关于结构设计中概念设计的研究.docx

关于结构设计中概念设计的研究 摘要:概念设计在建筑结构设计中占据着相当重要的地位。本文从其基本内涵入手,对结构设计中的概念设计进行了深入的研究,详细论述了建筑结构设计中概念设计的意义,概念设计的具体应用,以及概念设计中需要注意的问题。 下载 关键词:结构设计 概念设计 研究 建筑行业的迅速发展,使得对建筑中结构设计的研究也越来越深入。概念设计在建筑结构设计中占据着相当重要的地位,关于概念设计的研究对促进建筑结构设计的进一步发展具有积极的推动作用。下面将对其展开详细的论述和研究。 一、建筑结构设计中概念的基本内涵 概念设计指的是工程师在充分运用思维判断能力的前提下,根据建筑结构的抗震原则,对建筑结构设计的方案进行宏观性的评价、鉴别与选择,继而采取合理有效的措施将建筑物抗震中存在的薄弱环节清除,以达到合理设计的最终目标。 二、建筑结构设计中概念设计的意义研究 1.完善建筑结构设计方案 概念设计能够在方案阶段就对建筑设计整体的结构体系有效进行合理的构思和比较,挑选出最为恰当的设计方案。利用概念设计所挑选出的方案,既能使后期设计阶段中存在的部分繁琐运算得以避免,同时又能使其经济方面的可靠性能得到良好的保证。 2.具备强烈的创新性 如果工程师能够将概念设计做好,那么随着其实践的逐渐积累,其结构概念也将愈渐丰富,而设计成果也必定日渐趋于完善。相对于传统依靠参照设计手册、过分依赖规范等死板保守的状况,其设计结果使先进的设计思想得以展现,具备强烈的创新性。 3.对电算结果的可靠性进行判断 对概念设计的良好掌握,既可使设计原则的正确性得以保障,又能对设计中所出现的各种问题加以及时有效地解决,实现设计水平的提高。尤其对于设计过程中所出现的技术性问题,运用概念设计对其产生原因进行深入分析,寻找出问题产生的根本原因并加以解决的策略,对电算结果可靠性的判断具有重要作用。 4.对计算机设计的不足之处加以弥补 建筑方案的初步设计过程,目前尚无法由计算机全部完成,因此,要求结构工程师必须对自身所掌握到的结构概念进行充分的综合运用,对计算机设计的不足之处加以弥补,从而选择合适的结构方法,保证最低造价的同时达到良好的效果。 三、建筑结构设计中概念设计的应用研究 1.对场地条件及基础进行选择 在场地条件及基础进行选择方面,一般情况下,要求在进行初步设计之前就完成勘探和选址工作,并尽可能地选择对抗震比较有利的地段。对抗震不利的危险地段要尽可能地避开,若确实无法避开,则尽量采取合理有效的措施,将不利影响降至最低,甚至达到完全消除。 2.对结构体系进行合理选择和布置 在对结构体系进行合理选择和布置的过程中,构件的强弱影响重大。即在建筑结构中,如果柱倒了,那么梁必然也会倒;但是如果梁倒了,那柱并非必然会倒,也就是说,柱的重要性要超过梁的重要性。因此,为保证柱的失效时间晚于梁,结构设计师们通常会将梁的设计故意设为相对薄弱的状态,达到把可能出现的损失降至最低程度的目的,即人们通常所说的“强柱弱梁”。 3.对外形尺寸和结构面的布置 对结构平面的布置要尽量符合简单、规范以及对称的原则,保证结构的刚度中心和质量中心相重合,达到减小扭转的目的,防止发生刚度突变以及出现薄弱层等问题。若建筑设计具备抗震要求,那么其结构的承载力、以及刚度最好是自上而下地递增,若其上下层结构的布置出现变化,应采取设置结构转换层的策略。 4.对结构计算的分析原则和程序的选择 对结构的内力进行分析以及位移计算的时候,内力以及位移依照弹性方法进行计算,对于截面设计可以采取塑性理论,对模型的分析以及简化处理、计算假定等要尽量符合或者接近其实际的工作状况。对于设有较大开洞的楼板要考虑到其弹性变形,防止误差太大导致计算结果无法使用的情况发生。 四、建筑结构设计中概念设计需要注意的问题研究 1.适宜刚度概念 在进行建筑结构设计的时候,对建筑物刚度的合理确定相当重要。如果建筑物的刚度相对较大,则刚结构的自振周期就相对较短,地震的时候其结构承受到的地震作用亦相对较大,既浪费材料,而且容易造成严重后果;如果建筑物的刚度相对较柔,则其地震时可能产生的变形相对较大,强度以及稳定性皆会受到影响,甚至影响到其正常使用。 2.充分认识和掌握结构的破坏机制和塑化历程 一般情况下,建筑结构的破坏机制主要有楼层破坏机制以及整体破坏机制两种,设计的过程中,设计人员要尽可能地对楼层破坏机制进行避免,主要原因是其结构中具有薄弱环节,当其它构件的承载能力还未来得及充分发挥出作用,它的整个结构就已提前被破坏。因此,如何构建出建筑结构更加先进的整体破坏机制,是设计人员需要努力的主要方向。 3.等强度与耗能设计原则 结构设计的时候,必须对因设计考虑欠周,或者因施工中的局部缺陷所引发的水平作用下部分主要承重结构发生提前破坏,甚至整幢建筑物连续破坏的问题加以仔细考虑和避免。整体设计方面,要注重对薄弱环节的加强,尽可能地实现等强度,同时对恰当部位下建筑结构大量耗能的特点加以关注。一个良好的建筑结构设计,必然具备良好的耗能系统。进行耗能构件的选择时,要注意几个方面: 耗能构件的屈服应力应保持处于弹性阶段工作构件的约束之内,即它们的屈服在整个建筑结构中是局部性的,不至于引发整体性的破坏问题; 耗能构件的选择,不宜采用主要承受竖向荷载的构件,例如柱、剪力墙之类; 为将地震能量尽可能多地消耗掉,耗能构件要保证足够的数量,且采用耗能构件要具备良好的延性。 4.结构延性设计原则 一般情况下,采用延性系数来表示结构延性所表示的结构极限变形与屈服变形的比值,其比值越大,表示结构的延性越好,若组成整体结构的各个构件都具备良好的延性,则结构整体亦能够具备良好的延性。 5.强柱弱梁设计原则 强柱弱梁设计原则的主要目的是保证在强地震作用下,柜架结构塑性铰首先发生在梁上,而不是柱上,将可能会出现的损失降至最低程度。 参考文献: 刘慧芝,李福来.浅析建筑结构设计中的概念设计与技术措施J.中小企业管理与科技(下