慮抗震因素，不能選擇在危險地段進行建筑的建設(shè)，對場地進行綜合分析，才能保證選擇的建筑場地科學(xué)、合理；（2）合理設(shè)計抗震抗災(zāi)防線：在進行抗震設(shè)計時，我們大多是通過初定的尺寸及砼等級，來進行結(jié)構(gòu)剛度的計算，然后再根據(jù)剛度推出地震力，最后再依據(jù)地震力算出配筋的數(shù)量；（3）合理選擇建筑主體的結(jié)構(gòu)體系：建筑主體是一個空間的結(jié)構(gòu)體系， 目前我們在空間結(jié)構(gòu)體系整體研究中還有一定的局限性。設(shè)計師在選擇建筑的主體結(jié)構(gòu)時要以對稱、合理作為篩選原則，合理的主體結(jié)構(gòu)能夠降低建筑的扭轉(zhuǎn)

8、力，使建筑的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件能夠保持在一個穩(wěn)定工作狀態(tài)下，并能降低建筑材料的消耗；（4）合理選擇建筑基礎(chǔ)：根據(jù)選擇好的建筑場地的地形特征和結(jié)構(gòu)形式進行結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的選擇，常見的建筑基礎(chǔ)有：筏形基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等，其中若建筑場地的土質(zhì)松軟且屬于負(fù)載較大的結(jié)構(gòu)類型，則一般選擇樁基礎(chǔ)作為建筑基礎(chǔ)。3.3概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)：（1）結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計：結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計又包括結(jié)構(gòu)抗震等級設(shè)計和地震作用振型組合數(shù)據(jù)的設(shè)計，結(jié)構(gòu)抗震等級設(shè)計一般按照抗震規(guī)范附表確定；地震作用振型組合數(shù)據(jù)的設(shè)計和建筑物的層數(shù)有關(guān)，當(dāng)結(jié)構(gòu)振型數(shù)大于3的時，應(yīng)該取3的整數(shù)倍進行計算，但是該數(shù)據(jù)不可大于建筑物

9、的層數(shù)，對于不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，地震作用振型組合數(shù)據(jù)的設(shè)計就更為復(fù)雜；（2）重視節(jié)點的設(shè)計原則：在結(jié)構(gòu)體系中的節(jié)點是指各構(gòu)件交接之處或連接異常的地方。不同類型的構(gòu)件相連接，同一構(gòu)件截面改變之處，都會形成需要在設(shè)計圖中表示清楚的節(jié)點。歷次災(zāi)害表明，從設(shè)計不合理的節(jié)點開始破壞的建筑占了相當(dāng)大的比例，因此，重視節(jié)點的設(shè)計原則在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中尤為重要；（3）協(xié)同工作與結(jié)構(gòu)體系：從建筑結(jié)構(gòu)方面來看，協(xié)同工作的概念就是要求結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各個構(gòu)建能夠進行有效的配合，并在積極配合之下高效工作。這對結(jié)構(gòu)構(gòu)建提出了更高的要求，不僅要求它能夠在承載能力極限狀態(tài)下共同受力，協(xié)同工作，同時又要求其能夠達(dá)到共同的耐久壽命。4結(jié)語總之，在概念設(shè)計日益重要的今天，要求結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)有深厚的基本理論基礎(chǔ)，并能不斷吸取他人先進的設(shè)計思想。建筑設(shè)計人員在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該重視相關(guān)結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，而不是僅僅依靠先進的計算機技術(shù)來進行設(shè)計，充分利用自身的設(shè)計經(jīng)驗和實踐實際，不斷學(xué)習(xí)，不斷創(chuàng)新，以對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，為祖國未來建筑業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻，帶動建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展，為人們營造更為舒適、美觀、別致的生活環(huán)境