概念设计建筑结构论文

2022-04-27

下面是小编精心推荐的《概念设计建筑结构论文(精选3篇)》的文章,希望能够很好的帮助到大家,谢谢大家对小编的支持和鼓励。【摘要】概念设计在结构设计中起着不可忽视的作用。它既能反应一个结构工程师的设计理念,又能衡量出结构工程师的专业技术水平。该文章在分析概念设计内涵以及重要性的基础上,就概念设计在建筑结构中的具体应用进行分析。通过以下研究,为提高建筑结构设计的水平,提供理论参考。

概念设计建筑结构论文 篇1:

结构概念设计在建筑结构设计中的作用探讨

【摘要】概念设计的先进思想也越来越多的被结构设计工程师们所采纳接受。然而在实际设计中仍存在一定的缺陷需要解决,鉴于此,文中笔者根据概念设计存在的问题进行分析,并提出相应的措施。

【关键词】建筑结构;概念设计;措施

结构设计由两部分组成: 概念设计和理论设计。概念设计指的是设计过程中不需要经过较精细的、较理性的分析,也不需要处理规范中难以界定的问题,只需要根据从结构体系整体与部分间的力学关系、工作经验、地震灾害以及实验现象中总结的设计原则和理念,从而确定建筑结构的设计和细部的设计构造过程。而理论设计则是工程人员对设计好的结构模型进行计算和应力假定前提下,依据设计规范和计算原理计算出结果,再根据结果进行合理的设计。

一、概念结构设计的的意义

在建筑领域——概念设计指结构概念设计,结构概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。概念设计包含极为广泛的内容,选择对抗震有利的结构方案和布置,采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施,设计延性结构和延性结构构件,分析结构薄弱部位,并采取相应的措施,避免薄弱层过早破坏,防止局部破坏引起连锁效应,避免设计静定结构,采取二道防线措施等等。应该说,从方案、布置、计算到构件设计、构造措施每个设计步骤中都贯穿了抗震概念设计内容。

1、弥补计算机的缺陷

在当今社会,计算机的高精度,往往给结构设计人员带来对结构工作性能的误解,所以在方案设计阶段,初步设计过程是不能借助于计算机来实现,只有加强结构概念的培养,设计师采用概念设计可以填补计算设计能力不足的空缺,使建筑结构设计使结构设计更完美。

2、概念设计的创新思维

概念设计是创造性思维的一种表现形式,要设计就要有创新,而创新正是概念设计人员进行创造性思维的结果,技术创新的本质就是要在工程设计领域中发现某种新事物、提出某种新思想,在很多情况下是因为现有的产品不能满足社會(用户)的需求而激发出的新颖构思和创作。

3、概念设计对抗震更为合理

在概念设计中,应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径,避免了因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力,拥有良好的变形能力和消耗地震能量的能力,对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高抗震能力。

二、结构设计在概念设计中要注意的问题

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

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。

4、要注意施工过程中实际问题的现场处理。因为建筑施工现场存在诸多不

确定性因素,可存会出现无法操作或者施工误差过大等各种问题,仅靠单纯的计算无法解决问题,因此只能依靠设计人员专业的设计经验与设计技术,在协商施工、监理等各方后再提出准确、合理的解决方案。

三、结构设计的主要措施

在实际的结构设计中,无论是制定方案或者初步设计,还是结构计算或者绘制施工图,甚至在施工现场的工地服务均要贯穿概念设计的理念,因此,结构设计过程中要注意以下几个方面:

首先,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。

其次,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。

再次,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。最后,要注意施工过程中实际问题的现场处理。因为建筑施工现场存在诸多不确定性因素,可存会出现无法操作或者施工误差过大等各种问题,仅靠单纯的计算无法解决问题,因此只能依靠设计人员专业的设计经验与设计技术,在协商施工、监理等各方后再提出准确、合理的解决方案。

结束语

随着社会经济的不断发展和人民生活水平的不断提高,建筑结构设计理念需要不断地更新和完善,才能满足人们对建筑结构设计质量的更高要求,必须加快对建筑结构设计相关的包括设计计算理论和建筑施工工艺及材料在内的一切研究,让建筑结构设计更为安全使用、经济可靠。而作为建筑结构设计人员的结构工程师也应该不断巩固自身专业技能并汲取先进的设计思想,开拓创新,加深对新型建筑结构设计理念的推广和应用,促进建筑结构设计乃至整个建筑生产工程的发展和进步。

参考文献:

[1] 朱蔚惠.浅谈建筑结构设计中的概念设计及结构措施要求[J].科技创新与应用,2012,(20):222.

