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概念设计在结构设计中的体现

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一、概念设计在结构设计中的体现

从众多工程实践表明,通过采取概念设计理念来进行高层结构设计,可以有效地使结构在荷载作用下,结构破坏减小到最小。如何通过采取概念设计来抵抗结构可能受到的各种不确定情况,将是概念设计的最终目的。而对于高层建筑结构来说,其不确定因素相对多层结构来说,其复杂性更强,因此对于高层结构来说,采取概念设计是更有必要,对于高层建筑结构来说,结构的抗风及其抗震的概念设计将是概念设计的重要体现。通过概念设计进行采取结构计算及其构造可有效地提高结构的抗震性能。结合工程实践经验,基于概念设计理念,笔者总结出相关的结构设计措施:

(1)对于高层结构,抗侧力构件主要承受水平地震作用以及风荷载,结构设计人员应根据结构布置的概念设计来探讨所设计的高层建筑的平立面布置是否合理。结构布置应尽量规则、对称;通过应用概念设计进行结构设计时,首先应当满足结构抗侧力构件布置的合理与规则性,竖向抗侧力构件则应从下往上减小截面尺寸以及材料强度,同时还应当保证竖向构件的均匀变化,同时竖向结构布置应尽量上下贯通,避免结构中出现上部结构有墙柱而下部没有情况。对于平面复杂结构,要求平面以及立面尺寸不应出现较大的凹进,结构平面凹进的一侧尺寸应小于该方向总长度的30%;同时要求楼板的平面刚度以及尺寸也不应出现较大突变。

(2)合理地布置受力构件。从概念设计理念出发,布置结构的主要受力构件时应当布置于主要承受荷载作用的位置,以充分地发挥构件的作用;使得结构中各个受力构件的布置考虑其可能受到的各种荷载作用。同时布置受力构件应当兼顾构件传力特点出发,尽可能地避免构件传力的复杂性,力求使构件传力简单。对于竖向受力构件布置,其不但要考虑承受竖向荷载作用,同时还需考虑其会承受地震等水平作用,甚至还承受温度应力影响。水平受力构件则力求使其传力路径简单,以最快捷的传力路线传递给主梁,在传给柱、剪力墙上。同时应避免构件受力复杂。对于高层结构需要布置剪力墙时,则应当把剪力墙均匀地布置于结构周边,从而充分地发挥剪力墙构件的受扭能力。除此之外,剪力墙布置时还要兼顾到剪力墙间距,这需要充分结合楼板刚度要求。

(3)由于结构通常是假定楼板刚度为无限大,因此对于框架剪力墙结构来说,剪力墙以及框架在相同楼层的水平位移将是相同的。为此,从概念设计出发,对于框架剪力墙结构来说,需要增加了楼板厚度,从而有效地提高楼板水平刚度。

(4)对于高层建筑来说,其主要承受较大的水平荷载作用,因此控制水平位移是高层结构概念设计的重要设计要点。基于概念设计出发,对于框架剪力墙结构来说,可通过增加合理的剪力墙数目以及增大框架柱截面来提高高层结构的抗侧刚度。

(5)对地基以及基础采取概念设计。从概念设计出发进行基础设计,首先应提高基础整体性。基于概念设计进行高层结构基础设计,地基基础要求采用整体性好的方案,使基础和结构能整体传力,保证高层建筑的抗震性能。抗震规范中规定进行地基基础设计时,同一结构单元的基础不宜设计在性质完全不同的地基土上;同一结构单元宜采用相同的基础形式;当地基土为软弱土、液化土时,应初步估计地震时地基土的不均匀沉降或液化影响。

(6)对结构采取构造措施是概念设计重要内容。从众多高层结构破坏结果表明,仅仅从结构计算结果来进行结构设计,这难以防止高层结构在荷载作用下的破坏,因此采取必要构造措施对概念设计来说显得尤为重要。就高层结构的地震破坏来说,提高结构的整体性以及延性措施尤为有效。如在延性设计中应尽量做到“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点、强锚固”的设计要求;同时也可以通过提高结构中的各个构件延性来有效地提高整体结构的延性。另外,其他一些工程质量问题也可以通过构造措施来给予减轻破坏,如温度应力引起的混凝土开裂,则可通过配置适量钢筋来减轻。

二、结语

概念设计是建筑设计师通过结合设计经验、设计理论以及工程特点,对建筑结构设计进行合理有效地使建筑结构达到最佳的结构布置,从而达到最佳经济效益。文章通过结合笔者的工程实践经验,从分析建筑结构在地震中的震害分析,从概念设计的思想入手对提高建筑结构抗震性能进行了分析探讨,以供同行参考。

作者:彭丽珍单位:南宁市城市规划设计院

概念设计在结构设计中的体现责任编辑:陈老师    阅读:人次