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工业建筑的概念模板(10篇)

发布时间:2024-08-18 01:25人气:

  导言:作为写好者,不可错过为您精心挑选的10篇工业建筑的概念,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

工业建筑的概念模板(10篇)(图1)

  结构工程时在进行设计时,有大量的工程需要计算,部分内容计算方式较为繁琐,工作量较大。随了计算机技术的成熟和软件的逐步推广,建筑的结构分析软件被应用到建筑结构设计中,解决了结构工程时手工计算的难题,也提高了结构设计的工作效率,提高了设计的准确程度。由于结构计算软件的节省了大量的传统工作,被结果设计工程师经常使用。在过分依赖软件的背后,带来的是设计的单一,结构设计变成单纯的软件化,结构设计职位也变成了熟悉软件操作即可的基本要求,这造成建筑墨守成规,缺乏结构创新。

  工业建筑是进行工业生产的房屋,由于其特有的建筑使用性质,在工业进行建筑设计中,要根据其特点进行设计。

  (1)工业建筑要密切结合生产,要满足工业生产的要求,为生产工人创造良好的劳动卫生条件,工业建筑设计要有利于提高劳动效率和生产产品质量。

  (2)工程生产的类别较多,也存在较大的差异。生产类别有轻型也有重型,有热加工也有冷加工,有的要求开敞,有的要求恒温,这对建筑在空间布局、体型、室内处理、立面和层数等方面有直接影响。这就要求建筑要根据生产工艺的不同特征来设计不同的建筑厂房。

  (3)部分工业建筑和厂房中需要使用起重机械和大量的设备,还有的需要较为高大的敞通空间,在内部通风、采光、屋面排水、建筑构造处理等方面都要比民用建筑复杂。

  在建筑设计中,通过不断的设计研究和实践,结构设计工程师积累了大量的经验,并在行业形成了一系列的设计规范、标准图集和设计手册等。近些年来,计算机技术得到广泛应用和普及,计算及结构程序被大量应用到建筑结构工程中,设计单位开始抛弃图版,开始在计算机上挥动鼠标操作。在此表象下,部分结构工程师通常都会形成一种错觉:建筑结构设计很简单,仅仅需要遵循设计规范、标准图集和设计手册,在根据建造师给出的非结构空间方案,利用计算机完成。在设计中,结构设计师变成了拼图的玩家,被动的操作着建筑的结构设计。这导致建筑结构无法有效运用结构工程的知识,同时也容易造成和建造师发生交流分歧。

  在我国现行的《建筑结构设计统一标准》 (GBJ68-84)采用了概率理论作为基础来规范建筑结构极限状态的设计准则,要求建筑在结构设计中要经济合理、技术先进、安全适用。概率极限状态虽然较为科学合理,但在运算过程中,还存在一定程度的近似,仅仅能算作近似概率法。建筑结构设计中,无法凭借极限状态来估计建筑结构的真正承载能力。建筑是一个空间结构,结构总的各种构件通过复杂的方式来共同工作,且不脱离总的结构体系。在目前的建筑结构设计中,在空间结构体系的整体研究上存在一定的局限性,导致待设计中采用了简化和假定。建筑结构设计工程师要杜绝盲目的抄写规范,而是要将规范当作实际参考和指南,在实际的项目设计中要进行合理的搭配和选择,这就要求结构工程师对建筑整体结构体系和建筑结构分体系二者之间存在的力学关系具有较为透彻的认知,在结构设计时,要将概念设计应用到实际设计工作中。

  概念设计是通过运用清晰的结构概念,不需经过数值计算,依靠结构整体体系和分体系之间的力学关系、震害、破坏机理、工程经验和实现现象所获得的设计原则和设计思想,对工业建筑结构和相关计算结构进行正确分析,综合考虑结构的实际受力状况,计算假设间的差异大小,对建筑结构和构造进行设计。工业建筑的结构概念设计是展现建筑结构工程师的设计思想的关键,而结构工程师主要任务是要在一定的建筑功能和生产工艺要求下完成建筑的结构设计,要妥善处理建筑和结构、结构和构件、结构和工艺、结构和结构之间的关系,其最终目标是要设计出合理的产品。计算机软件也存在一定的局限性,无法适应处理所有的建筑结构问题,在实际设计中,也无法大量的运用计算机软件来准确的进行结构构件分析,这就要求工业建筑设计中要强调概念设计的重要性,通过结构概念设计和结构措施来设计最终的合理的建筑结构。

  建筑结构设计中,计算机程序的计算结果是根据设计中的不同工况而提供的不同数据,但到底是何种工况才是最适合的工况,哪种工况结果是最需要的结果,这类问题需要结合不同的工况计算来综合分析,在此情况下,建筑结构工程师要加强结构概念设计的应用,才能准确判断出计算机计算结果的准确性和合理性,而最终筛选出需要的结果。

  在工业建筑的初步设计阶段、方案设计阶段中,无法完全借助计算机的结构计算分析软件来处理,这需要结构工程师对建筑结构布置和结构体系根据工艺的布置方案来做出相应的规划,必要时候要进行建模计算,提高最终设计方案的合理性和可行性。在确定方案时,要和大工艺的设备选型相辅相成,要满足大型设备的独特需求。大型设备的生产制作周期较长,一般在得到相关责任人审查后,施工建设单位才会开始联系相关的设备制造商,开始提供供货,在此阶J9九游会登录入口首页段中,相应的结构设计方案要成为下阶段施工设计的依据,一旦此时忽略了大型设备的影响,或是对其他项目考虑不周,会导致下阶段非常麻烦,更有甚者导致项目无法进行。结构设计工程时在初步设计阶段和方案设计阶段中,要综合运行结构概念,结合工业生产工艺的特点,选择建筑结构性能较好,较为经济的结构方案,运用结构概念,在深刻了解结构性能的基础上,灵活运用到结构设计中。结合结构分析软件,建立合理的简化模型,利用计算机结构分析软件的优势,提供经济合理的建筑结构设计方案,为施工图设计做好充分准备。

  另外,随着社会的发展,未来出现大型和超大型的工业建筑会越来越多,其建筑的体型也会越来越复杂,钢结构会大量的应用到工业建筑中,这就要建筑结构提高设计标准和要求,在满足工程进步和生产工艺要求的同时,要将钢筋混凝土结构和钢结构进行组合使用,在提高施工进度的同时,要便于后期的安装。要提高建筑结构概念设计,改善计算机分析软件的滞后性,逐步完善结构分析的功能。在利用计算机软件的基础上,融入结构概念,通过恰当的设计、假定、简化,使计算机分析更接近真值,保证计算分析结果的有效、合理、可行。

  工业建筑结构设计中,在总结设计经验的基础上,融入结构概念设计,这要求结构设计工程师要富于创新,并要有丰富的实践经验,通过建造师的协同,来提高工业建筑的结构设计质量。

  改革开放以来,随着我国社会市场经济的大力发展以及科学技术等在各领域的广泛使用,我国城市化建设的脚步也随之加快,因此,促进了我国各地建筑行业的蓬勃发展,而为应对社会发展的需要,满足人们对生活居住的建筑场所日趋严格的要求,建筑建设技术也在不断的进行着创新和完善。

  在设计建筑结构过程中,概念设计和结构措施则发挥着重要作用,通过对概念设计和结构措施的有效运用,从根本上增强了建筑结构设计的水平和程度,从而推动了我国建筑行业的快速发展和提高了我国国民经济的发展水平。