[2] 张海峰,乔安宇.建筑结构设计中的概念设计与结构措施[J].黑龙江科技信息,2012,(12):236.

[3] 瞿懿.浅析建筑结构设计中的概念设计与技术措施[J].黑龙江科技信息,2012,(7):281.

作者:孙晓婷 陈延杰

概念设计建筑结构论文 篇2:

概念设计在建筑结构设计中的重要性及应用

【摘 要】概念设计在结构设计中起着不可忽视的作用。它既能反应一个结构工程师的设计理念,又能衡量出结构工程师的专业技术水平。该文章在分析概念设计内涵以及重要性的基础上,就概念设计在建筑结构中的具体应用进行分析。通过以下研究,为提高建筑结构设计的水平,提供理论参考。

【关键词】概念设计;高层结构设计;基础设计

一、结构概念设计概述

结构概念设计是在经验与理论相互结合的基础上产生的,它是设计人员根据多年的实践经验和所学的理论知识,对结构设计形成的一种新的设计方法。这种方法既符合理论的科学性,又能结合施工的实际,补充理论的不足。在进行结构概念设计时,结构工程师将结构设计经验与理论知识相结合,对建筑结构设计进行概念性地分析和比较,确立建筑结构的总体布局,形成合理的设计。

二、概念设计的重要性分析

概念设计是体现设计师先进设计思想的关键。当前在分工细化的市场环境下,大部分结构设计师更多的是依赖于各种设计规范、结构设计手册、电脑程序等进行传统的建筑结构设计,这在一定程度上缺乏了有效的创新。在计算机一体化应用的今天,设计师往往不能够及时发现建筑结构设计中的一些不合理的内容。随着设计师年龄的不断增长,使得他们已有的设计概念逐渐模糊甚至遗忘,影响了设计成果的创新。注重结构概念设计的意义,还因为当前的结构设计理论同计算机理论之间存在一些缺陷和不足。

三、结构概念设计在建筑结构设计中的应用

(1)结构概念设计在高层结构设计中的应用。在高层建筑设计中,水平荷载作用下的建筑结构侧移成为了高层建筑设计的难题。建筑结构设计人员在进行结构设计时,要运用结构概念设计原则,既要考虑到满足相关的要求,又要选择更好的抗侧力体系。在建筑物选择平面结构时,应该选用风压较小的结构设计。在进行结构设计时,不仅要综合分析所建建筑物周围的建筑物,了解分析周围建筑物对所建建筑物风压布局的影响,还要考虑建筑物的结构设计要增强建筑物的抵抗能力和竖向的荷载。并且,建筑结构设计人员还要运用概念设计,考虑到建筑结构的抗震能力,在平面设计时,要力求使建筑的平面结构简单规则。(2)结构概念设计在基础设计中的应用。根据建筑物的不同地理位置和结构形式,结构设计人员可以根据结构概念设计原则选择采用桩基基础、箱型基础和筏形基础等。在运用箱型基础时,建筑物的荷载力能够均匀地传给地基,抵抗地基的不均匀沉降,和周围的土体共同协作,增强建筑物的抗震和抗风能力;当采用筏形基础时,建筑物的上部结构荷载较大,地基的承载力较低,采用这种结构可以有效分散建筑物上部的荷载,增加地基的承载力,防止地基产生不均匀沉降。

建筑结构概念设计是一种很重要的设计思想,正在被越来越多的结构设计工程师接受和采用,并且在建筑结构设计中发挥越来越重大的作用,必定会成为以后建筑结构设计的主流思想。(1)随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论,加强计算机的应用,加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用,使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济成为当务之急,所以打破建筑结构设计中的墨守成规,充分发挥结构工程师的创新能力,是相当必要的。(2)在建筑结构设计中,结构的概念设计具体体现在建筑结构的上部设计和基础设计中,能够有效提高建筑物抗震和抗风能力,增加建筑物的稳定性,提高建筑结构设计效率,使结构设计更加完善。

参 考 文 献

[1]隋翔宇.工业建筑中的结构概念设计[J].山西建筑, 2011(4)

