關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的分析研究

關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的分析研究摘要本文著力分析了概念設(shè)計的概念,概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要作用以及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計需要注意的要點,針對目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中墨守陳規(guī)的現(xiàn)象,提倡采用概念設(shè)計思想來促進結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)造性,推動結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展。關(guān)鍵詞建筑設(shè)計概念設(shè)計分析概念是一種反映事物本質(zhì)屬性的思維形式,它反映客觀事物一般的、本質(zhì)的特征,是人們在實踐基礎(chǔ)上經(jīng)過感性認識上升到理性認識而形成的。目前,人們在具體的空間結(jié)構(gòu)體系整體研究上還有一定的局限性,在設(shè)計過程中采用了許多假定與簡化。因此,這就要求結(jié)構(gòu)工程師對整體結(jié)構(gòu)體系與各基本分體系之間的力學關(guān)系有透徹的認識,把概念設(shè)計應用到實際工作中去,打破建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中墨守陳規(guī)的現(xiàn)象,充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師的創(chuàng)新能力。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的日益提高,對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也提出了更高的要求,概念設(shè)計的思想被越來越多的結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師所接受,并將在結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮越來越大的作用。一、概念設(shè)計的概念所謂的概念設(shè)計一般指不經(jīng)數(shù)值計算,以工程概念為依據(jù),用符合工程客觀規(guī)律和本質(zhì)的方法,對所設(shè)計的對象作宏觀的控制,尤其在一些難以作出精確力學分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題上,依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想,從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。二、概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計工作上重要性分析在不斷的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究與實踐中,人們積累了大量有益的經(jīng)驗,并體現(xiàn)在設(shè)計規(guī)范、設(shè)計手冊、標準圖集等等。隨著計算機技術(shù)和計算方法的發(fā)展,計算機及其結(jié)構(gòu)程序在結(jié)構(gòu)工程中得到大量地應用,每個設(shè)計單位都在為徹底甩掉圖板而做努力。結(jié)果給部分結(jié)構(gòu)工程師造成一種錯覺,覺得結(jié)構(gòu)設(shè)計很簡單,只需遵循規(guī)范、手冊、圖集,等待建筑師給出一個空間形成的方案非結(jié)構(gòu)的,使用計算機,然后設(shè)法去完成它,自己只不過是一個東拼西湊的計算機畫圖匠而已。這不僅不能有效地運用他們的知識、精力和時間,而且還會在與建筑師的交流中產(chǎn)生分歧與矛盾。我國結(jié)構(gòu)計算理論經(jīng)歷了經(jīng)驗估算、容許應力法、破損階段計算、極限狀態(tài)計算,到目前普遍采用的概率極限狀態(tài)理論等階段?，F(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準GBJ6884則采用以概率理論為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計準則,以使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計得以符合技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用。概率極限狀態(tài)設(shè)計法更科學、更合理。但該法在運算過程中還帶有一定程度的近似,只能視作近似概率法。并且光憑極限狀態(tài)設(shè)計也很難估計建筑物的真正承載力的。事實上,建筑物是一個空間結(jié)構(gòu),各種構(gòu)件以相當復雜的方式共同工作,且都并非是脫離總的結(jié)構(gòu)體系的單獨構(gòu)件。目前,人們在具體的空間結(jié)構(gòu)體系整體研究上還有一定的局限性,在設(shè)計過程中采用了許多假定與簡化。作為結(jié)構(gòu)工程師不應盲目的照搬照抄規(guī)范,應該把它作為一種指南、參考,并在實際設(shè)計項目中作出正確的選擇。所謂的概念設(shè)計一般不經(jīng)數(shù)值計算,尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中,依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想,從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法,可以在建筑設(shè)計的方案階段迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進行構(gòu)思、比較與選擇,易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確,避免后期設(shè)計階段一些不必要的繁瑣運算,具有較好的的經(jīng)濟可靠性能。