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【摘 要】近年来,随着建筑企业的快速发展,其结构设计也引起了人们的重视,在建筑结构设计中应用概念设计,可以有效提高建筑结构设计的主观能动性,充分融合建筑设计师的想象力与个人经验,实现建筑结构设计的经济性、合理性、安全性。在应用概念设计的时候,可以有效扩展建筑结构设计思路,受到了广大建筑设计师的喜爱,在实际设计中具有广泛的应用平台与发展前景。
【关键词】建筑企业;结构设计;概念设计
引言
伴随着国家综合国力的不断增强,社会经济的发展不断加快,为了满足人们对于建筑物的使用要求,我国建筑行业在建筑结构方面的设计也在不断积极进取,锐意求新。在积极吸取国外同行的先进设计理念的同时,我国建筑结构工程师也在不断总结自己本国的传统设计经验,将概念设计融入到我国的建筑结构设计中去,令我国的建筑结构设计迈向更高的水准。
1、概念设计的含义
要理解“概念设计”的含义,首先要清楚“概念”的基本含义。在思维逻辑里,经过实际操练和运用之后,人们的感性认识上升为理性认识,并在此基础上形成“概念”。因此“概念”并不是一堆松散的感官认识,而是吸收了这些感性认识的精华,进而获得整体的认识与理解。所以,在建筑结构设计中的“概念设计”是一种全新的设计理念,即不需要计算机的精细计算和力学的详细推导,而是在宏观上对建筑结构整体进行控制,调整好整体与部分之间的关联。详细来说,对于在实际工程中难以做出准确力学分析或者明确规定的问题,建筑结构设计师不需要数值上的精确计算而是直接采用清晰的结构概念,依据主体结构与分部结构之间的力学关系,结构破坏机制以及基本设计原则,来确定建筑结构的总体布置方案。概念设计对建筑结构设计进行宏观控制,主要是体现在两个方面:第一是在满足建筑要求的前提下,建筑设计方案需要从宏观角度,整体考虑结构设计,协调主体与分部的相互关系;第二是在理论设计过程中,结构工程师需要综合考量工程实际条件,计算理论,材料性质等多种因素对计算结果的影响,判断概念设计的准确性,并根据建筑施工的实际经验,采用一些结构措施进行相对应的处理。
2、概念设计在建筑结构设计中的重要性
概念设计作为当前主流的建筑设计方法,展现了当前最先进、最科学的设计思想,结构工程师在进行概念设计时需要从整体角度出发,以整体概念对结构设计进行规划,对于各个结构之间的关系进行研究分析。首先,当前我们所使用的传统的结构设计方法和计算方法中存在着很多的漏洞,在一些方面甚至出现矛盾或者说是悖论,所以在具体的操作过程中往往让人难以抉择。比如说在混凝土的结构设计中,有些人是使用弹性理论的方法进行,另外一些人使用的是塑性理论的方法进行,所以在具体的计算过程中往往出现不一样的结论,所以为了消除这些方面的影响,对于实际的计算要从实际情况出发,结合实际情况选择良好的计算方法。另外,对于建筑方案的设计在初期是不可以通过计算机进行的,结构工程师应该选择最优的结构概念,尽量快速、經济地开展。
3、概念设计在结构设计中的运用
3.1结合建筑实际要求,选用合理、科学的建筑结构设计方案
在实际建筑工程建设中,对建筑结构设计要求非常高。要想有效应用概念设计,取得良好的设计效果,就要保证建筑设计师具有丰富而合理的想象力,充分结合实际情况,综合分析建筑工程的施工条件、现场地理环境、材料供应能力等问题,同时,对结构框架的抗震节点、应力、总体布局等进行全面控制,保证建筑结构设计方案的合理性与科学性,进而确保建筑建设的顺利完成。
