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探讨建筑结构设计中的概念设计

木木文档网 发表于:2022-11-15 18:40:05 来源:网友投稿

【摘要】随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高,人们对建筑工程的要求日益提高,建筑工程投资力度、工程施工项目以及施工技术不断地发展,尤其是建筑结构设计中概念设计已经成为建筑工程施工中重点研究的问题和结构设计的关键所在,本文主要阐述了建筑结构设计中概念设计以及结构的有效措施。

【关键词】建筑结构;概念设计;结构措施

近年来,我国的建筑行业迅猛发展,调动了建筑结构方面的发展和进步,这也对建筑工程设计提出了更高的要求。在这样的形势之下,建筑结构中概念设计由于自身的优点被广泛地推广和应用。概念设计无论从方法、方式、思想、理论知识和采用的手段等方面都会为建筑工程结构提供较为有效和科学的技术性平台,同时还为施工工程建筑设计中出现不确定因素提供了良好的解决方法和措施,所以建筑结构设计中概念设计和结构措施在建筑工程中具有一定的意义和作用。

一、建筑结构中概念设计的重要性

建筑结构中概念设计是体现工程先进设计理念和思想的关键,工程建筑师主要的工作任务是在特定的建筑空间当中用整体的设计概念来完成工程施工结构设计的总体方案设计,并有意识地处理工程施工结构和构件、结构和结构之间的关系。一般情况下,工程设计师做好工程施工设计,建筑工程结构随着时间和具体的工程实践的增长而不断地发生变化,建筑工程设计的成果也将会越来越完善和创新。但是随着社会出现分工细化的状况,大多数工程设计师只会依赖设计手册、设计规范以及计算机程序做好建筑工程中传统的结构设计,存在着一定的缺陷,主要表现在缺乏一定的创造性,对新工艺、新技术不予以接受和采纳。一些工程设计师在一体化计算机建筑结构设计应用,对计算机结果出现错误地方不能及时地发现和改正。

由于计算机的发展为工程设计师带来了一定的方便性,在建筑工程施工建设方面有些地方很难依靠计算机来完成概念设计,或者是出现现有的工程结构设计理论与计算机结构设计理论发生一定的冲突。例如,在工程施工中对钢筋混凝土进行计算时,在工程施工建筑中内力计算机主要的方法是依靠弹性理论知识的计算方法,但是截面工程结构设计是依靠塑性理论知识计算方法,这就造成了计算机实际受力和计算结果的状态下发生一定的冲突性,因此为了弥补结构理论和计算机计算结果之间存在的冲突,也为了进一步地解决工程施工设计中一部分工程不能用计算机来解决的结构构件进行设计,这就需要较好的建筑结构措施和在建筑结构设计中概念设计的方法来解决这样的问题。同时为了使工程设计人员降低对计算机设计的依靠性,需要强化对工程设计师进行概念设计的培养,更好地了解和掌握建筑结构设计中概念设计的重要意义。

二、建筑结构设计中概念设计的应用

(一)合理选择建筑场地

合理选择建筑场地是进行工程施工设计时必须经历和首先考虑的阶段。一个合理的建筑施工场地对工程施工设计起到了基础性和决定性的作用。选择合理的建筑施工场地的过程中一般情况下都要考虑以下几个主要因素:防护距离、建筑退界以及日照间距。与此同时,在工程结构建筑设计的过程中,要充分地考虑抗震能力的因素,降低在危险区域进行施工建设。假如没有避免,应该结合一定的抗震预防措施,对抗震地点进行选址和分析,通常都是在初步设计中完成。

(二)按照工程施工现场具体情况选择建筑基础

合理选择建筑工程施工场地之后,再按照建筑工程地形特点和结构形式,选择合理的施工建筑基础。同时在图纸疏松荷载较大多层建筑结构中广泛使用桩筏基础。在天然地基中,桩筏基础还可以按照建筑上部结构传送到建筑下部持力层上,并且达到较为稳定和可靠的目的。箱型基础整体具有较为良好刚度,建筑荷载从上部结构均匀地传送到建筑工程下部结构中,进而确保建筑工程整体结构具有一定稳定性,降低箱型基础结构不均匀沉降的程度,进一步提高了建筑工程结构抗震能力,并且被高层建筑施工广泛应用。

(三)选择建筑主体结构

选择建筑主体结构按照合理和对称的原则,由于建筑结构合理的不均匀,可以降低扭转力,并使得非建筑结构构件维持稳定的工作状态,同时减少建筑材料的消耗。通常情况下,建筑结构对称性主要是以抗侧力能力工程结构主体为对称,如剪力墙结构。另外,建筑工程结构对称性的实现是通过平面施工工程按照规定的要求进行布置。在此状况下,实现建筑工程结构对称性方法有:建筑物质心、调整结构测心以及平面形心的距离。通过这样的方法的调整,实现建筑结构对称性原则。