[2]姜红文.浅谈结构设计中的概念设计[J].广西城镇建设.2004(7)

[3]高鹏,乔可义.重视概念设计,提高建筑结构设计的质量[J].2011(3)

[4]许燕禄.概念设计在建筑结构设计中的应用[J].广东土木与建筑.2005(2)

[5]邓影,李秀辉.虚拟现实技术与建筑结构概念、优化设计[J].建筑设计管理.2007(2)

[6]范俊梅.高层建筑结构设计中的几个问题分析[J].山西建筑.2009(15)

[7]蒋新梅.论高层建筑结构设计之常见问题的分析[J].四川建材.2009(2)

[8]高立人,王跃.结构设计的新思路——概念设计[J].工业建筑.1999(1)

[9]林同炎.S.D.思多台斯伯利.结构概念和体系[M].北京:中国建筑工业出版社

作者:赵领楠 葛莹

概念设计建筑结构论文 篇3:

谈概念设计在建筑结构设计中的应用

【摘要】本文章主要是针对建筑结构概念设计、概念设计在建筑结构设计中应用的原则以及具体的应用措施展开分析,希望能为相关人员提供参考。

【关键词】概念设计;建筑结构设计;应用

现如今,我国建筑行业得到了快速發展,人们对建筑结构设计也提出了更高的要求。因此,在建筑结构设计中有必要加强对概念设计的运用,概念设计不仅可以满足建筑的基本使用需求,同时还有利于建筑设计师加强对各种建筑构建的理解,做到合理运用,使建筑设计更加具有创新性。

1、建筑结构概念设计概述

建筑结构概念设计是指不经数值计算,特别是一些无法进行准确分析的问题中,结合建筑整体结构和分体之间的力学关系、结构破坏机理、工程经验、震害等等基本原则和设计思想,以宏观的角度对建筑结构的整体、以及抗震细部等环节进行管控。通过采取概念性近似估算方法,在建筑设计阶段便可以实现对结构体系快速有效的构思、比较和决定,并且所获取的方案,具有定性明确、概念清晰、经济可靠、以及不会产生后续麻烦等特点。此外,概念设计还可以为计算机内力分析数据、输出数据发挥出重要的保障作用。结构概念设计也是基于理论和经验相结合的情况下产生,作为一種全新的设计方法,其是设计人员结合多年实践工作经验以及理论知识而产生的方法。此种设计方法具有科学的理论性,并且符合实际施工要求。结构工程师在进行结构概念设计时,运用自身的理论知识和实践经验,概念性的分析和比较建筑结构设计,实现建筑结构总体布局有效合理的确立。

2、概念设计在建筑结构设计中应用的原则

概念设计在建筑结构设计中的应用,需要结合下面几个原则:第一、协同工作原则。概念设计中的协同工作原则是指,建筑各种结构必须进行协调与配合,简化某一部分的压力,实现建筑整体共同承担压力,由此进一步降低建筑结构受损害程度。在建筑结构抗震设计中运用协同工作原则,能够提升建筑的承载能力与侧向刚度,使建筑物具有良好的抗震能力。第二、务实性原则。尽管概念设计属于建筑结构设计的主要创新方式,但在概念设计时,必须结合建筑的具体状况,设计科学可行的方案,有效融合建筑承重墙和框架结构,以提升建筑工程整体质量,使建筑单位获取更多的经济效益。第三、经济性原则。经济性原则与务实性原则具有相对应的关系,制定经济性原则,主要是考虑不同的建筑工程,具有差异性的建筑成本。因而在保证概念设计方案最为合适、以及建筑结构得到可靠性的基础上,可以有效控制建筑工程的建设成本,由此推动建筑工程顺利开展。第四、合理受力原则。相比较协同工作原则运用到抗震设计中,合理受力原则则是基于力学原理进行建筑结构的设计,实现主点受力向均匀受力方向的转变,防止建筑因受到较大的压力而发生变形情况,产生安全隐患。第五、减轻自重原则。建筑工程建设初期在选定建筑材料时,除了需要符合概念设计中的建筑材料要求,同时需要尽可能的降低材料重量,防止由于建筑材料自身重量过大而出现建筑地基坍塌的现象。

