建筑结构设计中的概念设计与结构

点赞:20954 浏览:94134 近期更新时间:2024-03-02 作者:网友分享原创网站原创

【摘 要】进行建筑设计时,非常重要的一项就是结构设计,它会直接影响到建筑物的质量、安全、造价、承载力以及美观效果等等.对于建筑结构设计,概念设计与结构对策是至关重要的两项内容,这也能明显看出结构工程师的设计能力高低.本篇文章阐述了概念设计对于建筑结构设计的重要性,又从结构体系、协同工作以及材料利用这三个方面进一步剖析概念设计以及结构对策.

【关 键 词】建筑结构设计;概念设计;结构对策

一个建筑物在进行实体建造之前需要有一个初步的设想,这个设想即是建筑设计.要想保证建设工程的安全性以及科学性,就必须对建筑设计的质量严格把关.当今社会,工程科技快速发展,人们居住理念不断提升,要求建筑结构要发展多元化,同时需求也要多样化,这也将对结构设计造成很大的压力.因此,对结构设计水平的提高进行研究很有必要.

1概念设计对于建筑结构设计的重要性

1.1建筑结构设计的中心思想就是概念设计

在进行结构设计时,将整体的概念应用于一个特定的建筑空间,最后实现建筑结构总体方案的设计,这也是一个结构工程师主要的任务.概念设计可以体现先进设计思想的本质,一般情况下人们的普遍想法是,一个结构工程师对概念设计成果的完善以及创新,将会在他们工作年限不断增加的过程中处理得越来越到位,然而这个规律只是一种检测设,它只有在不被外部的一些条件加以约束限制的前提下才会出现.

在进行实际的操作时,伴随着不断明确细化的社会分工,对于大多数的结构工程师,他们不仅专业知识十分陈旧,而且缺乏概念设计的创新,在进行具体的设计实施工作时,他们也会十分依赖那些设计手册以及规范,抑或是进行模仿性质的创新,同时他们害怕于突破性以及自主性的创新,严重的甚至会产生抵触的情绪对于新的工艺以及建筑方面的新技术.

1.2优秀的概念设计有利于建筑结构设计目标的实现

在当今社会,计算机结构程序设计一体化已经被广泛应用,这些结构工程师在使用计算机进行处理而获得的设计结果,它们存在的不合理甚至产生的错误都没有被结构工程师及时地发现,就是因为它们过分地信赖计算机的设计处理结果.同时这也就导致了它们失去了学习结构设计时的信念,这个信念就是要独立自主地进行结构设计,由此也导致了这些结构工程师很难在创新上出现突破性的进展.

概念设计十分重要有个最主要的原因,就是由于计算理论以及结构设计理论这二者有很多的不可计算性以及缺陷性.例如在设计混凝土的结构时,结构工程师是使用弹性理论这个计算方法来计算内力,然而在进行截面设计时,却是使用的极限状态设计方法,这个设计方法是基于塑性理论的.由于这个计算结果十分矛盾,就导致了设计的结构受力状态与计算结果相比,具有很大的差别,所以有必要对计算方法以及计算理论造成的差别进行弥补,要达到满足结构设计这个目标,就需要应用非常优秀的概念设计以及结构对策.

1.3概念设计对初步设计阶段的作用显著

具有高精度是计算机处理的设计结果非常显著的一个特征,通常情况下,这会造成结构设计工程师误解结构工作性能,因此,结构设计人员必须培养较强的结构概念,只有这样才能够对结构工作性能理解得更加客观以及真实.从另一个角度出发,在设计方案的初步阶段才得以使概念设计的重要性明显体现,这是因为在初步设计阶段,结构设计人员需要完全依赖自身的专业知识,对知识加以运用,最后经过不断地进行优化以及组合才完成,因此结构工程师要加强学习结构概念,才可以在设计工作中做到游刃有余.

2概念设计与结构对策在建筑结构设计中的应用

《结构概念和体系》这本书是由美国工程院院士林同炎所著的,书中对建筑结构设计中概念设计的设计实例以及设计基础知识都进行深刻而广泛的阐述分析.同时指出,在进行规划结构总体方案的设计时,可以用整体概念,并且指出了结构各分体系间的相互力学关系以及总体系设计的简化近似方法.这为建筑师以及结构设计人员能够创造性地相互配合彼此的设计,并且让设计出的建筑物达到人们的需求以及认可都提供了良好的借鉴.

2.1结构效率与概念设计

在一定程度上,概念设计所遵循的是整体工作的原则.尤其是在今天,使用计算机技术来辅助结构设计已经变得非常普遍,这对结构设计人员的专业知识掌握程度提出了更高的要求,他们只有在具备明确的整体结构概念,才可以使他们设计出来的作品更加经济以及安全高效,同时还可以达到充分利用建筑材料的目的.换而言之,只有做出更好的概念设计,才可以更加高效率地应用建筑材料.特别针对我国,作为一个发展中国家,将建筑做到最好并且利用最少的资金,是进行建筑结构设计的最终目标.所以,只有在设计时充分利用材料,才可以最大限度地增加材料的结构效率.


有些构件的材料利用率非常低,例如最普通的受弯构件矩形截面梁,在应用结构概念进行分析时可得知,这是由于它特有的受力特点所决定的,这是由于应变梯度产生于梁的截面,

在构件处于轴心受力的状况下,就可以增加结构材料的利用率,因此平面桁架这种形式就应运而生了.我们可以这样理解平面桁架,把它看作“掏空”的梁,也就是把多余材料从梁中去除,不仅减轻自重又节省了成本;因此桁架的下弦对应着梁的受拉钢筋,上弦对应着受压边.

2.2结构体系与协同工作

上部结构与基础的关系是结构的协同工作的主要表现,因此必须将二者看作一个有机的整体,将他们结合以来一起处理.比如对于砖混结构来说,将以构造柱以及圈梁为依靠,把基础以及上部结构结合为一个整体,而不是仅仅以基础本身的刚度为依靠,来防止不均匀沉降的现象出现,并且它也作为设置构造柱以及圈梁的一个中心.

在进行工业产品的设计以及制造时,普遍存在着协同工作的概念,并且这个概念对于进行建筑结构的设计工作而言,要达到让结构内部的每一构件满足共同工作以及相互配合的要求,做到这一点,既要在极限的承载能力状态下,使结构构件可以协同工作以及共同承受存在的力,又要满足使它们必须拥有共同的耐久寿命的要求,才可以使每一构件在同一时刻达到极限状态.

在理解协同工作时,也要求在结构受力状态下,每一构件在结构中都可以同时达到较高的应力水平.此外,在进行设计多层以及高层结构时,要尽量不出现短柱,这样做是要使承载能力同时处于最大状态,此时同层的各柱都处于一样的水平位移.对于梁的要求也是这样,在同一榀框架中长、短梁同时存在,也是非常不好的.在水平力的作用下,处于梁端的正、负弯矩非常大,而且短跨梁的剪力同样也很大,这时竖向荷载所起的作用也就不明显,协同工作原则是不允许这样的设计的.

3小结

本文对建筑结构设计中的概念设计与结构对策主要从以上几个方面来分析.考虑问题的出发点不同也就导致分析的内容有所区别,但只要是在遵循科学准确的研究方法的前提下,所进行的探讨分析就是有价值的.要想促进建筑工程的快速进步与发展,还需要对建筑结构设计这项重要工作进行深入研究.

建筑结构设计中的概念设计与结构参考属性评定
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