1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)構(gòu)概念的應(yīng)用    摘要：隨著社會經(jīng)濟水平的發(fā)展，人們對于建筑的安全性、環(huán)保性以及舒適性等方面也有了更高的要求。因此將結(jié)構(gòu)概念應(yīng)用于新時代的建筑設(shè)計工作當中已經(jīng)成為了建筑行業(yè)的重要趨勢。深入研究結(jié)構(gòu)概念在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，將更好的推動建筑設(shè)計工作的發(fā)展。本文結(jié)合工作實際，探討了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中結(jié)構(gòu)概念的應(yīng)用，以期為結(jié)構(gòu)概念在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠得到更廣泛的應(yīng)用提供理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)概念；應(yīng)用 中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號： 隨著社會經(jīng)濟水平的發(fā)展，人們對于建筑的安全性、環(huán)保性以及舒適性等方面也有了更高的

2、要求。因此將結(jié)構(gòu)概念應(yīng)用于新時代的建筑設(shè)計工作當中已經(jīng)成為了建筑行業(yè)的重要趨勢。深入研究結(jié)構(gòu)概念在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，將更好的推動建筑設(shè)計工作的發(fā)展。 一、 結(jié)構(gòu)概念應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中的意義 （一）具有更全面、更立體、更精準的先進意義。 1. 在目前普遍采用的概率極限狀態(tài)理論前，我國結(jié)構(gòu)計算理論經(jīng)歷了經(jīng)驗估算、容許應(yīng)力法、破損階段計算、極限狀態(tài)計算等階段?，F(xiàn)行的GBJ68-84建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準則采用以概率理論為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計準則。概率理論雖具有一定的先進性，但也有一定的局限性，比如在運算過程只能視作近似概率法，帶有一定的局限性。并且要準確估計建筑物的真正承載力光憑極限狀態(tài)設(shè)計

3、是很難做到的1。 2. 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計是指不經(jīng)復雜的數(shù)值計算,從整體角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和結(jié)構(gòu)措施，其主要依據(jù)為整體結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)子體系之間的力學關(guān)系,相對剛度關(guān)系,結(jié)構(gòu)破壞機理,實驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則和設(shè)計思想,。高質(zhì)量的設(shè)計工作要求我們著眼在具體空間結(jié)構(gòu)體系整體研究上。一個結(jié)構(gòu)工程師只有根據(jù)專業(yè)理論知識和工程實踐經(jīng)驗,結(jié)合簡單估算對一個結(jié)構(gòu)工程進行整體優(yōu)化同時，應(yīng)把結(jié)構(gòu)概念應(yīng)用到實際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中去，這要求對整體結(jié)構(gòu)體系與各基本分體系之間的力學關(guān)系有透徹的認識2。 （二）對建筑的抗震能力起到關(guān)鍵作用。 為了保證準確性，在進行結(jié)構(gòu)分析時必須充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、結(jié)

4、構(gòu)材料的非彈性性質(zhì)和時效、阻尼變化等多種因素。因此，工程抗震問題必須立足于結(jié)構(gòu)概念，而不是完全依賴計算設(shè)計來解決，通過結(jié)構(gòu)概念的應(yīng)用，可以避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)敏感的薄弱部位，使整體建筑結(jié)構(gòu)發(fā)揮減震的關(guān)鍵作用。在隔震設(shè)計中,靈活運用懸吊隔震可以很好地降低水平地震作用,極大程度上減輕震害。 （三）掌握和運用結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計方法，是提高設(shè)計水平的一種有效途徑。 二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的結(jié)構(gòu)概念應(yīng)用 （一）拓寬設(shè)計思路的應(yīng)用。 結(jié)構(gòu)工程師對計算工作準確性往往缺少清醒的認識,過分相信控制解,忽略更為重要的概 念設(shè)計方法。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計算理論的研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計存在很大的缺陷，過分關(guān)注如何提高結(jié)構(gòu)抗力R，容易導致因混凝土使用

5、等級增高、配筋量增大，產(chǎn)生的高額造價。結(jié)構(gòu)工程師在工程建設(shè)過程中往往只注意到不超過最大配筋率，造成胖柱、肥梁、深基礎(chǔ)等一系列問題。 比如抗震設(shè)計，傳統(tǒng)的方法先是根據(jù)初定的尺寸、混凝土等級算出結(jié)構(gòu)剛度，再由結(jié)構(gòu)剛度算出地震力，然后算配筋。這樣將會增加結(jié)構(gòu)的剛度，反而使地震作用效應(yīng)增強。 因此可考慮將結(jié)構(gòu)概念應(yīng)用在抗震設(shè)計中，降低作用效應(yīng)S。結(jié)構(gòu)耗能減震技術(shù)是在結(jié)構(gòu)物某些部位（如支撐、剪力墻、連接縫戒連接件）設(shè)置耗能（阻尼）裝置（戒元件），通過該裝置產(chǎn)生摩擦，彎曲（戒剪切、扭轉(zhuǎn)）彈塑性（戒粘彈性）滯回變形來耗散戒吸收地震輸入結(jié)構(gòu)的能量，以減小主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，從而避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞戒倒塌，達到減震