3、概念设计在建筑结构设计中的应用

3.1合理选择有利于建设的建筑场地

选择建筑场地,是不可缺少的组成环节,建筑场地选择合理与否,对于建筑结构的后续建设具有直接性影响。在选择建筑场地时,需要对下面几个因素加以重视:建筑边界,保护距离,建筑高度控制、日照、防火等的间距,以及分析现有地形等等。并且,选择建筑结构体系中的场地,尽可能选择地震系数较高的,避免在地震系数低的位置建设。如果无法避免,必须采取有效的措施降低危险系数,以保证建筑物整体安全性和稳定性。

3.2合理选择建筑基础

在选择场地工作完成之后,可以结合建筑结构形式以及地形特征建立结构基础,通常有桩基础、箱型基础、以及筏形基础等三种建筑基础类型。第一、桩基础,一般来说,在负荷较大并且地质松软的高层建筑中运用桩基础,主要是此种建筑所采取的天然地基,其承受载荷能力有限,而通过桩基础的方式,能够实现载荷的有效传递,使下部坚实的持力层承受载荷。第二、箱型基础。通常情况下,在高层建筑中运用箱型基础,其可以分散整体的刚力,使载荷均匀的分散到下部结构中,解决了桩基中存在的不均匀沉降问题,由此使建筑物具有更良好的抗震能力。第三、筏形基础。筏形基础具有高负荷、低承载力的特点,整体结构稳定性良好,可以实现超载荷的有效分散,避免出现压力分布不均匀的情况。

3.3合理选择结构规则和对称的建筑主体

场地选择与建筑基础属于建设的基础组成部分,而建筑主体才是最为关键的所在。所以在选择建筑主体时,必须突出简单、对称、合理的原则,能够在布局上降低结构扭转,进一步强化与稳定非结构件的工作性能,实现节约成本的目的。一般情况下,建筑结构的对称,也就是抗侧力主体结构的对称,在实际选择时,应当选择对称的平面结构,比如说剪力墙结构、简体框架结构等等。此外,内部的对称,同样需要结合建筑平面,展开合理有效的布置。为了保证建筑结构的基本对称,可以对结构刚心、建筑物质心、平面形心进行调整,确保三者之间的距离尽量接近。

3.4合理设计抗震抗灾防线

保证建筑工程的安全性,是建筑最为基本,也是最重要的一个要求,具体体现在建筑工程具有超强的重力承载能力、以及抗震抗灾能力。在抗震设计阶段,一般情况下是结合初定的尺寸和砼等级,以此计算结构刚度;然后结合刚度计算出地震力,最后结合地震力明确配筋的数量。对于地震力、结构刚度和配筋数量来讲,三者之间具有正比例关系,也就是说地震力越大,结构刚度也就越强,配筋数量也就越多。基于此种关系,可以了解到增加配筋数量,反而会使提升地震力的效果,此种方式不合理。而在抗震设计中结合概念设计思想,可以实现有效拓展设计思路,转变以往的设计思想模式,保证抗震设计效果。比如说采取隔震消能的措施,此种方式便是结合了概念设计思想,将隔震层设计到基础与主体之间,也可以在建筑顶端放置“反摆”,由此实现地震力的有效降低。

3.5合理选择结构刚度

在概念设计中,建筑结构的选择必须具有良好的刚度。合理的结构刚度,能够促进结构基本自振周期的延伸,降低其受到地震的影响。并且合理的结构刚度,还能够使主体承受的水平力得到降低,减少地基负担,由此实现建筑施工材料和成本的节省。此外,还能够实现空间面积的拓展,提升空间使用率。

3.6合理选用计算简图

作为概念设计结构计算的基础组成,计算简图能够提升建筑结构的安全性与稳定性。如果计算简图不够准确,则会致使建筑存在安全隐患问题。所以设计人员在选择计算简图时,需要采取相对应的安全措施进行保证。

总结:

总而言之,概念设计在建筑结构设计中的运用,对于提升建筑结构质量具有重要的作用,并且可以保证建筑工程得以有序开展。因此,建筑结构设计人员必须提高对概念设计的重视程度,合理运用,最大程度的保证建筑结构设计的安全性和经济性。

参考文献:

[1]谢宝.浅谈概念设计在建筑结构设计中的应用[J].江西建材,2013(3):37-38.

[2]刘冶.浅谈建筑结构设计中的概念设计与结构措施[J].科技创新与应用,2013(6):216-216.

作者:简孔亮

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