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建筑结构概念设计论文3篇

2015/02/27 阅读:

第一篇

1概念设计的重要性

概念设计在建筑结构设计中的应用非常广泛,不仅仅是在基础的设计和抗震设计中有所体现,而且在高层建筑中也有所体现,并且越发显得重要。主要体现在3个方面:(1)为了弥补现行的结构设计理论而存在,可以弥补计算结果与结构实际受力状态相差甚远的理论缺陷,也可以实现对无法计算的结构构件进行设计。(2)在进行建筑结构方案设计的初期,计算机很难进行工作,因此必须依靠理论和经验进行有效地完成设计工作,在这种情况下,必须借助设计工程师的经验和概念设计来进行初步的工作。通过概念设计能够有效地对方案进行整体规划,有效地筛选出效果好、造价低的设计方案,从而确定结构布置和方案等。(3)近年来计算机技术在建筑业得到广泛的应用,但是其高精度的结果,很容易对设计人员设计的结构产生误解,使人员养成过分依赖计算机结果的习惯,这就使得很多结果不能够有效地发现错误,造成一定的损害和损失。因此在建筑结构中运用概念设计能够在开始就有一个整体思路,确定其正确性,避免在后期设计和施工中出现不必要的麻烦,也可以成为计算机分析后输出数据验证的重要佐证。

2进行概念设计的首要原则

2.1合理选择结构原则。

我们在进行设计时不能仅仅设计一套方案,而应该有备案,从所有的方案及备案中选择适合的方案,在选择方案的时候要注意方案结构的经济性,也要注意方案的切实可行的结构体系和形式。在进行概念设计的时候要注意设计的要求、地理的自然环境、施工条件等。

2.2形成良好结构体系。

要想形成建筑物的良好的结构体系,需要对结构构件承载能力共同受力、共同交形和协同工作等进行有效的分析,并正确处理上部结构与基础方面的关系,而且应该把两者看作一个统一的整体,不能分割对待。

2.3适当选用计算简图,正确分析计算的结果。

我们在进行结构计算的时候应该仔细,并使用计算简图,很多事故与计算简图的使用不当有关,因此要保证结构的稳定性,选择适当的计算简图,在进行施工的时候计算简图应有相应的构造措施来保证。我们现在的建筑很大程度上依赖现行的软件进行计算,在计算的时候由于人工输入有误或者软件本身的问题常常造成分析的结果出现错误。所以我们工程师应该准确把握程序的使用范围,结合概念设计对计算出的结果给出正确评价,做出合理判断。

3概念设计的应用

3.1抗震概念设计

地震是自然界中时常发生的自然活动,因为它很难被预测,所以对建筑物的抗震性有很高的要求。我们在进行建筑物设计时要运用概念设计,在宏观上对抗震结构有效地进行控制,正确分析计算结果,对薄弱的建筑结构设计合理、适当地进行改进,只有这样才能设计出较为经济、性能优越的抗震结构建筑。在进行抗震概念设计的时候,要充分考虑以下几个方面:(1)采取必要的措施来保证地基的稳定,在进行地基建设的时候要求选择有力的抗震场地,防止地面变形造成直接影响。(2)相同的结构单元应该设计在相同性质的地基之上,并需要采取合理的基础设计。在设计的时候应该最大限度地发挥地基的作用,保证以后建筑的抗震稳定性。(3)在我们进行抗震概念设计的时候,对于建筑物的体型应该要求规则对称、刚度变化均匀,防止地震发生时产生形变。(4)强调结构空间的平整性,在竖向上要求确保有足够的刚度来保证整体的强度,在平面上需要加强整体的连接度。(5)在进行抗震概念设计的时候,要对减轻建筑结构的自重,从而减少地基的压力,进而降低传向建筑物的震动性。

3.2高层建筑结构概念设计

在高层建筑中应该注意以下几个问题:(1)在进行高层建筑结构概念设计的时候,要求正确认识高层建筑的受力点,选择合理的结构类型。其在结构方面是一个竖向的悬臂结构,在水平方向的荷载影响要远远大于竖直方向,因此在设计的时候,应该注意其水平方向的受力情况。(2)在进行高层建筑概念结构设计的时候,还应该考虑到建筑结构的用途和建筑的高度,根据这两个方面进行相应的结构抗侧力体系的设计工作。(3)在进行高层建筑结构概念设计的时候还应该注意结构布局的合理性,这种结构布局会在很大程度上影响建筑整体建设的稳定性、经济性和施工的合理性,如果不加注意将会造成结构不稳定,出现倒塌等现象。

4结语

在我国建筑行业的发展中,我们应该积极探索概念设计在建筑结构设计中的应用,不仅仅要在抗震性、高层建筑中加强概念设计的应用,还应该在基础设计上进行概念设计的应用。在进行概念设计的时候还应该加强理论与实践的结合,并且应该运用概念设计对计算机所输出的数据结果加以验证,从而有效保证数据的正确性。

