建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用探析
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摘要:文章主要对建筑结构设计中概念设计的内涵和意义进行分析,了解建筑结构设计中结构措施的基础内容,探讨了建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用.以此优化建筑结构设计,降低工程成本,确保建筑结构的安全性,从而为建筑工程的质量提供保障.
关键词: 概念设计 结构措施 建筑结构
一 强调概念设计
概念是一种反映事物本质属性的思维形式,它反映客观事物的一般的、本质的特征,是 人们在实践基础上经过感性认识上升到理性 认识而形成的。概念设计就是以工程概念为依 据,用符合工程客观规律和本质的方法,对所 设计的对象作宏观的控制,具体地说就是制定 方案,包括总体系和所有分体系的布局和处理 原则。
上面提过,设计工作是由工程师控制的。 所谓控制,就是在设计的各个阶段对设计的各 部分,设计工程师首先根据一般的工程结构概 念和该类型工程的结构概念,结合该工程的具 体外部条件,考虑一个结构设计方案,包括结 构体系、结构布置、构造处理原则、采用的计算 方法等,经过初步分析研究认为合理并可行 后,以此作为原则进行具体的设计。由于这个 原则来自有关概念,也就是说它是符合客观规 律的,这样就保证了正确的设计方向,不犯原 则上的错误。当然,在具体细节中还要作这样 或那样的调整才能完成设计,但这些调整不会 影响大局。
掌握好概念设计不仅可以保证正确的设 计原则,还可以通过它来解决设计中出现的问 题以至提高设计水平。当发现某个技术问题 时,可以根据概念来分析其原因,这往往比直 接检查数据更快更有效,而且可以找到问题的 症结所在。这个方法最适合用于判断电算结 果,电算过程有上亿个数据,要跟踪数据是不 可能的,只有用概念来判断其合理性或找原 因,又用概念去解决问题才是出路。概念设计 运用得好,能使结构尽量满足外部条件并以最 合理的受力状态去工作,从而带来结构更安全 可靠和良好的经济效益。可以说,某些创新也 是来自概念的,当你掌握某些体系、构件或构 造的概念而又发现可以用更简单更合理的另 外一些体系、构件或构造来代替它时,其结果 就是创新。
概念设计是设计工程师的思维活动,必然 贯穿着设计工程师的知识水平和设计水平,这 就保证了工程师在设计中的主导作用。概念设计的水平越高,设计成果的水平就越高。概念 设计的水平来自深厚的基础理论、对结构原理 和力学性质的深刻理解及丰富的工程经验 (包 括积累的和吸收的)等方面,要提高概念设计水 平从而提高设计水平就要在这些方面下功夫。
二 推新创新,开展科研, 提高结构设计水平
从另一角度看,意味着要使设计成品比现阶段的具有更高的水准、 更合理和更经济的结构形式。这就得用推新和 创新来解决,结构技术的不断发展就是靠推陈 出新,作为结构设计工程师,有责任承担起这 个任务。要是安于现状,不求进取,甘于出“行 货”,那么水平是提不高的。
推新看来似乎比较容易,问题是往往得不 到足够的重视。建设部陆续公布推广的新材 料、新技术、新结构等是通过试验研究、鉴定, 再经实践且证实有效和合乎经济效益的,得到 推广将会提高建筑结构的水平。作为设计工程 师应该在适合的条件下予以大力推广应用。当 然,在推广应用的过程中会遇到这样或那样的 困难或阻力,设计工程师不应因难而退,而应 耐心做工作,努力克服困难和阻力,当推新的 积极支持者。
不要把创新看得很神秘,也不要对它要求 过高。大的改革往往是由小的改进开始或积累 而成的,而小的改进也未尝不是提高。创新最 好结合实际工作进行,在设计过程中,只要本 着勇于创新的精神,在各个环节上多动脑筋, 注意是否还有可改进的地方;是否还有可以用 更好的结构形式的地方;在理论或者计算方法 上是否还有可深化或简化以致更新的地方,这 样往往就会發现改进或改革的对象,在此基础 上开展工作并深入下去,就有可能得出成果。 这种做法来自生产,有了可行的结果又直接用 于生产,就容易见效。此外,创新工作宜联合有 关部门如设计、科研、施工、以至业主等合作进 行,以便能在研究过程中同时解决各方面的技术问题,使成果更全面和易于推广应用。 创新工作必须有科学的态度,不应主观认 定,更不能盲目实施。有了新的设想和方案,就 要开展科学研究,从理论上探讨它的可行性和 先进性,通过试验来证实它的正确性。对于较 重大的改革还要通过实践的考验。