  结构是建筑物的脊柱,没有结构,就没有建筑物的存在,由此可见,建筑结构设计的重要性是不可小觑的,它可能会直接影响到建筑成型的质量和建筑架构的完整性。

  建筑结构设计就是建筑结构设计人员对所要施工的建筑的表达。其主要是对建筑本身所要表达的设计内容与组成结构进行调整设计的过程。建筑结构设计主要分为三个方面:结构方案、结构计算和施工图设计。

  结构方案的主要内容是根据建筑工程的重要性,施工场所现场的勘查检测结果,建筑物所在地的地质构造、抗震程度,建筑物的高度、楼层层数以及建筑风格来确定结构形式制定结构方案。在确定了结构形式后,需要根据不同结构形式的要求和标准来计算结构的受力和承重,这个过程统称为结构计算。在绘制建筑结构平面布置图之前,需确定要不要输入构图软件进行建模。

  随着建筑行业的发展,建筑结构设计也面临着更为严峻的挑战,在此背景下,概念设计以其自身特有的性质而为设计人员广泛应用于建筑行业。概念设计为建筑结构设计提供了科学的基础,对建筑行业的蓬勃发展奠定了坚实的基础。

  概念设计是由分析用户需求到生成概念设计产品的一系列有序的、可进行组织的、有目标的设计活动。概念设计显示了建筑结构设计多样化的需求,组织集合了相关设计人员对建筑结构设计方面的设计灵感、设计理念、设计经验以及与建筑设计工程有关联的实践知识,最终对建筑物的整体结构和总的施工方案进行了全面深入的规划和部署。

  概念设计主要是从设计建筑结构的整体方案着手开始,严格按照有关建筑结构设计方面的要求和标准处理建筑结构在设计过程中经常出现的力学分布计算以及建筑结构承重等问题。

  在建筑结构设计过程中,概念设计占据着让人不可小觑的地位,由于现阶段结构设计的知识理论还存在着一些不足与缺陷,因此通过合理使用概念设计,能完善建筑结构设计的设计及理念以及在设计结果方面的不足,而且还能丰富建筑工程师以及结构工程设计人员的实践经验。但是在建筑结构设计工程的实际实施过程中,大部分建筑结构设计师仅仅把设计的应用局限于提前制定出的设计方案以及规定的范围内,不懂得变通,拘泥于教条,不进行任何的创新和突破,以此错过了很多新的挑战和机遇。这种缺乏创造力的设计,导致我国建筑结构行业在其形式和内容上难以有新的突破和创新,是我国建筑行业的发展速度一直不如国外发达国家。因此,作为建筑结构设计师应该综合利用概念设计的基本概念以及自身作为建筑设计师所积累的经验,打破陈旧规则和教条主义的限制,创新的选择安全、可靠、经济、适用的设计方案,以此保障建筑结构设计方案的合理性,成功的完成设计任务。

  结构措施在建筑结构中的应用主要体现在对材料的利用以及设计结构过程中的协调一致上。

  结构措施在建筑结构设计中包括协同工作与极大限度提高材料利用率这两大作用,为实现这两大作用,我们需要了解结构措施在建筑设计工程中所起到的积极作用。

  在建筑结构设计工程中保持协同工作,在建筑结构设计过程中有关概念设计的协同工作发挥了重大的影响作用。结构的协同工作表现在基础与上部结构的关系中,因此必须将基础与上部结构视为一个完整的有机体,不能将其分开单独来处理。而对协同工作的另一个理解为,当建筑结构受力时,组成建筑结构的各个部分能够均匀受力,从而使各个部分能够同时达到相同的受力水平,保证了建筑物各个构件具有共同的耐久性。

  我们在进行建筑结构设计时,协同工作意味着结构设计工程中发挥着建筑物结构中各个部件之间能够进行相互利用和配合的协同作用。通过协同工作,保证了建筑物结构的稳定性与建筑工程最终成就的质量,从而推动了建筑结构设计技术的蓬勃发展。

  通过协同工作的实施,不仅保证了建筑物结构的稳定性程度,且提高了建筑工程中对材料的利用程度。目前,随着人类社会文明的高速发展,在人们生活水平提高的同时,对环保节能也越来越重视,因此,建筑作业过程中节能减排的环保理念发挥着积极的引导作用,环保理念的应用,提高了对建筑材料的利用程度,从而降低了施工材料的损耗程度,减少了资源的浪费,节约了大量的建筑成本。经过国内外大量建筑结构设计工程师的研究表明,建筑材料的利用率越高,则建筑结构的协同工作能力以及建筑物的稳定性也就越高。尤其是在现阶段注重节能、减排等环保意识越来越强的社会背景下,我们要求在建筑设计过程中能够实现用最少量的投入来获取最大量化的产出。

  协同工作的实现是建筑概念设计的必要部分,而在概念设计日趋重要的今天,若要有效实施建筑结构设计中的结构措施,建筑工程师需要具备过硬的专业知识以及深厚的基础理论知识,并要充分借鉴国内外相关建筑方面的实践理论和设计思想,充分发挥创新创作精神,从而设计出具有新意的建筑作品。

  由前文可知,概念设计与结构措施在建筑结构设计过程中是相互协调与合作的,因此在设计建筑物结构时,要充分考虑建筑结构中的各个构件与结构体系的综合利用,协同工作。而各组件之间的协同工作不仅要求组件之间能够均匀受力,还要拥有共同的使用寿命。

  建筑事业是关系国计民生的一项重要事业,也是我国经济发展的支柱产业。在我国社会城市化进程过度中具有极其重要的地位。随着计算机的普及和广泛应用,在结构设计中给部分工程师造成一种错觉,认为建筑结构设计与先前的理论体系产生脱节,仅仅是一些图形的拼凑,使得传统的结构设计方法普遍存在墨守成规的现象,结构设计失去了应该具有的创新思想等。在建筑结构设计中,概念设计与结构措施至关重要,只有采用先进的设计思想与方法才能够赶上现代化建设发展的步伐,同时也反映了一个结构工程师的设计水平。本文对建筑结构设计中的概念设计与结构措施进行分析并提出自己的看法。

  概念设计是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法,是完整而全面的设计过程,它通过设计概念将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计。将概念设计理念引入到建筑结构设计之中便形成了建筑结构概念设计。建筑结构概念设计以建筑工程概念为设计依据,采用能够满足建筑工程相关要求和符合建筑工程的客观规律的方法,进而实现对建筑工程的宏观控制。

  其设计理念是在建筑结构总体方案设计的最开始,就将建筑领域的相关理论知识正确应用到实际问题的处理之中,通过对实际问题的分析,比如结构体系、房屋体形、刚度分布等等,去实现设计方案。在这过程中需要工程师具备结构方面相关知识,依据相关规范、规程,从宏观上对建筑设计方案进行评价、鉴别、选择,抓住要点,用正确的概念来指导概念设计 。

  随着行业设计理念的不断进步发展,结构概念设计在建筑结构设计中被广泛地应用。使得目前我国建筑结构设计无论从质量和效率方面都得到了很大的提升。同时此种设计方法经过专业同行的不断发展推进,已经积累了大量宝贵的实践经验,相关设计方法理念也得到不断继承和发扬。

  概念设计可以实现结构设计方案的完美化。在建筑设计的方案阶段对设计方案进行有效把握,依靠工程师的知识体系以及依据相关规程,通过主、客观结合的方式,在方案设定初期,这能实现优化选择,从而避免了后期设计阶段计算中的困难,同时又能使方案高效、经济地制定。

  概念设计可以实现结构设计方案的创新性。随着人们对计算机依赖程度的加剧,很多设计工作者已经习惯性传统设计,结果造成设计方案没有新意。二概念性设计理念体现的是先进的设计思想,能够实现现代化建筑结构新颖、经济地创新设计。

