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摘要:随着现代生活水平的不断提高,人们对生活环境的安全性和舒适性的要求越来越高。为了满足居住群体的需求,建筑结构的设计理念在不断变化和调整。结构概念设计的出现弥补了建筑设计理念的不足,丰富了建筑设计的相关概念。如今,概念设计被广泛应用于建筑设计中,成为结构设计中不可或缺的一部分。本文对结构概念设计在建筑结构设计中的应用进行了分析和探讨。
关键词:概念设计;建筑结构;应用
前言:随着计算机的普及和广泛应用,一些工程师在结构设计中被赋予了一种错觉,认为建筑的结构设计与以前的理论体系脱节,只是一些数字的拼凑,使得传统的结构设计方法普遍墨守成规,结构设计失去了创新的思路。在建筑结构设计中,概念设计和结构措施非常重要。只有采用先进的设计思想和方法,才能赶上现代化发展的步伐,体现一个结构工程师的设计水平。本文分析了建筑结构设计中的概念设计和构造措施,并提出了自己的看法。
1结构概念设计的定义
概念设计是以设计概念为主线,贯穿整个设计过程的设计方法。是一个完整而全面的设计过程。它通过设计理念将设计师复杂的感性和瞬间的思维提升到统一的理性思维,从而完成整个设计。将概念设计的概念引入建筑结构设计,形成建筑结构的概念设计。建筑结构概念设计以建筑工程概念为基础,采用能满足建筑工程相关要求、符合建筑工程客观规律的方法,实现建筑工程的宏观控制。其设计思路是在建筑结构总体方案设计的最开始,就将建筑学领域的相关理论知识正确应用于实际问题的处理,通过对结构体系、房屋形态、刚度分布等实际问题的分析,实现设计方案。在这个过程中,要求工程师具备结构的相关知识,根据相关规范和规定,从宏观角度评价、识别和选择建筑设计方案,把握要点,用正确的概念指导概念设计。
2结构概念设计的现状
传统建筑设计可分为项目可行性论证、设计方案、初步设计和施工图设计四个过程。其实用的设计理念主要是加强建筑结构的抗力。在相关理论研究和思想的影响下,经常使用大量的钢筋和高强混凝土来保证建筑结构的刚度,这不仅增加了建筑的成本,造成了不必要的浪费,而且取得了不理想的效果。建筑结构概念设计一般在设计方案阶段实现。众所周知,可行性方案阶段总是以建筑学专业为主,结构专业只能回答“基本可行”的答案。还有一些重大建设项目,各方高度重视,设计周期合理,使结构专业在项目前期有机会参与更深层次的概念设计,仍能得到理想的结构设计。但总的来说,在经济快速发展的中国,土木工程设计中更深层次的结构概念设计处于介入的后期阶段,基本上使结构设计处于尴尬的境地,因为建筑方案合适,而这种模式设计产生的建筑产品大多达不到更高的结构设计标准,更谈不上产生更好的社会经济效益。
2.1对结构概念设计本质的错误理解
关于结构概念设计一个常见的误区是将传统的“规范+计算”的结构设计简化为“规范+计算机集成结构设计程序”。按照建筑师给的方案,只要有设计说明书、手册、计算器以及它们对应的集成设计程序,那么就试着去构建块来完成。我充当规范限制的检查者和拼凑的计算机程序的操作员,这是对结构概念设计本质的错误理解。
2.2结构概念设计师的地位不被认可
目前,设计行业的市场竞争日益激烈。在一些设计院,设计师越来越不重要了。为了留住客户,尤其是小型设计院,他们必须满足甲方的各种要求。在甲方面前,设计师连一句“不”都不敢说,导致甲方有时候成为设计师。地位越低,学习和思考的动力越少,导致结构概念设计发展缓慢。
2.3规范的盲目神化
在建筑结构的概念设计中,将规范的每一条规定神化,既不是客观的风格,也不是自然的规律。著名结构工程师林同炎说,“结构工程师应该不断探索和应用自然规律,而不是盲目地遵循现行规范”。因此,作为一名结构工程师,我们应该以规范为指导,但不应该盲目照搬规范,坚持规章制度,灵活运用,充分理解规范条文的确切含义,掌握条文在实际工程中的实质性内涵,做出正确的判断和选择
