论文部分内容阅读
【摘要】建筑结构设计是个复杂的工程。本文从概念设计的概念与步骤、概念设计的重要性及结构设计与概念设计的关系等方面进行了分析。
【关键词】结构设计；概念设计；结构措施
中图分类号：TU318文献标识码： A
一、前言
随着建筑行业的不断发展，结构设计的重要性不言而喻。我国在结构设计上虽然有所完善，但依然存在一些问题和不足需要改进。在经济不断增长的新时期，加强对建筑结构设计中的概念设计与结构措施分析，对确保建筑工程的发展有着重要的意义。
二、概念设计的概念与步骤
概念设计是一种实现结构设计的多样化要求的手段，是建筑设计师基于设计经验、设计理论以及将要建设的项目工程的特点，对建筑结构的抗震结构以及总体布局进行规划，并在建筑工程结构设计的初期对设计方案进行概念性的分析估算与比对。这种设计方法具有定性准确、概念明确、便捷的优势，从而可以在实际应用中取得良好的经济效益。一般可以将概念设计的步骤分为分析、综合以及评估三个不断向着满意阶段靠近的连续阶段。其中分析阶段主要是对问题进行全方位的了解，但是存在着分析数据不完整与不准确的特点，为此表现出一定的模糊性质。综合阶段是工程师将自己掌握的理论知识以及掌握的实际情况，利用自己的想象力以及创新意识实现工程设计规划。最后评估阶段是一个比较选择最优方案的过程，可以说是一个循环实施的过程，直到得到满意的方案为止。设计人员实施评估的过程中要借助于数据统计计算等工具，从而获得技术上以及经济上可行的方案。
三、概念设计的重要性
一项先进、有效的设计必然会有优秀的概念设计，而对于结构工程师来说，其主要任务就是要在特定的建筑空间之中对整体概念进行有效的使用，并由此完成结构总体方案的设计，然后在此基础之上实现对于构件与结构、结构与结构关系的有效处理。例如，在对混凝土结构进行设计时，内力的计算主要是基于弹性理论的计算方法，但对于截面设计来说，其计算则是基于塑性理论的极限状态设计方法，两者之间就产生了一定的矛盾。而这一矛盾所造成的后果就是计算结果与结构的实际受力状态存在着较大程度的差距。为了对这一计算理论的缺陷进行有效的弥补，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要优秀的概念设计以及结构措施来对其进行有效的满足。除此之外，计算机结果具有高精度的特点，而这容易使结构设计人员产生误解。因此，对于机构工程师来说，只有不断加强对于结构概念的培养，才能真正而有效的理解结构的工作性能。
四、结构设计与概念设计的关系
所谓概念设计是以个人经验为基础,基于宏观的角度对建筑结构进行定性设计。相对概念设计来讲结构设计是一个逆向过程其根据概念设计的整体要求、力学与数据原理等由定量设计发展为定性设计其中定量设计包括内力、配筋、稳定性以及变形等,而定性设计则是规范中规定的构造要求。由此可见建筑结构造价水平的高低以及施工进度的快慢会受概念设计水平的直接影响加果概念设计不合理会导致建筑整体结构出现安全问题。概念设计体现的是一种先进的设计思想结构工程师的主要任务是基于特定的建筑空间利用整体的概念进行结构设计并对构件与结构、结构与结构之间的关系进行和谐处理。
从某种程度而言现行的结构设计与计算理论还存在一定的不足例如混凝土结构设计过程中内力计算以弹性理论为基础截面设计则以塑性理论的极限状态为基础计算理论本身就存在矛盾性因此计算结果必然会与实际情况存在较大差异。针对这种不足就需要通过优秀的概念设计加以弥补。此外现代设计对计算机程序的依赖性过强计算结果未做科学分析并且在设计方案环节无法利用计算机实现初步设计而是需要结构工程师利用其结构概念专业知识选择效果好、成本低的结构方案无法保证单根构件的安全性就无法保证结构整体的安全性。因此，概念设计与结构设计的关系是相辅相成、缺一不可的。
五、结构设计的主要措施
1、在选择建筑场地时要选择抗震性较好的地段，尽量避开不利地段，如果避不开的地段则要采取针对措施，必须将由于地震场地条件而间接导致结构破坏的因素考虑进来。概念设计过程中不能忽略建筑平面布置等要求，如果方案存在严重不规则的现象则严禁采用。在确定结构体系的过程中，要对结构体系方案、技术可行性和经济性等进行综合比较，提高建筑结构的延性与匀质性，尽量降低建筑重心。此外，由于发生地震时会持续一定的时间或者会多次、反复作用，所以要尽量设置多道抗震防线。因此在结构设计过程中，要保证结构体系与相关抗震结构要求相符，对构件的强弱关系进行适当处理，从而提高结构的抗震能力。
2、注意结构刚度、承载力分布的合理性，在实际工程中只有通过提高工程成本或者降低结构延性指标等才能进一步改善结构的抗侧移刚度，而结构设计时可以有意识地提高结构中重要构件、关键构件的延性，以改善设计方案的经济性。在判断计算方法是否合理时可以通过概念来确定，从某种程度而言，这种方法也是概念设计的延伸。现在计算机技术在工程设计中的应用越来越广泛，绝大多数设计均是依靠计算机来实现的，但是要在设计过程中将设计经验理性、科学地利用起来，再与施工中可能遇到的问题互相结合，对计算结果进行分析，并在画图中进行合理的调整，才能保证结构设计的科学性与实用性。