  另外,建筑结构概念设计还可以可判断电算结果可靠性,利用概念设计来分析原因,找到问题的症结所在,弥补计算机初步设计阶段不能优化设计方案的不足等。

  地震作用对建筑物的损害极大,在建筑结构设计体系中,工程师应该在初步设计前进行合理选址。通过对场地的勘察,尽量选择有利于抗震的场地,尽量避免在不利于抗震的危险地段建造建筑。

  在建筑结构设计中“强柱弱梁”的概念一直为人们所重视,因此在建筑设计过程中,工程师要对梁、柱的刚度进行相对弱化处理,保证在建筑破坏过程中,首先是梁发生破坏。

  建筑设计中不同建筑截面和构件需要采用不同的力学假定进行分析计算,如果选用的计算理论与实际状况不符,那么就会产生很大的计算误差,造成计算结果无法使用。因而,工程师应该依据不同构件的实际情况合理选用计算假定,符合或接近结构的实际工作情况。

  结构平面布置应尽量简单、规则和对称,使结构的刚度中心与质量中心重合,以减小扭转,避免刚度突变和出现薄弱层的情况。如果同一栋建筑上下结构布置发生变化,结构刚度就会发生巨大改变,此时为了保证建筑的合理过度,便要设置结构转换层。

  建筑结构的协同工作顾名思义就是要求建筑结构的组成构件在受到外力作用时,能够相互配合,使作用效应能够合理地被结构构件承担。结构构件在协同工作时,形成一个有机整体,共同承担荷载,实现内力合理分配,共同达到极限状态。

  例如,在砖混结构中,建筑基础与上部砌体结构必须依靠圈梁和构造柱联接,协同工作,使结构构件受力均匀,避免出现局部超出承载极限破坏,联合受力才能够实现建筑的整体稳定性;高层建筑中,由于底部受力巨大,角柱需要极大的抗扭性,要求给角柱设计较大的抗扭能力,此时可以通过采用田字型柱保持相关的受力,增大长细比例等措施。

  协同工作设计,还在于对材料的充分利用。当建筑结构内部构件能够实现协同工作时,这也表明材料的利用率也越高。其核心思想可以简单理解为“花最少的钱,做最好的建筑”。

  例如,传统的矩形截面梁就存在利用率低的情况。矩形截面梁的受力性能体现了大部分材料的存在实际上是降低了材料的利用率。对这种等截面梁来说,大部分区段,即使是拉压边缘,其应力水平均较低。针对梁的受力特点,可以将桁架设计为与弯矩图相似的形状,从而使桁架的弦杆受力均匀。本着这种设计理念才能够真正实现建筑结构设计的合理性与经济性。

  虽然在建筑工程建设中,建筑材料和施工技术已经得到很大的发展,但是没有先进的设计理念,科学、经济、新颖的建筑结构设计还是无从实现。必须对建筑进行科学合理的结构设计才能够实现对建筑结构的宏观控制,从而大幅度提高建筑结构设计的质量和效率。

  通过本文对建筑结构设计中概念设计、应用以及建筑结构措施的简要分析,希望能够对读者在建筑结构设计有所帮助。总之,随着社会经济的不断发展和人们生活水平逐渐提高,社会对建筑结构设计的要求也越来越高。概念设计这种科学合理的设计理念将会在建筑结构设计中扮演更为重要的角色,同时相信它也将为建筑结构设计的发展做出更大的贡献。

  [1] 陈刚. 建筑结构设计中的概念设计与结构措施[J]. 广西大学学报( 自然科学版),2007, 32 (增).

  在建筑结构设计过程中,概念设计与错够措施是相当重要的一部分内容。良好的概念设计与结构措施在一定程度上反映了结构设计人员的专业设计业务水平,下面主要概述作者对在建筑结构设计中的概念设计与结构措施的认识,并提出几点个人的观点及看法。

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  概念设计的主要内容是从建筑结构设计的总体方案开始,主要是应用人们对于建筑结构抗震设计方面知识去严格把握处理建筑结构设计工作当中的常见问题,如房屋整体机构体系、力学分布计算和结构构件延性等问题。一般认为,我们应用概念设计与结构措施主要是从宏观原则的角度出发对所发现的问题进行合理评价、有效鉴别和优化选择等处理过程,然后再通过计算整理和构造措施,以避免和减少建筑结构设计中出现抗震的薄弱部位。这一过程主要是考验建筑结构设计工作人员判断思维能力,原则上是通过从大量的建筑结构震害经验中总结设计经验,宏观上确定并尽可能地解决建筑结构设计中的常见问题。由此可见,作为专业的建筑结构设计专业人员必需全面了解建筑的整体结构抗震设计的特点,重点是从建筑结构承载力分布情况考虑,发现问题,突出矛盾,以求利用正确的设计理念指导建筑结构概念设计。通常,概念设计所涉及的内容非常广泛,不仅仅要遵循建筑整体总体方案确立的基本原则,还需要考虑到非材料的正确使用和结构关键部位的细部构造设计。

  当前,概念设计是建筑结构设计中能够展现先进设计思想理念的重要内容之一。在已经拟定的建筑设计空间中应用概念设计来完成建筑结构的总体设计方案,且可以良好地处理建筑结构构件之间的协调与配合的关系非常重要。但是,鉴于目前建筑行业在设计分工方面明显细分化的现状,专业的建筑结构设计工作人员也只能够单调地依赖与国家编制的规范规程和设计手册等,习惯了传统的设计流程,开拓创新性明显不足,这样就造成概念设计与结构措施的应用推广遇阻,实难以全面发挥预期的作用效果。

  从经历几年的实践经验来看,建筑结构设计的概念设计与结构措施是非常重要,之所以重要是因为在我国现在所推行的建筑结构设计理论与计算理论中还存在许多不可忽略的缺陷和问题,如建筑结构混凝土构件内力和截面设计计算,内力计算主要是基于材料弹性理论,而混凝土构件截面是基于材料塑性理论的研究成果,二者之间就出现了一个比较突出的矛盾关系,往往由于这种矛盾关系导致设计计算的结果与使用结构的实际承载力分布情况偏差很大。概念设计与结构措施主要就是利用其先进的设计思想理念以弥补这种计算偏差的缺陷或者说是在设计过程中对不具备可计算性的结构设计实现可计算性。建筑结构设计的概念设计之所以重要还在于建筑结构设计的初步设计阶段是不能够通过依靠计算机来完成的,而主要的设计手段是需要专业的结构设计人员运用自身所掌握的对建筑结构概念的认识并结合经验选择一种成本最低、效果最好的结构设计方案。这就要求设计人员必须深刻地了解各类建筑结构的性能和特点,不断加强自身的专业技能和知识水平,并且能够充分应用,灵活运用。同时,由于现在的计算机技术逐渐在建筑设计与施工行业中起到了相当重要的作用,计算机技术具有计算高速、高精度的特点,这样往往会给建筑结构设计人员造成建筑结构工作性能的误解,对加强设计人员对建筑结构设计概念的意识培养造成极大的影响。