作者:苗寅赵伯霖

第二篇

1建筑结构总体概念设计

1.1建筑结构的对称性的重要性

高层建筑体系中,对称性主要是指抗侧力主体结构对称,在平面设计中。一般比较容易实现平面设计中简体框架结构、框架结构和剪力墙结构的对称。而在竖向结构布置中,无论是那些几何图形还是楼层刚度的相关的变化,对称性都应该是立面设计中最值得考虑的问题。不对称的布置会产生刚度以及强度上的突变,使得竖向的应力集中或者是变形集中,从而导致建筑在中小型地震中遭到了损坏、而在大震时就会面临倒塌的严重后果。对于L型、T型、S型等不对称的平面复杂结构,主要取决于建筑功能和设计风格和方向,但这种结构内部结构的基本对称也是可以实现的,结构工程师会对这样的平面做合理的结构布置。设计结构的不对称除了引起变形不利于抗力承重以外,也容易造成材料浪费,成本增加。在水平荷载作用下结构侧移已成为高层建筑设计中的关键控制因素,建筑平面的形状宜选用风压较小的形式,并应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响,还必须考虑有利于抵抗能力和竖向荷载,在地震作用下,建筑平面要力求简单规则。风荷载作用下则可适当放宽,因为结构整体弯曲变形所引起的侧移与结构体系抵抗倾覆力矩的有效宽度的三次方成反比例关系,所以不宜建筑宽度很小的建筑物。

1.2合理的建筑结构体系选择

①概念设计应对建筑物结构体系有明确的简图和合理的抗震说明。②设计应对整体抗震能力和重力荷载有一定承载能力和防御能力,不能因为部分结构的破坏而影响整体结构。③结构体系宜具有合理的刚度。主体抗侧力结构的刚度合理是高层建筑结构设计的重要指标之一。1)主体抗侧力结构刚度过大,结构的基本自振周期缩短,地震作用加大,结构承受的水平力,倾覆弯矩加大,地基基础的负担加大,此时结构的截面和相应的构造配筋增加较大,不经济。2)主体抗侧力结构刚度过大,势必造成结构所占的面积,空间加大,影响建筑作用,降低建筑平面利用系数,不合理。

2建筑结构的简化计算

2.1科学选用结构方案

科学的结构方案包含结构体系以及结构形式的合理性,要确定结构体系的整体布置、抗震节点设计等。在设计时,建筑师对建筑体要求,材料,结构特征以及地质条件施工技术等做整体评估,并同施工方和业主方协商,简化计算,确定结构,拟定策略,方案结构的初选是概念设计的必选之路,也是切实可行的最简单快捷的方法。

2.2使结构设计经济合理

住宅建筑越来越商品化,作为投资方总是希望利润最大化。由此在结构设计时不仅要满足“规范化计算”,而且还要在安全、符合现行国家规范前提下,从各个环节进行优化设计,多个方案做比较,使最终的成品要安全可靠、经济合理,节能节材,降低造价。概念设计通过对高层建筑简化计算,先确定主体抗侧力结构并合理规划楼层结构和截面,再通过电算对概念设计进行深化和精确,这样不仅能节省电算时间,结果也比较准确,从而使结构设计更加经济合理。

2.3确保计算结果的准确性

现代基本上采用计算机软件设计建筑结构,这样的设计软件较多,往往各类软件计算的结果存在一定差异。因此,设计师不能太依赖软件,而应从实际出发,并根据自己多年的经验,对数据进行具体分析,并严格按照制度进行。

3概念设计在建筑结构设计中的应用

3.1平面设计

平面设计总图用来正确确定临时建筑及其他设施位置,以及修建工地运输道路和解决排水等所需的资料;一切已有和拟建的地下、地上管道位置。用来决定原有管道的利用或拆除以及新管线的敷设与其他工程的关系,并注意不能在拟建管道的位置上搭设临时建筑。

3.2剖面设计

建筑剖面设计主要解决层高(净高)、室内外高差、垂直交通(楼梯的竖向布置)这三个问题。是建筑师对建筑物内部的处理,结构工程师能够在剖面图中得到更为准确的层高信息及局部地方的高低变化,剖面信息直接决定了剖切处梁相对于楼面标高的下沉或抬起,又或是错层梁,或有夹层梁,短柱等,对剖面的设计能直观的反应设计要点。

