摘要:當(dāng)前,由于我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展,對建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更加嚴(yán)格的要求。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過提高建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平來延長建筑物的壽命,并改善建筑物的性能。經(jīng)過多年的發(fā)展和實(shí)踐,概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)措施已逐步引入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中,主要是通過優(yōu)化主建筑結(jié)構(gòu)的特性增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)并為整個結(jié)構(gòu)提供保護(hù),從而提高建筑物的質(zhì)量和安全性;诖,本文首先分別介紹了概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)措施的相關(guān)內(nèi)容及其對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響,然后結(jié)合概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)措施來說明兩者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用。以期為相關(guān)研究提供一些參考。
關(guān)鍵詞:概念設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)措施;建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)前,建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)過程較為復(fù)雜,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為關(guān)鍵組成部分,不僅決定了建設(shè)項(xiàng)目順利實(shí)施的可能性,而且為后續(xù)建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外,為了使建設(shè)項(xiàng)目本身的功能最大化,必須確保建設(shè)項(xiàng)目中的各個項(xiàng)目相互交互,從而保證項(xiàng)目的質(zhì)量和安全。同時,這些要求也將建筑設(shè)計(jì)推向了更高的標(biāo)準(zhǔn)。建筑單位各部門的工作進(jìn)度必須嚴(yán)格符合工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以確保多個項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展,為建設(shè)工程質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。概念設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)元素統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)語言,而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涵蓋了許多結(jié)構(gòu)元素,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師將每個結(jié)構(gòu)元素都體現(xiàn)在設(shè)計(jì)計(jì)劃藍(lán)圖和工程圖中,以顯示直觀的圖形。因此,必須按照土木工程規(guī)范有條不紊地進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工,以確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)、安全,并能滿足房屋使用需求;诖,本文主要介紹了概念設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)措施在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。
1概念設(shè)計(jì)的基本概念
1.1概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵
在概念設(shè)計(jì)的最初應(yīng)用中,建筑師根據(jù)設(shè)計(jì)概念評估建筑設(shè)計(jì)計(jì)劃,并參考過去的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),比較和分析概念設(shè)計(jì),從宏觀層面上控制建筑結(jié)構(gòu)的形狀,參照比較結(jié)果執(zhí)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,并調(diào)整和實(shí)施所需的隔振設(shè)置,以實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)效果。概念設(shè)計(jì)對建筑設(shè)計(jì)有很大影響,例如資本投資、施工時間和安全問題。對概念設(shè)計(jì)的巧妙運(yùn)用使最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)劃更加科學(xué)、合理、安全和可靠,還能有效減少估算和計(jì)算錯誤,改善架構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和合理性?梢钥闯,概念設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最重要的數(shù)據(jù)庫之一。
1.2概念設(shè)計(jì)的實(shí)施步驟
設(shè)計(jì)特定應(yīng)用程序概念的過程本質(zhì)上是逐步重復(fù)整個過程的優(yōu)化過程。通常,概念設(shè)計(jì)分為四個主要階段:分析階段、綜合階段、評估階段、完成階段。在繼續(xù)進(jìn)行下一階段之前,每個步驟都必須達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。如果在任一階段發(fā)現(xiàn)計(jì)劃中有不合理的部分,則需要重新實(shí)施設(shè)計(jì)、計(jì)算和評估,直到達(dá)到目標(biāo)為止。具體分析以下四個步驟:①分析階段。在此階段收集建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題,并對這些問題進(jìn)行分析和解決。分析階段的主要特征是所收集的數(shù)據(jù)和信息模棱兩可,分析后可以將各種信息最大化。②綜合階段。綜合階段是概念設(shè)計(jì)的最重要階段。在這個階段概念設(shè)計(jì)師利用自身經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識來制定設(shè)計(jì)計(jì)劃,然后以圖紙的形式展示設(shè)計(jì)計(jì)劃。綜合階段的設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)上是用來以具體形式顯示和處理建筑設(shè)計(jì)師相對抽象的設(shè)計(jì)概念,這是概念設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。③評估階段。在此階段將對設(shè)計(jì)計(jì)劃進(jìn)行專業(yè)評估,并評估其可行性,這項(xiàng)工作是周期性的,在計(jì)劃達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后可以開始下一步工作。在評估設(shè)計(jì)計(jì)劃時,首先要創(chuàng)建一個功能模型,然后使用各種公式對每個計(jì)劃進(jìn)行比較和分析,最后選擇一個經(jīng)濟(jì)、合理、安全、可靠的設(shè)計(jì)計(jì)劃。④完成階段。此階段主要根據(jù)已定義的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)劃來執(zhí)行相關(guān)工作,以減少后續(xù)的冗余設(shè)計(jì)工作。
