建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用研究胡亚敏

建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用研究胡亚敏

武汉天华嘉易建筑设计有限公司湖北省武汉市430000

摘要:建筑结构在其生命周期中,会承受各种复杂作用的考验。当前设计计算软件虽然快捷高效但不具有对结果的判断能力。鉴于对风、地震等作用理论研究深度及计算软件的分析水平,目前实际难于很好地保证各复杂结构抗震、抗风性能。因而,从概念设计(建筑体型、结构方案、承载力与刚度分布、结构延性等)大局着手,对薄弱部位重点关注,并采取相应措施予以加强,就显得尤为重要。概念设计,对于工程的安全性、经济性及设计分析的合理性、设计周期的时效性都起到了举足轻重的作用。

关键词:建筑结构设计;概念设计;结构措施;应用

1建筑工程结构设计现状

1.1国际现状

20世纪80年代,西方一些国家开始采用计算机辅助设计软件进行结构的设计。把计算机引入设计后,通过采用程序化的方式,某些重复性的设计计算过程变得非常的简单,这在一定意义上也使得标准绘制方式产生。随着建筑造型的日益复杂,结构设计必须跳出传统的二维视角进入更真实的三维空间,同时不同专业之间的交叉也越来越密切,这样三维协同设计方法就产生了。很多国家逐渐开始应用建筑信息建模等理念,并且在相应的技术支撑中采用三维模型的建立实现结构的设计,在一定意义上将工作效率大大的提升。

1.2国内现状

随着我国建筑行业的发展,在建筑结构设计中,一方面,采用建筑结构设计信息化能够将设计过程非常的便捷化,这样就使得设计人员对计算机过度依赖,对相应的专业理论缺少整体评估,这对于建筑工程有着很大的影响;另外,在当前建筑结构信息化设计中和一些发达国家之间的差距也很大,尽管在我国一些建筑设计中应用了建筑信息建模等方式,然而这种先进的信息技术和实际的设计工作之间的合理结合还需要在实际的工作中加强不断的研究和创新。

2概念设计的意义

在建筑结构设计中,概念设计是结构设计的核心,起着提纲挈领、把握主要设计方向的作用。概念设计与建筑中精确规整的局部构件设计不同,它是从整体的大局出发,结合结构概念所形成的合理系统的设计方案,对结构设计有着从结构体系、受力性能等宏观方面的合理化提升和优化完善作用;对于实现建筑方案、建筑功能、造价控制方面都有着不可替代的指导意义。

3建筑结构设计中运用概念设计的重要性

在进行建筑结构设计的过程中概念设计起到了非常重要的作用。概念设计既可以给设计人员带来灵感,又能提升建筑设计质量,并赋予建筑设计工作新的活力。将概念设计合理的运用到建筑结构设计中可以最大限度的提升结构设计水平,并充分的发挥出设计人员的主动性与价值,使建筑结构设计的最终效果得到提高。同时计算机设计中存在一些不足和缺陷,应用概念设计能够有效地对这些不足进行弥补。设计人员在进行结构设计时常常广泛的使用计算机程序,然而这导致了设计人员对计算机过于依赖,忽视了自身对于结构概念的学习和掌握,无形中降低了自身的设计能力。同时采用计算机进行结构设计是有一定的限制的,导致初步设计的方案无法完成。还有一些设计师并没有认识到计算机设计的双面性,选择合适的软件来进行设计可以提高效率,相反的,如果使用的软件并不合适反而会导致设计中的一些隐患,这些问题会随着时间越来越明显。所以,设计师需要深入学习理解相关的概念,熟练掌握应用概念设计,在设计时选择科学合理的方案。同时在建筑结构设计中应用概念设计还体现了一定的创新作用。比起对着建筑结构设计标准和规范照本宣科的模式来说,设计人员可以根据自身经验进行设计,避免了过于循规蹈矩的现象,合理应用概念设计能够在较大程度上展现创新。应用概念设计还能使结构设计的更加完善。因为设计师必须先掌握结构概念,对其有充分的理解及认识,具有清晰的设计理念的设计师才能对如概念混乱这类问题进行较好的预防。掌握好这一理念,当出现问题时也能快速的找出其原因并且制定有效的解决方案,同时提升其结构方案的可靠性。

