论建筑结构设计中概念设计重要性及运用.docVIP

论建筑结构设计中概念设计重要性及运用 　　摘要；概念设计的宗旨是在特定的建筑空间及地理条件下,用整体概念来考虑结构总体方案。 　　关键词；建筑设计；概念设计；相关应用 　　随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。推广概念设计也成为一种必然。 　　1 概念设计的概念及重要性 　　所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速，有效地运载结构体系进行构思。概念设计是通过无数次的事故分析，模拟试验及长期的国内外设计与使用经验的归纳而总结出来的，有些概念设计的要求为整个设计设置了二道防线，保证了建筑物的安全。概念设计的思想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，提高设计水平，在结构设计中特别是对高层结构的设计运用概念设计的思想可以取得事半功倍的效果。 　　2.结构总体概念设计 　　2.1 建筑设计应重视建筑结构的规则性 　　在高层建筑中，结构的对称性主要指的是抗侧力主体结构的对称。对称的建筑如平面对称的简体框架结构，剪力墙结构，框架结构等，一般比较容易实现结构的对称性。不对称的建设如平面形状复杂的L型、T型、S型，楼电梯间偏于平面一侧或一角的度层建筑等，内含结构的基本对称仍是有可能实现的。这主要取决于结构工程师结合建筑平面的功能和需要进行合理的结构布置，如简体，剪力墙的合理布置，可以设法调整结构的刚心与建筑物质心、平面的形心尽量接近，从而实现结构的基本对称。结构的较大不对称，将引起结构在水平侧力作用下产生较大的扭转变形，不利于结构抗侧力，不利于非结构构件如填充墙、幕墙的正常工作，同时造成结构耗材，成本的较大增加。 　　2.2 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。应按照楼屋盖梁系的布置，尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙，柱上去。竖向构件的布置，应尽量使竖向构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平按近均匀，以避免竖向构件之间压实力的二次转移。转换结构的布置，应尽量做到使上部结构竖向构件传来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换，即能传递到下部的竖向构件上去。 　　（2）结构体系应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。 　　（3） 结构体系应具备必要的承载能力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力。 　　（4）结构体系宜有多道抗震防线。框架―剪力墙结构是具有良好性能的多道防线的抗震结构，其中剪力墙既是主要抗侧力构件又是第一道抗震防线。因此，剪力墙应有相当数量，其承受的结构底部地震倾覆力矩不应小于底部总地震倾覆力矩的50%。 　　（5） 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。 　　3 概念设计在建筑结构设计中的应用 　　3.1 平面设计 　　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，如何在满足相关要求的前提下选择更好的抗侧力体系成了结构工程师追求的重大目标。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。 　　3.2 剖面设计 　　（1）竖向传力体系设计。1.应注意控制建筑的高度比。2.高层建筑的抗侧力结构刚度，应注意由基础向顶层逐渐过渡，要尽量避免出现在竖向上刚度发生突变的现象，以免由于刚度的较大突变而削弱其抵抗水平荷载的能力。3.由于使用上的要求造成刚度变化特别大，或结构布置发生变化时必须设置结构转换层。4.高层建筑必须有相应的锚固深度，此锚固深度可结合布置设备用房和地下停车库的需要，作为一层或多层地下空间，这对降低高层建筑的重心有利，可提高建筑抗震能力及抗倾覆能力。 　　（2）竖向形体设计。1.截锥形。采用由下而上分段逐渐减小楼层面积阶梯状体型，能使房屋刚度大大增加，由于房屋顶部的楼面尺寸比底部小，除了在建筑使用功能方面存在优点外，在抗风和抗震方面也具有一定的优越性。2.上窄下宽形。高层建筑随着高度的增加在符合竖向结构的要求下，楼身向上不断收进与变细，这样可减轻承受的风力，降低楼体的重心，加强结构的稳定性，这种形体主要包括上削楔形体和退缩体，上削楔形体利于抗风，抗震，并呈现稳