结构设计中的概念设计思想

维普资讯 http://www.cqvip.com 结构设计中的栅念设计思想　陈结友　杭州青城房地产开发有限公司　（３１００００）　计中体现出强大生命力和特有的创造性。指出概念设计将成为结　１传统结构计算理论的概况　在不断的结构设计研究和实践中，我国工程结构计算　理论经历经验估算、容许应力法、破损阶假计算、极限状态　计算、到目前普遍采用的概率极限状态理论阶段。现行的　和工程经验及计算结果的分析，考虑到结构实际受力与计　算假设间的差异，灵活有意识地利用结构总体系与各分体　系问的力学特性、设计准则、现有资源，全面合理地解决结　构设计中的基本问题。既注意总体布置上的大原则，又顾及　到关键部位细节，因此能从根本上提高结构可靠度．概念设　计的目的是使设计、施工“又快、又好、又省”，方案安全、可　靠、经济、合理。应用好概念设计，能使结构在满足建筑要求　条件下，以最快的方式将荷载传递到基础、地基中，创造更　为安全、舒适的工作生活环境，还能节约材料和资金　；概念　设计不受传统设计思想束缚，更容易设计出前人从未想到　《建筑结构设计统一标准）（ＧＢ５００６８—２００１）则采用以概率为　基础的结构极限状态设计准则ｌｌｌ。相对来说“分项系数表达　的以概率极限理论为基础的极限状态设计方法”，更符含技　术先进、经济合理、安全适用的要求。尽管现行极限状态理　论已普遍采用，但该法存在着严重的缺陷：一方面，概率极　限状态设计法在运算过程中还带有一定程度的近似，只能　视作近似概率法，仅凭极限状态设计也很难估计建筑物的　真正承载力［２１　另一方面，任何建筑物都是一个包含有许多　构件组成的空间结构．各种构件以相当复杂的方式协同工　作，非单独工作的构件；且传统的结构设计理论对空间结构　体系的研究上采用了较多假定和简化，整体研究上存在较　大局限性。并且传统结构设计似乎只关注如何提高结构抗　的新结构，是结构设计师进行创新设计的基础。　３概念设计在结构设计中的应用　３．１概念设计在结构设计过程中的应用　３－１．１运用概念设计能更快的选择合理结构方案　在进行综合分析时，传统设计方法难以迅速抉择，而应　用概念设计可以迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与　选择　易于手算确定出最优方案，而且所得方案往往概念清　晰、定性正确．避免了后期设计阶段一些繁琐运算，具有较好　的经济可靠性能：并且它主张起始就握好场址选择、能量输　入、房屋体型、荷载类型、结构体系、刚度分布、构件延性等　力Ｒ，而忽略去想办法降低作用效应Ｓ，结果设计中混凝土等　级越用越高，配筋量越来越大，造价也越来越高。　２概念设计思路　面对现行结构理论设计突现的各种问题，概念设计思　路的应用能很好的解决。因为概念设计思想主张在特定的　建筑空间及地理条件下，根据整体结构体系与各基木分体　系（或杆件）之间的力学关系、结构破坏机制、震害实验现象　方面．从而还可从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节。　３．１．２运用概念设计思想选用恰当的计算简图　结构计算是在简图基础上进行的。面对现在复杂多样　段有些差别．对于微裂隙发育的岩石，第一阶段比较明显。　图３中，第一阶段也是比较明显的，说明试件是有微裂隙发　育的花岗岩。相对于第四阶段，由于试验中的加载速度比较　大．岩石试件在最后突然破碎而失去承载能力，因此最后的　试验力一位移曲线是一个断点。　成为贯穿的破裂面，岩石全面破坏，承载能力逐渐降低，最　后完全破坏，岩石试件的破坏是瞬间产生的典型的斜剪切　破坏，也就是图２中的岩石破坏类型（ｂ）。　通过仪器得到各试件轴向的试验力一位移全过程的曲　线，以试件为例，见图３。　参考文献：　［１】林英松，葛洪魁．岩石动态与静态弹性参数差别的微观机　理．石油大学学报．２００６．４　【２】马飞，长杆弹对坚硬岩石侵彻的工程近似分析．徐州空军　懈棒（－）　学院硕士论文．２００８．３　图３试件的试验力一位移曲线　【３】李廷，席道瑛．动荷载作用下岩石非线性弹性响应研究．地　学边缘．２００６．５　【４】李相然．工程地质学．北京：中国电力出版社．２００６　通过试验。同岩石单轴加载条件下的变形相比，实测的　曲线和四个阶段基本相符，只是相对于第四阶段峰值后阶　２３　………　一…　维普资讯 http://www.cqvip.com