  2.1协同设计工作与结构体系的应用在不断的结构设计研究与实践中我们可以发现,协同工作的概念已广泛存在于我国工业生产设计与制造行业之中,对于工业产品主要要求的是其在没有达到设计寿命时尽可能控制质量不损坏,而对于建筑工程结构的设计,协同工作的概念更被进一步的延伸,要求建筑结构内部构件在能够承载各种极限状态下的合理受力不致破坏,且还需要各个构件之间的相互协调和配合工作。应该注意的问题是建筑结构的协同工作注意表现在建筑基础与上部结构的关系上,务必将建筑基础与上部结构视为一个有机的系统整体,而不能够将二者分开设计处理。对于协同工作概念的理解还要考虑到结构在受到荷载的情况下,建筑结构内部各个构件都具有一定标准的应力承载水平。尤其是对于多、高层建筑物的结构设计时,为了能够使得同层各个承力柱在一个相同的水平位移范围之内,应避免设计过多的短柱。但是,随着建筑物高度与层数的不断增大,为避免底层竖向承力柱的截面积越来越大的情况,就不得不增加多、高层建筑下几层短柱的设计数量。因此,田形柱的设计作为一个特殊的设计手段解决了这个问题。多、高层建筑结构设计的主要目的要求是为了抵抗水平力的作用以防止发生扭转,为了能够有效地抵抗多、高层结构的水平力作用,在一个平面之上的若干个正交方向的尺寸应尽量减小之间的距离,以保证在此两个方向上的惯性矩相等,所以多、高层建筑抗侧力结构的设计应尽量将其设置在建筑结构的四周,以增加整体结构的抗侧刚度和抗扭惯性矩等稳定性能。

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  协同工作与材料利用率的应用是建筑结构概念设计与结构措施的另一项重要内容。设计材料的利用率越高,就体现出建筑结构设计协同工作的程度就越高。我国作为一个发展中大国,建筑结构概念设计的目的还在于能花最少的钱做最好的工程,设计材料利用率的高与低就是直接的体现。最后,我们应认识到协同工作原则也是建筑整体设计的工作原则,在建筑结构概念设计越来越被重视的今天,针对于建筑结构设计专业人员的要求标准,必须要具备深厚的结构设计基本理论知识基础,并且能够在实践经验当中不断吸收先进的设计思想和理念,以精益求精的工作态度完成设计工作。

  伴随着我国社会经济的发展和人民生活水平质量的提高,对于我国建筑结构设计也提出了更高的质量要求。在当前计算机技术的高速发展的大环境下,发展比较先进的设计计算理论和对计算机应用的加强都将会是我国建筑结构概念设计的重要保障基础。同时,与时俱进的加快研究与应用新型的建筑施工材料和施工工艺,使得建筑结构设计更安全、更适用、更可靠、更经济。建筑结构设计人员也应充分发挥自身的专业技能和个性,打破传统成规,将建筑结构概念设计的思想进一步推广和应用。

  [1] 马永正,谢孝忠,周日丰;浅谈底层框架――抗震墙多层砌体结构的抗震概念设计;四川建筑;1999,19(04):107 - 108

  [2] 慕容庆;抗震概念性设计在房屋抗震措施中的应用;科技信息;2008,13(19):104 - 105

  [3] 孙鹏;建筑结构设计中的概念设计与结构措施;黑龙江科技信息;2011,11(04):307 - 307

  概念设计对于建筑结构的设计至关重要,通过应用概念设计,可以从建筑结构中体现出规范精神与先进思想。换句话说,在设计建筑结构的过程中,设计师不仅需要充分发挥自身设计经验,而且还要有效应用概念设计,确保建筑结构设计的可靠性与实用性。此外,国内设计师还可以吸取国内成功的经验,避免在概念设计应用时出现不必要的麻烦。

  概念设计需要进行紧急数值的计算,其是按照用户需求分析,形成概念的产品,其是从抽象具体、从粗精以及从模糊清楚的过程。换句话说,概念设计的应用主要是指,在建筑结构设计全过程中融入概念设计理念。就建筑结构的设计层面来看,部分无法进行分析研究的难题,需要应用概念设计来分析结构体系,同时还要按照自身经营与分析结构来设计建筑结构,进而做好工程建筑抗震设计与总体布置。随着科学技术发展,工程建筑的结构设计要求越来越高,因此,需要在建筑结构的设计中应用概念设计,将设计主题思想变成设计的概念。

  各种活动中都会体现出概念设计,并且概念设计的存在没有意识性。在科学技术发展的背景下,建筑结构设计内容越发复杂,加大了建筑结构实际设计难度,这就需要在建筑结构设计中充分应用概念设计。但由于在概念设计应用过程中,很多研究者都是来自各个领域,对于设计问题难以达成一致的观点,对于概念设计理解也就会存在分歧,可见,概念设计还不够成熟,目前,还处在创建的阶段。近几年来,随着计算机技术的发展,在某种程度上推动概念设计发展[1]。

  某栋大厦是集居家、商业与办公为一体的高层综合建筑,其建筑总面积是30500平方米,十六层主要包含三层裙房,四层大平台上设置了娱乐活动的场所与屋面花园,主楼的建筑高度为60米。五到十六层是办公、餐饮与文化娱乐活动的场所,而地下一层是人防地下室、设备用房与车库。该大厦主楼使用剪力墙结构,而住宅楼主要使用框架的结构,住宅楼和主楼间设置了抗震缝;基础的设计使用钻孔与冲孔灌注桩,且桩端的持力层是中风化的基岩,而地下室的底板埋深大约是4.6米。由于建筑立面造型与平面布置加大了设计复杂性,因此,在该大厦结构设计中应用了概念设计,这样仅可以提出出时代的特色,而且可以保证经济合理性。

  近几年来,计算机的信息技术发展迅速,各行各业普遍应用计算机信息技术,当然,在工程建筑的行业中,也逐渐应用计算机信息技术。就实际应用效果而言,计算机信息技术在很大程度上降低了工程设计人员工作量。但是由于受到多种因素影响,计算机的软件自身存在诸多缺陷,并且不同软件的缺陷也存在差异。若是没有科学、合理应用计算机信息技术与软件,就会严重影响到工程计算结果的准确性。因此,在电算分析的工作中需要充分应用概念设计,也就是借助计算机信息技术获得结果以后,相关设计人员还要按照自身专业知识与实际经验,准确分析与判断电算的结果,确保计算结果线在方案选择中应用概念设计

  在选取建筑结构设计方案的过程中,为了确保选择方案经济性与合理性,需要融入概念设计思想。换句话说,在基础方案选择过程中,需要全方面考虑结构类型、施工现场地质条件、荷载的分布情况与施工条件等因素,选取基础设计的最优方案。在地基基础设计时,需要按照前期实地勘察的来设计,若是没有获得实地勘察的,需要相关设计人员搜集相关资料,充分掌握工程施工现场地质的情况,只有获取完整信息,才可以确保设计工作准确性与合理性。需要重视的是:同一个工程建筑结构只可以使用一种结构,因此,在概念设计应用时,需要将地基潜力充分发挥出来,并在条件允许情况下,进行结构变形验算的工作。

  在设计建筑结构的抗震效果时,设计人员基本都了解初始尺寸与砼等级,并计算结构实际的刚度,然后按照刚度对结构进行计算,从而准确判断地震力,并获取所需配筋数量。配筋数量、结构刚度与地震力三者是呈正相关的管理,结构刚度愈大,地震力就会愈大,所需配筋数量也就会愈多。如果配筋数量愈多,结构刚度就会愈强,地震力就会愈大。因此,不能盲目增加配筋数量,需要根据地震力情况来调整配筋数量,确保工程建筑的抗震效果。而将概念设计应用在工程抗震建设过程中,可以对设计思路进行拓展,充分结合配筋数量、地震力与结构刚度三者之间的关系进行设计,确保工程建筑抗震设计的效果。也就是,应用隔震的效能概念设计措施,将隔震层设置于建筑整体与基础间,或是设置于建筑的顶端,这样能够将地震力效果大幅度降低[3]。

