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摘要:现在我国经济发展水平不断提高,这直接给建筑行业的发展提供了很大的推动力,对于建筑工程来说,结构设计理念也被放在一个越来越重要的位置上。建筑工程给人们提供必要的生产和生活场所,所以其质量和人们的生活水平关系非常密切。现阶段的建筑结构设计工作当中,概念设计和结构措施的作用都是非常中重要的,尤其是工程人员的个人设计能力也是非常重要的。本文针对概念设设计的重要性进行简要分析,之后结合实际情况总结了一些结构设计的措施,希望可以给相关设计工作的开展提供一些参考。
关键词:概念设计;结构措施;建筑结构设计
对于现代建筑工程的结构设计来说,概念设计处于非常重要的地位,如果概念设计水平较高,不仅能够让设计人员的专业水平得以发挥,还能规范施工流程,提高施工质量。其实正确理解概念设计的含义才能有效发挥出概念设计的作用。对于我国现阶段的建筑工程来说,概念设计不仅需要结合该建筑工程的实际使用需求,并且在此基础上进行精确计算,这样才能保证其功能的正常发挥。
一、概念设计的意义分析
其实对于一个建筑工程来说,概念设计的其基础所在,如果概念设计足够先进,其不仅能够让设计人员的水平得以展示,同时也能提高建筑工程的功能性。设计时的职责就是能够在建筑空间当中使用整体的理念来开展设计,在完成设计的过程当中让构件的作用能够最大程度上发挥出来,所以不仅要求设计人员有扎实的理论基础,更要有丰富的实践经验,这样才能保证设计成果具有足够的规范性的同时尽量做到创新,哪怕面临存在既有问题的建筑工程,也能进行修补,做好设计工作。
其实经过一定的调查和研究我们不难发现,现阶段的结构设计当中,在相关理论方面一直难以做到创新和突破,在很多方面的计算当中仍然存在着一定的缺陷。举例来说,对于构件截面设计来说,其采用的是塑形理论下的极限状态设计,然而你在整个混凝土结构当中,其采用的是弹性理论体系下的计算方法,不难看出这二者之间是存在明显矛盾的,这其实也就导致了结构的受力状态和计算结果之间差距非常大。不仅如此,在整个结构当中,还有很多无法精确计算的问题,概念设计就是为了弥补这些设计过程当中存在的难点,其重要性主要体现在方案的设计阶段,并且这项工作对于设计人员的个人能力依赖程度很高,无法完全借助计算机设备来完成。
二、结构设计措施探讨
其实对于建筑结构的设计工作来说,结构设计这项内容应该深入结构计算和图纸绘制等多个环节当中。下面针对结构设计的措施进行简要介绍。
(1)选用材料的强度符合结构要求,现代建筑以钢筋和混凝土为主,在使用的过程当中应该保证强度能够贴合于设计标准,不能过高,也不能过低。箍筋对应的混凝土的强度等级不能低于C20,但是对于纵筋直径为10mm的来说,其混凝土强度的等级不能低于C25,充分发挥其材料。遵循强节点、弱构件的设计原则,根据抗震等级及相关规范进行钢筋及结构的构造连接,从而达到结构整体的构造要求,保证结构的承载力。
(2)在选择建筑场地的过程中,要尽量避开抗震不利地段,选择抗震性较好的地段,必须将因为地震场地条件而间接导致结构破坏的因素考虑进来,在避不开的地段上采取针对性的措施。在概念设计过程中,平面布置的要求是不能忽略的,对于存在严重不规则的方案坚决不能采用。
(3)确定结构体系的过程中,在提高结构抗侧移刚度的情况下,还要提高建筑结构的延性,尽量使建筑结构的质量中心和刚度中心重合。此外,考虑到地震发生的多次性、反复性和持久性,尽可能多设置抗震防线,使抗震防线在赘余杆件的屈服和弹塑性变形的作用下增强结构的抗震能力。
(4)在施工现场要注意实际问题的处理,如一些施工误差过大或现场无法操作等问题的不确定因素单靠计算是无法解决的,因此,设计人员在与监理和施工方协商后要提出合理、准确的解决方案保证施工能够顺利的进行。
三、概念设计与结构措施之间的关系及应用
(一)概念设计与结构措施之间的关系
从宏观角度出发,概念设计是以工程师的个人经验为基础,通过对建筑物性能等方面的研究,制定出一个合理耐用的最佳结构框架。从微观角度出发,看结构措施是根据概念设计的力学分析和设计原理以及对整体的要求,将配筋、稳定性、内力以及变形等问题的定量设计转换为定性设计。在一幢建筑物中,若概念设计不合理,结构措施无法实施,则可能出现安全问题;若结构措施不恰当,可能会达不到设计要求。由此可见,概念设计直接影响着建筑结构施工进度的快慢和建筑结构造价水平的高低,如果概念设计不合理会导致建筑整体结构出现问题。因此,在建筑设计中,结构措施和概念设计是相辅相成的。工程师应对结构与结构,结构与构件之间的关系进行和谐处理,利用优势互补提高建筑结构的完善性和结构的稳定性。
(二)概念设计在结构措施中的应用
概念设计在结构措施中的应用主要表现在协同工作方面。协同工作是主要应用在工业产品的设计和制作中的一种结构设计的概念。对于一幢建筑物来说,其内部建筑结构构件在承载各类极限状态下的合理受力而不破坏,就需要其每个结构构件能与其他结构构件进行配合,发挥每个结构构件的作用。被称为建筑物的协同作用。比如在砖混结构中,通过圈梁和构造柱形成统一的整体来加强结构自身的刚度,减少结构的不均匀沉降。协同工作的另一种解释就是结构的各个构件应该在建筑物受力时,在结构设计阶段,保证结构中的各个构件能够受力尽量均匀,应该尽量使得每个柱所承受的压力相似,并尽量减少短柱的使用,从而使构件的承载力尽量达到最大。由于楼层的不断增加,在实际的建筑结构中,竖向和横向都会因为承载力的需要使得底层柱截面积加大,从而导致建筑物底部出现短柱现象,可以通过在柱子的截面设置竖槽来解决这一现象,即相当于把原来的矩形柱变成田形柱,从而减少短柱现象的发生,加大了承载能力。
在材料使用方面,应注意协同设计工作与材料利用率的应用,协同工作的程度越高,材料的利用率也就越高,在目前的建筑行业中,材料的利用率决定着建筑的经济性,进行结构设计的一个重要目的就是以最少的支出达到最好的设计效果。以梁构件为例,矩形受弯梁截面对材料的利用率非常低,主要表现在两个方面:①梁的长度变化决定着梁的弯曲,从而导致梁在大部分曲段上应力水平较低;②中和轴附近的应力水平也不高。因为梁截面存在着应变梯度,所以构件中心的受力决定了材料的利用率,把梁的内部掏空既降低了自重又节省了费用。
四、结语
其实现在社会经济发展水平不断提高,在此基础,人们生活水平的提高也给建筑工程的发展提供了新的思路,人们正在不断降低投入,并且采取手段提高资源配置的水平,其实在这种外部需求之下,建筑工程结构的设计水平越来越高,随着结构设计理念的推广使用,建筑工程也会越来越稳定,使用年限越来越长,这样一来,建筑工程的使用价值越来越高。本文首先简要分析了建筑工程结构概念设计的重要性,之后结合实际情况总结了一些措施,希望可以给相关工作的开展提供一些参考。
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