[概念设计在建筑结构设计中重要性探讨]建筑结构的概念.docx

概念设计在建筑结构设计中重要性探讨建筑结构的概念 摘要：本文首先探讨了概念设计在建筑结构设计中的依据，然后探讨了概念设计在建筑结构设计中的重要意义，最后探讨了概念设计的应用，具有较强的实用性。关键词：概念设计；建筑结构；重要性；应用 Abstract:thispaperfirstdiscussesthedesignconceptinstructuraldesignofthebasis,andthendiscussestheconceptdesigninarchitecturalstructuredesignofthesignificance,andfinallydiscussestheapplicationoftheconceptualdesign,withstrongpracticability. Keywords:conceptdesign;Buildingstructure;Importance;application 中图分类号：S611文献标识码：A文章编号： 概念设计，这是个在结构设计人员中耳熟能详的字句。什么是概念设计呢，我想不会有人说不出来吧，确定结构方案，结构布置，基础选型等等。但是又有多少结构设计人员能很好地在实际工程中运用得当呢？答案是：很少。由于信息时代的迅猛发展，计算机的广泛使用，结构计算软件的大量使用，使得结构设计人员的工作量降低，效率提高，同时也使得结构设计人员对结构计算软件产生了过度依赖，这种现象在年轻设计人员中尤为突出。在设计行业也总能听到一些设计工作者说“电算过去了”、“计算满足了”、“没超规范呀”的一类话。可见现在一部分设计人员缺少对自己工作的特殊性及重要性的认识。四川汶川512特大地震，警示我们作为建筑工程设计人员的责任的巨大。我们不仅仅要提供给人民群众一个舒适的住房，更应提供一个安全的场所。我们不应该为了个别人的利益，放弃一个结构工程师应有的职业道德，片面走规范的底线，控制含钢量等等的边缘设计。借此将我通过工作实践及参考相关资料后，对概念设计的理解表述如下，供广大设计人员特别是结构设计人员探讨。 1概念设计的依据 概念设计必须有理论基础知识作为行动准则，离开理论基础知识的指导，结构设计就不会客观，而变成主观设计。同时也要依靠先进的设计工具，多方面的分析设计方案的合理性，并与理论基础知识结合并用。让结构总体系与各个分体系的工作原理和力学性质及构造处理原则相互融合。 2概念设计的一般性原则 建筑结构设计主要可分为基础设计、主体设计及附属构件设计三大类。一提到基础设计，我想所有的结构设计工作者都会重视，基础的设计工作量及工程造价约占总工程量的20%40%。基础的设计即便是出了一点点的小问题，那么也会对整个建筑物的安全造成重大影响。基础设计主要设计依据是工程地质勘查资料，而我们的基础设计也是根据地质勘查资料所提供的土的类别、性质等等相关参数进行设计的。基础设计应根据上部主体结构形式，荷载分布情况，相邻建筑物，构筑物的影响以及施工条件等多方面因素进行综合分析，选择经济合理的基础形式，并应将基础设计在能最大限度地发挥地基潜力的土层上。但对于不熟悉的地域的基础设计，我本人建议还应多参考当地或相近地域其他建筑的地质工程报告，以便综合分析合理确定基础方案。 主体的概念设计可以说是整个设计工程的核心，其方案的合理性决定着整个工程的安全性、经济性。基础设计方案的采用也是根据上部结构的方案及地质情况共同决定的，但地质条件一般是无法改变的，所以说上部结构的方案又在基础设计中起了重要的作用。以下我将讨论主体概念设计的重要性。主体结构方案建立于建筑设计方案的基础上，一个好的建筑方案往往会考虑到结构方案的合理及经济造价等多方面因素，但又不会受到结构方案的制约而将建筑物做成火柴盒式的建筑。如何既满足建筑功能的要求，又要满足结构的安全性及经济性，那么这就是给结构工程设计人员出了一个复杂的课题。不论建筑造型如何复杂，作为一个优秀结构设计人员首先是把结构体系的受力明确、传力简捷作为结构设计的首要前提，其次根据具体实际情况要求建筑方案平面及竖向规则，最后应根据建筑物地理环境情况，材料供应情况，施工条件等综合因素确定最终主体结构设计方案。而作为现代结构设计人员的主要计算工具结构计算软件的广泛使用，大大降低了设计人员的工作强度，也提高了计算的准确程度。但是我也要提醒广大设计人员的是，它毕竟是我们的工具，当我们正确使用它的时候，它会给我们提供出一个正确合理的作品，当我们错误的使用它的时候，情况会怎样？我想大家都会有一个答案吧。对，它不会判断对错的。