论文部分内容阅读
【摘要】按照结构设计的流程，从概念设计、建模设计和施工图设计等三方面，阐述了如何提高建筑结构的设计能力。
【关键词】结构设计；概念设计；建模设计；施工图设计
前言
结构设计按流程先后可分为结构概念设计、建模设计和施工图设计三部分，本文通过概念设计、建模设计和施工图设计等三方面的内容，简述如何提高结构设计能力。
1.概念设计
概念设计是结构设计的最初阶段，也是结构设计的核心阶段，贯穿了结构方案、结构布置、计算、构件设计和构造措施等每个设计步骤。[1]概念设计的好坏直接影响到结构的抗震和抗风能力以及建筑的经济性。掌握扎实的专业知识是提高概念设计能力的基础，通过学习三大力学和各种结构设计专业书籍可以帮助设计人员系统的掌握概念设计的基本知识。提高概念设计能力的关键是要求结构设计人员在设计过程中不断的总结并提炼所遇到的实际工程问题，熟悉不同结构体系的受力特点和适用范围，结合业主需求对结构方案进行最优化设计，力求在满足建筑设计要求的条件下使结构传力简明，刚度分布均匀，具有较好的延性，并且在满足结构设计要求的情况下控制结构总体的造价。在自主设计之余可以参考其他单位的优秀设计成果，在结构性能指标和结构造价上与自己的设计成果进行对比，吸取其更优的设计方法，充实自身概念设计的知识库，从而快速的提高概念设计能力。
2.建模设计
根据建筑条件确定了结构类型和体系后，接下来便是对结构进行建模设计。建模设计可以分为整体结构设计和局部构件设计两部分。
2.1整体结构设计
整体结构设计的主要工作是结构整体建模、计算和分析，这个过程是对概念设计的落实，并为后续的施工图设计提供原始数据，因此计算模型和分析结果的准确性至关重要，要求设计人员严格的把控。提高该阶段的能力可以从建模和分析两方面入手。
提高建模能力要求设计人员熟悉不同计算软件的使用方法和技巧，在灵活使用PKPM[2]等设计软件之余，也要重视其他如ETABS、ABAQUS等结构分析软件的学习。使用PKPM等设计软件时应学会如何通过AUTOCAD等绘图软件进行快速辅助建模，如结构轴网和构件的导入；熟悉特殊构件如斜撑、斜梁、虚梁、转换构件的建模和使用方法，另外通过设置键盘快捷键和使用层间编辑等功能提高建模的效率。地震、风荷载和各种调整系数等计算参数的设置也至关重要，要弄清楚每个计算假定和设计参数的具体意义，才能保证计算结果的正确性。分析类软件（ETABS、ABAQUS）等的学习需要更扎实的理论知识，提高这方面的能力可以从学习材料本构、计算单元模型、有限元方法、地震波选择等入手。由于结构计算理论的共通性，掌握高等分析软件的同时也会提高设计软件使用能力。掌握各种计算软件模型文件的互导和转换方法，使用不同分析软件对设计软件的设计成果进行校核和分析也是设计人员需掌握的方法。
结构分析能力是设计人员对计算软件给出的各项结果进行归纳和整理，找出结构超出规范限制和受力薄弱的位置，并给出改进的方案。具体可体现为结构模型的调试。模型调试是一个不断迭代和优化的过程，这个过程需要设计人员采用概念设计的思想，根据规范给出的各项具体要求，分析当前结构存在的各种不足，如结构变形限值、扭转效应、构件抗剪、抗弯能力、结构强度和刚度的分布情况等，有针对性的对结构布置进行调整。掌握常用的结构调试方法，如通过分析结构重心和刚心的相对位置来调整结构的扭转效应；查找位移最大点并提高相应构件刚度的方法降低结构位移；区分结构风控和地震控时的不同调整方法（提高结构刚度可以明显减小风荷载下的位移，但是却不一定适用于地震荷载作用下的结构，因为提高刚度的同时也会增大地震力，此时就必须对平面布置的合理性进行调整）。总而言之，提高结构分析能力，必须在熟悉规范条文的前提下，敢于尝试，采用概念设计的思想有针对性的对结构进行不断调试，并不断的归纳总结，找出最优的结构布置方案。