2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要措施
2.1科學(xué)選取建筑場地
在選擇建筑工地時,必須選擇具有最高抗震性能的區(qū)域,同一棟建筑物的不同建筑工地的抗震特性差異很大,對整體結(jié)構(gòu)的影響也很大。在地震影響下,要考慮基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)遭遇適當(dāng)損壞的可能性,并結(jié)合適當(dāng)?shù)氖┕び?jì)劃和經(jīng)濟(jì)原理,進(jìn)一步弄清相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和基礎(chǔ)計(jì)劃。由于采用了這種方法,整個結(jié)構(gòu)的抗震特性和可塑性可以大大提高。
2.2科學(xué)合理的選擇結(jié)構(gòu)材料
首先,在選擇鋼材和混凝土的過程中,要結(jié)合特定的標(biāo)準(zhǔn)選擇強(qiáng)度更高的模型。通常,混凝土的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C25。為了對結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行縱向加固,必須使用強(qiáng)度更高的鋼筋,例如HRB400鋼筋。其次,要根據(jù)具體情況,選擇更科學(xué)合理的新型建筑材料,例如鋼筋混凝土材料。在建筑的建造過程中,通常使用鋼筋混凝土材料。它是一種新型的建筑材料,可以將鋼材和混凝土有效結(jié)合在一起,并相互補(bǔ)充,從而發(fā)揮出更大的建筑作用,這種材料使建筑物穩(wěn)定而堅(jiān)固。其具體優(yōu)勢體現(xiàn)在以下兩個方面:①內(nèi)層混凝土可以更有效地支撐外層鋼管,從而使兩者的優(yōu)勢相互補(bǔ)充,完美匹配,同時也充分發(fā)揮了它們的優(yōu)勢,顯著提高了它們的承載能力;②外鋼管可以有效地控制內(nèi)混凝土,從而進(jìn)一步提高混凝土的強(qiáng)度,可以大大減小變形概率。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增加了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能,并為超高底柱的軸向壓縮比有限的問題提供了有效的解決方案。
2.3進(jìn)一步重點(diǎn)關(guān)注施工現(xiàn)場處理
在建筑工地上,由于某種原因,結(jié)構(gòu)分析結(jié)果會產(chǎn)生一定程度的負(fù)面影響,如果僅依靠簡單的計(jì)算方法,將無法真正有效地解決問題。因此,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)師必須充分整合概念設(shè)計(jì),有效實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時,還應(yīng)利用自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)方法,與有關(guān)建筑和監(jiān)管部門進(jìn)行深入探討、溝通與協(xié)作,著重于現(xiàn)場研究,找出問題并提出相應(yīng)的解決方案。
3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,極大地促進(jìn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展,并進(jìn)一步促進(jìn)了建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。過去的傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)無法滿足人們的需求,建筑師就需要使用新技術(shù)來提高建筑水平,使用新概念來翻新建筑物,促進(jìn)智能建筑設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)措施是一種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施,其目標(biāo)是確保建設(shè)項(xiàng)目的每個部分都發(fā)揮其原始作用,協(xié)調(diào)每個部分進(jìn)行交互,以匹配實(shí)際應(yīng)用程序,并避免因零件和組件出現(xiàn)問題而對設(shè)計(jì)產(chǎn)生不利影響。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,概念設(shè)計(jì)的作用不容忽視,概念設(shè)計(jì)比建筑設(shè)計(jì)更客觀,這兩個要素的結(jié)合創(chuàng)造了一個虛擬建筑,它將成為建筑業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。概念設(shè)計(jì)對建筑設(shè)計(jì)有不同程度的影響,在設(shè)計(jì)和建造建筑物時,建筑師的想法與住戶設(shè)定的目標(biāo)相沖突,并且如果兩者之間存在沖突,則會影響建筑物的結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生非常不利的結(jié)果。概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體方向基本相同,則可以滿足住戶的要求,此時雖然缺陷很少但仍然存在,在這種情況下建造的建筑物仍將存在相應(yīng)的問題。
4概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
4.1科學(xué)選擇建筑結(jié)構(gòu)剛度
在建筑領(lǐng)域的各種指標(biāo)中,建筑結(jié)構(gòu)的剛度是非常重要的元素,并且在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中起著非常重要的作用,因此必須選擇科學(xué)合理的建筑剛度。同時,科學(xué)合理地選擇建筑物剛度對于有效增加建筑物的自然振動周期和抗震性能具有特殊的影響和意義。另外,良好的剛性還可以相應(yīng)地提高空間利用率,節(jié)省建筑材料等,從而可以更充分、更有效地利用建筑計(jì)劃,并可以有效優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)。
4.2科學(xué)選擇建筑主體結(jié)構(gòu)
