建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施研究

摘要：近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。概念設(shè)計(jì)的先進(jìn)思想也越來越多的被結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師們所采納接受。然而在實(shí)際設(shè)計(jì)中仍存在一定的缺陷需要解決，鑒于此，文中筆者根據(jù)概念設(shè)計(jì)存在的問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的措施。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；概念設(shè)計(jì)

一、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的的意義

在建筑領(lǐng)域——概念設(shè)計(jì)指結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)是保證結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良抗震性能的一種方法。概念設(shè)計(jì)包含極為廣泛的內(nèi)容，選擇對抗震有利的結(jié)構(gòu)方案和布置，采取減少扭轉(zhuǎn)和加強(qiáng)抗扭剛度的措施，設(shè)計(jì)延性結(jié)構(gòu)和延性結(jié)構(gòu)構(gòu)件，分析結(jié)構(gòu)薄弱部位，并采取相應(yīng)的措施，避免薄弱層過早破壞，防止局部破壞引起連鎖效應(yīng)，避免設(shè)計(jì)靜定結(jié)構(gòu)，采取二道防線措施等等。應(yīng)該說，從方案、布置、計(jì)算到構(gòu)件設(shè)計(jì)、構(gòu)造措施每個(gè)設(shè)計(jì)步驟中都貫穿了抗震概念設(shè)計(jì)內(nèi)容。

1、彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)的缺陷

在當(dāng)今社會，計(jì)算機(jī)的高精度，往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來對結(jié)構(gòu)工作性能的誤解，所以在方案設(shè)計(jì)階段，初步設(shè)計(jì)過程是不能借助于計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，只有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，設(shè)計(jì)師采用概念設(shè)計(jì)可以填補(bǔ)計(jì)算設(shè)計(jì)能力不足的空缺，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更完美。

2、概念設(shè)計(jì)的創(chuàng)新思維

概念設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性思維的一種表現(xiàn)形式，要設(shè)計(jì)就要有創(chuàng)新，而創(chuàng)新正是概念設(shè)計(jì)人員進(jìn)行創(chuàng)造性思維的結(jié)果，技術(shù)創(chuàng)新的本質(zhì)就是要在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn)某種新事物、提出某種新思想，在很多情況下是因?yàn)楝F(xiàn)有的產(chǎn)品不能滿足社會（用戶）的需求而激發(fā)出的新穎構(gòu)思和創(chuàng)作。

3、概念設(shè)計(jì)對抗震更為合理

在概念設(shè)計(jì)中，應(yīng)具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑，避免了因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力，擁有良好的變形能力和消耗地震能量的能力，對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在概念設(shè)計(jì)中要注意的問題

1、在選擇建筑場地時(shí)要選擇抗震性較好的地段，盡量避開不利地段，如果

避不開的地段則要采取針對措施，必須將由于地震場地條件而間接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的因素考慮進(jìn)來。概念設(shè)計(jì)過程中不能忽略建筑平面布置等要求，如果方案存在嚴(yán)重不規(guī)則的現(xiàn)象則嚴(yán)禁采用。在確定結(jié)構(gòu)體系的過程中，要對結(jié)構(gòu)體系方案、技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行綜合比較，提高建筑結(jié)構(gòu)的延性與勻質(zhì)性，盡量降低建筑重心。此外，由于發(fā)生地震時(shí)會持續(xù)一定的時(shí)間或者會多次、反復(fù)作用，所以要盡量設(shè)置多道抗震防線。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要保證結(jié)構(gòu)體系與相關(guān)抗震結(jié)構(gòu)要求相符，對構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系進(jìn)行適當(dāng)處理，從而提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。

2、注意結(jié)構(gòu)剛度、承載力分布的合理性，在實(shí)際工程中只有通過提高工程成本或者降低結(jié)構(gòu)延性指標(biāo)等才能進(jìn)一步改善結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以有意識地提高結(jié)構(gòu)中重要構(gòu)件、關(guān)鍵構(gòu)件的延性，以改善設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性。在判斷計(jì)算方法是否合理時(shí)可以通過概念來確定，從某種程度而言，這種方法也是概念設(shè)計(jì)的延伸?，F(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛，絕大多數(shù)設(shè)計(jì)均是依靠計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，但是要在設(shè)計(jì)過程中將設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)理性、科學(xué)地利用起來，再與施工中可能遇到的問題互相結(jié)合，對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，并在畫圖中進(jìn)行合理的調(diào)整，才能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與實(shí)用性。

3、在結(jié)構(gòu)材料選擇過程中，選擇鋼筋時(shí)要盡量選擇延性、韌性以及可焊性較好的，且混凝土也要與規(guī)定的強(qiáng)度等級要求相符，控制脆性材料的用量，保證材料滿足抗震設(shè)計(jì)要求，將其強(qiáng)度充分發(fā)揮出來。此外，為提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度還要保證結(jié)構(gòu)的整體性，具體包括兩個(gè)方面：一是滿足抗震的構(gòu)造連接，二是包括經(jīng)過計(jì)算的節(jié)點(diǎn)連接。