2.2局部构件设计
整体结构设计完成后，需在整体计算结果的基础上对结构构件进行设计。局部构件的设计包括梁、板、墙柱、支撑、基础等的设计。提高这方便的能力，需从规范中结构构件的设计方法入手，掌握各种构件的计算和构造要求。熟悉运用各种小软件（如探索者、morgain等）对构件进行独立设计。
3.施工图设计
施工图设计是结构设计成果的最终体现，是设计人与施工人沟通的直接语言，施工图的质量直接体现了设计人员设计水平的高低。提高施工图设计能力首先要求设计人熟悉掌握现有的施工图平面表示法，学习各种结构构件的构造图集，掌握构件中钢筋的布置和构造方法。在此基础上绘制的施工图，要求图面表达清晰简洁，方便施工人阅读；对施工中涉及到的所有内容都必须表达清楚，不能发生遗漏。使用CAD进行施工图绘制时，需熟练掌握键盘快捷键、图层管理等的应用，以提高绘图效率。在掌握自主绘制施工图的能力后，设计人需学习并掌握结构绘图插件（如探索者、老虎板王等）的使用，从而提高绘图质量和效率，减少绘图错误，使设计人从重复繁琐的绘图中解脱，将更多的时间用于结构的优化和提高结构设计能力上。但是不能过于依赖绘图插件，绘图插件仅仅是辅助工具，设计人应具备判断施工图绘制正确与否的能力。
4.结语
本文从概念设计、建模设计、施工图设计三方面讨论了提高结构设计能力的方法，提高以上三方面的能力要求设计人在学习三大力学、有限元方法、结构设计规范、技术措施、施工图绘制方法图集等基础知识的基础上，发挥实践的能动性、并不断的分析、总结和积累。此外，到施工现场参观学习也是发现结构设计问题、改善结构设计使结构设计更符合实际施工要求的重要途径。提高结构设计能力没有捷径，只能靠大家在工程设计过程中不断的积累、分析和总结以求日益的提高。
参考文献
[1]罗福午.《建筑结构概念设计及案例》
[2]杨星.《PKPM结构软件从入门到精通》
【关键词】结构设计；概念设计；建模设计；施工图设计
前言
结构设计按流程先后可分为结构概念设计、建模设计和施工图设计三部分，本文通过概念设计、建模设计和施工图设计等三方面的内容，简述如何提高结构设计能力。
1.概念设计
概念设计是结构设计的最初阶段，也是结构设计的核心阶段，贯穿了结构方案、结构布置、计算、构件设计和构造措施等每个设计步骤。[1]概念设计的好坏直接影响到结构的抗震和抗风能力以及建筑的经济性。掌握扎实的专业知识是提高概念设计能力的基础，通过学习三大力学和各种结构设计专业书籍可以帮助设计人员系统的掌握概念设计的基本知识。提高概念设计能力的关键是要求结构设计人员在设计过程中不断的总结并提炼所遇到的实际工程问题，熟悉不同结构体系的受力特点和适用范围，结合业主需求对结构方案进行最优化设计，力求在满足建筑设计要求的条件下使结构传力简明，刚度分布均匀，具有较好的延性，并且在满足结构设计要求的情况下控制结构总体的造价。在自主设计之余可以参考其他单位的优秀设计成果，在结构性能指标和结构造价上与自己的设计成果进行对比，吸取其更优的设计方法，充实自身概念设计的知识库，从而快速的提高概念设计能力。
2.建模设计
根据建筑条件确定了结构类型和体系后，接下来便是对结构进行建模设计。建模设计可以分为整体结构设计和局部构件设计两部分。
2.1整体结构设计
整体结构设计的主要工作是结构整体建模、计算和分析，这个过程是对概念设计的落实，并为后续的施工图设计提供原始数据，因此计算模型和分析结果的准确性至关重要，要求设计人员严格的把控。提高该阶段的能力可以从建模和分析两方面入手。
