建筑结构设计中的概念设计应用

发表时间:2021/4/7   来源:《建筑实践》2020年第33期   作者:张彦阁
[导读] 在经济方兴未艾、持续发展过程中,建筑业得到了突飞猛进的发展,
        张彦阁
        河南省城乡建筑设计院有限公司       450000
        摘要:在经济方兴未艾、持续发展过程中,建筑业得到了突飞猛进的发展,人们对其的需求也愈来愈高。作为建筑工程的基础,建筑结构设计具有统筹全局的作用,直接影响着建筑的使用寿命、功能发挥以及后续施工进程能否顺利开展,可见其重要性。基于此,本文首先介绍了结构设计的概念及其主要内容,并对概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用予以了进一步分析,以期能为我国建筑业的长足发展贡献绵薄之力。
        关键词:建筑;结构;设计;优化
        
        
        前言:随着时代和经济的飞速发展,建筑工程在项目上的投资力度逐渐增大,同时,建筑的规模以及工程所采用的各项技术的复杂程度也都有了很大的提高,在此情况下,进一步促进了概念设计的产生和发展,并且使得概念设计在建筑工程中的作用及重要性也愈来愈突出。
        1结构设计的概念及其主要内容
        结构设计是一个整体的过程,在这个过程中,需要设计师用结构语言来体现出建筑同其他的设备专业需要表达的内容。结构语言指的是各种各样的结构元素,而结构元素则是需要从专业的设计图纸中进行提炼而得的。无论是建筑物还是其他的构筑物,它们的体系都是通过结构元素构成的。也就是说,结构设计工作主要有三个环节,一是结构方案的思考与建模,二是结构计算,三是施工图的绘制。其中,结构方案确定了建筑的基本结构形式,在进行结构设计时,要对建筑物的重要性、工程所处地点的抗震设防烈度、建筑的高度与建筑层数、施工的场地类别以及有关的地质勘测资料等进行确定。与此同时,根据结构单体所具有的特点和工程实际要求来布置结构的承重体系、支撑、受力构件等。在这一阶段中,通常会根据各种结构形式的不同适用范围来确定出一个最优的结构形式。与此同时,在进行结构的各项参数进行计算的环节时,要注意内力、荷载、构件相关试算和计算等问题。在进行施工图纸的设计时,要严格按照计算出的结构来确定构件的布置和配筋,然后进行构件的具体构造措施确定。设计时要注意,在结构设计的整个环节中,都要按照相关的规范来严格把控,需要设计人员能够全面、透彻地对相关规范进行理解,除此之外,在对工程的施工工艺以及工程的具体流程方面要做到全面把控,从而确保结构设计的科学、合理。
        2概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用分析
        2.1在建筑结构设计中采用联合工作
        在建筑设计中,为确保各结构之间具备足够的承重能力,减少因负荷过大造成的结构损失,需要结构之间的联合作业。通常来讲,现住建筑结构的联合工作需要设计者地基设计与上层设计上达成一致,并在结构安排中对结构构件的称重能力进行分析,在高层建筑中,结构构件的称重往往决定着建筑物的稳定性,因此,在结构设计与联合工作中应尤其注意。在现代城市建筑中,建筑物的高度不断增加,这就需要地基设计中增加支撑短柱的数量,并合理控制底部称重柱体的横截面面积,保证压力分散,稳定底层结构;此外,设计者还应从结构设计上形成减缓水平方向压力的方案,避免随着建筑高度的增加出现变形或调转的问题,提高高层建筑侧面抗压能力,维持建筑物的稳定性。
        2.2应用概念设计与结构措施提升建筑材料利用率
        用最少的投入建成最佳的建筑物是设计者和建筑企业的共同追求。通常来讲,在建筑结构设计中,建筑材料的利用效率决定着施工工程中的协同程度,二者呈现正比关系。基于此,在建筑结构设计,如何有效控制建筑材料的投入,提高利用效率,则需要设计者在概念设计中队各种结构材料进行深入分析。例如在梁类构造的设计中,设计者应分析截面梁矩形的特点,了解当前这种组织构件利用率偏低的现实,并找出其中原因,即在梁类构造建筑中截面梁的应受力显著,使得材料靠近中轴部分受力弱,降低了构建的存在价值;此外,截面梁的弯矩的变化比较灵活,通常需要根据梁的长度进行调整,这样则再一次降低了截面梁的。