4、要注意施工過程中實(shí)際問題的現(xiàn)場處理。因?yàn)榻ㄖ┕がF(xiàn)場存在諸多不

確定性因素，可存會出現(xiàn)無法操作或者施工誤差過大等各種問題，僅靠單純的計(jì)算無法解決問題，因此只能依靠設(shè)計(jì)人員專業(yè)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與設(shè)計(jì)技術(shù)，在協(xié)商施工、監(jiān)理等各方后再提出準(zhǔn)確、合理的解決方案。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要措施

在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，無論是制定方案或者初步設(shè)計(jì)，還是結(jié)構(gòu)計(jì)算或者繪制施工圖，甚至在施工現(xiàn)場的工地服務(wù)均要貫穿概念設(shè)計(jì)的理念，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中要注意以下幾個(gè)方面：

首先，在選擇建筑場地時(shí)要選擇抗震性較好的地段，盡量避開不利地段，如果避不開的地段則要采取針對措施，必須將由于地震場地條件而間接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的因素考慮進(jìn)來。概念設(shè)計(jì)過程中不能忽略建筑平面布置等要求，如果方案存在嚴(yán)重不規(guī)則的現(xiàn)象則嚴(yán)禁采用。在確定結(jié)構(gòu)體系的過程中，要對結(jié)構(gòu)體系方案、技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行綜合比較，提高建筑結(jié)構(gòu)的延性與勻質(zhì)性，盡量降低建筑重心。此外，由于發(fā)生地震時(shí)會持續(xù)一定的時(shí)間或者會多次、反復(fù)作用，所以要盡量設(shè)置多道抗震防線。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要保證結(jié)構(gòu)體系與相關(guān)抗震結(jié)構(gòu)要求相符，對構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系進(jìn)行適當(dāng)處理，從而提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。

其次，注意結(jié)構(gòu)剛度、承載力分布的合理性，在實(shí)際工程中只有通過提高工程成本或者降低結(jié)構(gòu)延性指標(biāo)等才能進(jìn)一步改善結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以有意識地提高結(jié)構(gòu)中重要構(gòu)件、關(guān)鍵構(gòu)件的延性，以改善設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性。在判斷計(jì)算方法是否合理時(shí)可以通過概念來確定，從某種程度而言，這種方法也是概念設(shè)計(jì)的延伸?，F(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛，絕大多數(shù)設(shè)計(jì)均是依靠計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，但是要在設(shè)計(jì)過程中將設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)理性、科學(xué)地利用起來，再與施工中可能遇到的問題互相結(jié)合，對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，并在畫圖中進(jìn)行合理的調(diào)整，才能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與實(shí)用性。

再次，在結(jié)構(gòu)材料選擇過程中，選擇鋼筋時(shí)要盡量選擇延性、韌性以及可焊性較好的，且混凝土也要與規(guī)定的強(qiáng)度等級要求相符，控制脆性材料的用量，保證材料滿足抗震設(shè)計(jì)要求，將其強(qiáng)度充分發(fā)揮出來。此外，為提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度還要保證結(jié)構(gòu)的整體性，具體包括兩個(gè)方面：一是滿足抗震的構(gòu)造連接，二是包括經(jīng)過計(jì)算的節(jié)點(diǎn)連接。節(jié)點(diǎn)連接要遵循“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱桿件”的設(shè)計(jì)原則，把握好構(gòu)造連接的度，并非構(gòu)造連接越剛越好。最后，要注意施工過程中實(shí)際問題的現(xiàn)場處理。因?yàn)榻ㄖ┕がF(xiàn)場存在諸多不確定性因素，可存會出現(xiàn)無法操作或者施工誤差過大等各種問題，僅靠單純的計(jì)算無法解決問題，因此只能依靠設(shè)計(jì)人員專業(yè)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與設(shè)計(jì)技術(shù)，在協(xié)商施工、監(jiān)理等各方后再提出準(zhǔn)確、合理的解決方案。

結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念需要不斷地更新和完善，才能滿足人們對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的更高要求，必須加快對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)的包括設(shè)計(jì)計(jì)算理論和建筑施工工藝及材料在內(nèi)的一切研究，讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為安全使用、經(jīng)濟(jì)可靠。而作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的結(jié)構(gòu)工程師也應(yīng)該不斷鞏固自身專業(yè)技能并汲取先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，開拓創(chuàng)新，加深對新型建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念的推廣和應(yīng)用，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)乃至整個(gè)建筑生產(chǎn)工程的發(fā)展和進(jìn)步。

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