  总而言之,将概念设计应用在建筑的结构设计中,既可以构成合理、科学的结构体系,又能够节省施工的原材料。近几年来,随着概念设计应用,大部分设计工作人员越发重视该理念,同时在工程建筑结构的设计中应用概念设计,并将概念设计作为重要理念。并且在不断改进和发展过程中,设计人员势必会在各种建筑结构设计中大规模的应用概念设计,从而给建筑结构设计创作便利。

  信息化时代背景下,作为全球经济社会发展的重要组成部分,我国建筑结构设计须紧跟时代步伐,顺应全球发展潮流,摒弃传统单调的建筑结构设计方法。概念设计的兴起恰好弥补了传统设计的单调性,概念设计也因其独特的设计理念受到建筑结构设计人员的普遍重视。在建筑行业中,概念设计是指通过数字计算来对用户需求进行具体呈现,将用户模糊抽象的建筑概念产品投以清晰演化、建筑结构设计的全部过程,包括建筑结构的场地选择、布局、分析等等都有概念设计的参与,以用户为核心出发点,设计中将用户需求与设计者理念、建筑场地实际情况相结合,从而做到设计方案的经济合理、相对于传统结构设计而台,概念设计会参与到建筑结构设计的每一个细节中去,主张从整体到局部、局部到整体的视角来纵观整个建筑结构设计因此,本文将从建筑结构设计中概念设计的轴心作用出发,来浅析建筑结构设计中概念设计的主要应用。

  在建筑结构设计中,由于现行的结构设计与理论还存在一定的差异,尤其是在结构设计不可计算性方而,因此,注重概念设计是非常有必要的。所谓结构设计,是指建筑与其他设备等各种结构元素所表达出来的结构语言的过程,在结构设计中,主要包括结构方案、建筑结构计算、施工图纸设计等三个阶段,第一,结构方案,其主要任务是根据各项参考指标来确定出建筑的结构形式,如地质勘查、现场施工类别及建筑高度、层数等,并根据建筑的结构形式来布置结构承载体系和受力构件等,在结构方案设计阶段中,其遵循结构设计的经济性、合理性,采用的方法主要是根据不同结构形式的适用范围来确定的,最终确定最佳的结构方案;第二,结构计算阶段,其主要任务通过选择J9九游会登录入口首页科学、适用的计算方法来进行各项参数的计算,如荷载、构件受力人小等;第三,施工图纸设计环节,确定构建布置、配筋数量及构件构造措施,在整个设计过程中,应严格按照相关标准要求进行设计,尤其是设计人员,不仅要充分、全而地了解相关规范要求,还需要全而掌握整个施工工程的施工工艺和流程,以保证建筑结构设计适用于建筑施工中。

  合理选择建筑场地是进行工程施工设计时必须经历和首先考虑的阶段。一个合理的建筑施工场地对工程施工设计起到了基础性和决定性的作用。选择合理的建筑施工场地的过程中一般情况下都要考虑以下几个主要因素:防护距离、建筑退界以及口照间距。与此同时,在工程结构建筑设计的过程中,要充分地考虑抗震能力的因素,降低在危险区域进行施工建设。假如没有避免,应该结合一定的抗震预防措施,对抗震地点进行选址和分析,通常都是在初步设计中完成。

  在进行结构内力分析和位移计算时,内力和位移按弹性方法计算,截而设计可采用塑性理论,分析模型、简化处理和计算假定均应符合或接近结构的实际工作情况。如果楼板设有较人开洞,那么就应考虑楼板的弹性变形,这一点在选用结构分析程序时应特别注意,否则计算结果会因误差太人而不能使用。

  选择建筑主体结构按照合理和对称的原则,由于建筑结构合理的不均匀,可以降低扭转力,并使得非建筑结构构件维持稳定的工作状态,同时减少建筑材料的消耗。通常情况下,建筑结构对称性主要是以抗侧力能力工程结构主体为对称,如剪力墙结构。另外,建筑工程结构对称性的实现是通过平面施工工程按照规定的要求进行布置。在此状况下,实现建筑工程结构对称性方法有:建筑物质心、调整结构测心以及平面形心的距离。通过这样的方法的调整,实现建筑结构对称性原则。

  一栋建筑要想建立起来,基础便是建筑场地,也即是建筑物的承载基地,因而具有不可忽视的作用、其中抗震性是建筑场地选择必须考虑的问题,在建筑场地选择过程中尽晕选择抗震系数高的场所,抗震系数过低则会埋下安全隐患。然而在土地资源稀少环境下寻找抗震系数高的建筑场地难度系数较大,如此便需在建筑结构基础和建筑主体结构上下功夫。通常情况下,设计人员在考虑增加抗震系数的问题时,都会采取如下措施;运用地震力、钢筋根数、结构刚度者之间的正比例关系来进行抗震设计。然而只育目依靠钢筋数晕来增加抗震能力反而会造成负面效果。如果在抗震设计工作中应用概念设计,从而取得新的设计思路、概念设计理论能够结合建筑平面工程对结构体系进行合理的布置,同时也能够对建筑主体的结构体刑和各个部分的基础体系之问的力学关系进行分析,通过调整建筑物质心、平面形心及结构刚心三者之间的距离使三者尽可能地靠近,以利于减小结构体系的扭转力增强整个结构的稳定性提高结构的抗震能力同时也能节约建筑工程造价。

  合理选择建筑工程施工场地之后,再按照建筑工程地形特点和结构形式,选择合理的施工建筑基础。同时在图纸疏松荷载较大多层建筑结构中广泛使用桩筏基础。在天然地基中,桩筏基础还可以按照建筑上部结构传送到建筑下部持力层上,并且达到较为稳定和可靠的目的。箱型基础整体具有较为良好刚度,建筑荷载从上部结构均匀地传送到建筑工程下部结构中,进而确保建筑工程整体结构具有一定稳定性,降低箱型基础结构不均匀沉降的程度,进一步提高了建筑工程结构抗震能力,并且被高层建筑施工广泛应用。

  综上所述,随着我国国民经济的发展和社会的不断进步,人们生活水平的口益提高,对建筑行业的要求不断提高。特别是在当今信息化社会发展的时代,要求建筑结构设计理念要有一定的创新性,确保建筑结构设计中概念设计的与时俱进,并进行深入的分析和研究,科学合理地应用现代化新型的建筑工程施工工艺和建筑材料,提高建筑结构设计的安全性、实用性以及经济性。因此,作为工程结构设计人员应该充分地利用自身的专业技能和专业知识,通过现代化工程设计理念,设计出具有先进性和创新性的建筑工程施工设计,进一步强化建筑结构设计中概念设计以及建筑结构措施的广泛推广和应用。 [科]

  一个成功的结构设计需要力学计算与概念设计相互融合,才能共同构成。当今高速发展的民用建筑市场,催生了很多体型新颖、造型各异的建筑。同时也对结构设计者的概念设计提出了更高的要求,也越来越受到国内工程界结构设计者的重视。