(四)选择建筑结构刚度

建筑结构刚度是工程施工设计中最为重要的标准,因此必须在工程施工设计中合理地选择结构刚度。建筑刚度合理选择可以增长建筑结构自身抗震周期,进而减少由于发生地震灾害造成的生命和财产损害。同时,采用合理的建筑结构刚度不仅可以降低建筑材料消耗,还可以减少建筑结构对空间的占用率,进一步提高整个工程施工建筑平面的使用率,不断地达到合理设计的效果。

三、建筑结构设计中主要结构措施

(一)建筑结构体系和协同工作

协同工作概念在工业产品的制造和设计中广泛的应用,主要的含义是针对任意一个工业产品,在没有充分达到使用寿命规定的时间中,在生产过程中每一个结构构件倘若出现损害,都会造成机器的非正常运行。但是在工程建筑结构设计中,协同工作通常是指在工程建筑过程中每一个构件都可以发挥其自身作用,还会和工程建筑中其他结构构件相互配合。这不仅要求工程结构构件具有一定长的使用寿命,同时还需要构件所承受的荷载力保持一致,不能出现长期受力不均的现象。建筑工程结构协同工作中,应该正确处理上部结构和桩筏基础之间的关系,并有机结合在一起。例如建筑工程砖混施工中,这就需要依靠构造柱和钢圈之间形成一个统一的整体来预防自身刚度所带来的不均匀沉降的现象。

当建筑结构受力时,在工程施工中每一个部件都可以达到较高的应力水平,并能设计出较为理想的运行状态。建筑工程进行多层结构设计时,尽量避免出现短柱现象,主要目的是为了提高在相同建筑平面中所承载的能力,在逐渐增加的高层建筑中,出现短柱现象日趋增多,为了降低这种状况,需要使同层结构的抗侧能力在相同的水平位置上发生位移现象。

(二)协同工作中建筑材料的利用率

在建筑结构设计中协同工作不但可以提高建筑结构的稳定性,同时还可以提高建筑材料利用率。通常可以理解为,建筑材料利用率越大,协同工作能力和结构稳定性越大。我国在建筑结构设计过程中,最根本的目标是要求用少量的投入获得最大的收益。因此,针对建筑材料使用是建筑结构设计中最根本的要求。例如在建筑结构设计中矩形截面是普遍存在的受压构件,矩形截面主要的构成材料在建筑结构设计中利用率过低,主要原因是:一是建筑工程施工中梁中轴周围建筑材料应力水平较低,还有一个原因是由于工程中梁的弯矩程度随着梁长的变化而不断的变化。针对等截面梁而言,在工程结构中绝大部分区域中应力较低。基于这种受力情况下,在建筑结构设计中采用概念设计结构进行分析研究,调整梁截面中应变梯度的变化,使得构件保持一定的轴心受力,才可以提高建筑材料的利用率。同时,通过一段时间的研究和探索,产生了平面桁架结构,平面桁架结构是将工程中多余的建筑材料去除,不仅可以节约成本,还可以减少建筑材料的自重。最后,协同工作的原则也是整体工作的原则。在概念设计日益应用的今天,要求建筑设计师应具备深厚的专业性基本理论基础,并可以不断吸取他人先进的设计理念和思想。

四、结语

综上所述,随着我国国民经济的发展和社会的不断进步,人们生活水平的日益提高,对建筑行业的要求不断提高。特别是在当今信息化社会发展的时代,要求建筑结构设计理念要有一定的创新性,确保建筑结构设计中概念设计的与时俱进,并进行深入的分析和研究,科学合理地应用现代化新型的建筑工程施工工艺和建筑材料,提高建筑结构设计的安全性、实用性以及经济性。因此,作为工程结构设计人员应该充分地利用自身的专业技能和专业知识,通过现代化工程设计理念,设计出具有先进性和创新性的建筑工程施工设计,进一步强化建筑结构设计中概念设计以及建筑结构措施的广泛推广和应用。

参考文献

[1]朱蔚惠.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,2012年20期

[2]曾晓中.对建筑结构设计中概念设计的探讨[J].建材与装饰(下旬刊), 2007年12期

[3]张连花.浅谈结构设计中概念设计与结构措施[J].黑龙江科技信息, 2010年18期

[4]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年06期

[5]严毓纯,孙建军.探讨建筑结构设计过程中的概念设计及结构措施[J].企业技术开发, 2012年16期

作者简介

郭峰(1980—),男,汉族,河南三门峡人,西安建筑科技大学土木工程专业本科,三门峡市建筑设计院有限责任公司,助理工程师。研究方向:建筑、结构设计。

梁利生(1971—),男,汉族,河南三门峡人,郑州大学建筑工程专业本科,三门峡市规划勘测设计院,工程师。研究方向:建筑、结构设计。

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