6、控制的目的。60%的地震作用效應(yīng)可通過合理設(shè)計降低，有效提高屋內(nèi)物品的安全性3。 不是一味的加強建筑的堅固度，而是以科學的建筑建構(gòu)減小地震的作用效應(yīng)S，這樣可以起到事半功倍的作用。事實證明合理應(yīng)用結(jié)構(gòu)概念，就能拓寬思路， （二）在建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用。 通過在設(shè)計中應(yīng)用結(jié)構(gòu)概念，從宏觀上控制結(jié)構(gòu)的抗震性能，保證建筑具有足夠的抗震能力應(yīng)充分考慮以下環(huán)節(jié)： 1. 基礎(chǔ)是整個房屋、建筑物的組成部份和基本承重結(jié)構(gòu)。它將房屋的全部荷載與基礎(chǔ)自重均勻地傳達給地基。所以基礎(chǔ)工程必須具有足夠的抗震性能。根據(jù)地基的地質(zhì)、水文、冰凍等條件；上部結(jié)構(gòu)材料及施工等因素，采取不同的基礎(chǔ)砌筑。 2. 重視建筑物結(jié)構(gòu)的

7、設(shè)計，在進行建筑結(jié)構(gòu)抗震能力測試時，應(yīng)盡可能充分發(fā)揮構(gòu)件的延性，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體足夠的延性和變形能力，從而有效降低地震的作用，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。 3. 避免不合理設(shè)置導致對主體結(jié)構(gòu)的不利影響，強調(diào)結(jié)構(gòu)空間整體性，重視對非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的處理，充分利用其對主體結(jié)構(gòu)的有利影響。 4.保證建筑材料的優(yōu)質(zhì)性，抗震性能的高低主要取決于建材質(zhì)量的好壞，包括鋼材的抗拉強度、構(gòu)造柱、芯柱、圈梁等各類構(gòu)件要求的不同，都會影響房屋的抗震性5。 三、結(jié)構(gòu)概念在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用原則 （一）合理選擇結(jié)構(gòu)方案的原則。 只有一個合理的結(jié)構(gòu)形勢和結(jié)構(gòu)體系才能造就一個成功的設(shè)計，同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同的結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)體系應(yīng)力求

8、平面和豎向規(guī)則，做到受力明確，傳力簡捷。因此，選擇構(gòu)型之前必須綜合分析工程的設(shè)計規(guī)則、地理環(huán)境、材料供應(yīng)及施工條件等情況，并與其他專業(yè)相互協(xié)調(diào)，最終確定結(jié)構(gòu)方案。 （二）精選計算簡圖的原則。 結(jié)構(gòu)簡圖是結(jié)構(gòu)計算的基礎(chǔ)，選用不當?shù)挠嬎愫唸D很可能會導致結(jié)構(gòu)事故的發(fā)生，因此必須通過分析結(jié)構(gòu)簡圖采取恰當?shù)慕Y(jié)構(gòu)計算，選擇合適的計算簡圖。另外，計算簡圖通過相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證。實際結(jié)構(gòu)允許與設(shè)計簡圖有偏差，但應(yīng)在誤差允許的范圍內(nèi)。 （三）正確分析計算結(jié)果的原則。 正確分析計算結(jié)果必須通過一定的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，目前市場上有關(guān)軟件種類繁多，而不同的設(shè)計軟件所計算出的結(jié)果也不盡相同，選擇合適的設(shè)計軟件，還應(yīng)對

9、計算結(jié)果認真分析，慎重校核，做出合理判斷，這就要求設(shè)計師對程序的設(shè)計原理及技術(shù)條件有廣泛的了解。 （四）結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計的原則。 各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件都應(yīng)進行必要的抗彎、抗剪、抗扭等計算，并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施。保證構(gòu)件延性的同時對框架做到“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)電弱桿件”。 強柱弱梁：使梁端的塑性鉸先出、多出，盡量減少或推遲柱端塑性鉸的出現(xiàn)。適當增加柱的配筋可以達到上述目的。強剪弱彎：在進行抗震設(shè)計中，剪力是通過彎距計算得出的。該原則的目的是防止梁、柱子在彎曲屈服之前出現(xiàn)剪切破壞。適當增加抵抗剪切力的鋼筋可以達到上述目的。強節(jié)點弱構(gòu)件：增大節(jié)點核心區(qū)的組合剪力設(shè)計值進行計算。 （五）精選基礎(chǔ)方案的原則。

10、 為了確保結(jié)構(gòu)安全和降低工程造價，必須選擇合適的基礎(chǔ)方案。這就要求設(shè)計師根據(jù)精確的地質(zhì)資料來決定。包括工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、建筑體型、有無地下室、上部結(jié)構(gòu)類型和荷載大小等因素，據(jù)此做出綜合分析，選擇經(jīng)濟合理的基礎(chǔ)方案，最大限度的發(fā)揮地基的潛力。 （六）特殊工程領(lǐng)域應(yīng)用結(jié)構(gòu)概念的必須性原則。 對特殊工程領(lǐng)域的工程設(shè)計，目前我國尚無成熟的規(guī)范可遵循，例如風力發(fā)電工程，這就需要設(shè)計者應(yīng)用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的方法，對一些很難準確計算的因素，可通過結(jié)構(gòu)概念性的分析，采取相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施來解決。采取理論和實際相結(jié)合的方式，分析結(jié)構(gòu)的受力、變形和振動情況，做出合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。 四、結(jié)語 隨著工程項目規(guī)模的增大，技術(shù)越來越復雜，不確定性因素增多，對工程設(shè)計的要求也越來越高，運用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的思想使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更加安全、可靠、經(jīng)濟。結(jié)構(gòu)工程師作為結(jié)構(gòu)設(shè)計革命的推動者和執(zhí)行者，必須提高自身的創(chuàng)新能力，真正做到將結(jié)構(gòu)設(shè)計廣泛運用于建筑設(shè)計中。 參考文獻： 1 劉慧芝,李福來.淺析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計與技術(shù)措施J. 河北省中小企業(yè)服務(wù)中心,2009( 4) . 2 袁明.淺談結(jié)構(gòu)概念設(shè)計J.江西省建材科研設(shè)計院, 2008(