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摘要:建筑在进行结构设计时,其概念设计以及结构设计时十分重要的,因为它可以在一定程度上来说体现了结构工程师的设计水平。本文的主要目的是为了打破建筑结构设计中墨守成规的现象,并提倡新的设计思想来促进结构工程师的创造性,以推动结构设计的发展。
关键词:建筑机构设计; 概念设计; 结构措施
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
概念设计所指的是不经过数值计算,特别是一些难以通过准确通过分析或者难以准确定性的问题中,通过对其整体结构分析与其下属体系之间所有的力学关系、结构破坏机理以及工程经验所获得的最基本的原则及其相关的控制思想,我们需要从整体的方向来对建筑结构的总体布置以及抗震系结构控制措施进行宏观控制。我们可以利用概念性近似估算方法来在建筑设计规划阶段迅速、有效地对建筑结构体系进行分析、比较和选择。并在所得出的方案中得到明确的概念以及对此正确的定性,以避免在建筑结构体系设计的后期出现一些繁琐的计算,相比来说有着姣好的经济可靠性。于此同时,这也是能够判断计算机内其分析数据是否可靠的重要依据。
一、概念设计的重要性。
概念设计是体现结构工程师设计灵魂的重要一点,结构工程师的主要任务就是通过对建筑的分析来利用整体的概念对建筑结构总体方案进行完善,并将构件与结构、结构与结构之间的关系妥善的处理好。只有在概念设计上出类拔萃的结构工程师,才能够使其设计成果不断的推陈出新,结构工程师的经验也会越来越丰富。但由于社会分工不断细化,导致了大部分结构工程师都仅仅是依赖最基本的程序来进行传统设计,很少有发光的地方,一些工程师甚至会对创新思维产生抗拒的行为,这些都是对结构工程师这个行业不负责任的表现。这也使得大部分的工程师在使用计算机结构程序时会出现对于计算机出现不合理甚至错误的结果而无法及时发现的情况。随着从事这行业的时间越来越长,当初所学的概念以及宏图壮志已经渐渐忘却,所谓的在设计方案上的创新表现更是无从谈起。
二、协同工作于结构体系。
协同工作这个概念主要被应用于工业产品设计中,对于众多工业产品,它们的零件并不被希望在其设计寿命内而出现算坏。相比于建筑结构来说,道理是相同的,因此,协同工作这个概念在结构体系中要求了结构内部的各个部件相互配合,以达到共同工作的目的。这不仅对结构构件在承载能力方面提出了一定的要求,同时还要求了它们拥有共同的寿命。结构的协同工作体现在建筑的基础与上部结构结构的关系上,它要求了将基础与上部结构视为一个有机的整体,要共同处理。在协同工作中,其中所有的结构构件在受力时都应当能够达到相当的应力水平。这也要求在设计结构时尽量考虑其中受力方案,以及相关的构件协调位置。
目前,一些建筑中在其四角都设置了巨型的钢管柱,这也使得角柱的强度以及抗变形能力得到大大增强。在一些高层建筑的结构设计中,柱轴压比的限值成为了结构工程师十分头疼的问题,一旦建筑高度开始增加,其相对的结构下部柱截面也随之越来越大,及时采用了高强度的混凝土来加强强度,但由于柱的纵向钢筋始终为构造配筋,因此,柱截面并不会有明显的降低。其实柱的轴压比大小反映的是柱的塑性变形能力,塑性是指在静载作用下的塑性变形能力,而构件的变形能力在很大程度上会对结构的延性产生影响。而混凝土的延性取决于混凝土的极限变形能力。然而混凝土的变形能力又受到箍筋的约束。
三、协同工作于材料利用率。
充分的协同工作能够让材料充分的利用,可以说材料的利用率越高,结构的协同工作程度就越高,而就目前我國的发展状态来说,结构设计的目的自然就变成了花最少的钱,做最好的建筑,这样的目的促使了在结构设计中要充分的对材料加以利用,并减少工程中的造价。
目前,国内较为广泛使用的建筑结构为钢-混凝土结构,它是一种新型的结构,它将钢类结构与混凝土结构想结合,互相取长补短,从而形成一种新型的结构,即钢-混凝土结构。这种新型的结构有着特别的应用材料,其中尤其是钢管混凝土,它的预应力与混凝土较为相像,但其将钢以及混凝土相结合,其强度大大增加,使得其成为了结构材料中的一次革命。钢管混凝土其实是将混凝土灌入钢管中以提高钢管的强度和刚度,同时还能够使得其中的核心混凝土具有了更高的强度和变形能力。这种结合方法可以说是钢材与混凝土的完美结合,它使得其中的混凝土时刻处在一个三向受压的状态下,无形的提高了混凝土的抗压强度,于此同时,核心混凝土也能够防止钢管发生局部屈曲。可以说钢管混凝土具有高承载力、延展性以及良好的抗震能力。