3结构概念设计的重要性
随着工业设计理念的发展,结构概念设计被广泛应用于建筑结构设计中。目前,我国的建筑结构设计在质量和效率方面都有了很大的提高。
同时,这种设计方法通过专业同行的不断发展,积累了很多宝贵的实践经验,相关的设计方法理念得到了不断的继承和发扬。概念设计可以实现结构设计方案的完善。在建筑设计的方案阶段,我们可以有效地掌握设计方案,依靠工程师的知识体系,根据相关规定,通过主客观方法的结合,在方案设定的初始阶段,可以实现优化选择,从而避免了后期设计阶段的计算困难,同时使方案高效、经济。概念设计可以实现结构设计方案的创新。
4结构概念设计在建筑结构设计中的应用
4.1场地条件和基础选择
地震对建筑物造成了巨大的破坏。在建筑结构设计体系中,工程师应在初步设计前合理选择场地。通过对场地的调查,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区域建筑。
4.2结构体系的选择和布置
“强柱弱梁”的概念在建筑设计中一直被人们所重视。因此,在建筑设计过程中,工程师应该相对削弱梁的刚度,以确保梁在建筑破坏过程中首先被破坏。
4.3选择结构计算和分析的原则和程序
建筑设计中不同的建筑截面和构件需要采用不同的力学假设进行分析计算。如果选择的计算理论与实际情况不符,会产生很大的计算误差,导致计算结果无法使用。因此,工程师应根据不同构件的实际情况,合理选择与结构实际工况一致或接近的计算假设。
4.4布局尺寸和结构平面
结构的布置应尽可能简单、规则、对称,使结构的刚度中心与质心重合,以减少扭转,避免刚度突变和薄弱层。如果同一栋建筑的上下结构布局发生变化,结构刚度会发生很大变化。为了保证建筑的合理和过量,有必要设置结构转换层。
5结构性措施
5.1协同工作和结构系统
建筑结构的协同工作,顾名思义,就是要求建筑结构的构件在受到外力作用时,能够相互配合,使作用由结构构件合理承担。结构构件共同工作时,形成一个有机整体,共同承担荷载,实现内力的合理分配,共同达到极限状态。比如在砖混结构中,建筑基础和上部砌体结构必须依靠圈梁和构造柱的连接共同工作,使结构构件受力均匀,避免超出承载极限的局部破坏,通过共同受力实现建筑的整体稳定;在高层建筑中,由于底部受力巨大,角柱需要很大的抗扭能力,需要设计抗扭能力很大的角柱。此时,可采取采用田字柱、增加长细比等措施来保持相关应力。
5.2材料利用率
协同工作设计也在于充分利用材料。当建筑结构的内部构件可以协同工作时,也说明材料的利用率更高。它的核心思想可以简单理解为“用最少的钱建造最好的建筑”。比如传统的矩形截面梁,利用率低。矩形梁的力学性能表明,大部分材料的存在实际上降低了材料的利用率。对于这种等截面梁,大部分截面,甚至拉压边的应力水平都很低。根据梁的受力特点,可以将桁架设计成类似弯矩图的形状,使桁架的弦杆受力均匀。只有这样的设计理念,才能真正实现建筑结构设计的合理性和经济性。
结语
虽然建筑材料和施工技术在建筑工程中有了很大的发展,但没有先进的设计理念,就无法实现科学、经济、新颖的建筑结构设计。为了实现建筑结构的宏观控制,必须对建筑进行科学合理的结构设计,从而大大提高建筑结构设计的质量和效率。通过对建筑结构设计中概念设计、应用和建筑构造措施的简要分析,希望能对建筑结构设计的读者有所帮助。总之,随着社会经济的不断发展和人民生活水平的逐步提高,社会对建筑结构设计的要求越来越高。概念设计作为一种科学合理的设计理念,将在建筑结构设计中发挥更加重要的作用,同时相信也会对建筑结构设计的发展做出更大的贡献。
参考文献:
[1]姚骥华. 建筑结构设计中概念设计的研究[J]. 科技创业家,2012.
[2] 严毓纯,孙建军.探讨建筑结构设计过程中的概念设计及结构措施[J]. 企业技术开发, 2012,31(16).
[3]王媛,许世东.关于建筑结构设计中的概念设计[J].低温建筑技术,2005,(4)