提高建模能力要求设计人员熟悉不同计算软件的使用方法和技巧，在灵活使用PKPM[2]等设计软件之余，也要重视其他如ETABS、ABAQUS等结构分析软件的学习。使用PKPM等设计软件时应学会如何通过AUTOCAD等绘图软件进行快速辅助建模，如结构轴网和构件的导入；熟悉特殊构件如斜撑、斜梁、虚梁、转换构件的建模和使用方法，另外通过设置键盘快捷键和使用层间编辑等功能提高建模的效率。地震、风荷载和各种调整系数等计算参数的设置也至关重要，要弄清楚每个计算假定和设计参数的具体意义，才能保证计算结果的正确性。分析类软件（ETABS、ABAQUS）等的学习需要更扎实的理论知识，提高这方面的能力可以从学习材料本构、计算单元模型、有限元方法、地震波选择等入手。由于结构计算理论的共通性，掌握高等分析软件的同时也会提高设计软件使用能力。掌握各种计算软件模型文件的互导和转换方法，使用不同分析软件对设计软件的设计成果进行校核和分析也是设计人员需掌握的方法。
结构分析能力是设计人员对计算软件给出的各项结果进行归纳和整理，找出结构超出规范限制和受力薄弱的位置，并给出改进的方案。具体可体现为结构模型的调试。模型调试是一个不断迭代和优化的过程，这个过程需要设计人员采用概念设计的思想，根据规范给出的各项具体要求，分析当前结构存在的各种不足，如结构变形限值、扭转效应、构件抗剪、抗弯能力、结构强度和刚度的分布情况等，有针对性的对结构布置进行调整。掌握常用的结构调试方法，如通过分析结构重心和刚心的相对位置来调整结构的扭转效应；查找位移最大点并提高相应构件刚度的方法降低结构位移；区分结构风控和地震控时的不同调整方法（提高结构刚度可以明显减小风荷载下的位移，但是却不一定适用于地震荷载作用下的结构，因为提高刚度的同时也会增大地震力，此时就必须对平面布置的合理性进行调整）。总而言之，提高结构分析能力，必须在熟悉规范条文的前提下，敢于尝试，采用概念设计的思想有针对性的对结构进行不断调试，并不断的归纳总结，找出最优的结构布置方案。
2.2局部构件设计
整体结构设计完成后，需在整体计算结果的基础上对结构构件进行设计。局部构件的设计包括梁、板、墙柱、支撑、基础等的设计。提高这方便的能力，需从规范中结构构件的设计方法入手，掌握各种构件的计算和构造要求。熟悉运用各种小软件（如探索者、morgain等）对构件进行独立设计。
3.施工图设计
施工图设计是结构设计成果的最终体现，是设计人与施工人沟通的直接语言，施工图的质量直接体现了设计人员设计水平的高低。提高施工图设计能力首先要求设计人熟悉掌握现有的施工图平面表示法，学习各种结构构件的构造图集，掌握构件中钢筋的布置和构造方法。在此基础上绘制的施工图，要求图面表达清晰简洁，方便施工人阅读；对施工中涉及到的所有内容都必须表达清楚，不能发生遗漏。使用CAD进行施工图绘制时，需熟练掌握键盘快捷键、图层管理等的应用，以提高绘图效率。在掌握自主绘制施工图的能力后，设计人需学习并掌握结构绘图插件（如探索者、老虎板王等）的使用，从而提高绘图质量和效率，减少绘图错误，使设计人从重复繁琐的绘图中解脱，将更多的时间用于结构的优化和提高结构设计能力上。但是不能过于依赖绘图插件，绘图插件仅仅是辅助工具，设计人应具备判断施工图绘制正确与否的能力。
4.结语
本文从概念设计、建模设计、施工图设计三方面讨论了提高结构设计能力的方法，提高以上三方面的能力要求设计人在学习三大力学、有限元方法、结构设计规范、技术措施、施工图绘制方法图集等基础知识的基础上，发挥实践的能动性、并不断的分析、总结和积累。此外，到施工现场参观学习也是发现结构设计问题、改善结构设计使结构设计更符合实际施工要求的重要途径。提高结构设计能力没有捷径，只能靠大家在工程设计过程中不断的积累、分析和总结以求日益的提高。
参考文献
[1]罗福午.《建筑结构概念设计及案例》
[2]杨星.《PKPM结构软件从入门到精通》