概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用 方法探讨

发表时间:2020/9/3   来源:《基层建设》2020年第13期   作者:曾伟雄
[导读] 摘要:随着我国经济水平的提升,以及人们生活质量的提高,促使了建筑行业的发展,以此同时也进一步提高了建筑结构设计的要求。
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        摘要:随着我国经济水平的提升,以及人们生活质量的提高,促使了建筑行业的发展,以此同时也进一步提高了建筑结构设计的要求。伴随着概念设计理念的提出,其广泛应用于建筑结构设计中,使得建筑结构设计发生了较大的改变。基于此,本文结合具体的工程,分析建筑结构设计中概念设计及结构措施的应用方法,以供参考。
        关键词:建筑结构设计;概念设计;结构措施;应用方法
        引言:建筑结构设计是整个建筑工程的核心部分,科学合理的建筑结构设计方案,才能够充分发挥出建筑主体结构的作用和使用效果。从另一个角度来看,建筑结构设计工作对建筑工程质量和使用安全产生影响,所以必须要加强建筑结构设计。目前随着概念设计的理念提出,并广泛应用于建筑结构设计中,通过有效的结构措施,不仅能够促使建筑内部空间格局更加完善,也能够促进各项主体结构协调统一,这对于建筑工程发展而言,有着重要的促进作用。
        1、概念设计与结构措施的含义分析
        在建筑工程设计阶段,概念设计主要是对建筑结构所提出的设计方案,这一设计方案主要是在设计人员的设计经验或基础上进行,且可以从宏观和微观两个角度对建筑设计方案内容进行分析。目前在建筑结构设计中,通常以概念设计为基础进行方案的确定,且在初期设计阶段运用概念设计,能够避免设计后期大量烦琐的运算,这样也有利于避免设计数据的失误。另外,在以往的建筑结构设计中,对于计算机设备具有较大的依赖性,但是通过在初期设计阶段运用概念设计,并不需要利用计算机设备,在确保工程造价合理的基础上,设计出效果最佳的建筑结构设计方案。
        结构措施指的是在协同工作原理基础上采取的建筑结构设计措施,目的是在确保建筑工程在所有部件协同运行的同时,将建筑工程中各个部件的作用充分发挥,从根本上保障建筑主体结构的安全。因此,在设计人员在应用结构措施时,首先需要保证各个部件符合特定标准规定的承载能力,其次是要保证各部件均符合严格的使用期限要求,避免由于某个零部件受力不均匀而使得整体运行受到影响。
        2、建筑结构设计中概念设计与结构措施的具体应用
        2.1  工程实例一
        以某商业办公楼项目为例,该项目分地上地下两部分,其中上部结构共35层,地下结构共3层,总建筑面积约为16万㎡。在上部结构中,3~5层为商业,5层以上为办公,采用的是框架核心筒结构,其中3层~5设有一个通高MAX影厅,影厅跨度约21米高度约15米,要求中间不设柱子如图一,21米的跨度要求梁高无法满足办公楼功能要求且结构计算相当不利,结构在方案阶段采用设置斜柱的方式如图二,跨度从5层21米收到11层10米,即满足了建筑的功能要求,也满足了结构的计算要求。在概念设计中合理的结构布置既能满足建筑功能要求也能满足结构受力要求。
         
        图一                             图二
        2.2  工程实例二
        以某商业办公楼项目为例,该项目分地上地下两部分,其中上部结构共21层,地下结构共2层,总建筑面积约为12万㎡。由于塔楼建筑造型较为特殊如图一,造型对结构布置及计算较为不利,在概念设计阶段,结构塔楼左侧采用刚度较弱的框架剪力墙结构,塔楼右侧采用了刚度较大剪力墙核心筒结构,并在两者之间15层以上采用钢桁架链接平衡了两者的刚度,减小地震力分布不均匀的作用,且在塔楼左侧采用一排接近通高的斜柱与钢桁架连接,同样满足了建筑造型的需要,也满足了结构的计算要求。
        2.3  电梯间设计
        在建筑结构设计中,考虑到电梯间设计可能会削弱楼板的作用,所以在实际的设计过程中,需要注意这几个方面的问题:一是在设计电梯间时,尽量将建筑分成两个区段;二是在建筑结构为纯框架的情况下,应避免使用钢混井筒;三是在结构为框剪结构或框架时,最后不要选择剪力墙进行框架设计,如果必要设置剪力墙,则应当严格按照相关要求设置剪力墙的数量;四是采用交错的方式进行高层结构的设计,且需要严格控制局部没有梁板下所形成的联层柱的高度。
       
        图一                  图二
        2.4  建筑结构抗震设计
        在建筑结构设计中,抗震方面的设计也是一个重要的内容,要求建筑设计师要在明确施工使用混凝土强度等级、结构尺寸等基础信息的情况下,计算出建筑结构的刚度,以此获得地震力大小的参数,然后再根据这个参数明确施工过程中需要的钢筋数量。从建筑结构整体上看,配筋数量、地震力及结构刚度有着密切联系,在结构刚度越大的情况下,地震力会越大,配筋数量也会越多。比如,在工程实例二中,该项目设计的楼层相对较高,对于建筑抗震设防烈度的等级要求是Ⅷ度,但在实际的抗震设计中,面临着连梁刚度小于墙体的问题,进而导致连梁配筋困难。在解决这一问题时,设计人员在进行抗震设计时,首先需要保证连梁不受竖向荷载的作用,然后在此基础上适当地降低连梁刚度在合适的折减系数范围,以此保证建筑结构设计符合抗震要求。
        2.5  结构系数的调整
        在建筑结构设计中应用概念设计及结构措施,应当保证结构体系方面的协同,即建筑结构各构件必须要在承载范围内具有耐久性的特征,且各构件之间处于相互协作的状态。针对案例二建筑项目采用的是剪力墙结构,首先在防震设计方面,设计人员要重视剪力墙材料的有效控制,在确保剪力墙各参数符合相关规范要求的同时,提升剪力墙结构的安全性和稳定性。这一期间尤其要主要不可为了减低施工成本而减少施工材料,否则势必会对建筑结构的安全造成严重的影响。其次,在条件允许的情况下,尽可能不设缝,如果必须要设置伸缩缝、防震缝等结构缝,则必须要严格按照设计规范进行设计,一般情况下采用的是后浇带替代伸缩缝,案例项目便通过这一结构缝措施,有效降低温度应力,并且严格控制了结构扭转。
        结语:综上所述,随着建筑行业的快速发展,建筑结构设计愈发重要,而概念设计及结构措施的应用,能够进一步提升建筑结构设计的科学性和安全性,不仅能够保证建筑施工顺利进行,也能够有效促进建筑工程的发展。
        参考文献:
        [1]陈立新.探索概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J].居舍,2019(14):82+87.
        [2]谭坚贞.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J].建筑技术开发,2018,45(10):19-20.
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