通过对众多应用材料的分析,可以分析出只有构件越多的初衷轴心受力状态下,材料的利用率才会变得更高,其经济性也相对更好。对于框架结构来说,对于处在竖向荷载作用下的框架,其较适宜处在一个较小的偏心受压下工作,如果框架处在大偏心受压工作状态下,那么这样的结构方案一般没有较好的经济性,因此,对于处在非地震区的框架结构设计,应当使框架结构最优先处在小偏心受压下。但这种情况并不是一成不变的,在出现地震作用时,大部分的框架柱可能会因此而处在大偏心受压状态下工作,这也就有了大量柱的配筋,在设计其截面时,大量柱的配筋仅仅起到了防止地震影响的作用,因此,在没有地震力出现时,这些大量柱并没有起到丝毫的作用,这种情况并不是我们想要的,应为这也设计大量柱会造成大量的材料浪费,且不经济,与抗震的整体思想也不相符合,因此,为了让这种现象不再出现,我们可以采用别的方法来进行弥补,一是可以将结构的整体性大大加强,如果有需要的话,可以在某些楼层上设置一层刚性转换层,以增加整体的弯矩,并减小会引起柱弯曲变形的局部弯矩;二是对框架柱的设计可以对其进行改进,可以将整个楼层面的框架柱都设计成多肢柱,这样能够使得每一根多肢柱的杆件都能够处在轴心受力的状态,例如最普通的钢管混凝土柱,它只有处在小偏心受压时才能够让钢管和混凝土更加完好的协同工作,因此,对于一些在偏心距中受压较大的构件可以将其设计成双肢、三肢或者四肢构成的组合构件。
四、结束语。
协同工作的最基本的原则是整体工作原则。因此我们要注意建筑结构中各个构件的协同工作。在目前这个日益发展的建筑业中,概念设计成为了当前最重要的一环,因此,结构工程师应当有着深厚的基本结构理论基础,并在工作中时刻吸取他人的经验,并转化为自己的设计思想。久而久之,自己的作品质量也会无形的提升,并在今后的道路上走的更加顺利。
参考文献:
[1] 于应平. 浅议建筑结构设计中的概念设计[J]. 黑龙江科技信息. 2009(18)
[2] 侯小红. 结构概念设计与结构措施[J]. 山西科技. 2008(06)
[3] 陆晓军. 建筑结构设计过程中几点建议[J]. 科技风. 2010(04)
关键词:建筑机构设计; 概念设计; 结构措施
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
概念设计所指的是不经过数值计算,特别是一些难以通过准确通过分析或者难以准确定性的问题中,通过对其整体结构分析与其下属体系之间所有的力学关系、结构破坏机理以及工程经验所获得的最基本的原则及其相关的控制思想,我们需要从整体的方向来对建筑结构的总体布置以及抗震系结构控制措施进行宏观控制。我们可以利用概念性近似估算方法来在建筑设计规划阶段迅速、有效地对建筑结构体系进行分析、比较和选择。并在所得出的方案中得到明确的概念以及对此正确的定性,以避免在建筑结构体系设计的后期出现一些繁琐的计算,相比来说有着姣好的经济可靠性。于此同时,这也是能够判断计算机内其分析数据是否可靠的重要依据。
一、概念设计的重要性。
概念设计是体现结构工程师设计灵魂的重要一点,结构工程师的主要任务就是通过对建筑的分析来利用整体的概念对建筑结构总体方案进行完善,并将构件与结构、结构与结构之间的关系妥善的处理好。只有在概念设计上出类拔萃的结构工程师,才能够使其设计成果不断的推陈出新,结构工程师的经验也会越来越丰富。但由于社会分工不断细化,导致了大部分结构工程师都仅仅是依赖最基本的程序来进行传统设计,很少有发光的地方,一些工程师甚至会对创新思维产生抗拒的行为,这些都是对结构工程师这个行业不负责任的表现。这也使得大部分的工程师在使用计算机结构程序时会出现对于计算机出现不合理甚至错误的结果而无法及时发现的情况。随着从事这行业的时间越来越长,当初所学的概念以及宏图壮志已经渐渐忘却,所谓的在设计方案上的创新表现更是无从谈起。
二、协同工作于结构体系。