比如,在建筑结构抗震设计中应用概念设计的时候,一定要充分了解建筑材料的性能,充分分析可预测以及不可预测的因素,重视整体概念设计理念,采取一些隔震对策,尽可能降低地震或不可抗力对建筑物的影响,避免建筑物受到破坏,实现建筑结构设计的预期效果。
3.2合理选择有利于建设的建筑场地
万丈高楼起于平地,建筑场地是建筑物的承载之地对整个建筑物的结构设计有着不可忽略的重要性。建筑场地的抗震性能是必须考虑为整个建筑选择一个抗震系数高的场地,尽量避免在抗震系数低的地段进行建造,如果实在没办法避免应该想办法降低危险系数,这些都必须在建设之前做好准备。另外选择一个承载力好的场地也是非常必要的。
3.3概念设计在建筑结构设计中的应用
3.3.1平面设计
在对高层建筑的概念设计过程中必须注意到,结构的侧移是控制设计中结构稳定的关键元素,在水平位置上如何提高建筑的抗侧压能力是结构工程师最为关注的问题,也是他们追求卓越的目标。在对于建筑的水平荷载进行考虑时,平面形状最好选择那些风压比较小的那种,对于建筑周围的高层建筑所造成的风压影响也要考虑到,从整体角度出发看待问题,从建筑物抵抗压力的水平和竖向的荷载压力角度处理建筑平面的相关问题。另外,对于风压的荷载作用范围可以放宽,由于建筑结构的弯曲侧移和结构抵抗力矩的宽度之间存在着反比例的关系,所以此类方法适用于那些建筑物宽度大的那些建筑类。
3.3.2剖面设计
概念设计在剖面设计中的应用。概念设计在建筑结构设计中的应用,主要是竖向形体和竖向传力这两方面的设计。在竖向形体中,概念设计多采用上窄下宽,截锥体等形式。首先,上窄下宽形有利于降低建筑结构的整体重心,能够有效加强建筑结构的稳定性,有利于建筑结构抵抗地震作用与风荷载。其次,截锥不仅有利于结构抗震与抗风,而且增加结构的刚度。在竖向传力中,概念设计需要考虑以下四个问题。首先是高宽比。为了避免设计上不必要的失误与缺陷,必须严格控制建筑物的高宽比,同时也是保证建筑结构在造价上经济性的重要一环。其次,锚固深度。高层建筑保持一定的锚固深度,能够有效的降低建筑结构的重心,提高结构的稳定性。再次,逐渐过渡。建筑结构由基础到顶层之间需要逐渐过渡,避免建筑结构产生竖向的刚度突变,提高建筑结构抵抗水平荷载的能力。最后,结构转换层。对建筑结构有较大刚度突变的部分,在设计时要设置相应的转换层。
3.3.3建筑基础设计
概念设计在基础设计中的应用。概念设计强调的是对建筑结构整体的认识,因此在概念设计理论里,基础不仅与地基有相互作用,而且与上部结构有密不可分的联系。故而在结构设计时要准确分析上部结构与基础之间的联系,选择最恰当的基础类型。建筑结构中常见的基础形式主要有桩基础,筏板基础,箱式基础三种。比如桩基础适用于建筑物的层数较多,承载力较大,但是地基的土质比较软的情况。此时采用桩基础,可以将建筑物上部结构的荷载直接传导到下部坚实的持力层。筏板基础则适用于地基承载力较低,而上部结构的荷载较大的情况。此时采用筏板基础能够调整基底压力,有效地控制建筑结构的不均匀沉降。而箱型基础则是广泛应用于高层建筑中,这种基础形式能够将上部结构的荷载均匀地传给基础,有利于提高建筑结构的抗震与抗风能力。
结束语
作为一种对传统建筑结构设计方式的一种颠覆和根本性改良的设计方式概念设计应该在实际的设计过程中得到应有的重视和运用。但是这种运用的成功与否实际上在很大程度上都依赖于我们以一种尤为正确、合理的方式对其进行看待和处理。当然正如我们在文中说到的那样建筑结构设计中的概念设计有着自身的复杂性,其在设计要点以及注意事项上也表现出一定的多样性,但是其在今后的发展中也必将发生重要改变。
参考文献:
[1]黄晓莺.试论建筑抗震设计中的概念设计[J].河北建筑科技学院学报,2001,03:38-40.
