概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要作用 - 建筑工程

概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要作用-建筑工程在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施至關(guān)重要。一定程度上它反映了一個結(jié)構(gòu)項目師的設(shè)計水平一個結(jié)構(gòu)項目師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結(jié)構(gòu)總體計劃的設(shè)計，并能有意識地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。隨著計算機(jī)技術(shù)和計算辦法的開展，計算機(jī)及其結(jié)構(gòu)程序在結(jié)構(gòu)項目中得到大量的應(yīng)用，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員過分依賴設(shè)計軟件的現(xiàn)象日益普遍，在設(shè)計中常常陷入只憑計算的誤區(qū)，而沒有認(rèn)識到高質(zhì)量的項目只能是淵博的項目理論，大量經(jīng)驗以及艱辛腦力勞動相結(jié)合的產(chǎn)物。因此提倡采用概念設(shè)計思想來促進(jìn)結(jié)構(gòu)項目師的發(fā)明性，推動結(jié)構(gòu)設(shè)計的開展是非常必要的。

一、概念設(shè)計的重要性

概念設(shè)計是一種設(shè)計的思路，是定性的設(shè)計，一般不經(jīng)數(shù)值計算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在標(biāo)準(zhǔn)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(jī)理、震害、試驗現(xiàn)象和項目經(jīng)驗所獲得的根本設(shè)計原那么和設(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。

強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計的重要,主要原因有：首先現(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，比方對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計,內(nèi)力計算是基于彈性理論的計算辦法，而截面設(shè)計卻是基于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計辦法,這一矛盾使計算結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實際受力狀態(tài)差之甚遠(yuǎn),為了彌補(bǔ)這類計算理論的缺陷，或者實現(xiàn)對實際存在的大量無法計算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計,都需要優(yōu)秀的概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施來滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的，因此，結(jié)構(gòu)項目師只有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，才能比擬客觀、真實地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。

二、概念設(shè)計的主要內(nèi)容

1．場地的選擇

地震災(zāi)害說明，建筑的破壞，不僅與建筑本身的抗震性能有關(guān)，還與建筑物所在場地條件有關(guān)。

2．建筑平立面的布置

建筑的平立面布置應(yīng)合乎概念設(shè)計的要求，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)那么的計劃。對于不規(guī)那么的建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)從結(jié)構(gòu)計算、內(nèi)力調(diào)整、采取必要的加強(qiáng)措施等多方面加以仔細(xì)考慮，并對單薄部位采取有效的抗震構(gòu)造措施以保證建筑的整體抗震性能。

3．結(jié)構(gòu)材料的選擇

為保證抗震結(jié)構(gòu)的根本承載能力和變形能力，結(jié)構(gòu)材料選擇與結(jié)構(gòu)體系確實定應(yīng)合乎抗震結(jié)構(gòu)的要求。采用哪一種結(jié)構(gòu)材料、什么樣的結(jié)構(gòu)體系，需要經(jīng)過對其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件比擬后綜合確定。同時力求結(jié)構(gòu)的延性、剛度、強(qiáng)度完美比配，充沛發(fā)揮材料的強(qiáng)度。

4．結(jié)構(gòu)應(yīng)具有多道抗震防線

地震有一定的持續(xù)時間，而且可能屢次往復(fù)作用，根據(jù)地震后倒塌的建筑物的分析研究，地震的往復(fù)作用使結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，而最后倒塌那么是結(jié)構(gòu)因破壞而丟失了承受重力荷載的能力。適當(dāng)處理構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，使其形成多道防線，是增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震能力的重要措施之一。

5．選擇合理的剛度和承載力分布以及與之匹配的延性

提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度，往往是以提高項目造價及降低結(jié)構(gòu)延性指標(biāo)為代價的。要使建筑物在遭受強(qiáng)烈地震時具有很強(qiáng)的抗倒塌能力，最理想的是使結(jié)構(gòu)中的所有構(gòu)件及構(gòu)件中的所有桿件都具有較高的延性，這就要求在做設(shè)計時要有選擇地提高結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件以及關(guān)鍵桿件的延性。