3、在结构材料选择过程中，选择钢筋时要尽量选择延性、韧性以及可焊性较好的，且混凝土也要与规定的强度等级要求相符，控制脆性材料的用量，保证材料满足抗震设计要求，将其强度充分发挥出来。此外，为提高结构强度还要保证结构的整体性，具体包括两个方面：一是满足抗震的构造连接，二是包括经过计算的节点连接。节点连接要遵循“强节点、弱杆件”的设计原则，把握好构造连接的度，并非构造连接越刚越好。
六、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統一的整体来抵御。此外，在建筑结构设计中，协同合作还表现在建筑受力时要保证结构的各个部件受力均匀，水平应力要保持在较高的水平。
高层建筑设计中要尽可能避免短柱，保持各个柱的水平应力互相接近，同步达到最大承载能力。不过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，相应的地层的截面积也会逐渐加大，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槽，将矩形柱变成田形柱来提高结构的承载能力，减少短柱现象，这样既保证了同层的水平柱在受力时，同时达到最大的承载能力。
七、建议
随着当前人们对建筑结构需求的不断增加，在建筑结构设计的过程中，不仅仅要对建筑质量进行衡量与评估，更需要满足当前人们的观念需求。用整体概念来规划总体方案的方法，是通过结构的总体体系，根据应用相互力学的关系进行简化和类似的设计流程。是采用先进的科学技术与理念来综合设计的过程，它为当前建筑设计提供了有力的保证。概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想，这就让我们来共同学习，为结构设计的发展做出应有的贡献。
八、结束语
综上所述，概念设计与结构措施在建筑结构设计中至关重要。在今后的建筑结构设计中，我们必须严格结构设计方案，保证建筑工程的质量。
参考文献
[1]徐国超.浅议建筑结构设计中的概念设计[J].科技创新与应用，2012（9）:169.
[2]吕天媛.把概念设计运用到建筑结构设计中来[J].黑龙江科技信息，2013（2）：46-49.
【关键词】结构设计；概念设计；结构措施
中图分类号：TU318文献标识码： A
一、前言
随着建筑行业的不断发展，结构设计的重要性不言而喻。我国在结构设计上虽然有所完善，但依然存在一些问题和不足需要改进。在经济不断增长的新时期，加强对建筑结构设计中的概念设计与结构措施分析，对确保建筑工程的发展有着重要的意义。
二、概念设计的概念与步骤
概念设计是一种实现结构设计的多样化要求的手段，是建筑设计师基于设计经验、设计理论以及将要建设的项目工程的特点，对建筑结构的抗震结构以及总体布局进行规划，并在建筑工程结构设计的初期对设计方案进行概念性的分析估算与比对。这种设计方法具有定性准确、概念明确、便捷的优势，从而可以在实际应用中取得良好的经济效益。一般可以将概念设计的步骤分为分析、综合以及评估三个不断向着满意阶段靠近的连续阶段。其中分析阶段主要是对问题进行全方位的了解，但是存在着分析数据不完整与不准确的特点，为此表现出一定的模糊性质。综合阶段是工程师将自己掌握的理论知识以及掌握的实际情况，利用自己的想象力以及创新意识实现工程设计规划。最后评估阶段是一个比较选择最优方案的过程，可以说是一个循环实施的过程，直到得到满意的方案为止。设计人员实施评估的过程中要借助于数据统计计算等工具，从而获得技术上以及经济上可行的方案。
三、概念设计的重要性
一项先进、有效的设计必然会有优秀的概念设计，而对于结构工程师来说，其主要任务就是要在特定的建筑空间之中对整体概念进行有效的使用，并由此完成结构总体方案的设计，然后在此基础之上实现对于构件与结构、结构与结构关系的有效处理。例如，在对混凝土结构进行设计时，内力的计算主要是基于弹性理论的计算方法，但对于截面设计来说，其计算则是基于塑性理论的极限状态设计方法，两者之间就产生了一定的矛盾。而这一矛盾所造成的后果就是计算结果与结构的实际受力状态存在着较大程度的差距。为了对这一计算理论的缺陷进行有效的弥补，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要优秀的概念设计以及结构措施来对其进行有效的满足。除此之外，计算机结果具有高精度的特点，而这容易使结构设计人员产生误解。因此，对于机构工程师来说，只有不断加强对于结构概念的培养，才能真正而有效的理解结构的工作性能。