协同工作这个概念主要被应用于工业产品设计中,对于众多工业产品,它们的零件并不被希望在其设计寿命内而出现算坏。相比于建筑结构来说,道理是相同的,因此,协同工作这个概念在结构体系中要求了结构内部的各个部件相互配合,以达到共同工作的目的。这不仅对结构构件在承载能力方面提出了一定的要求,同时还要求了它们拥有共同的寿命。结构的协同工作体现在建筑的基础与上部结构结构的关系上,它要求了将基础与上部结构视为一个有机的整体,要共同处理。在协同工作中,其中所有的结构构件在受力时都应当能够达到相当的应力水平。这也要求在设计结构时尽量考虑其中受力方案,以及相关的构件协调位置。
目前,一些建筑中在其四角都设置了巨型的钢管柱,这也使得角柱的强度以及抗变形能力得到大大增强。在一些高层建筑的结构设计中,柱轴压比的限值成为了结构工程师十分头疼的问题,一旦建筑高度开始增加,其相对的结构下部柱截面也随之越来越大,及时采用了高强度的混凝土来加强强度,但由于柱的纵向钢筋始终为构造配筋,因此,柱截面并不会有明显的降低。其实柱的轴压比大小反映的是柱的塑性变形能力,塑性是指在静载作用下的塑性变形能力,而构件的变形能力在很大程度上会对结构的延性产生影响。而混凝土的延性取决于混凝土的极限变形能力。然而混凝土的变形能力又受到箍筋的约束。
三、协同工作于材料利用率。
充分的协同工作能够让材料充分的利用,可以说材料的利用率越高,结构的协同工作程度就越高,而就目前我國的发展状态来说,结构设计的目的自然就变成了花最少的钱,做最好的建筑,这样的目的促使了在结构设计中要充分的对材料加以利用,并减少工程中的造价。
目前,国内较为广泛使用的建筑结构为钢-混凝土结构,它是一种新型的结构,它将钢类结构与混凝土结构想结合,互相取长补短,从而形成一种新型的结构,即钢-混凝土结构。这种新型的结构有着特别的应用材料,其中尤其是钢管混凝土,它的预应力与混凝土较为相像,但其将钢以及混凝土相结合,其强度大大增加,使得其成为了结构材料中的一次革命。钢管混凝土其实是将混凝土灌入钢管中以提高钢管的强度和刚度,同时还能够使得其中的核心混凝土具有了更高的强度和变形能力。这种结合方法可以说是钢材与混凝土的完美结合,它使得其中的混凝土时刻处在一个三向受压的状态下,无形的提高了混凝土的抗压强度,于此同时,核心混凝土也能够防止钢管发生局部屈曲。可以说钢管混凝土具有高承载力、延展性以及良好的抗震能力。
通过对众多应用材料的分析,可以分析出只有构件越多的初衷轴心受力状态下,材料的利用率才会变得更高,其经济性也相对更好。对于框架结构来说,对于处在竖向荷载作用下的框架,其较适宜处在一个较小的偏心受压下工作,如果框架处在大偏心受压工作状态下,那么这样的结构方案一般没有较好的经济性,因此,对于处在非地震区的框架结构设计,应当使框架结构最优先处在小偏心受压下。但这种情况并不是一成不变的,在出现地震作用时,大部分的框架柱可能会因此而处在大偏心受压状态下工作,这也就有了大量柱的配筋,在设计其截面时,大量柱的配筋仅仅起到了防止地震影响的作用,因此,在没有地震力出现时,这些大量柱并没有起到丝毫的作用,这种情况并不是我们想要的,应为这也设计大量柱会造成大量的材料浪费,且不经济,与抗震的整体思想也不相符合,因此,为了让这种现象不再出现,我们可以采用别的方法来进行弥补,一是可以将结构的整体性大大加强,如果有需要的话,可以在某些楼层上设置一层刚性转换层,以增加整体的弯矩,并减小会引起柱弯曲变形的局部弯矩;二是对框架柱的设计可以对其进行改进,可以将整个楼层面的框架柱都设计成多肢柱,这样能够使得每一根多肢柱的杆件都能够处在轴心受力的状态,例如最普通的钢管混凝土柱,它只有处在小偏心受压时才能够让钢管和混凝土更加完好的协同工作,因此,对于一些在偏心距中受压较大的构件可以将其设计成双肢、三肢或者四肢构成的组合构件。
四、结束语。
协同工作的最基本的原则是整体工作原则。因此我们要注意建筑结构中各个构件的协同工作。在目前这个日益发展的建筑业中,概念设计成为了当前最重要的一环,因此,结构工程师应当有着深厚的基本结构理论基础,并在工作中时刻吸取他人的经验,并转化为自己的设计思想。久而久之,自己的作品质量也会无形的提升,并在今后的道路上走的更加顺利。
参考文献:
[1] 于应平. 浅议建筑结构设计中的概念设计[J]. 黑龙江科技信息. 2009(18)
[2] 侯小红. 结构概念设计与结构措施[J]. 山西科技. 2008(06)
[3] 陆晓军. 建筑结构设计过程中几点建议[J]. 科技风. 2010(04)