我也常常听设计人员跟我说，为什么别人计算的配筋比我的要小，为什么我算了几十遍都算不过去？什么原因，很简单，因为你的最初方案不合理，在一个错误的思路指导下，即使你再计算一百遍，一千遍结果还是一样的，所以说在一个好的方案指导下，运用合理的结构计算软件，就会得到好的设计作品。以上提到的是设计方案初期概念设计的地位。当我们得到了计算结果后，还需要我们做什么呢，就是按计算结果绘图吗？不，我们还要对计算结构进行分析，慎重校核，合理判断，通过认真分析确定薄弱部位，在施工图纸上采用合理的技术措施，使结构设计更加安全，合理。始终牢记“强柱弱梁，强剪弱弯，强压弱拉”设计理念，注意构件的延性性能，考虑温度等多方面外界因素影响。还应注意综合考虑抗震的多道防线，尽量避免薄弱层的出现及使用时极限状态的验算等概念设计的指导。强调概念设计的重要，主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性，比如对混凝土结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远，为了弥补这类计算理论的缺陷，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与结构措施来满足结构设计的目的。 3概念设计的应用 （一）结构体系的确定 概念设计的应用最重要的作用体现在对建筑形体及其构件布置的规则性的确定，2010版抗震规范相对01版更加注重对概念设计的重视和由概念设计来选用结构体系。10版抗震规范3.4.1条明确指出：建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性，不规则的建筑应按规定采取加强措施，特别不规则的建筑应进行专门额研究和论证，采取特别的加强措施；严重不规则的建筑不应采用。3.4.2条增加"建筑设计应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响。"新版3.4.3条中对结构的规则性提出更高的要求，这些条文是结构设计应遵循的基本原则，虽然规范列举了一些如位移比、刚度比等要求，但结构体系并不能简单依据这几个参数来保证其合理性，故结构体系确定需要深厚的结构概念来综合选定，只有依靠结构概念设计，才能合理的确定体系，布置构件。 （二）初期方案阶段的应用 对于当前设计流程中往往结构在初步设计阶段才能接触到完整的平立剖建筑图，而且建筑方案中很多没有考虑到基本的结构布置，作为结构设计人员，只能依靠自身所基本的结构概念去布置结构方案，而且应该以空间结构概念来控制杆件受力模式。在此基础上就可以简化模型，抽象出结构计算简图，抓住结构主要控制因素，能更有效准确的认识到结构受力关系，甚至可以像林同炎大师的结构概念和体系中所希望的一样，在最初的方案阶段，把空间组成的主要部件作为基本的结构分体系。运用概念设计方法可以在最初的方案阶段，就能根据简化的计算模型，较为准确的估算出主要的构件截面。 （三）注意事项 在电算一体化的今天，很多结构设计人员过度依赖软件的计算结果，甚至不加辨别的使用程序计算结果作为施工图依据。由于程序自身的漏洞以及计算理论的局限性，很多程序计算结果是非常不合理甚至是错误的，比如说框剪结构中，剪力墙由于刚度过大，可能导致其附近柱轴力偏小，如不加以识别，很有可能造成墙低布桩过多而柱底布桩过少，给工程留下隐患。 （四）抗震设计中的应用 由于抗震设计中很多构造都是根据概念设计而来，很多都不是靠软件计算出来的，基本都是靠设计人员概念来操作，比如强柱弱梁，软件不能反映，只能人为在设计过程中放大柱截面；底部加强区的设置，构造边缘构建以及各种最小配筋率要求，最大配筋率要求，都是根据抗震概念设计来确定，这些构造措施可做为在对地震力模拟计算的重要补充，可以保证抗震设计的合理跟可靠。 （五）结构优化的应用 概念设计还可以应用于结构优化，根据结构受力模式适当加强受力较大地方，对于过于安全保守的地方，就可以进行优化，节省部分材料，做到该加强的地方加强，该节约的地方节约，科学合理的发挥材料性能。概念设计更有可能优化设计，找到更合理的结构体系，比如利用楼梯等水平构件做支撑，改善结构周期位移等。结构的优化都是依据概念设计来进行。 结语 建筑结构设计工作重如泰山，关系千家万户的幸福。我们作为设计人员更应该肩负重担，牢记设计理念，应把结构的概念设计作为结构设计的指导方法，成为一名合格的结构设计人员。 参考文献： 1李国胜.怎样当好建筑结构设计专业负责人M.北京：中国建筑工业出版社，2007. 2林同炎.结构概念和体系M.北京：中国建筑工业出版社，2008 第 8 页 共 8 页