4建筑结构设计中的概念设计与结构措施的有效应用

4.1基础措施与建筑上部结构关系的协同

建筑结构设计中概念设计与结构措施的系统表现为,基础措施和建筑上部结构的关系,也就是在设计中应该把基础设施和建筑结构当做一个统一的整体,不可以在理念和操作中将两者给区分开来。例如,在建筑工程施工中,特别是在砖混结构施工中,必须要严格讲构造柱把上部结构、圈梁及基础等连成一个统一的整体,从而保证工程的稳定性;并不能仅仅依靠建筑地基的综合效果来避免不均匀沉降问题,保证建筑结构的稳定性。

4.2建筑结构受力过程中的协同关系

概念设计和结构措施的协同还表现为,在建筑结构受力的时候,各构件都能够实现较大的应力,尤其是在高层建筑结构设计时,应该尽量避免层次间、短柱间的横梁结构差异的问题。随着建筑结构层数与高度的不断升高,水平、竖向荷载也会不断的增加,这也增加了建筑底层间的承受重量,致使建筑结构底层短柱问题的出现。在工程实践过程中,为了切实避免这一问题,可以对大截面柱开展施工操作,也就是在柱截面之上应用开竖槽等方法将矩形柱变成田形柱,进而来加大基柱的长细比例,节约建筑的看空间。此外,在同个框架中常存在长短梁,这是不科学的。犹豫长短梁会受到水平作用力的影响,会不断增大剪力,梁端的正负弯矩也会不断增大,配筋则受到水平力的影响。但是竖向上的荷载力无法发挥作用,致使梁端正弯矩钢筋超筋,所以此结构设计不仅无法满足协同工作的要求,并且会增加建筑结构的造价。针对这一问题在进行建筑设计时时可以增加楼层与大梁本身的刚度,使梁柱可以承受加大的弯矩;保证水平方向的惯性矩等,这样可以防止同方向上产生强度过大的情况。在进行建筑结构设计时,即使角柱轴压相对较小,但是其可以在抗扭中发挥出作用并可以在水平力的作用使角柱力产生变化,增强角柱力的变形力。

4.3建筑结构材料利用率的控制

概念设计与结构措施的协同主要是为了对建筑材料进行充分的利用,在建筑工程结构设计中,工程材料的利用率具有十分重要的作用,利用率越高则证明概念设计与结构措施间的协同率越高。就建筑结构整体优化角度而言,虽然保证建筑结构性能最佳的方案并不是材料利用率最高的方案,但是在结构设计中还是能够尽量的提升材料的利用率。随着我国城市化进程的加快,建筑结构设计之中的节能策略具有十分重要的作用,能够切实保证资源的有效利用,保证可持续发展战略的实现,推动建筑结构设计的合理性与科学性。在梁类构建中我们可以看出,矩形截面梁是较为普通的一种受弯构件,其利用率较低。例如,临近中和轴的材料盈利水平比较低,但是也会随着弯矩随着梁长的改变,就等截面梁来说,很多区段即使使用的拉压边缘应力也相对较低;依据梁的主要特点,可以就其展开结构概念的分析,梁截面会进行应力梯度变化,当材料是轴心受力的时候,其利用率也会相应的增加。因此在建筑结构设计中可以把平面梁架当成重要的梁体进行应用,这样不但能够提高经济性能,而且能够大大降低重量。

5结语

综上所述,在建筑结构设计中,概念设计不仅提高了设计人员的创新能力,还直接影响了建筑工程质量。对此,在概念设计中,选择适当的建筑场地,选择合理的结构材料,制定有效的结构设计计划,提高建筑工程安全性与质量。总之,真正落实结构概念设计,对建筑行业的发展起着重要作用。

参考文献:

[1]史开军.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用分析[J].中外企业家,2017.

[2]吕清海.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J].建材与装饰,2017.

[3]范滨锋.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2016.

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