  概念设计是建立在个人经验基础之上,从宏观的角度出发,对建筑结构进行合理的设计的方法。那么与概念相对而言的就是结构设计,结构设计实际上就是概念设计的一个相反过程,要以整体要求为主,结合力学以及各种数据原理进行定量设计,具体内容有内力、配筋以及稳定性等方面。定形设计则是根据规定的构造与概念设计有着密切联系。如果采用的概念设计合理,那么建筑整体性能就会有所保障,反之,建筑物的性能则会受到影响。现阶段,概念设计是一种非常先进的理论和思想,结构工程师工作的最终目的就是要在建筑空间明确的前提下,采用整体概念对建筑结构进行设计,使建筑构件、建筑结构之间以及建筑结构本身之间建立其一种和谐平衡的关系,但是实际的情况中,结构设计以及计算理论还具有一定的缺陷,比如:混凝土结构的设计中,内力计算式是以弹性理论为基础的,而截面设计是根据塑性理论为基础的,那么这样一来,计算本身就产生了分歧,计算结果与实际情况之间必然存在很大区别。这样的问题,就需要采用更加优秀的概念设计进行补充。另外,现代的建筑结构设计中对于计算机的依赖性太大,计算结果往往没有进行科学的分析研究,设计的时候不能够借助计算机进行设计,这就要求设计人员要根据自身的专业素质,工作经验全面的进行分析整合,做到低成本、可行性与可靠性相结合,概念设计与结构设计相互结合,这样才能够更好的实现以上所述。

  现如今,随着我国经济的发展以及建筑行业的不断进步,使得概念设计在当今飞速发展的建筑业中所起的作用日益明显,无论在设计者的施工图设计阶段或者在方案设计阶段,分析如下:

  (1)施工图设计阶段,一个熟练掌握概念设计的设计者可以在结构设计中充分展现先进的抗震设计理念,既能使让结构体系满足抗震设防要求,又能使结构造价经济合理,在二者之间取得很好的平衡。这样的结构设计作品既满足业主对建筑造型奇特、体型新颖的要求,又能取得较好的经济性,具有很好的市场效应和社会效应。反过来说,如果设计者仅会死扣规范的数字指标,机械式采用计算机程序计算结果,从表面看其结构设计作品中多遇地震下的计算结果满足规范的指标要求,但结构中的某些构件的应力水平明显高于其他构件,在罕遇地震下,这些构件会首先屈服,严重时引起结构倒塌。所以需要概念设计与延性构造来弥补这些缺陷。

  (2)方案设计阶段由于结构设计者要不进行计算机电算的前提下,为建筑设计者提供结构抗侧力构件的布置及配合建筑设计者进行建筑物平面尺寸、立面层高等参数确定,这样必然要求结构设计者熟练运用基本原理和方法进行概念设计。如果不能具备概念设计能力,不仅耽误了设计工期,而且由于方案设计阶段很多未知条件的不确定性和建筑方案会经常修改,导致结构设计者不能有效进行结构体系的比较与选择,容易给后期施工图设计带来大量的修改工作量。随着计算机的广泛应用,人们对计算机分析结果给予过高的信任。计算机分析结果在数学上是正确的,但如果采用了不合适的假设前提和假定模型,其结果是不可信的(包括有限元分析)。对于某些工程情况规范难以界定时,需要应用结构力学概念进行判定分析,而不应仅仅依靠软件计算结果作为设计依据。有限元分析需要对模型进行合适的简化与抽象,确定材料的本构关系,边界条件等都需要建立在概念性分析的基础上。由此可见概念设计在方案设计阶段的重要性。

  1.概念设计在建筑设计中有很多具体的应用。现代建筑多功能使用,往往会出现体系不同,柱网不同、大空间、跃层或错层。结构设计不能将复杂的结构受力完全准确的反映出来。需要概念设计将复杂问题简单化,抓住主要矛盾和关键点,进行定性与定量分析。如图所示项目,建筑功能均为商业,28层主体与4层裙房,除中间交通连通外,其余部分均为大开洞。

  若裙房与主体连通设计,存在以下问题:1、开大洞平面不规则;2、主楼与裙房偏心;3、主楼与裙房连接处按刚接设计,平面仍为弱连接,不利于抗震水平力传递。通过概念分析,简化设计问题裙房与主体脱缝设计。由于功能需要,连通部分不能布置竖向构件,通过两边向中间悬挑或者主楼脱缝处设柱与裙房连接。

  2.在框架-剪力墙的初步方案设计时,剪力墙是主要的抗侧力构件,如何有效的进行剪力墙平面布置是需要概念设计的。如果没有概念设计的思路指引,只是一味的硬套规范条文或设计手册,所做剪力墙布置的容易存在缺陷,会为下一步设计带来很多麻烦。从概念上说,剪力墙的布置原则是“均匀、分散、对称、周边”。“均匀、分散”要求剪力墙的片数宜多不宜太少,即剪力墙的分布不可太集中;不能使单片剪力墙的刚度太大;“对称、周边”是结构抵抗扭转的要求,同时也是满足纵横刚度相近的需要。从具体概念上说,剪力墙应布置在“竖向荷载较大处、平面形状变化出”。从抗震角度看,剪力墙多设为好,而从经济方面考虑则剪力墙宜少为好。如图所示,平面形状为L形的框架-剪力墙结构,存在扭转效应。图中所示Xm,Ym为质心位置。为减少扭转影响,结构的刚心与质心尽可能接近,能获得较好的经济性。

  3.结构感念性设计要求结构受力明确,传力直接。内力传递路径越直接,结构刚度越大。在结构布置中,竖向构件应该从顶部到底部连通设置,不同层之间的支撑杆件应尽量直线连接。传力直接,便于材料强度的发挥,能获得更好的经济性。荷载分布均衡,分散而不宜集中。钢结构由于可以工厂加工,现场安装,可以根据受力情况,截面设计为楔形或者弓形。使材料的强度都能有效发挥,经济性好。混凝土构件由于现场制模施工,受现场施工条件限制,一般截面为矩形,不便根据受力分布情况进行截面调整设计,通过弯矩调幅或有效的布置形式等来保证材料强度有效发挥。

  在建筑结构设计中,概念设计与结构措施至关重要。设计是建筑工程的基础,而概念设计则是在工程建设中体现先进思想和规范精神的关键。一个优秀的设计师,在对建筑结构进行设计时,除了依靠经验外,还要能够运用整体概念设计方法将建筑结构自身、建筑结构与外部环境两者之间的结构布局、相互影响等完全融入到总体设计方案之中,并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系,不断地丰富自己的结构概念,深入、深刻地了解各类结构的性能,并能有意识地、灵活地运用它们,才能更好的促进概念设计及结构措施在建筑结构设计中的完美应用。

  在建筑概念领域中,建筑结构设计主要是指将建筑本身所要表达的内容以结构语言的形式进行体现的设计过程,其中,结构语言实际上也就是指结构元素,通常建筑物以及构筑物中的结构体系就是通过众多的结构元素构筑实现的。一般情况下,建筑建设设计中,建筑结构的设计主要包含三个设计环节,即建筑结构方案的设计以及建筑结构计算、建筑结构施工设计等。其中,建筑结构方案的设计主要就是进行建筑结构形式的确定,而建筑结构形式的确定需要结合建筑工程的实际情况以及建筑工程本身的重要性与作用意义、建筑抗震等级、施工建设相关资料、施工场地的类别等因素进行综合考虑与确定实施。在此基础上可以根据确定实现的建筑结构形式,结合建筑设计建设的相关要求,进行建筑结构承重体系以及支撑、受力构件的设置,从而完成建筑结构方案的设计确定。

  建筑结构概念设计就是设计师根据业主的建筑要求,运用一系列的设计方法,进行有序的,有组织的,有目标的设计过程,从而形成符合业主要求的概念建筑产品。它的形成以功能优越、造型美观、技术先进的总体方案为目标,一般有建筑方面的概念设计和结构方面的概念设计,两者相互影响、相互协调、相互结合。

