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【摘要】伴随着城市化程度的加深,越来越多的人口涌入到城市中,成为新兴的城市人口,高层建筑的出现不但解决了城市用地紧张的问题,也成为一个城市经济发展程度的象征,高层建筑结构的样式越来越多,也越来越复杂,对其结构的概念设计提出了更高的要求,本文详细阐述了高层建筑结构中概念设计的重要性,并分析了高层建筑结构中概念设计包含的内容,最后提出了结构概念设计在建筑结构中的应用。
【关键词】高层建筑、结构设计、概念设计
伴随着计算机技术的狂飙式的发展以及人类对其越来越熟练的掌握程度,在对建筑结构的设计方面,许多设计人员一些设计软件便完成了所有的设计。这种单一、简便的设计方式不仅不符合结构概念的设计理念,而且对建筑结构的设计发展还存在着许多的不利影响。所谓的结构概念,是指一种根据两种不同体系之间的复杂关系,以及一系列的相关原理而得出的具体设计思路,它是不需要通过对数据的分析与计算,就可以有效地达到对建筑结构的整体把控力度。
一 高层建筑结构中概念设计的重要性
在建筑结构的设计思路中加入结构概念的设计理念,不仅能够为建筑结构的设计方面注入新鲜的血液,还有助于一些更加实际要求的达成。比如,在建筑物的抗震设计中,设计人员一般会根据测得的一些数据,来计算出相应的一些结构参数,最终完成建筑工程相关系数的计算。根据实际的情况,为了能够有效地避免震动作用的效果,可以采取隔离震动的结构设计理念,可以在适当的地方放置具有柔性的防震物质,来达到对建筑物的抗震效果。结构概念的设计理念不仅仅存在于建筑物抗震这一具体要求中,在建筑的许多方面都有其显著的应用,其在建筑结构的设计中还存在着相当大的发展空间,有待于日后的研究发现。
二 高层建筑结构中概念设计包含内容
2.1 建筑整体框架结构概念设计
工程设计中概念设计强调协同工作,每一个构件都能和其他构件配合充分发挥其自身作用,这要求工程结构构件具有一定长的使用寿命,同时还需要构件所承受的荷载力保持一致,不能出现长期受力不均的现象。框架结构概念设计要遵循:①建筑方案的合理选择;②结构的类别划分,计算模型清楚,各结构构件力学功能分工,在荷载和作用下,传力路线直接,其受力薄弱环节及抗震性能估计把握精细,分析程序可靠;③是刚柔适度。
2.2 砖混结构概念设计
对于砖混结构设计概念应当注意:①测量砖和混凝土是两种建筑材料的弹性模量和受力性能等参数的差,考虑砖墙和局部框架的共同作用符合结构的实际受力状态;②设置截面较大或异形构造柱,保障这整个结构都是砖混结构,统一了结构计算模型,使结构计算符合结构设计规范的要求,有章可循;③设置构造柱和圈梁,加强砌体的整体性,提高砌体的抗震性能。
2.3 高层建筑结构的总体指标控制
当对建筑物的结构进行设计时,设计人员要想判断出建筑物的抗压或者是抗震等参数时,就必须要参考一些专业的数值,以便使设计出来的建筑物的抗震能力更加的强,从而更好的保证住户的安全。另一方面,可以对建筑物进行试验处理,当对其施加一定的震动时,观察其所显示的结构震动图像,考量建筑物的一些具体参数,看它是否处于一个合适的数值范围内。通常情况下,在对小型的高层建筑物的结构设计方面,要选择使用强度比较高,并且不太重的材料,这样不仅使得建筑物没有太过笨重,节省了资源,而且还做到了对材料的有效利用,不会造成不必要的损失。
2.4 建筑结构中基础的选择