四、结构设计与概念设计的关系
所谓概念设计是以个人经验为基础,基于宏观的角度对建筑结构进行定性设计。相对概念设计来讲结构设计是一个逆向过程其根据概念设计的整体要求、力学与数据原理等由定量设计发展为定性设计其中定量设计包括内力、配筋、稳定性以及变形等,而定性设计则是规范中规定的构造要求。由此可见建筑结构造价水平的高低以及施工进度的快慢会受概念设计水平的直接影响加果概念设计不合理会导致建筑整体结构出现安全问题。概念设计体现的是一种先进的设计思想结构工程师的主要任务是基于特定的建筑空间利用整体的概念进行结构设计并对构件与结构、结构与结构之间的关系进行和谐处理。
从某种程度而言现行的结构设计与计算理论还存在一定的不足例如混凝土结构设计过程中内力计算以弹性理论为基础截面设计则以塑性理论的极限状态为基础计算理论本身就存在矛盾性因此计算结果必然会与实际情况存在较大差异。针对这种不足就需要通过优秀的概念设计加以弥补。此外现代设计对计算机程序的依赖性过强计算结果未做科学分析并且在设计方案环节无法利用计算机实现初步设计而是需要结构工程师利用其结构概念专业知识选择效果好、成本低的结构方案无法保证单根构件的安全性就无法保证结构整体的安全性。因此，概念设计与结构设计的关系是相辅相成、缺一不可的。
五、结构设计的主要措施
1、在选择建筑场地时要选择抗震性较好的地段，尽量避开不利地段，如果避不开的地段则要采取针对措施，必须将由于地震场地条件而间接导致结构破坏的因素考虑进来。概念设计过程中不能忽略建筑平面布置等要求，如果方案存在严重不规则的现象则严禁采用。在确定结构体系的过程中，要对结构体系方案、技术可行性和经济性等进行综合比较，提高建筑结构的延性与匀质性，尽量降低建筑重心。此外，由于发生地震时会持续一定的时间或者会多次、反复作用，所以要尽量设置多道抗震防线。因此在结构设计过程中，要保证结构体系与相关抗震结构要求相符，对构件的强弱关系进行适当处理，从而提高结构的抗震能力。
2、注意结构刚度、承载力分布的合理性，在实际工程中只有通过提高工程成本或者降低结构延性指标等才能进一步改善结构的抗侧移刚度，而结构设计时可以有意识地提高结构中重要构件、关键构件的延性，以改善设计方案的经济性。在判断计算方法是否合理时可以通过概念来确定，从某种程度而言，这种方法也是概念设计的延伸。现在计算机技术在工程设计中的应用越来越广泛，绝大多数设计均是依靠计算机来实现的，但是要在设计过程中将设计经验理性、科学地利用起来，再与施工中可能遇到的问题互相结合，对计算结果进行分析，并在画图中进行合理的调整，才能保证结构设计的科学性与实用性。
3、在结构材料选择过程中，选择钢筋时要尽量选择延性、韧性以及可焊性较好的，且混凝土也要与规定的强度等级要求相符，控制脆性材料的用量，保证材料满足抗震设计要求，将其强度充分发挥出来。此外，为提高结构强度还要保证结构的整体性，具体包括两个方面：一是满足抗震的构造连接，二是包括经过计算的节点连接。节点连接要遵循“强节点、弱杆件”的设计原则，把握好构造连接的度，并非构造连接越刚越好。
六、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統一的整体来抵御。此外，在建筑结构设计中，协同合作还表现在建筑受力时要保证结构的各个部件受力均匀，水平应力要保持在较高的水平。
高层建筑设计中要尽可能避免短柱，保持各个柱的水平应力互相接近，同步达到最大承载能力。不过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，相应的地层的截面积也会逐渐加大，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槽，将矩形柱变成田形柱来提高结构的承载能力，减少短柱现象，这样既保证了同层的水平柱在受力时，同时达到最大的承载能力。
七、建议
随着当前人们对建筑结构需求的不断增加，在建筑结构设计的过程中，不仅仅要对建筑质量进行衡量与评估，更需要满足当前人们的观念需求。用整体概念来规划总体方案的方法，是通过结构的总体体系，根据应用相互力学的关系进行简化和类似的设计流程。是采用先进的科学技术与理念来综合设计的过程，它为当前建筑设计提供了有力的保证。概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想，这就让我们来共同学习，为结构设计的发展做出应有的贡献。
八、结束语
综上所述，概念设计与结构措施在建筑结构设计中至关重要。在今后的建筑结构设计中，我们必须严格结构设计方案，保证建筑工程的质量。
参考文献
[1]徐国超.浅议建筑结构设计中的概念设计[J].科技创新与应用，2012（9）:169.
[2]吕天媛.把概念设计运用到建筑结构设计中来[J].黑龙江科技信息，2013（2）：46-49.