结构工程师
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建筑结构设计中的概念设计与结构措施探讨

  【摘要】随着经济的发展以及建筑工艺的不断完善,我国建筑设计呈现出日益提升状态,推动了建筑业的不断发展。在这种环境下,相关建筑设计人员提出了“概念设计”与“结构措施”这两个词汇,为建筑业的更优发展奠定了基础。本文基于这一背景,简单阐述了结构设计概念的基本内容,分析了概念设计与结构设计之间的联系,研究了建筑结构措施在概念设计中应注意的要点,并在此基础上提出了几点概念设计中结构措施的应用,旨在帮助优化建筑设计概念,完善结构措施,提升建筑美观性与功能性。


  【关键词】建筑结构;概念设计;结构措施随着我国建筑业的逐步发展,建筑结构设计在一幢建筑中显得尤为重要。结构设计关系到建筑物的美观性与功能性,是建筑物的灵魂。概念设计是从建筑方式、建筑手段、建筑思想以及建筑理念这几个方面来思考,为建筑物的合理构建提供保障。要想提升建筑物性能,必须将概念设计与结构措施充分融合。


  一、建筑结构概念设计概念设计指的是将建筑物的使用功能以及想要表达的理念通过表面形象呈现出来,也就是使用“建筑结构语言”将建筑要素表现出来。结构设计包含三个方面,即建筑物结构构成设计、建筑物结构稳定性计算以及施工图纸的设计。而概念设计属于结构构成设计的一部分,需要设计师仔细了解建筑高度、宽度等要求,并对建筑所在环境展开严格考察,根据拟定的结构样式规划受力构件、承重体系等方面,制定出最佳建筑结构。


  二、概念设计与结构设计的关系概念设计是从宏观角度出发,通过研究建筑物性能等方面的特征制定合理的结构框架,并规范建筑材料以及建筑措施,达到设计层面的完善。而结构措施则是从微观角度出发,通过变形可能性、建筑稳定性、内力承受性以及配筋比例等方面展开研究,帮助设计概念的有效运用。


  在一幢建筑物中,若概念设计不合理,其结构措施便无法有效运用,整幢建筑物可能会出现因结构问题造成安全事故的可能性。若结构措施不能跟上概念设计要求,则可能出现在建筑施工过程中发生突发状况,可能是材料或构件方面,造成建筑物无法呈现出预先设计要求。


  因此,概念设计与结构措施两者间是相辅相成的关系,利用优势互补让建筑结构设计趋于完善,提升建筑物观赏性与稳定性。


  三、概念设计与结构措施在建筑结构设计中的结合应用(一)协同作用对于一幢建筑物而言,每个部件、设备能够与其它部件、设备共同作用,充分发挥每一个部分的作用,被称为建筑物的协同作用。


  也就是说,建筑物中的部件在寿命上应该处于相似水平,这样才能够保障建筑物各部位所受压力不会出现不均匀情况。例如,在砖混结构中,其建筑上部分应设计为一个整体,即钢圈与构造柱共同组成的整体。这种概念上的设计能够避免建筑物发生不均匀沉降。


  在材料使用方面,概念设计应根据建筑物使用情况以及建筑规模合理选用材料。目前,设计应以实用性为主,以最少的材料费用达到最优的设计结果是设计师们长期研究的主题。在这一背景下,建筑结构设计师们必须充分了解建筑所需结构,观察建筑梁构件的变化。以截面梁受弯构件而言,这种类型的构件并不能让材料达到充分运用的效果,原因如下:首先,在这种构件中梁的弯曲变化是根据梁的长度决定的,梁的截面部分所受应力较低;其次,中和轴部位周边材料所受应力偏低。这样一来,建筑构件所受应力的不合理极易让建筑物表面产生裂纹,若有雨水渗入则会加剧裂纹的形成,影响建筑物安全。在概念设计上,可将桁架设计为矩形,让其内部压杆提升稳定性,在尽可能减少压杆长细比。


  (二)钢混建筑结构设计钢混结构是目前最常见的建筑结构之一,无论是在操作上还是技术上都较之前有了较大发展。钢混结构相对于传统砖结构、混凝土结构而言,在强度上优势较为明显。因此,在结构概念设计中采用钢混结构能够极大提升建筑物受力状况,增强建筑稳定性。钢混结构运作原理如下:


  1、钢管能够对混凝土起到约束作用,帮助混凝土增强强度,降低变形的可能性。换言之,混凝土若单纯存在于建筑结构中,由于所受应力关系加上温度等外界环境影响,混凝土可能会发生膨胀,影响强度。但由于其内部含有钢筋,钢筋受应力影响较小,能够对混凝土起到加固作用。


  2、混凝土能够对钢管起到支撑作用,增强钢筋承载力。研究发现,钢混结构能够让强度承受能力达到钢筋的17 倍以上。www.17net.net 论文网(三)悬索建筑结构设计悬索设计运用到的主要建筑材料为拉杆,能够有效提升材料的应力水平以及利用率。理论上来说,在悬索结构施工时可以施加预应力,让混凝土与高强度钢筋充分结合。悬索概念设计主要应用于跨度较大的建筑结构中,利用结构上的稳定性达到建筑物要求。


  (四)高层建筑结构设计高层建筑中,在概念设计时应尽可能减少短柱的使用,确保每个柱子都能够承受相同应力,在这种情况下达到应力总量上升的目的。在实际建造中,建筑物高度越高,建筑所承受的荷载力也就越强,造成地层截面积增加,导致建筑底部发生短柱状况。对于这种情况,概念设计时可将竖槽设计在柱截面上,让同一层的水平柱受力均匀。


  四、结束语建筑设计的低投入、高产出一直结构设计追求的目标,在这一目标的推动下,我国相关方面设计中的概念设计与结构措施两个要点已经能够达融合地步,为建筑结构的观赏性与实用性打下了坚实的基础。相关研究者还应加大研究力度,通过两者的更优结合促进建筑结构设计水平不断提升。


  参考文献[1] 郑军辉。 概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J]. 城市建筑,2012(15)[2] 张英迪。 建筑结构设计中的概念设计及结构措施略论[J].


  科技与企业,2012(21)[3] 郭峰,梁利生。 探讨建筑结构设计中的概念设计[J]. 科技与企业,2013(13)[4] 温殿伟。 概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J]. 门窗,2013(06)


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