6．確保結(jié)構(gòu)的整體性

一個結(jié)構(gòu)體系只要構(gòu)件間的連接不破壞，整個結(jié)構(gòu)就能始終保持其整體性，充沛發(fā)揮其空間結(jié)構(gòu)體系的抗震作用。因此，各構(gòu)件之間的連接必須可靠，且應(yīng)合乎以下根本的要求：

(1)構(gòu)件節(jié)點的破壞，不應(yīng)先于其連接的構(gòu)件；

(2)預(yù)埋件的錨固破壞，不應(yīng)先于連接件；

(3)裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接，應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)的整體性；

(4)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋，宜在節(jié)點核心區(qū)以外錨固。

三、結(jié)構(gòu)項目師應(yīng)注重的一些概念設(shè)計

1、在建筑計劃設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)項目師應(yīng)綜合運用自己掌握的結(jié)構(gòu)概念，選擇經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)計劃。示例，某高層框剪結(jié)構(gòu)，底部二層為大空間的大堂：

計劃一計劃二計劃三

計劃一：密柱計劃外框柱子較多，給建筑使用帶來不便，特別底部二層大堂的大空間，需要抽調(diào)中跨的柱子，采用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，造成豎向剛度突變，轉(zhuǎn)換層的柱內(nèi)力也變化較大，給結(jié)構(gòu)設(shè)計增大不必要的難度。

計劃二：稀柱計劃柱截面尺寸過大，難于滿足軸壓比的要求，且造成很多短柱反抗震不利；剪力滯后現(xiàn)象嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)受力不盡合理。

計劃三：稀柱+四角“L〞形剪力墻計劃既減小了柱子的截面尺寸，又改善了由于柱距較大而產(chǎn)生的內(nèi)力不均

勻、剪力滯后現(xiàn)象，使結(jié)構(gòu)受力更為合理。2、結(jié)構(gòu)項目師應(yīng)能比擬客觀、真實的理解結(jié)構(gòu)的工作性能，不可被計算機(jī)計算的結(jié)果所迷惑，造成對結(jié)構(gòu)工作性能的誤解，使項目留下平安隱患。3、結(jié)構(gòu)項目師應(yīng)處理好結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作，保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承載能力極限狀態(tài)下能共同受力、共同工作，且具有共同的耐久性能。4、應(yīng)注重結(jié)構(gòu)剛度的控制。結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的重要內(nèi)容之一就是結(jié)構(gòu)整體剛度和構(gòu)件的相對剛度控制設(shè)計。

5、運用概念設(shè)計的思想，拓寬結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路。結(jié)構(gòu)項目師往往只注意到不超筋，結(jié)果肥梁、胖柱、深根底處處可見。其實，為什么不考慮降低作用效應(yīng)S呢？結(jié)構(gòu)剛度越大，地震作用效應(yīng)越大。

四、結(jié)語

在概念設(shè)計日益重要的今天，要求結(jié)構(gòu)項目師應(yīng)有深厚的根本理論根底，并能不斷吸取他人先進(jìn)的設(shè)計思想。對自己的作品、設(shè)計，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行深刻的反思，對每一項設(shè)計都精益求精。強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的重要性，旨在要求建筑師和結(jié)構(gòu)項目師在建筑設(shè)計中應(yīng)特別重視標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程中有關(guān)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的各條規(guī)定，設(shè)計時不能陷入只憑計算的誤區(qū)。其次，隨著社會經(jīng)濟(jì)的開展和人們生活水平的提高，對建筑也提出了更高的要求。開展先進(jìn)的計算理論，加強(qiáng)計算機(jī)的應(yīng)用，加快新型高強(qiáng)、輕質(zhì)、環(huán)保建材的研究與應(yīng)用，使建筑結(jié)構(gòu)更加平安、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)是未來的開展方向。因此，打破建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的墨守成規(guī)，充沛發(fā)揮結(jié)構(gòu)項目師的創(chuàng)新能力，是相當(dāng)必要的，而推廣概念設(shè)計思想是一種有效辦法，具有著深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)：

1．林同炎結(jié)構(gòu)概念和體系[M]中國建筑工業(yè)出版社，200