概念设计在建筑结构设计中的应用金宇.doc

概念设计在建筑结构设计中的应用金宇 金宇 贵州省建筑设计研究院贵州贵阳550001 【摘要】基于概念设计，结合实例，从场地条件与基础选型、结构体系选 取、结构平面、立面的布置与尺寸等诸多方面详细介绍了概念设计在建筑结构设 计中的具体应用。 【关键词】概念设计；建筑结构设计；应用 概念指的是在大脑中产生的可以对事物木质进行反映的思维模式，它主要由 感知到的木质特点通过抽象和概括而成。概念设计指的是不通过数学计算，特别 是在一些很难进行准确分析的问题当中，结合整体和分体间的相互关系获取基木 的设计理念，进而从整体的角度进行结构布置以及各项细部措施的有效调控。这 一设计理念提出要在设计的全过程当中始终运用结构概念，属于定性分析的一种， 也是集整体调控、细部构造、设计原理以及实际经验为一体的设计理念，其在建 筑结构设计当中的应用有着十分重要的作用和意义。 1、 工程概况 某公寓共13层，其中地上有12层，地下1层，公寓顶端两层是复式结构与 坡形屋顶，公寓建筑面积超过9000m2,立面形式如图1所示。公寓主体结构选 用剪力墙，场IX内抗震设防基木烈度6度，地震加速度设计值为0.05g,基木分 组属1组，50年一遇条件下的风压数值为0.3kN/m2o 2、 概念设计的具体应用 2.1场地条件与基础选型 尽可能选取利于抗震的场地，避免在具有一定危险性的场地上建造高等级建 筑，如果无法完全规避，则需采取相应措施降低不利影响，通常情况下，需要在 初期设计开展之前对场地进行勘探。木工程经勘探得知，场地条件相对较好，可 设置地下室，对建筑抗震较为有利，在此基础上，为进一步提高建筑的稳定性和 质量，工程选用高强混凝土预应力管桩。 2.2结构体系选取 对于高层砼结构而言，较为常见的结构体系主要有五种，分别为:框架体系、 剪力墙体系、框架结合剪力墙体系、筒体体系以及巨型结构体系。建筑施工规范 中明确提出了高度与高度比等具体要求，建筑设计者应充分考虑这一适用范围与 优势缺点，并结合建筑的基本功能做出正确的选择。本工程统筹兼顾灵活性的平 面布置与优良的抗侧力能力，选取带有异型柱的剪力墙结合框架体系。 2.3结构平面、立面的布置与尺寸 结构的平面布置必须满足简单、规则等要求，尽可能使刚度中心和质量中心 完全重合，以此有效降低扭转；而竖向布置要求均匀性与连续性，防止刚度突变 等问题的发生。在抗震要求较高的情况下，结构承载能力以及刚度需要由下至上 逐层降低，此外，若结构布置出现变动，则需根据实际变动情况设置相应的转换 层。对于规范中提出的不规则结构，需要对其实施深入的抗震测算，冋吋对较为 薄弱的结构施以加固处理，尽量不使用严重不规则的设计方案。本工程的平面主 要呈现出单轴对称形式，但较不规则，为满足尽量不使用严重不规则设计方案的 要求，工程决定在角柱上设置拉梁，通过这样的方式更好的符合“平面凹面侧实 际尺\T始终小于对应投影尺\T 30%”与“开洞总面积始终小于楼层面积30%”的 基本规则需求，工程立面刚度未发现突变迹象和趋势。 2.4抗震设防类别与等级确定 建筑的抗震设防类别与其抗震等级和烈度息息相关，而且对工程安全也会造 成一定影响，在设计过程中应严格按照相应分类标准进行确定，确保分类具冇足 够的合理性，然后结合建筑高度、功能确定具体的抗震等级。本工程按照丙类类 别进行抗震设防，其结构体系当中的框架是三级抗震，而剪力墙则是三级抗震。 2.5三缝与后浇带设置 建筑三缝指的是沉降缝、伸缩缝与防震缝，结构设计过程中应尽可能避免设 缝，以防止为后续的施工与防水等造成不必要的麻烦，还能减少工程造价。如果 必须要进行设缝，则需按照相应的规范确保缝宽合理，而且伸缩缝人多使用后浇 带取代。 本工程的平面长度没有超过相应规范的要求，故无需设缝。 2.6计算原则及结构分析程序选取 在对建筑结构的内力与位移进行计算的过程中，建模、基本假定等要与建筑 实情相符或接近。内力与位移的计算采取弹性方法，截面设计可根据要求采取塑 性方法。楼板刚度接近无限大，所以无需考虑楼板平面以外的刚度。此外，如果 楼板上存在面积较大的开洞，则需对楼板形变进行考虑，在选取对应的分析程序 时应格外注意，否则会对计算分析结果的真实性造成严重影响。本工程通过对比, 选取CAD与SSW分析程序。 2.7系数调整 周期折算系数 考虑建筑结构体系中填充墙刚度造成的影响，随填充墙增加，周期折算系数 变小，反之变大，通常保持在0.6-1.0以内，本工程为0.8。 椐架地震力承枳系数 指剪力墙承担绝大多数地震力，导致框架处于不安全状态而设置的系数。由 于本工程结构体系中的框架承担约20%的地震力，所以无需设置该系数。 地震作用系数 主要为提升结构安全性设定，一般条件下保持在0.85-1.50范围内。由于本 工程剪力重量比低