＿｜　０糍　≈　鼍　一一。　＿¨　的建筑物结构，手算已无法满足要求，只能通过电算完成。　而计算机辅助设计是以概念为基础的，要将实际工程结构　形式转变成可用计算机计算的模型，并保证有足够的精确　度就，需要设计人员在结构的荷载与约束的简化与计算时　利用慨念设计进行判断与控制。　３．１－３慨念设计在选用软件和验算结果中的应用　现行结构设计普遍采用计算机辅助设计，设计中选用　不同软件住往导致不同结果，因此设计人员必须概念明确，　抗风和抗震要求的出发点是矛盾的，抗风荷载要求结构刚　综合论述　度大，以抵抗风荷载下的过大变形，而抗震结构则要求结构　较柔，延长周期．避免与地震运动共振产生过大内力，二者　矛盾对立，所以要设计一个抗风和抗震性能都很好的高层　建筑结构并不容易。若能设计一种在风荷载和设防烈度地　震下表现为刚性．在强烈地震时叉表现为柔性的结构，问题　即可解决，传统设计理论无法做到。而著名美国院士林同炎　教授，早在１９６３年就做到了，他设计出一个由４个柔性筒　准确把握各软件适用范围和技术条件正确选择计算软件。　同时在对电算结果分析验算时，概念性近似估算法所方案　都概念清晰、定性正确易于手算，是判断计算机内力分析，　输出数据是台可靠的主要依据。　３　２概念设计的思想在抗震建筑结构设计、鉴定与加固中应　用得到延伸　组成、具有很大抗弯刚度的结构总体系，在风荷载及设防烈　度地震下表现为刚性，当遭遇强烈地震时，通过调控各分体　系连接构件间屈服、破坏义町变成具有延性的体系，使结构　在烈震中摇而不倒。１９７２年马拉瓜大地震证明了这种概念　设计思想的正确性．引起世界结构界同仁的高度重视ｔ２１。　４如何做好概念设计　针对不同的建筑空间及环境要求，结构的概念设计也　存在着广阔的自由发挥空间，但本人认为做好概念设计需　要注意几个方面：全面综合考虑工程的各方面，还特别是整　体、局部及其问的力学关系；要有协同工作的概念１６１：结构内　抗震设计是结构设计的重要方面，若仪根据抗震防设　区划进行抗震设汁，并非难事，但事实上，地震是一种随机　震动，目前技术还难以准确预测建筑物所遭遇地震的特性　和参数，因此以地震震动参数概率意义上的估计值为基础　的国标规范并不能过分依赖，此时概念设计则发挥着重要　部构件、基础和上部结构、整体与局部、材料的充分利用和　作用。存建筑选址时，概念设计思想主张根据结构的破坏机　制和破坏过程、当地的地质震害、试验现象和工程经验全面　最佳性能结构、各部门间功能的相互配合、协同一致；要充　分发挥主观能动性，在应用规范和力学原理基础上，根据个　人对结构受力关系和状态的理解．把所积累的设计经验灵　综合考虑设计工程中的各个方面，包括场地、建筑、结构、施　＿厂　工稃选址时，进行详细勘察，弄清地形、地质情况，有　活广泛应用于实践；概念设计还必须从实际条件、现有资源　出发处理解决所遇到的问题，才能在工程设计中切实可行：　构造与受力一致。正确运用力学原理处理结构的受力分析问　意ｔ｝ｌ避开抗震不利地段。选择基础方案时根据工程地质条　件、ｌ　部结构类型及荷载分布、相邻建筑物影响及施丁条件　等多种因素确定，且同一结构单元不宜采用两种不同类型。　采取相应的构造措施处理细部问题时遵循“强柱弱粱、强剪　弱弯、强节点强锚固”设计原则．注意构件的延性．加强薄弱　部位，注意钢筋锚固长度；考虑温度应力影响；还应注意按　题，做到结构的构造做法与结构受力状态一致　，切忌不明　受力状态存在。　５结语　概念设计思路能够创造性地解决传统结构设计所不能　解决的实际工程问题，体现出极大灵活性和强大的生命力．　同时也为结构设计提供了一个创新的平台，也对未来的结　均匀、对称、规挚原则：考虑平面和立面布置：设置多道抗震　防线，尽量避免出现薄弱层…　３。３概念设计的思想使结构设计的思路得到拓宽。有利于结　构设计的创新　构工程师提出新的要求。只有在实际　程巾积极培养概念　设计能力，才能适应未来需要。　传统的结构计算理论的研究和设计较为死板，不利于　结构设计的创新和发展。概念设计思路不局限于传统的设　计理论，才能在结构方案设计上有新的突破　抗震设计中，传统的设计方法显得举步维艰。传统方法　先根据初定的　寸、　昆凝土等级算出结构刚度，再由结构刚　参考文献：　［１　Ｊ闵小双．概念设计在建筑结构设计中的意义Ⅲ．科技咨询　导报．２００７．　度算ｔＪｌ地震力　然后　配筋。但是，配筋越多．刚度越大．地震　力就越强，结构刚度越大，地震作用效应强烈。为抵御地震而　［２】高立人，王跃。结构设计的新思路　概念设计Ｕ１．工业建　筑，１９９９，２９（１）：２０￣２１．　的钢筋，增加的结构刚度，反而加强地震作用效应１２］。此时　传统的结构设计显得无能为力。而应用概念设计思想，只要　减小作用效应Ｓ，震害即ＩＪ『大为减小，因此隔震消能装置的　【３】吴爱菊。结构设计中的概念设计与应用ｌＪ］．温州：温州职业　技术学院学报，２００７，７（２）：４０￣４１．　【４】株志炎，ｓ。Ｄ．斯多台斯伯利．结构概念与体系【Ｍ】。北京：中　国建筑工业出版社．１９９９：１４￣３５。　研究就是打破传统设计思想的一种创新。在基础与主体之　间设柔性隔震层，设消能支撑，建筑物顶部按装“反摆”的应　用，降低地震作用效应Ｈ。合理设计可降低地震作用效应达　６０％，并提高屋内物品的安全性ｌ　５ｌ。　［５】柴燕。计在结构中的应用叭。建设科技，２００４，（３）：６１。　【６】姜红文。浅谈结构设计中的概念设计卟环境与设计，　２００４，（７）：３６￣３７。　高层建筑抗风与抗震设计中传统设计方法捉襟见肘。