概念设计在建筑结构设计中的应用

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  摘要:随着社会经济的飞速发展及人民生活水平的提高,建筑工程项目的规模越来越大、技术越来越复杂、设计涉及的影响因素越来越多,特别是建筑在设计、施工、使用中的不确定性,对建筑结构设计提出了更高的要求。概念设计的思想、方法、理论为解决上述问题提供了一个可行的、科学的、有效的技术平台,也为处理工程设计中的不确定性影响因素提供了先进的手段。因此,从概念设计的意义及现原则入手,分析概念设计在建筑结构设计中的有效应用具有重要的研究价值。
  关键词:概念设计;建筑结构;现状;应用
  我国经济的飞速发展,建筑领域的不断扩大,促使建筑业在各个方面都要进行研究、创新,其中概念设计就是建筑结构设计创新的主要途径。本文笔者通过对概念设计的分析,具体说明了概念设计在建筑结构设计中的应用,为建筑结构设计方面,(方面去掉)提供些理论上的参考。
  1概念设计应用于建筑结构设计中的重要意义
  第一,克服设计中电算分析的某些不足。借助于计算机系统进行结构设计,虽然对于设计效率有所提高,但是计算机软件的采用也会带来某些误差,尤其是计算机软件的选用是否得当,将直接影响设计结果的真实性。除此之外,随着计算机技术的广泛应用,设计人员对计算机形成了过分依赖,对于计算结果过分信任,从而造成某些设计失误。将概念设计应用于结构设计之中,设计人员会对设计概念形成充分理解,对于结构设计目标加以明确,能够及时发现电算误差,克服了电算分析中的不足之处。
  第二,完善了结构设计。建筑结构设计中引入概念设计理念,提高了设计人员对结构概念的掌握程度,开拓了设计人员的设计思路与灵感。当设计人员对于建筑结构概念具有充分认识时,概念混乱以及定性错误等问题出现的概率自然减少,对于设计过程中出现的问题能够及时的发现,并采取相应的解决方案。随着概念设计的不断发展,建筑结构设计也得以完善,设计人员将创新出更多的设计技术,使建筑结构设计水平进一步提高。
  2建筑结构设计中应用概念设计的原则
  2.1结构的简化性
  在建筑工程的结构设计中,要求尽量简单化。主要的内容就是简化传力的手段,提高整体结构的承受能力。所以,在建筑工程的结构设计过程中,要对整体建筑的受力设计和部位进行准确的计算,對受力和承受力进行研究,防止出现承受力比较薄弱的情况,影响建筑质量。
  2.2结构完整性
  建筑工程对结构的设计,应能收集惯性力,并能将惯性力分配给各子结构设计的阻力,这就要求每一个抗力子结构都要有能够承受一定的载力,才能够抵抗一些自然的灾害以及其他的外力作用出现的破坏。
  2.3结构的规则性和均匀性
  建筑工程结构设计的规则性以及均匀性,能更好的保证建筑工程的质量,防止建筑工程被破坏或者是其他程度的损坏,能够从根本上提高建筑工程的质量。建筑工程分布质量的规则性以及均匀性,能够让建筑工程更好的拥有抵抗自然灾害破坏的能力。
  3概念设计在建筑结构设计中的应用
  3.1概念设计优化结构方案
  经济合理的结构方案才是一个成功的设计方案,所以要选择一个可行性强的结构形式和结构体系。结构体系力求做到受力明确,传力简捷,同一结构单元宜采用相同结构体系,地震区应按照平面和竖向规则进行设计。在对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析的基础上,还要与建筑、水、暖、电等专业充分协商,进行结构选型,确定合理结构方案。
  3.2建筑场地的合理选择
  建筑场地的选择作为设计前首要考虑的因素,同时也是一个对于结构设计起着决定性与基础性作用的因素。在进行建筑场地选择中一般要考虑到以下因素:防护距离、建筑退界、日照间距等。此外在结构设计中还要充分的考虑抗震等因素,尽量避免在危险地段选址。实在不能避免的情况下可以采取相应的抗震措施,在设计前对抗震地点以及勘测进行分析。
  3.3结构设计中协同工作概念的应用
  通常在工业产品的设计与制作过程中会融入协同工作的概念,所谓协同工作是指某个工业产品未达以使用寿命期间,某个结构零件发生损坏对产品的整体性能产生影响。而对于建筑结构而言,协同工作是指建筑工程中要将每个部件的作用充分发挥出来,实现其与其他零件的互相配合。协同工作要求产品零部件的使用寿命相似,并且承受基本相同的荷载,不得出现长时间受力不均的问题。在结构设计中的协同工作要注意正确处理基础与上部的关系,保证二者形成一个有机的整体,例如砖混结构受自身刚度的影响会发生不均匀沉降,因此可以利用钢圈与构造柱之间形成一个统一的整体来抵御。
  此外,在建筑结构设计中,配合也表明,当建筑物受力时,结构的各部分应均匀受力,水平应力应保持在较高的水平。在高层建筑的设计中,应尽量避免短柱,使每个柱的水平应力相互接近,同时达到最大承载力。然而,在实际工程中,建筑物层数越多,竖向与水平方向所产生的荷载力变越大,相应的地层横截面积也会逐渐增大,会导致高层建筑物底部的几层出现短柱现象。针对这种情况,可以在柱截面设置竖直槽,将矩形柱改为野外柱,以提高结构的承载力,减少短柱现象。
  3.4合理设计抗震抗灾防线
  作为一个建筑最基本的要求就是必须具备良好的抗震和重力承载的能力。设计中应设计多道抗震防线从而避免和消耗地震发生时的破坏性。可以采用适当的控制结构动力的方法来减轻建筑物受震动时的破坏程度。若建筑结构遭受强烈震动的时候,通过赘余杆件的变形和屈服可以耗散地震的能量,同时可使赘余杆件停止工作从而将避开共振效应,使整个建筑结构过渡到另一种稳定的体系。
  3.5概念设计在电算分析中的应用
  随着科学技术的发展,计算机及其结构程序在结构工程设计中得到了大量的应用。但是,计算机技术在给我们带来方便的同时,也会让我们对其产生过分的依赖,陷入认为电算结果是绝对正确、可靠的误区。因为不同的计算机软件的选择、使用或数据输入不当都会造成计算结果不合理、甚至错误无法被及时发现。
  4结语
  近年来,伴随着建筑行业的快速发展,施工企业在努力追求建筑的低投入和高产出的同时,也逐渐强调建筑的风格和特性。概念设计可构造更合理的建筑结构体系,并节省原料,成为建筑结构设计中的宠儿,得到越来越多的应用和推广,逐渐发展成建筑结构设计的主导思想,也将获得更远的发展,为建筑设计实现更多的便利和优惠。
  参考文献:
  [1]贾今钊.概念设计在建筑结构设计中的应用研究[J].工程建设与设计,2015,01:18-19.
  [2]杜江军.试论概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建筑工程技术与设计,2016(30):338.
  (作者单位:中国华西工程设计建设有限公司沈阳分公司1
  中冶沈勘工程技术有限公司2)
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