对建筑结构设计中概念设计的探讨

前言

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。目前, 人们在具体的空间结构体系整体研究上还有一定的局限性, 在设计过程中采用了许多假定与简化。因此, 这就要求结构工程师对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识, 把概念设计应用到实际工作中去, 打破建筑结构设计中的墨守成规, 充分发挥结构设计工程师的创新能力, 是相当必要的。针对目前建筑结构设计当中墨守成规的现象, 从根本上避免由于设计软件的差异而导致设计不科学问题的出现, 我们应该提倡采用概念设计思想来促进结构设计工程师的创造性, 推动结构设计的发展。

1 概念设计的概念

所谓的概念设计一般指是以工程概念为依据, 不经数值计算, 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, 尤其在一些难以作出精确力学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。

2 概念设计在建筑结构设计中的重要作用

美国一些著名学者和专家曾警告工业界:“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”由于建筑设计软件之间的差异性, 如果设计软件的选择和使用不当, 给建筑结构设计造成危害是不容忽视的。比如在实际设计中很多设计人员用多、高层结构三维空间分析程序来计算底层框架, 还有人为地布置一些抗震墙, 但是不能完全满足楼层间的合理刚度比, 也不能完全正确地反映底层框架在地震时受力状态。在设计中导致这样问题的出现, 根本原因就是在于结构概念不明确, 没考虑这两种结构体系的差异。如果是运用概念设计方法可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择, 易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确, 避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算, 具有较好的经济可靠性能。同时, 概念设计也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。所以, 避免这些问题的产生, 在建筑结构设计中采用概念设计是最好的方法。因为, 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提高设计水平。当发现某个技术问题时, 可以根据概念设计来分析其原因, 这往往比直接检查数据更快捷有效, 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, 电算过程往往有上亿个数据, 要跟踪数据是不可能的, 只有用概念来判断其合理性或查找原因, 用概念设计原则去解决问题才是最简洁的出路。

3 建筑结构设计中概念设计需要注意的要点

3.1 合理选择结构方案

概念设计的目的是力求设计方案经济、合理、适用, 事实上也可说是设计者根据经验和专业设计理论。因此, 概念设计必须选择一个经济合理的结构方案, 即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应该明确总体布置、抗震节点分析、应力等方面, 同一结构单元不宜混用不同结构体系, 力求平面和竖向规则。总之, 必须对建筑师设计要求、结构特点、材料供应、施工条件等情况进行综合分析, 并与施工方面、业主等方面充分协商, 在此基础上进行结构选型, 确定结构方案, 必要时还应进行多方案比较, 择优选用。

3.2 选用恰当的计算简图

计算简图是进行结构计算的基础, 如果计算简图选用不当会导致结构安全事故的发生, 因此选择恰当的计算简图是保证结构安全的重要条件, 设计师要从实际出发选择合理的计算简图, 并且计算简图还应有相应的构造措施来保证。此外, 设计师还要注意到在实际结构的节点不可能是纯粹的刚结或铰结点, 但是在计算简图的误差应在设计允许范围之内。

3.3 正确分析计算结果

在结构设计中普遍采用计算机技术, 但是由于软件种类的繁多, 而且不同的软件也是存在着很大的差异性, 这样就会往往导致计算结果的不相同。因此, 设计师要对程序的适用范围、技术条件等全面了解。由于软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果, 因此, 设计师要充分认识到计算参数的重要性, 要凭着自己过硬的专业知识、丰富的经验, 在拿到电算结果时应认真分析, 要正确地输入合理的计算参数, 慎重校核, 做出合理判断。

4 结束语

总之, 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。概念设计的思想被越来越多的结构设计工程师所接受, 并将在结构设计中发挥越来越大的作用, 概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想, 这就需要我们来共同学习、发展, 为结构设计的发展作出应有的贡献。

摘要：概念设计可以打破建筑结构设计中的墨守成规, 充分发挥结构设计工程师的创新能力。本文对建筑结构设计中概念设计作了探讨。首先分析了概念设计的概念, 其次分析了概念设计在建筑结构设计中的重要作用以及建筑结构设计中概念设计需要注意的要点。

关键词：概念设计,作用,要点