[2]毕毅.高层建筑结构的概念设计[J].盐城工学院学报,2001,01:33-35.
[3]益德清,杨学林.房屋建筑结构设计中的常见问题[J].浙江建筑,2002,02:14-18.
【关键词】建筑企业;结构设计;概念设计
引言
伴随着国家综合国力的不断增强,社会经济的发展不断加快,为了满足人们对于建筑物的使用要求,我国建筑行业在建筑结构方面的设计也在不断积极进取,锐意求新。在积极吸取国外同行的先进设计理念的同时,我国建筑结构工程师也在不断总结自己本国的传统设计经验,将概念设计融入到我国的建筑结构设计中去,令我国的建筑结构设计迈向更高的水准。
1、概念设计的含义
要理解“概念设计”的含义,首先要清楚“概念”的基本含义。在思维逻辑里,经过实际操练和运用之后,人们的感性认识上升为理性认识,并在此基础上形成“概念”。因此“概念”并不是一堆松散的感官认识,而是吸收了这些感性认识的精华,进而获得整体的认识与理解。所以,在建筑结构设计中的“概念设计”是一种全新的设计理念,即不需要计算机的精细计算和力学的详细推导,而是在宏观上对建筑结构整体进行控制,调整好整体与部分之间的关联。详细来说,对于在实际工程中难以做出准确力学分析或者明确规定的问题,建筑结构设计师不需要数值上的精确计算而是直接采用清晰的结构概念,依据主体结构与分部结构之间的力学关系,结构破坏机制以及基本设计原则,来确定建筑结构的总体布置方案。概念设计对建筑结构设计进行宏观控制,主要是体现在两个方面:第一是在满足建筑要求的前提下,建筑设计方案需要从宏观角度,整体考虑结构设计,协调主体与分部的相互关系;第二是在理论设计过程中,结构工程师需要综合考量工程实际条件,计算理论,材料性质等多种因素对计算结果的影响,判断概念设计的准确性,并根据建筑施工的实际经验,采用一些结构措施进行相对应的处理。
2、概念设计在建筑结构设计中的重要性
概念设计作为当前主流的建筑设计方法,展现了当前最先进、最科学的设计思想,结构工程师在进行概念设计时需要从整体角度出发,以整体概念对结构设计进行规划,对于各个结构之间的关系进行研究分析。首先,当前我们所使用的传统的结构设计方法和计算方法中存在着很多的漏洞,在一些方面甚至出现矛盾或者说是悖论,所以在具体的操作过程中往往让人难以抉择。比如说在混凝土的结构设计中,有些人是使用弹性理论的方法进行,另外一些人使用的是塑性理论的方法进行,所以在具体的计算过程中往往出现不一样的结论,所以为了消除这些方面的影响,对于实际的计算要从实际情况出发,结合实际情况选择良好的计算方法。另外,对于建筑方案的设计在初期是不可以通过计算机进行的,结构工程师应该选择最优的结构概念,尽量快速、經济地开展。
3、概念设计在结构设计中的运用
3.1结合建筑实际要求,选用合理、科学的建筑结构设计方案
在实际建筑工程建设中,对建筑结构设计要求非常高。要想有效应用概念设计,取得良好的设计效果,就要保证建筑设计师具有丰富而合理的想象力,充分结合实际情况,综合分析建筑工程的施工条件、现场地理环境、材料供应能力等问题,同时,对结构框架的抗震节点、应力、总体布局等进行全面控制,保证建筑结构设计方案的合理性与科学性,进而确保建筑建设的顺利完成。
比如,在建筑结构抗震设计中应用概念设计的时候,一定要充分了解建筑材料的性能,充分分析可预测以及不可预测的因素,重视整体概念设计理念,采取一些隔震对策,尽可能降低地震或不可抗力对建筑物的影响,避免建筑物受到破坏,实现建筑结构设计的预期效果。
3.2合理选择有利于建设的建筑场地
