建筑结构的概念设计

【摘 要】概念设计是指在工程概念的基础上,根据工程客观规律,对一些难以确定的问题进行全方位分析,并从宏观的角度进行建筑结构设计.在建筑结构中,只有充分发挥概念设计的作用,才能在提高建筑结构性能的前提下,节约建筑结构的成本,提高整个建筑工程的综合效益.

【关 键 词】建筑结构；概念设计；分析

前言

对于建筑结构而言,其受力环境十分复杂,建筑结构不仅会承受自身重量的荷载和使用荷载,还会受到水平方向的荷载,例如风力的荷载,同时在地震作用下,建筑结构的受力还会发生极大的变化,这就会降低建筑结构的安全性.通过建筑结构概念设计,能对建筑结构受力进行全方位分析,因此,为满足人们对建筑的使用要求,必须加大对建筑结构概念设计的重视力度.

1.建筑结构概念设计的重要性

对于建筑结构的概念设计,最大的特点是,不必和建筑结构设计软件一样,对各项数值进行计算,在很多情况下,设计人员在开展建筑结构设计活动时,设计人员经常会受到相关文件条例的影响,无法做出最科学的判断,因此,在实际工作中,为提高建筑结构设计的科学性,设计人员会在根据相关文件条例,通过总结自身的工作经验,从宏观的角度,整体上对建筑结构的各项性能进行全方位分析,这样才能在保证建筑结构符合相关质量要求的基础上,提高建筑结构经济性.在建筑结构设计中,概念设计不仅是引导设计人员对自身工作经验进行总结的一个过程,它还是一种比较科学的建筑结构设计理念,在建筑结构设计过程中,概念设计贯穿于平面设计、剖面设计、基础设计、抗震设计等各个方面,同时概念设计还可以减弱建筑结构设计软件对设计人员的影响,防止因计算结果错误,从而造成建筑结构设计不合理的现象.因此,对建筑结构而言,概念设计是十分重要的一个环节.

2.建筑结构概念设计的原则

在进行建筑结构概念设计时,要坚持以下几点原则：

（1）合理的确定设计方案.在进行建筑结构概念设计时,首先要合理的确定设计方案,确保建筑结构设计方案的安全性、经济性、结构受力情况、结构美观情况等均符合相关要求,同时还要保证建筑结构在施工过程中施工条件、安装运输等满足相关需求.

（2）最大限度的减轻建筑结构的自重.在进行建筑结构概念设计时,设计人员要在确保建筑结构质量的基础上,最大限度的减轻建筑结构的自身重量,这样不仅能有效地减少建筑结构承受的荷载作用,还能减少建筑结构的造价,增加建筑结构的经济性.

（3）科学的选择计算简图.对于建筑结构,计算简图的合理性对建筑结构的安全性有很大的影响,目前,设计人员在进行建筑结构设计时,对建筑结构设计软件的依赖性比较大,但由于建筑结构设计软件具有一定的机械性和局限性,对于一些现实的建筑结构难以精确的进行计算,这就需要从概念设计的角度进行协调补充,这样才能全面对建筑结构的受力情况进行分析.

3.建筑结构概念设计的应用

3.1平面设计中的概念设计

在进行建筑结构平面设计时,建筑结构是否能在水平荷载下发生侧移是衡量建筑结构设计效果的重要指标,因此,设计人员要在满足建筑结构使用功能的需求下,最大限度的提高建筑结构的抗侧力.对于建筑平面形状,一般要尽量设计成风压比较小的形式,同时设计人员在设计过程中,还要分析周围建筑对风压、水平荷载、垂直荷载等因素的影响进行考虑.考虑到地震因素,建筑平面的设计要尽量简单、规则,建筑宽度不宜太小,一般情况下,建筑结构的高宽比例要控制在5-6,建筑结构平面的长宽比不能超过6.建筑结构平面规则时,还要最大限度的保证结构平面刚度的对称性,这样才能避免扭转现象的产生.

3.2剖面设计中的概念设计

对于建筑结构剖面设计,首先要对建筑的高宽比进行严格的控制,这样才能为建筑结构的正常使用提供保障.其次要注意建筑的抗侧力结构强度需要从基础逐渐向顶层过渡,设计人员要防止垂直向上高度发生突变现象,避免建筑结构的水平荷载抵抗能力受到影响.在建筑结构设计过程中,当垂直方向的刚度变化比较大时,设计人员需要根据实际情况,合理的设置结构转换层.对于高层建筑,设计人员需要确保其锚固深度,这样才能提高高层建筑的抗倾覆能力.

3.3基础设计概念

近年来,随着高层建筑的增多,人们越来越注重地下空间的利用,对于地下结构,其刚度是否能对不均匀沉降进行有效地调节,已经成为衡量建筑结构设计质量的一项重要指标,因此,加强基础设计有十分重要的作用.对于建筑结构的基础部分,上半部连接着地上楼层,下半部连接着变化比较复杂的地质环境,设计人员将细短钢筋焊接在基础钢筋上,对高层建筑进行延伸测试,试验测得基础内受力钢筋应力为20kPa-30kPa,钢筋的实际受力仅为设计应力的1/10,而引起这种现象的因素有多,其中最重要的是地基和基础底面有很强的摩擦力,引起反弯作用,通过理论分析,当两种的摩擦系数为0.15时,钢筋的受力弯矩可以减少一半,因此,在进行基础设计时,设计人员需要合理的确定基础截面和配筋量,从而提高建筑基础的综合性能.

对于不同位置、不同地质条件的建筑结构,其基础形式存在一定的差异,常见的基础形式有桩基础、筏形基础、箱形基础等,在进行建筑基础设计时,设计人员必须对工程的实际情况进行认真的分析,根据具体情况,选择合理的基础形式,从而为建筑结构的正常使用提供保障.

3.4抗震设计中的概念设计

地震对建筑结构具有很强的威胁性,在地震情况下,建筑结构的受力情况很难判断,如果设计人员在进行建筑结构设计时,采用建筑结构设计软件,很可能在地震作用下,对建筑结构造成巨大的破坏,因此,为确保建筑结构的安全性,仅仅依靠建筑结构设计软件的计算结果是远远不够的,还需要借助概念设计对建筑结构设计的薄弱环节进行控制,这样才能提高建筑结构的抗震性能.在进行建筑结构抗震概念设计时要注意：

（1）合理的选择场地和地基.场地及地基的选择情况会对建筑结构的抗震性能产生直接的影响,因此,在进行建筑结构抗震设计时,要根据建筑地基情况进行,确保建筑结构的抗震设计与地基形式相符合.

（2）建筑结构能合理的传递地震力.在进行建筑结构抗震设计时,要根据抗震设计等级,合理的设计建筑将结构体系,确保建筑结构受力明确、传递地震力简单.

总结

在建筑结构设计中,通过概念设计能弥补建筑结构设计软件的不足,使得建筑结构设计更加科学、安全、经济,因此,在实际工作中,设计人员要特别注重建筑结构设计的概念设计,这样才能最大限度的提高建筑结构的综合性能,提高建筑结构的综合效益.