针对这一情况,设计者应针对梁类构造进行整体设计,围绕截面梁的组件构建进行弥补,确保其在中心轴中发挥作用,并提高材料的利用率,实现建筑结构的有效协调。再如在砼材料的运用中,为提升钢材料和混凝土的利用效率,设计者可以针对建筑结构内外差异,完善建筑框架,利用钢筋架构约束混凝土的利用,在保证砼材料的硬度同时,也提高材料利用效率。
        2.3应用概念设计与结构措施优化建筑工程结构布置
        概念设计需要根据一定规格对整体建筑工程结构进行科学布置,一旦工程结构不知不合理,建筑结构在施工中也会出现隐患。建筑工程结构布置与工程的抗震性密切相关,通过对我国地震灾区一些受损的建筑物结构观察与分析来看,L形平面布置的建筑物受损程度通常较大,此外,一些建筑物如果在结构布置中没有按照一定的规格,在外力作用下会出现变形,从而影响建筑区安全。基于此,在现代建筑工程结构布置中,设计者应强调概念设计的应用,尽量选择立面简单、均匀对称的布置方式;在结构措施过程中,应根据场地限制,合理调整布置方式,有效协调不同结构的受力情况,并结合实际设计需要采取强化措施,以提高建筑工程设计的科学性,保证建筑工程的安全性。
        2.4概念设计在提升建筑物抗震能力方面的应用
        我国地形结构复杂,一些地区地震多发,而提高建筑物的抗震能力,则成为建筑结构设计的关键内容。概念设计对于建筑物抗震能力有着直接影响,例如设计者在分析建筑物强柱弱梁和底部加强区的过程中需要结合概念设计的相关数据与方法进行考量,这样才能有充足的证据表明建筑物的抗震能力。现代建筑的抗震体系设计相对复杂,水平构件和竖向构件形成的框架,能够有效分散外界力量对结构造成的冲击,从而形成完整的抗压力体系。当然,抗压力体系的好坏直接影响着建筑物质量的高低,因此,在概念设计过程中,相关人员应根据建筑物抗震等级要求,对结构进行安排,确保科学的结构布局,同时依据概念设计对构建的细节进行预估,提高建筑结构的规划性,确保建筑物抗震体系的建设。
        2.5针对建筑物结构强度要求设计结果措施
        建筑物在外界压力下会发生各种裂缝,如伸缩缝、沉降缝等,不仅会造成安全隐患,影响建筑结构强度,还会降低建筑物的美观性。通常伸缩缝发生在建筑结构设计中,主要是为了避免建筑物受外界因素影响导致热胀冷缩造成墙体开裂,所以设计得需要在采取结构措施时,结合建筑较大处在垂直方向预留缝隙,全部断开基础以上的建筑构件,分为可以在水平方向各自独立自由伸缩的部分。在温度变化影响较小的情况下,这样的基础部分并不会断裂;而在对沉降缝予以设置时,需要在垂直方向断开建筑屋顶、楼层、墙体以及基础等各个部分,形成独立下沉的刚度单元,这样才能最大程度避免沉降中建筑物发生缝隙的情况。
        结束语:
        综上所述,建筑设计以得到用户最佳反馈为目的,以用户内心需求为导向,要想实现绿色建筑技术在建筑设计中的优化,还需要相关人员加强对其的重视程度,通过不断积累丰富的实践经验,结合实际情况,充分融合概念设计与建筑结构,从而推动我国建筑业朝着更加绿色的方向迈进。
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