合理性和對稱性是設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時要遵循的基本原則。該原理可有效減少建筑材料的使用,節(jié)省建筑材料,確保建筑結(jié)構(gòu)中非結(jié)構(gòu)部件的良好安全性和穩(wěn)定性,并降低建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)力。建筑結(jié)構(gòu)對稱的特征是整個或部分建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的相互對應(yīng)和統(tǒng)一,在特定的設(shè)計(jì)階段,為確保建筑物結(jié)構(gòu)的對稱性,可以對建筑物質(zhì)心或平面重心的實(shí)際距離進(jìn)行合理調(diào)整,并有效調(diào)整重心,從而確保建筑結(jié)構(gòu)的對稱性。
4.3基于場地情況選擇建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)
在選定的開發(fā)區(qū)域中進(jìn)行調(diào)查和設(shè)計(jì)時,應(yīng)根據(jù)建筑物的形狀和該區(qū)域的地形對建筑物的基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)合理的選擇。建筑基礎(chǔ)通常包括樁基礎(chǔ)和箱基礎(chǔ),箱形基礎(chǔ)具有良好的整體剛度,可以均勻分解并將載荷轉(zhuǎn)移到基礎(chǔ)上,從而提供更安全、更穩(wěn)定的建筑物,并防止由于不均勻力而導(dǎo)致基礎(chǔ)發(fā)生沉降,這樣可以有效提高建筑物的抗震性能。樁基礎(chǔ)是建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的另一種形式,通常在地面較軟或荷載相對較差的多層建筑物中,這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以將頂部產(chǎn)生的負(fù)載傳遞到底部,并將其分配到土壤上,從而確保建筑物的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。
4.4合理選擇建筑場地
選址是建筑項(xiàng)目的關(guān)鍵,選擇標(biāo)準(zhǔn)包括太陽光線與建筑物出口之間的距離、安全距離保護(hù)等方面。此外,還應(yīng)注意危險(xiǎn)區(qū)域的選址,使地質(zhì)和地理災(zāi)害不會嚴(yán)重影響建筑物的安全,特別是地震的威脅。對于位于危險(xiǎn)區(qū)域的建筑項(xiàng)目,應(yīng)相應(yīng)提高建筑物的地震等級,并采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。所以,應(yīng)科學(xué)合理地選擇施工現(xiàn)場,并做好有效的勘探和研究工作。
5結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
5.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高材料利用率
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段,結(jié)構(gòu)措施在設(shè)計(jì)師的工作中起著重要的支持作用,提供了更完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及有效執(zhí)行了與結(jié)構(gòu)活動有關(guān)的工作能力。在設(shè)計(jì)階段,結(jié)構(gòu)措施的關(guān)鍵作用是有效協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)工作。在施工和設(shè)計(jì)工作中,可以充分保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,并可以有效提高建筑材料的利用率。另外,設(shè)計(jì)師必須在保證設(shè)計(jì)效果的前提下減少材料重量和材料成本,使設(shè)計(jì)工作能夠順利進(jìn)行。例如具有矩形橫截面的壓縮構(gòu)件利用率低,這是因?yàn)榱涸谔囟ǖ氖┕るA段更容易改變,并且材料利用率不足,而通過概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)分析,可以對梁截面的變形梯度進(jìn)行科學(xué)合理的改變和調(diào)整,從而在軸向力不確定的情況下可以顯著提高材料的利用率。
5.2結(jié)構(gòu)體系中保持協(xié)同工作
與概念設(shè)計(jì)相關(guān)的協(xié)作很好地適用于建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。協(xié)作需要結(jié)構(gòu)的內(nèi)部組件保持協(xié)作和協(xié)作的正常狀態(tài),這種協(xié)同作用要求結(jié)構(gòu)元件處于標(biāo)準(zhǔn)的承載能力極限條件下,它們不僅可以執(zhí)行一般工作,而且還具有整體耐久性。另外,建筑物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和上部在承受載荷時,保持一個整體并分擔(dān)載荷。在磚混結(jié)構(gòu)的建筑物中,為了保持協(xié)作,應(yīng)利用結(jié)構(gòu)柱和環(huán)梁的作用使結(jié)構(gòu)保持一體,并共同承受力以防止建筑物的支撐結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。隨著多層建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)量持續(xù)增長,短柱現(xiàn)象越來越普遍,但是為了確保每個組件都可以具有良好的應(yīng)力水平,應(yīng)在夾心結(jié)構(gòu)中最小化短柱,以有效提高同一平面的基本承載能力。
5.3合理的結(jié)構(gòu)體系
較常見的結(jié)構(gòu)體系包括許多方面,例如鋼結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等。其中最常見的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),主要包括框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、管結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和框架芯管結(jié)構(gòu)。在一定程度上,它直接受建筑功能、建筑高度、抗震設(shè)防強(qiáng)度、工地條件、經(jīng)濟(jì)條件、建筑條件、建筑材料和其他相關(guān)因素的影響。對科學(xué)和智能的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行有效解釋具有一定的難度,所以必須更加深入、詳細(xì)地思考才能清晰結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
6結(jié)語
從以上討論可以明顯看出,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果的有效性和可靠性。另外,建筑物的實(shí)際建筑過程也應(yīng)更加高效,以確保概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分互補(bǔ)并發(fā)揮應(yīng)有的作用,從而使概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)措施協(xié)同工作,以構(gòu)建更加科學(xué)、完整的建筑結(jié)構(gòu)體系,達(dá)到節(jié)省建筑原材料的目標(biāo)。
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