同時,也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。比如,有的設(shè)計人員用多、高層結(jié)構(gòu)三維空間分析程序來計算底層框架,還人為的布置一些抗震墻,即不能滿足樓層間的合理剛度比,也不能正確地反映底層框架在地震時受力狀態(tài)。問題在于結(jié)構(gòu)概念不明確,沒考慮這兩種結(jié)構(gòu)體系的差異。軟件的選擇和使用不當,造成危害是不容忽視的。美國一些著名學者和專家曾警告工業(yè)界“誤用計算機造成結(jié)構(gòu)破壞而引起災難只是一個時間的問題?！比欢苊膺@種情況,概念設(shè)計的思想不失是個好方法。運用概念設(shè)計的思想,也使得結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路得到了拓寬。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計算理論的研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計似乎只關(guān)注如何提高結(jié)構(gòu)抗力,以至混凝土的等級越用越高,配筋量越來越大,造價越來越高。結(jié)構(gòu)工程師往往只注意到不超過最大配筋率,結(jié)果肥梁、胖柱、深基礎(chǔ)處處可見。以抗震設(shè)計為例,一般是根據(jù)初定的尺寸、砼等級算出結(jié)構(gòu)的剛度,再由結(jié)構(gòu)剛度算出地震力,然后算配筋。但是大家知道,結(jié)構(gòu)剛度越大,地震作用效應越大,配筋越多,剛度越大,地震力就越強。這樣為抵御地震而配的鋼筋,增加了結(jié)構(gòu)的剛度,反而使地震作用效應增強。其實,為什么不考慮降低作用效應呢目前在抗震設(shè)計中,隔震消能的研究就是一個很好的例子。隔震消能的一般作法是在基礎(chǔ)與主體之間設(shè)柔性隔震層加設(shè)消能支撐類似于阻尼器的裝置有的在建筑物頂部裝一個“反擺”,地震時它的位移方向與建筑物頂部的位移相反,從對建筑物的振動加大阻尼作用,降低加速度,減少建筑物的位移,來降低地震作用效應。合理設(shè)計可降低地震作用效應達60,并提高屋內(nèi)物品的安全性。這一研究在國內(nèi)外正廣泛地深入展開。三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計需要注意的要點1、合理選擇結(jié)構(gòu)方案概念設(shè)計的目的是力求設(shè)計方案經(jīng)濟、合理、適用,概念設(shè)計必須選擇一個經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案,即要選擇一個切實可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應該明確總體布置、抗震節(jié)點分析、應力等方面。同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系,力求平面和豎向規(guī)則。總之,必須對建筑師設(shè)計要求、結(jié)構(gòu)特點、材料供應、施工條件等情況進行綜合分析,并與施工、業(yè)主等方面充分協(xié)商,在此基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)選型,確定結(jié)構(gòu)方案,必要時還應進行多方案比較,擇優(yōu)選用。2、選用恰當?shù)挠嬎愫唸D計算簡圖是進行結(jié)構(gòu)計算的基礎(chǔ),如果計算簡圖選用不當會導致結(jié)構(gòu)安全事故的發(fā)生,因此選擇恰當?shù)挠嬎愫唸D是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件,設(shè)計師要從實際出發(fā)選擇合理的計算簡圖,并且計算簡圖還應有相應的構(gòu)造措施來保證。此外,設(shè)計師還要注意到在實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點不可能是純粹的剛結(jié)或鉸結(jié)點,但是在計算簡圖的誤差應在設(shè)計允許范圍之內(nèi)。3、正確分析計算結(jié)果在結(jié)構(gòu)設(shè)計中普遍采用計算機技術(shù),但是由于軟件種類的繁多,而且不同的軟件也是存在著很大的差異性,這樣就會往往導致計算結(jié)果的不相同。因此,設(shè)計師要對程序的適用范圍、技術(shù)條件等全面了解。由于軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結(jié)果,因此,設(shè)計師要充分認識到計算參數(shù)的重要性,要憑著自己過硬的專業(yè)知識、豐富的經(jīng)驗,在拿到電算結(jié)果時應認真分析,要正確地輸入合理的計算參數(shù),慎重校核,作出合理判斷。隨著各項建筑理論的日益豐富,發(fā)展先進計算理論,加強計算機的應用,加快新型高強、輕質(zhì)、環(huán)保建材的研究與應用,使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟是當務之急。推廣概念設(shè)計思想是一種有效的辦法,概念設(shè)計也必然會成為今后結(jié)構(gòu)設(shè)計的主流思想,這就讓我們來共同學習、發(fā)展它,為結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展作出應有的貢獻。參考文獻1徐正加淺析概念設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的