建筑结构设计与概念设计

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2015年19期 287

建筑结构设计与概念设计

朱俊朋

江苏铭城建筑设计院有限公司，江苏 盐城 224005

摘要：随着社会经济发展水平以及人民生活水平的不断提高，对居住环境的要求也随之不断提高。与此同时，人们的更高需求也为建筑行业的建筑水平提出了更高的要求。因此，必须在对建筑工程进行科学并且合理设计的基础上，通过丰富和创新性的设计来最大程度的满足人们的需求。目前，随着由于概念设计的不断应用，建筑结构设计水平得到了很大的提高，在现代化的建筑结构设计中扮演者越来越重要的作用，概念设计也将成为结构设计的一种主要的流行趋势。 关键词：建筑；结构设计；概念设计 中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)19-0287-01

1 引言

在结构概念设计时掌握好其原则和方法，就能为结构设计勾勒出正确的方向，从而做出在结构上安全经济、在建筑上美观的结构设计。概念设计是结构设计的核心和灵魂，它统领结构设计的全过程。作为一名结构设计工程师应该注重提高概念设计的能力，才能将结构设计做得更好。

2 概念设计的重要性

强调概念设计的重要，主要因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性，比如对混凝土结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远，为了弥补这类计算理论的缺陷，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。概念设计的重要，还在于在方案初步设计阶段，初步设计过程是不能借助于计算机来实现的，它需要综合运用结构概念，选择效果最好、造价最低的结构方案。综上所述，做好结构概念设计是做好结构设计的前提，也是工程设计方法发展的必然趋势。基于建筑结构的复杂多样性，结构的概念设计也存在着广阔的空间。

3 结构概念设计需遵循的原则 3.1 全面综合考虑原则

结构概念设计时，首先要对其所设计工程的各个方面做全面的考虑，包括建筑、结构和施工等方面。建筑方面要考虑空间、尺度等使用要求，采光、通风、防火等功能要求，美学、风格等美观要求；结构方面要考虑结构整体和关键部位受力的合理性，主要构件连接的牢固性，所选择结构体系的可靠性、经济性，以及材料在长期使用环境下的耐久性；施工方面要考虑取材的方便与否，成型的可能，以及做法的合理性。做好上述考虑，就为做好结构概念设计奠定了基础。

3.2 合理受力原则

概念设计是要正确运用力学原理处理结构的一般受力分析问题。结构的构造做法必须与结构的受力分析一致：①从受力和变形看，均匀受力优于集中受力，多跨连续优于单跨简支，刚性连接优于铰连接，空间作用优于平面作用，超静定的受力体系优于静定的受力体系。传力简捷比传力曲折好，要避免不明确的受力状态；要尽可能利用结构的对称性、刚度的相对性、变形的连续性和协调性，既要分析各部分构件的直接受力状态，还要分析整体结构的受力状态，要抓住主要的受力状态和变形，忽略次要的受力状态和变形；②从抗力和材料看，要尽可能选用以轴向受力为主的受力状态，尽可能增加结构和构件的截面惯性距和抗弯刚度、抗剪刚度，合理的选用材料和构件的截面；③从构件自身看，混凝土构件要避免剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土压溃先于钢筋屈服、钢筋和混凝土的粘结破坏先于构件自身破坏，以避免造成脆性失效；构件间和连接应使节点和预埋件的破坏不先于其连接件以便充分发挥构件自身的作用。

3.3 减轻自重原则

结构所承受的荷载有两种，竖向荷载和水平荷载。竖向荷载的85%以上是建筑自重，水平荷载中的地震作用与建筑物自重直接相关。减轻自重不仅可以减轻结构承受的荷载，而且可以降低工程造价、加快施工速度。减轻自重可采取以下措施：①采用轻质高强材料；②采取高效能的结构型式；③选择优越的结构体系；④选择合理的结构。

3.4 优化选型原则 根据环境、建筑功能选择适合的结构体系，如框架结构、剪力墙结构、框剪结构等。在满足使用要求的前提下优化结

构布置，平立面宜规则、对称，具有良好的整体性，竖向除规整外侧向刚度宜均匀变化，自下而上逐渐减小，避免突变。

3.5 空间作用原则

建筑物本身是一个空间结构，平时为了结构设计计算工作的简化，将它分解成各种平面受力状态进行量化分析，在结构概念设计是考虑建筑物内各部分结构的空间作用，实际上是还原到他本来的结构面貌。

4 概念设计在建筑结构设计中的应用

运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，同时也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。比如，有的设计人员用多、高层结构三维空间分析程序来计算底层框架，还人为的布置一些抗震墙，既不能满足楼层间的合理刚度比，也不能正确地反映底层框架在地震时受力状态。问题在于结构概念不明确 …… 此处隐藏：1047字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……