3.3建筑基础设计

建筑基础设计不仅与地基相互作用,也牵涉到上部结构的稳定性。要考虑到地区的原始材料,如气候问题,交通、公共排水沟,易燃易爆妨碍人体健康的设施布置等。也要考虑到建筑地域的竖向资料和土方平衡,用来解决水、点管线的布置和土方的填挖,取土、弃土位置,还要考虑到楼层材料和承重力,控制高低层的沉降差很重要,地基沉降量不能过大,过深。依附于天然地基的建筑,低层一般采用双向条形或单独地基,若高低层不分开,应确保地基条件好,或者直接采用桩基,地下室有直通要求或上部结构层数差别大,必须做成整体基础就可采用这种形式。通往地下车库的通道应平行于外壁,便于铺设防水层,也能保证高层建筑的整体连接。

4结束语

总而言之,概念设计是建筑结构设计中不可或缺的一部分,建筑设计人员在进行结构设计时,应该重视相关结构的概念设计,而不是仅仅依靠先进的计算机技术来进行设计,充分利用自身的设计经验和实践实际,不断提升自身的设计专业技能,才能不断提高概念设计的水平,从而提升建筑结构设计的品质。

作者:徐月儿

第三篇

一、概念设计在建筑结构设计中的重要性

概念设计作为当前主流的建筑设计方法,展现了当前最先进、最科学的设计思想,结构工程师在进行概念设计时需要从整体角度出发,以整体概念对结构设计进行规划,对于各个结构之间的关系进行研究分析。首先,当前我们所使用的传统的结构设计方法和计算方法中存在着很多的漏洞,在一些方面甚至出现矛盾或者说是悖论,所以在具体的操作过程中往往让人难以抉择。比如说在混凝土的结构设计中,有些人是使用弹性理论的方法进行,另外一些人使用的是塑性理论的方法进行,所以在具体的计算过程中往往出现不一样的结论,所以为了消除这些方面的影响,对于实际的计算要从实际情况出发,结合实际情况选择良好的计算方法。另外,对于建筑方案的设计在初期是不可以通过计算机进行的,结构工程师应该选择最优的结构概念,尽量快速、经济地开展。

二、概念设计在建筑结构设计中的运用

(一)结构总体概念设计

1.建筑设计应重视建筑结构的规则性在高层建筑的设计中要注意结构的规则性,指的是建筑抗侧力主体结构要对称。当前常见的对称性结构主要有简体框架结构,剪力墙结构,框架结构等。这些结构大多数是对称的,而不对称的那些结构大多数是比较复杂的类型,比如说L型、T型、S型,楼电梯间等,这些建筑物的一侧和另一侧往往是不同的,所以很难实现对称操作。结构工程师从建筑结构的实际布局出发,对于平面的布局、剪力墙的布置等都要进行合理处置,对于结构的刚性和平面的型心进行对称性布局。如果建筑结构不对称程度较大,那么可能会导致较大的变形,这种情况下不利于建筑的正常使用,也可能造成建筑物的成本增加。2.合理的建筑结构体系选择(1)结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。首先,建筑物的梁柱应该尽量将垂直重力荷载最快传递到另一端,竖向的构建应该均匀,避免出现压力的二次转移;其次,对于转换结构的设计应该使得上下荷载传递得更为顺畅;最后,整体抗侧力的结构设计必须使得传递更快连续,压力要均匀。(2)结构体系如果因为其中存在的某点问题而出现失衡的话,整体结构就会丧失稳定的抗震能力。(3)建筑物结构的承载能力必须得到保证,另外还要有很好的变形能力和减缓地震破坏的能力。(4)结构体系宜有多道抗震防线。建筑结构的剪力墙结构是保证建筑防震抗震的重要结构,它是抗侧力构建抗震的首要防线,所以在实际的设计过程中,必须考虑到此项问题,在建筑结构底部的抗震倾覆力矩和总倾覆力矩之间的比例为1/2以上,这样才能保证建筑物的安全问题。(5)结构体系宜具有合理的刚度。在对高层建筑进行结构设计时有一个重要指标,那就是主体抗侧力结构的刚度合理。其中,如果主体抗侧力的结构刚度太大的话,建筑结构的承受水平力就会变大,弯矩的压力增大,建筑地基的承受压力变大,所以建筑结构相应的钢筋配置压力增加,表现为经济付出更多,是不提倡的行为;另外,如果建筑主体抗侧力结构的刚度太大,就会导致建筑结构的面积和空间范围增加,会很大程度上影响建筑的利用效率,也是属于不合理的行为。

(二)建筑结构的简化计算

1.结构安全度的人为控制对于高层建筑的结构安全度进行控制,当前最常见采用的方法是使用电算软件程序进行。在具体的计算中,最好选择那些简单的、有深度的计算方法,那些很繁琐的尽量减少,要又快又好地进行人为方面的控制。2.结构设计的经济合理结构工程师在进行设计的过程中要从经济的角度出发,在正式的电算之前要对建筑主体的抗侧压能力及结构布局进行正确的界定,然后才是进行简单的计算和深化,通过这样的方法可以减少结构整体过程中所需的时间,也大大提高了电算的水平与效率,得出的结论也比较科学合理,让人们更加信服。另外,对于结构断面较快地进行结构确认可以大大地加强经济水平的效率问题。