  建筑结构概念设计所形成的建筑产品,是先于建筑初步设计的整体计划方案,为初步设计提供总体概念格局和基本框架,并为规划、建筑、施工、环境等因素提供统一的设计成果。由于概念设计先于初步设计,先于建筑施工,因此,概念设计在建筑中占有统领和协调地位,是建筑结构设计的灵魂,在建筑结构设计和施工中起到重要的协调作用、检验计算、辅助设计优化作用等。因此,建筑结构概念设计在整个建筑中地位不可动摇。

  结合上述对于概念设计含义内容的分析可以看出,在建筑设计建设中,对于概念设计来讲,结构设计是一个逆向设计过程,它是根据概念设计的思想要求以及原理方法完成建筑结构的设计,而建筑结构设计本身也是一个定量设计发展成为定性设计的设计过程,其中,定量设计是指建筑结构内力以及配筋、稳定性、结构变形等的设计。而对于建筑结构设计来讲,概念设计是一种先进设计思想的体现,而建筑结构设计实际上就是在特定空间内以概念设计的整体概念思想实现建筑结构设计的过程,因此,对于建筑结构设计来讲,有效运用概念设计能够实现建筑结构整体安全性的保障,而概念设计本身则是建筑结构设计的重要一部分,两者在建筑设计建设中具有相辅相成、相互促进的作用关系,不可或缺。

  建筑结构设计中,对基础、柱、梁、索等结构构件进行概念设计,并对其进行优化配套,提高建筑结构的质量和稳定性,提高其抗震性能,降低受力变形程度。因此,建筑结构设计需要从总体概念设计出发,将建筑结构分成若干个阶段进行概念化优化,从而在总体上掌握建筑本身结构,建筑空间结构和建筑与环境所形成的结构,才能使得建筑结构在安全适用的基础上得到整体性能的提升。

  协同工作的概念在工业产品的设计与制造中已经有较为广泛的使用,目的是将内部结构体系能够高效的进行优化配合,实现其设计寿命。现阶段,轻型钢结构的应用就是协同工作概念与结构体系完美结合的案例。轻型钢结构以其质轻、价低、施工进度快、受施工环境影响较小、抗变形,抗震能力好等优点在工业厂房中不断得到应用。由于轻型钢结构的抗拉强度比普通混凝土的强度要高出25倍左右,而且不产生裂缝,在建筑结构中具有较好的结构性。另外,钢结构具有较好的塑性变形特性,当某种原因导致其它结构断裂时,同时发生在钢结构上则只是表现为塑性变形,而且变形具有缓冲期,能够为安全撤离提供充足的时间保障。因此,在协同工作概念下轻型钢结构作用发挥出色。如某钢结构厂房,设计为门式轻型钢结构,总跨度为36m,长度为100m,柱距18m,屋面坡度为1:15,设计使用年限50年,抗震设防烈度为八度。在应用概念设计时,首先要明确门式轻型钢结构厂房各构件的最大负荷,为了增加稳定性需要设置支撑体系,保证厂房的使用寿命达到设计使用年限。单层厂房轻型钢结构一般由横向钢框架、屋盖钢结构、支撑体系、吊车梁和制动梁以及墙架等构成。在某些单层厂房钢结构中,由于工艺操作上的要求,还可能设有工作平台[6]。然后,再对结构受力进行有效的分析,以保证同层各柱在相同的水平位移时,能同时达到最大承载能力。

  钢管混凝土在当下建筑施工中是时常应用的,是一种将钢材和混凝土进行混合,达成充分发挥二者性能的新型模式,能够让刚度和建筑稳定性有一定程度的提升。应用钢管和混凝土相结合主要应用的原理有两个方面可以体现。

  (1)外部钢管能够较好的对内部混凝土有所约束,让混凝土强度可以有所加大,对变形的几率能够有效减少。钢筋混凝土中的结构促使建筑物中的抗震能力不断加强,合理的解决了高层底层柱轴压比超限的问题。

  (2)内部混凝土能够对外部钢管有力支撑,钢管和内部混凝土能够有效结合,从而构成具备一定优势的互补型效果,让自身的优势都可以显现出较好的补充,所存在的缺陷也能够互相弥补,让承载力有所加大,相互结合之后的承载力是两者承载之和的18倍左右。

  悬索结构所用的全都是拉杆,这就使材料的利用率以及结构的应力水平都变得相当高,可以充分的利用高强度的材料,还可以施加预应力,同时也包括与悬索结构相结合的一些结构模式等,所以悬索结构就比较适合应用于跨度非常大的建筑结构中。例如浙江省人民体育馆的屋盖设计就是概念设计中悬索结构在建筑结构设计中应用的较好案例。其悬索结构由索网、边缘构件组成。为了得到较好的稳定性,在概念设计时,将预应力分别加在承重主索和稳定性副索上,使其形成稳固的双曲鞍形索网。在边缘构件设计上应用了概念设计的钢筋混凝土结构环形梁,应用预应力锚将悬索固定在环形梁上,并在副索底座上设计承受水平拉力以减小环梁弯矩,极大的提高了悬索结构的刚度支撑和稳定性,保证了屋盖的设计安全。

  综上所述,概念设计及结构措施在建筑结构设计中的应用,能够优化结构设计,提高结构承载力和稳定性,使其寿命达到甚至超过设计使用年限,并且建筑结构能够与周围环境有机的融合,提高了建筑的使用价值。因此,在建筑结构设计中应用概念设计及结构措施是十分必要的。

  概念设计作为创新设计的重要形式,其优点越来越多的体现出来,被更多的建筑结构设计师所发现和采纳,并成为当前至今后一段时间建筑结构设计的重要思想。所以,加强对建筑结构概念设计的研究,有着重要的理论和现实意义。本文在分析概念设计内涵的基础上,就建筑结构设计中概念设计的应用策略进行了分析。

  概念设计指的是在建筑结构设计的开始阶段,建筑设计工程师按照已有的建筑设计理论,并根据工程的施工经验,从宏观的思维出发,对建筑结构设计的策略做概念性的评价与选择。设计师通过将整个建筑结构的系统布局做必要的抗震保护,以提升建筑结构设计的合理性。所得到的方案一般概念清晰,定位准确,便于进行手算,有效的避免后期设计过程中产生的一些繁琐的计算,提高建筑设计的经济性和可靠性。同时,概念设计也是进行计算机内力分析输出数据可靠性判断的主要依据。

  在建筑结构设计过程中,概念设计是在建筑设计师不断满意的过程中实现的,概念设计的过程可以划分为下面三个步骤:

  第一个步骤:分析阶段,即对设计问题做全面理解的过程。分析阶段的主要特征是设计系统信息的模糊性,在进行分析的过程中,手中掌握的数据是不全面的,可供设计师使用的陈述同样需要进行陈述和充实。

  第二个步骤:综合阶段,即实现解决方案的一个过程。在这一步骤实施的过程中,设计师通过使用各种专业知识,按照所积累的工程经验,将建筑设计的大体思路,借助于图纸的形式表达出来的过程。这一过程的主要特点是通过设计师的灵感和专业思维发挥主导作用,以实现建筑结构设计图纸的表达和产生。

  第三个步骤:评估阶段,即对设计出的方案做有效判断和选择的过程。这一阶段的特点是循环的过程,该循环过程会持续到双方对方案满意为止。建筑结构设计人员在作出评估的时候,会通过各种功能模型、计算手段等对比各个方案的优势,以更好的获得建筑施工的经济性和建筑施工技术的可行性。