万丈高楼起于平地,建筑场地是建筑物的承载之地对整个建筑物的结构设计有着不可忽略的重要性。建筑场地的抗震性能是必须考虑为整个建筑选择一个抗震系数高的场地,尽量避免在抗震系数低的地段进行建造,如果实在没办法避免应该想办法降低危险系数,这些都必须在建设之前做好准备。另外选择一个承载力好的场地也是非常必要的。
3.3概念设计在建筑结构设计中的应用
3.3.1平面设计
在对高层建筑的概念设计过程中必须注意到,结构的侧移是控制设计中结构稳定的关键元素,在水平位置上如何提高建筑的抗侧压能力是结构工程师最为关注的问题,也是他们追求卓越的目标。在对于建筑的水平荷载进行考虑时,平面形状最好选择那些风压比较小的那种,对于建筑周围的高层建筑所造成的风压影响也要考虑到,从整体角度出发看待问题,从建筑物抵抗压力的水平和竖向的荷载压力角度处理建筑平面的相关问题。另外,对于风压的荷载作用范围可以放宽,由于建筑结构的弯曲侧移和结构抵抗力矩的宽度之间存在着反比例的关系,所以此类方法适用于那些建筑物宽度大的那些建筑类。
3.3.2剖面设计
概念设计在剖面设计中的应用。概念设计在建筑结构设计中的应用,主要是竖向形体和竖向传力这两方面的设计。在竖向形体中,概念设计多采用上窄下宽,截锥体等形式。首先,上窄下宽形有利于降低建筑结构的整体重心,能够有效加强建筑结构的稳定性,有利于建筑结构抵抗地震作用与风荷载。其次,截锥不仅有利于结构抗震与抗风,而且增加结构的刚度。在竖向传力中,概念设计需要考虑以下四个问题。首先是高宽比。为了避免设计上不必要的失误与缺陷,必须严格控制建筑物的高宽比,同时也是保证建筑结构在造价上经济性的重要一环。其次,锚固深度。高层建筑保持一定的锚固深度,能够有效的降低建筑结构的重心,提高结构的稳定性。再次,逐渐过渡。建筑结构由基础到顶层之间需要逐渐过渡,避免建筑结构产生竖向的刚度突变,提高建筑结构抵抗水平荷载的能力。最后,结构转换层。对建筑结构有较大刚度突变的部分,在设计时要设置相应的转换层。
3.3.3建筑基础设计
概念设计在基础设计中的应用。概念设计强调的是对建筑结构整体的认识,因此在概念设计理论里,基础不仅与地基有相互作用,而且与上部结构有密不可分的联系。故而在结构设计时要准确分析上部结构与基础之间的联系,选择最恰当的基础类型。建筑结构中常见的基础形式主要有桩基础,筏板基础,箱式基础三种。比如桩基础适用于建筑物的层数较多,承载力较大,但是地基的土质比较软的情况。此时采用桩基础,可以将建筑物上部结构的荷载直接传导到下部坚实的持力层。筏板基础则适用于地基承载力较低,而上部结构的荷载较大的情况。此时采用筏板基础能够调整基底压力,有效地控制建筑结构的不均匀沉降。而箱型基础则是广泛应用于高层建筑中,这种基础形式能够将上部结构的荷载均匀地传给基础,有利于提高建筑结构的抗震与抗风能力。
结束语
作为一种对传统建筑结构设计方式的一种颠覆和根本性改良的设计方式概念设计应该在实际的设计过程中得到应有的重视和运用。但是这种运用的成功与否实际上在很大程度上都依赖于我们以一种尤为正确、合理的方式对其进行看待和处理。当然正如我们在文中说到的那样建筑结构设计中的概念设计有着自身的复杂性,其在设计要点以及注意事项上也表现出一定的多样性,但是其在今后的发展中也必将发生重要改变。
参考文献:
[1]黄晓莺.试论建筑抗震设计中的概念设计[J].河北建筑科技学院学报,2001,03:38-40.
[2]毕毅.高层建筑结构的概念设计[J].盐城工学院学报,2001,01:33-35.
[3]益德清,杨学林.房屋建筑结构设计中的常见问题[J].浙江建筑,2002,02:14-18.