(三)概念设计在建筑结构设计中的应用

1.平面设计在对于高层建筑的概念设计过程中必须注意到,结构的侧移是控制设计中结构稳定的关键元素,在水平位置上如何提高建筑的抗侧压能力是结构工程师最为关注的问题,也是他们追求卓越的目标。在对于建筑的水平荷载进行考虑时,平面形状最好选择那些风压比较小的那种,对于建筑周围的高层建筑所造成的风压影响也要考虑到,从整体角度出发看待问题,从建筑物抵抗压力的水平和竖向的荷载压力角度处理建筑平面的相关问题。另外,对于风压的荷载作用范围可以放宽,由于建筑结构的弯曲侧移和结构抵抗力矩的宽度之间存在着反比例的关系,所以此类方法适用于那些建筑物宽度大的那些建筑类。2.剖面设计(1)竖向传力体系设计①务必要严格注重建筑的高度比。②高层建筑的抗侧力结构刚度,要特别关注刚度是基础到顶层的不断过渡,务必要注意防止在竖向上刚度骤然巨变的情形,为的是防止刚度出现变化,从哪个人导致抵抗水平荷载的能力减弱。③因为使用不通过引起刚度突变,还有当结构布置改变而要采用结构转换层。④高层建筑在锚固深度上要注意,通过深度和当前需要的布置和相关的设备进行空间的分割,将空间分化为各层,这样可以降低高层建筑的重心,对于建筑物的防震水平有着明显的提高,是当前最常见的建筑模式。(2)竖向形体设计①截锥形。从下到上不断缩小楼层面积阶梯状体型,可以较好地加大房屋刚度。和底部相比,房屋顶部的楼面尺寸较小,就建筑使用功能来讲具有很大的优势。②上窄下宽形。在满足竖向结构的需求后,高层建筑楼身向上根据高度的增加而不断收进与变细,如此一来能够很好地抵御风力的侵袭,减少楼体的重心,结构的稳定性大大增强。此类形体具体有退缩体、削楔形两种形式。上削楔形体的优点是便于抵御地震和风,表现出较强的坚固性。退缩体具有很多种的形式,例如台阶式、截切式、收进式等。③新月形。新月形房屋如同竖向的悬臂壳体,可以较好地抵御侧向力的刚度,如同波形的屋面壳体对抗重力荷载,承受重力荷载的顺序是柱-壳-框架,竖向的壳体抵御侧向荷载,在楼面结构的加劲作用的影响下,壳体可以承受较大的力,新月形的壳体形式可以较好地抵御侧向力以及对称作用。

(四)基础设计概念

1.基础与上部结构协同作用基础不仅仅可以同地基相互作用,同上部结构作用的关系比较繁琐,如建筑的边缘部位荷载很大就是个特例。当建造下部结构时,随着层数的增加,基础钢筋应力也会加大,最高值的地方出现在四五层处,随后根据层数和荷载的加大,应力会不断缩小。此种作用就是上部结构和基础相互工作形成的。如果上部结构高低层数相距不小,且地下室有直通要求,就应该首选整体基础,高低层不分开是有限制的,第一是地基地质较为优秀,也可以选择桩基础。地基沉降量应该比较小,关键是限制好高低层的沉降差。对于天然地基的建筑,高层部分多数选择满堂红基础,单独基础、双向条形是应用底层部分。高层建筑一般会设置通道,主要通往地下车库,通道设置在高层的外壁处,且与外壁平行设置。车道的底板应该设有防水层,确保了高层建筑的整体连接性。2.基础选型及特点具体采用桩基础、筏形基础或者箱形基础,主要根据建筑的地理位置结构形式来确定。如果地基土质并不坚硬而建筑物具有很多层数,承担较大的荷载,那么天然地基就达不到要求,桩基础就是不错的选择,其坚实的持力层就会承受上部结构传递下来的荷载。对于高层建筑的桩基础来讲,可以采用钢管桩、混凝土灌注桩、预制钢筋混凝土桩等。在高层建筑中,箱型基础应用得较为普遍,整体刚度不错,且传递给基础的上部结构的荷载比较均匀,对上部结构具有嵌固作用。箱基能够可靠地抵御不均匀沉降,而且和周围土体一起协作,提升抗风和抗震效果。如果地基承载力比较低下,上部荷载比较大,就比较适合筏型基础。由于其较好的刚度,整体性不错,对于上部结构的荷载具有分散效果,减弱不均匀沉降、基地的压力。

作者:贾今钊单位:上海华东发展城建设计(集团)有限公司上海区域公司建筑二所

建筑结构概念设计论文3篇

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