  概念设计师体现建筑设计师先进设计思想的关键,一个优秀的建筑结构设计师能够通过运用特定空间中的系统概念,来进行建筑结构总体方案的有效设计,并将建筑设计的目的有意识的同建筑构件与整体结构的关系进行巧妙的处理。一般情况下,优秀的建筑结构设计师其概念设计的创新是有效的,随着他们对建筑概念设计的研究,其设计的成果会越来越鲜明,设计的创新度也越来越高。当前在分工细化的市场环境下,大部分结构设计师更多的是依赖于各种建筑设计的规范、建筑结构设计手册、电脑程序等进行传统的建筑结构设计,这在一定程度上缺乏了有效的创新。在计算机一体化应用的今天,设计师往往不能够及时的发现建筑结构设计中的一些不合理的内容。随着设计师年龄的不断增长,使得他们已有的建筑设计概念逐渐模糊甚至遗忘,影响了建筑设计成果的创新。注重建筑结构概念设计的意义,还因为当前的建筑结构设计的理论同计算机理论之间存在一些缺陷和不足,例如在进行混凝土结构设计的时候,内力的计算是在弹性理论的计算方法基础上的,而建筑结构的截面设计却是在塑性理论的极限条件下进行设计的一种方法,这个矛盾的存在使得计算的结构,同建筑结构的实际手里状态有着很大的差异,为了对这种计算理论缺陷作出补偿,尤其需要建筑结构设计师优秀的概念设计措施来改正这些缺陷。

  在建筑结构设计的过程中,协同工作概念,指的是要求整个建筑结构内部的每个构件,

  实现相互间的配合,共同支撑建筑结构质量,协同工作及要求建筑结构构件,能够有效的承载极限状态的受力,同时当受力达到极限状态的时候,还需要各个构件能够实现共同的耐久寿命。建筑结构的协同工作主要表现为:建筑基础同建筑上部结构的关系方面,一定要将建筑的基础同建筑的上部结构看成是一个系统,不能将这两部分分开来进行处理。比如,对于砖混结构的建筑物,一定要通过圈梁与构造柱,把建筑的上部结构同建筑基础连接到一起,而不能够单独依靠建筑基础的刚度来抵抗各种不均匀的沉降。

  在科学技术不断革新的大环境下,计算机对建筑结构程序的应用越来越广泛,这给建筑结构工程师的工作提供了越来越大的方便,使建筑结构设计的效率和质量也大大提高。但是,计算机的便捷性也造成了许多设计人员对计算机的过分依赖,并把建筑结构设计想的非常简单,认为只要用计算机软件依据规则和相应的图集东拼西凑就可以完成,而对计算机软件所计算出的结果不加以判断,也不了解软件和规则之间的差异,使得建筑结构设计的整理性、经济性和合理性都得不到很好的协调。

  加快新型高强轻质、环保建材建筑材料的应用,并辅助以先进的计算理论和计算机软件,是现代建筑结构设计朝着更安全、更实用、更经济的方向发展。并用结构工程师的创新能力对一陈不变的传统建筑结构设计进行改善。完成以上目标需要结构工程师对整体结构体系和每个基本分体系之间的力学关系都能深入认知,并把概念设计应用运用到建设结构设计的实践中。

  概念设计一般是指在难以做出精确数值计算或者在规范中难以确定的问题,根据整体结构体系和分体系之间的力学关系、结构破坏机理、地震灾害、试验现象和实际工程经验所得到的基本设计原则和思想,从整体的视角确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。

  对概念设计的思想合理运用,可以是整个建筑的结构设计思路拓展。传统意义上的结构计算主要方向在于提高结构抗力,使混凝土的标号越来越高,配筋量越来越大,导致工程造价越来越高,最终使肥梁胖柱等情况越来越普遍。在抗震设计中,结构刚度越大,地震的作用效果就越明显,配筋、刚度的提高使地震力也相应提高,这样为了抵御地震灾害的设计却适得其反,使地震作用效应增强。

  隔震消能是目前抗震设计中的一个很好例子。在基础和主体之间设柔性隔震层是隔震消能的一般做法,并加设消能支撑,有的会在建筑物顶部装“反摆”装置,使地震发生时,“反摆”的位移方向与建筑物顶部的位移方向相反,使建筑物的振动阻尼作用增大,加速度降低,减少位移,有效降低地震灾害对建筑物的影响。合理地设置“反摆”可以是地震对建筑物的作用效应减少60%,同时屋内物品的安全性也得以提高。

  由于现实中多种情况的影响,建筑结构设计计算不可能解决所有不确定因素。因此,重视对建筑整体的概念设计,从抵抗地震灾害等意义上说,概念设计甚至比精确计算更加重要。

  概念设计在过程中很大程度上依赖于个人经验,也结合了建筑功能要求、抗震等级、结构安全等级、地质材料和环境材料等内容。概念设计主要确定三缝设置、基础形式、结构体系和埋深的几何尺寸等内容。概念设计和结构设计是一个互为逆向的过程,结构设计依据概念设计的总体要求、力学及数学原理,由定量过度到定性的过程。由此可见概念设计与结构设计的同等重要性,所以,只追求理论和计算结果,一味用精确的计算结果评审设计图纸是不正确的。

  在建筑结构设计过程中,使刚度保持在合理的范围很重要。建筑物的刚度并不是越大越好,刚度过大则钢结构自振周期就短,在地震灾害发生时所受到的地震作用就大,地震后果就较严重,刚度大也会造成材料浪费;刚度过小,使建筑物的强度、稳定性受到影响,发生地震灾害时就会引发变形,不能正常使用。

  抗震结构在总体设计的时候要仔细考虑设计原则,避免由于设计考虑不全面或工程的局部瑕疵使主要承重结构提前损坏,最终使整个建筑物连续破坏。在整体的结构设计上做到等强度,并对薄弱环节加以注意,与此同时,还应该在建筑结构中恰当的部位设计一个好的耗能系统。

  延性系数是表示结构延性的方式,它是结构极限变形与屈服变形的比值,比值大则延性系数大,建筑物结构的延性就越好,反之结构延性越低。组成整体结构的所有构件延性都很好,整体结构也会有很好的延性。

  强柱弱梁,顾名思义要对支撑性柱强化,而对梁要进行适当弱化,目的在遭到强烈地震灾害时,柜架结构塑性铰首先发生在梁上,而不是在柱上,通柜架结构出现楼层破坏机制。

  概念设计是在一定的地理环境下和建筑空间中,用整体的概念来考虑建筑结构的综合方案,并可以积极利用结构总体系和分体系之间的力学特性关系。再精确的计算数据也需要由概念设计从整体上进行科学判断和取舍。

  概念设计一定程度上体现着结构设计的原则。建筑物不是独立的构件,而是一个需要所有构件通过复杂受力方式协同工作的的完整空间结构。目前在建筑结构设计的整体性问题上,还存在着一定的局限性。结构工程师一定要严格遵守设计过程中的要求,坚持结构设计原则,但也不能照本宣科,尤其是对有现实意义的设计进行合理的应用及取舍,这对结构设计工程师的专业知识和职业素养提出很高的要求。

  从近年来我国频发的地震灾害来看,概念设计要比分析计算更为重要,精确的分析计算需要有,但为了弥补理论计算的缺陷,也需要在实际工程设计中应用概念设计。

  结论:随着我国经济的长期发展和科学技术的不断进步,人们对建筑物的认知已经有很大的提升,同时对建筑物的品质要求也越来越高,通过建筑结构设计中的概念设计的创新,做出结构合理、性能优秀又经济实用的建筑方案一定会成为未来建筑行业的发展趋势。因此,加大对建筑结构设计中概念设计的理论研究和实践经验的总结,是顺应建筑行业发展的当务之急。


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