建筑设计中结构概念的应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 建筑设计中结构概念的应用 摘要:在建筑设计中设计师要重视 结构的地位，正确了解各种结构形式的 基本力学特点以及材料对结构的影响等 一些重要的结构概念，设计作品时灵活 地运用结构概念，使设计更加完善合理。 本文对建筑结构概念设计的定义及其重 要性进行了分析，阐述了结构概念设计 的要点，同时就建筑设计过程中结构概 念设计的应用做了论述。 中国论文网 /2/view-12911258.htm 关键词：建筑结构；概念设计； 结构设计 概念是一种反映事物本质属性的 思维形式,它反映客观事物一般的、本质 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 的特征,是人们在实践基础上经过感性认 识上升到理性认识而形成的。随着社会 经济的发展和人们生活水平的日益提高, 对建筑结构设计也提出了更高的要求,结 构概念设计的思想被越来越多的结构设 计工程师所接受,并将在结构设计中发挥 越来越大的作用。 一、结构概念设计的含义及其重 要性 结构概念设计是指不经数值计算， 尤其在一些难以做出精确理性分析或在 规范中难以规定的问题中，依据整体结 构体系与分体系之间的力学关系、结构 破坏机理、震害、试验现象和工程经验 所获得的基本设计原则和设计思想，从 整体的角度来确定建筑结构的总体布置 和抗震细部措施的宏观控制。 在建筑设计的方案阶段，从总体 出发，采用概念性近似计算方法，能迅 速、有效地对结构体系进行构思、比较 和选择。这种方法虽有一定误差，但概 念清楚、定性准确、手算简单快捷，能 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 很快选择出最佳方案，具有较好的经济、 可靠性能， 同时也是施工图设计阶段 判断计算机内力分析输出数据可靠与否 的主要依据。 二、建筑设计中结构概念设计要 点 1、合理选择结构方案 结构概念设计的目的是力求设计 方案经济、合理、适用,结构概念设计必 须选择一个经济合理的结构方案,即要选 择一个切实可行的结构形式和结构体系。 结构体系应该明确总体布置、抗震节点 分析、应力等方面。同一结构单元不宜 混用不同结构体系,力求平面和竖向规则。 总之,必须对建筑师设计要求、结构特点、 材料供应、施工条件等情况进行综合分 析,并与施工、业主等方面充分协商,在 此基础上进行结构选型,确定结构方案, 必要时还应进行多方案比较,择优选用。 2、选用恰当的计算简图 计算简图是进行结构计算的基础, 如果计算简图选用不当会导致结构安全 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 事故的发生,因此选择恰当的计算简图是 保证结构安全的重要条件,设计师要从实 际出发选择合理的计算简图,并且计算简 图还应有相应的构造措施来保证。此外, 设计师还要注意到在实际结构的节点不 可能是纯粹的刚结或铰结点,但是在计算 简图的误差应在设计允许范围之内。 3、正确分析计算结果 在结构设计中普遍采用计算机技 术,但是由于软件种类的繁多,而且不同 的软件也是存在着很大的差异性,这样就 会往往导致计算结果的不相同。因此,设 计师要对程序的适用范围、技术条件等 全面了解。由于软件本身有缺陷均会导 致错误的计算结果,因此,设计师要充分 认识到计算参数的重要性,要凭着自己过 硬的专业知识、丰富的经验,在拿到电算 结果时应认真分析,要正确地输入合理的 计算参数,慎重校核,作出合理判断。 三、建筑设计中结构概念设计的 应用 1、抗震概念设计 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 地震具有难以把握的复杂性和动 态变化特点，要准确地预见建筑物所遭 遇的地震特性及详细参数，是难以做到 的。只有辅以准确的概念设计，在宏观 上对抗震结构进行控制，正确分析计算 结果，合理地对薄弱环节采取构造加强 措施，才能在经济合理的前提下，设计 出抗震性能优良的建筑。 为了保证建筑具有足够的抗震能 力，通过结构概念设计从宏观上控制结 构的抗震性能应充分考虑以下环节： 选择对抗震有利的场地及地基，避免地 面变形的直接危害，采取措施保证地基 的稳定性。 