三 做好抗震设计
我国是一个多地震国家,保证建筑物的抗 震性能以减少地震发生时的人员伤亡和财产 损失是一个重要问题。因此,提高建筑结构的 抗震设计水平是提高建筑结构设计水平的一 个重要组成部分。
关于抗震设计,我国目前建筑结构的抗震 设防原则是“小震(超越概率 "#$)不坏、中震 (超越概率 %&$)可修、大震(超越概率 ’$)不 倒”。根据这些原则,我国颁布了《建筑抗震设 计规范》,其他设计规范也据此列出了有关抗 震设计的原则、计算方法、构造处理等内容,为 我国的建筑抗震设计提供了依据。遵循这些进 行抗震设计,建筑物的抗震性能应该是符合我 国的建筑抗震标准的。可是,目前的情况则不 太理想。主要是有些设计人员对抗震设计方法 的本质还认识不透,抗震设计不是从原则入 手,而仅着重于具体计算,造成了建筑物表面 上是经过抗震计算而且满足规范要求,但实际 上并不具有真正的抗震性能的情况,这种情况 屡见不鲜。
概念设计决定建筑物的本质 (抗震性 能),若是本质上就不适宜于抗震,那么不管多 “精密”的计算也无补于事。提高抗震设计水平 首先要做好概念设计,当然在此基础上也要认 真计算以作出适当的定量。
四 完善和补充计算机程序的功能和建筑结构设计
目前结构分析工作基本上都在计算机上 进行,绝大多数图纸也采用计算机辅助设计来 完成,因此计算机程序的内容和功能直接影响 结构设计水平。目前我国已经具有好几个较通 用、水平相当高、功能比较强、得到广泛应用的 建筑结构分析程序,其中有些还带有成图功 能,此外还有很多专项结构的计算程序,这些 程序为结构设计工作提供了有力的工具,在解 决结构分析难度和速度、保证以至提高结构设 计水平上起了很大的作用。
随着建筑事业的发展,特别是目前,建筑 物规模越来越大,形式越来越多也越复杂,建 筑结构设计的内容多了,难度也增大了。另一 方面随着我国建筑结构技术水平的提高,对建 筑结构设计的要求,包括广度和深度也提高 了。在这样的情况下,现有的结构设计程序已 显得有些难以满足需要。例如有些力学模型不 能适应比较复杂的结构和构件形式;对某些构 件的承载力设计处理不理想或尚未解决;还未 具有足够的计算功能以应付某些复杂结构所 需要进行的各种计算(纵使有也比较粗糙);计 算机成图功能不够齐全或成图质量不高等。可 是这些结构又非得用计算机计算不可,有时为 了解决生产问题,只有硬把结构作这样或那样(甚至是不合理)的简化以满足计算程序的能 力,导致计算结果不准确甚至错误;一些必要 而且重要的计算也只好省略或者只能进行一 些粗糙的计算,这些做法都足以影响以至降低 结构设计的水平。因此,要提高结构设计水平, 其中一个重要方面就是要完善和补充计算机 程序的功能,提高其水平。工欲善其事,必先利 其器,道理是显然的。
总结
运用概念设计方法!可以在建筑设计的方案阶 段就迅速有效地对结构体系进行构思$比较与选择!
从而使方案概念清晰和定性正确!避免在后期设计 阶段出现一些不必要的繁琐运算!具有良好的经济 性和可靠性!同时也可作为判断计算机程序内力分 析输出数据是否可靠的主要依据" 对于实际存在的 大量无法计算的结构构件的设计!可以运用优秀的 概念设计与结构措施来满足结构设计的目的!弥补 现行结构设计理论与计算理论之间存在的某些缺陷 或不可计算性"
参 考 文 献
[1]程懋堃.关于提高建筑结构设计安全度的意见[J].中国建设信息,2004(08).
[2]李瑜.第三届全国优秀建筑结构设计奖评选揭晓[J].建筑学报,2004(08).
[3]白华.全国第三届优秀建筑结构设计奖评选揭晓[J].建筑知识,2004(05).
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