概念设计与结构措施在建筑结构中的应用

杨志艳　王卉

摘要：文章分析了概念设计的定义以及重要性与建筑结构设计措施，探析了概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用，旨在为建筑结构的设计人员提供一定的参考。

关键词：概念设计；结构措施；建筑结构设计；应用

中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：1674--3024（201 7）05--45--02

1概念设计的定义以及重要性

1.1概念设计的定义。概念设计指的是不经数值计算，尤其是在没有在设计规范中明确规定或者无法进行精确的理论性分析状况时，综合分体系与整体结构体系的力学关系、结构破坏机理等，以宏观、整体地角度对建筑结构进行设计，概念设计主要是从建筑结构的整体方案入手，严格的处理建筑结构在设计过程中经常出现的力学分布计算、结构构件延性等问题。

1.2建筑结构设计中概念设的重要性。概念设计在建筑结构设计中发挥着至关重要的作用，通过合理的应用概念设计，不仅能够不断的完善设计理念以及设计成果.还能够丰富结构工程设计师的实践经验。但是在建筑结构设计实际应用过程中，许多建筑结构设计师把设计锁定在设计手册以及规范等范围内，不敢承接新技术的挑战以及机遇，这种缺乏创新动力与精神的设计，导致建筑结构设计难以创新与突破。同时，建筑结构设计理论以及计算理论中经常会出现实际与计算不相符的问题，这就需要采用概念设计措施对结构构件设计进行优化，作为结构设计工程师，应该综合的利用概念设计以及自身的经验，选择安全、可靠、经济、适用的设计方案，以此保证建筑结构设计方案的合理性，成功的完成建设设计任务。

2建筑结构设计措施

为了保证建筑结构的安全性与可靠性，提高建筑结构的抗震能力，因此在尽心建筑结构设计时，应该采取以下措施：其一，应该选择有利于抗震设计的建筑场地，尽可能的避开在不利地段建设工程，以此提高建筑的稳定性：其二，应该选择抗震性能高的建筑结构材料，以此保证建筑结构具有足够的均质性以及延性，进而保证建筑结构体系能够满足建筑抗震要求：其三，优化设计建筑结构，尽可能多的设置抗震防线，这样能够保证建筑结构在地震持续往复的作用下，依然保持较高的抗震能力：其四，选择延性高的建筑构件，提高结构抗侧移刚度，合理的分布建筑结构的承载力，这样能够有效的提高建筑结构的整体抗震性能：其五，保证抗震的计算节点以及构造连接，合理的掌握整个建筑构造连接在范围内的度的问题，以此保证建筑结构的整体性：其六.不仅仅应该利用传统的计算机设计方式，还应该结合使用概念设计理念，然后再结合设计的实践经验，有效的分析建筑结构的实际问题，以此保证建筑结构抗震强度：其七，保证建筑物的立面布置、平面布置负荷概念设计的相关规范，禁止出现不规则方案。

3概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用

概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用主要包括以下两个方面：

3.1協同工作和结构体系。协同工作广泛的存在与工业产品设计与制造中，对于建筑结构，协同工作的概念要求建筑结构内部的各个构件相互配合，并进行共同工作，这不仅要求各个结构构件在承受能力极限状态下共同受力并协同工作，还要求各个结构构件在极限状态下具有共同的耐久寿命。建筑结构的协同工作主要表现在上部结构与基础结构的关系上，应该讲上部结构与基础结构当做一个有机的整体，以砖混结构为例，必须将构造柱和圈梁的基础结构和上部结构形成一个整体，而不能单纯的根据基础或者上部结构的刚度进行设置。对于建筑结构设计中的协同工作，应该从结构受力入手，保证建筑结构的各个构件痛死处于较高的应力水平，在进行多高层建筑结构设计时，应该保证同一层各个结构处于相同的水平位移，这样能够保证建筑结构的所有构件同时达到最大承载能力，但是随着建筑层数与高度的增加，巨大的水平与竖向荷载对于底层截面造成的压力越来越大，导致高层建筑的底部出现许多短柱，为了防止该种现象的发生，通过对柱截面开竖槽，将矩形柱转变成田形柱，有效的增加长细比，防止出现短柱，这样能够保证同层抗侧里结构在发生水平位移时，同时达到最大水平承载能力。建筑结构实际设计过程中，存在长柱、短柱混杂的现象，同一框架中既存在长梁又存在短梁，这种设计方式是非常不合理的，短跨量在受到水平力作用时，梁端负弯矩与正弯矩都相对较大，配筋通常全部由水平力决定，竖向荷载基本上起不到作用，再加上剪力增大，会导致支撑柱的轴力显著增加，该种设计方式不满足协同工作的设计要求，同时还会增加建筑设计的成本。因此，在进行高层或者超高层建筑结构设计时，应该尽可能防止扭转，防止扭转的目的在于：当建筑结构发生扭转时，各个节点会出现不同的水平位移，在扭转中心较远的地方产生很大的角柱监理，导致建筑结构出现由外向里、先外后里破坏现象，因此应该保证平面上两个正交方向的尺寸尽可能的接近，其目的在于防止在一个方向上存在过大的强度储备，另一个方向上过弱现象的发生。同时，还应该增加楼层或者梁的刚度，保证剪力墙或者柱能够撑到建筑结构的整体弯矩。

目前.许多建筑结构采用的在四角设置巨型钢柱的方式，有效的增加了建筑结构的抗变形能力以及角柱的强度。在进行高层建筑结构设计的过程中，柱轴压比的限值已经成为困扰建筑工程结构设计师的主要问题，随着建筑层数以及高度的增加，柱的轴压比直接决定了柱的塑性变形能力。因此，为了能够增加柱在地震作用下的变形能力，应该严格的控制柱的轴压比，例如，采用钢管混凝土、密排螺旋箍筋柱的方式，都能够提高柱轴压比的限值。

3.2协同工作以及材料利用率。建筑结构设计中的协同工作还有另一种含义，即全面的利用建筑材料。一般状况下，建筑工程利用的材料越多，则表明其应力水平越高，对建筑结构设计工作的要求也相对较高，从结构设计优化的另一个方面来看，提高材料的利用率对于优化结构设计方案具有非常重要的做有关，尤其是对于处在发展阶段的我国建筑行业来说，建筑结构设计的目的在于提高建筑结构整体质量和节约成本。因此，在进行建筑结构设计时应该尽可能的提高材料的利用率。以梁类结构设计的材料利用率为例，矩形截面量的受弯构件相对常见，但是材料的利用率相对较低，主要是应为弯矩受到结构梁的影响，接近中和面的交线位置存在较低的应力水平，不论边缘是否受到拉力或者压力的影响，都会存在较低的水平应力。通过应用概念设计以及结构措施，分析梁结构的受力状况，采用平面桁架的结构，该种结构设计方式能够将梁结构中的材料去除，可以理解为梁结构被“掏空”，保证平面桁架的下弦对应结构受力的钢筋，平面桁架的上弦对应梁结构的受力边缘，这样能够保证梁结构中拉力、压力始终处于相同的受力方向，该种结构设计方式既能够降低梁结构的自重，又能够节约材料，有效的节约成本。

4结束语

总之，概念设计以及结构措施的设计理念已经被广泛的推广和应用在建筑结构设计中，作为建筑结构设计工程师，应该具备扎实的理论基础，不断的学习、总结以及进步，进而设计出更多、更加杰出的建筑作品。

本文由： 现代物业杂志社编辑部整理发布，如需转载，请注明来源。

现代物业杂志社

2020-01-17