进行合理的基础设计， 同一结构单元不宜设置在性质不同的地 基土上，不宜采用不同的基础形式，设 计时宜最大限度地发挥地基的潜力。 建筑物的体型应力求简单、规则、对称， 质量和刚度变化均匀，以减少地震作用 产生的变形、应力集中及扭转反应。 选择合理的结构体系，抗侧构件力求均 匀对称，设置多道抗震防线，避免局部 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 出现薄弱部位，要求结构布置受力明确， 传力简捷。各类构件之间要有可靠的 连接，并具有必要的强度和变形能力， 从而获得整个结构良好的抗震性能。 强调结构空间整体性，平面加强连接， 竖向确保足够整体刚度。重视对非结 构构件的处理，利用其对主体结构的有 利影响，避免不合理设置导致对主体结 构的不利影响。尽量减轻结构自重， 减少地基土压力，从而降低向建筑物传 输的地震力。 2、高层建筑结构概念设计 高层建筑结构概念设计中以下几 个问题值得重视：正确认识高层建筑 的受力特点，选择合理的结构类型。高 层建筑的受力特点不同于低层建筑。高 层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构， 水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的 影响，水平荷载是结构设计的控制因素。 结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以 及拉应力和压应力应有足够的强度和刚 度，使随着高度增加所引起的侧向变形 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 限制在结构允许范围内。根据高层建筑 的受力特点，选择切实可行的结构类型 是非常必要的。正确选择合理的结构 体系。由于高层建筑中抗水平力成为设 计的主要矛盾，因此采用何种抗侧力结 构是结构设计的关键性问题。选择高层 建筑结构抗侧力体系通常需要考虑的两 个主要原因是建筑物的高度和使用功能。 选择合理的结构布置。结构布置的合 理与否很大程度影响着建筑的使用、结 构的经济性和施工的合理性。结构布置 不当，常常造成薄弱环节，引起震害。 在结构布置时，应加强结构的整体性及 刚度，加强构件的连接，加强结构的薄 弱部位和应力复杂部位的强度。提高 结构的抗震性能。由于高层建筑的受力 特点不同于低层建筑，因此在地震区进 行高层建筑结构设计时，除应保证结构 具有足够的强度和刚度外，还应具有良 好的抗震性能，结构必须具有一定的塑 性变形能力来吸收地震所产生的能量， 减弱地震破坏的影响。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 3、基础中的结构概念设计 地基土的不确定性很强，至今还 没有哪个模型能够对其作精确的描述。 因此，在基础的设计中，更需要根据基 本理论知识及丰富的实践经验，分析、 预见可能出现的各种问题，从而找到最 合理的处理方案。因此，结构概念设计 在基础设计中的作用尤为重要。建筑结 构设计常规的方法是将上部结构、基础 作为彼此独立、离散的结构单元进行力 学分析。实践表明，这种常规法计算得 到的基底应力和基础沉降量往往与实测 值相差甚远。事实上，基础问题的解决 不宜单纯只着眼于基础。在上部结构设 计过程中，应该注意由于地基沉降变形 差异而引起的上部结构次应力、开裂等 不良现象。所以应该把基础和上部结构 视为一个统一的整体，从二者相互作用 的概念出发来考虑基础方案。当然，整 体的相互作用分析相当复杂，合理的方 法应该从二者之间满足静力平衡和变形 协调两个条件出发进行分析。设计人员 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 除了具各土力学、地基基础的基本理论 知识外，还应该掌握基础与上部结构相 互作用的基本概念、原理，了解基础刚 度变化对上部结构内力的影响、上部结 构对基础变形的约束作用，以及采用不 同地基计算模型可能在基础和上部结构 中产生的差异。这样，在基础选型、布 置以及地基模型、参数的选取时，才能 够从共同作用的角度加以考虑，力求设 计出最为经济、合理的基础方案。 四、结语 随着各项建筑理论的日益丰富,发 展先进