众所周知,建筑的地基是其最基本的组成部分,对建筑物的稳固起到了奠基作用,也成了目前迫在眉睫、亟待解决的问题。一方面,在设计中还必须要考虑到筏板以及地下室等的使用情况,另一方面,还可以吸取以前传统设计中所出现的缺点,采用一些新型的设计理念与方法来解决常规的缝隙等问题,以逐步完善建筑结构中的基础设计环节。例如,在湖南省常德市的芙蓉大厦的基础设计和地基处理设计中,考虑到施工地点为卵石地基,在基础设计上选择了大直径钻孔灌注桩,直接选用卵石层作为受力层。同时考虑到常德市的地下水位较高,江河枯水期的水面都高于建筑的地下水位,因此,采用筏板基础设计,并增加支撑梁柱的数目和分布密度,在受力较大的位置点进行加固。另外,为保证建筑基础的牢固性,采用混凝土浇灌方式对地基进行处理。
2.5 剪力墙的设计工作
在对建筑结构的设计过程中,其中对剪力墙的设计是一项重要而又难度比较大的程序。由于大部分的剪力墙存在着横截面积较大和对房梁跨度却很小的缺陷,在对其进行震动实验的过程中,会给建筑物造成相当不利的影响。因此,在对剪力墙进行设计的同时,还需要采取结构概念的设计理念来完成暗梁和配筋等工作,以实现对剪力墙的正确设计和使用。
三 高层建筑结构中概念设计的应用
结构概念设计是将专业知识与实践相结合的一种新型建筑方式,它是当下在建筑行业中应用较为广泛的一种设计理念。在建筑行业中,设计师要结合实际情况设计出建筑的整体结构,完成一个统一的规划和布局。
3.1 高层建筑结构中概念设计要点
首先是轴向变形,高层建筑中,竖向载荷往往很大,会引起柱体的轴向变形,对建筑的连续梁体产生影响,造成连续梁承重支座的连续梁弯矩的变化;这就会对承重结构设计计算产生偏差,对整体的结构设计造成影响。再者是楼体结构延展性,高层建筑的结构延性是重要的设计指标要求,超高层建筑的结构相对于底层应该更柔性一些,增强建筑的塑形形变能力、抗风力扰动能力、抗地震振动能力。为了使建筑结构在塑形形变后依然有较强的变形能力,需要选择合理的结构设计方案,以防止由于外力的作用导致的楼体的损伤,保证结构的延展性符合楼体的形变变化。最后是水平荷载,水平荷载也是建筑结构的关键考虑因素,对于固定高度的超高层建筑来说,竖向负载大约是个固定值,而水平负载的负载值和抗震指标,是随着结构动力学特征的不同而不同的,而且在建筑中,很难准确测定其数值。
3.2 结构概念的设计有助于建筑场地的建设
对于建筑场地的选择必须要考虑到地段的形态、通气日照、噪音污染等各个环节,此外还需要考量场地的抗压和抗震能力。在结构概念的设计理念中,不仅要注重考虑到以上的各个环节,还需要对不利的地形条件提出相应的控制办法。具体的应对方法仍然有待于相关设计人员的进一步研究和分析。
3.3 结构概念设计有利于选取适当的建筑基础
采用结构概念的设计理念,对建筑物基础的选取是相当有利的。现如今,建筑行业通常采取的建筑基础包括有桩基础、箱型基础以及筏形基础。针对不同的建筑基础,结构概念设计理念都有相应的设计思路以及出现问题的应对策略。例如,在对桩基础进行设计的过程中,首先要清楚地认识到它主要是适合于地质较软以及抗压和抗震能力较强的大型建筑物的设计中,它的优势在于能够将建筑物施加的压力平均地加在这一地基上,缓解了建筑物抗压和抗震能力弱的劣势问题。
四 总结
总之,结构概念的设计给建筑结构的进一步发展带来了新的生机,其在建筑结构领域的应用是相当广泛的,其重要作用也是不可忽视的。在今后的建筑结构设计中,一方面要考虑到建筑设计的表面特性,另一方面要构建出恰当的结构体制。
[参考文献]
【关键词】高层建筑、结构设计、概念设计
伴随着计算机技术的狂飙式的发展以及人类对其越来越熟练的掌握程度,在对建筑结构的设计方面,许多设计人员一些设计软件便完成了所有的设计。这种单一、简便的设计方式不仅不符合结构概念的设计理念,而且对建筑结构的设计发展还存在着许多的不利影响。所谓的结构概念,是指一种根据两种不同体系之间的复杂关系,以及一系列的相关原理而得出的具体设计思路,它是不需要通过对数据的分析与计算,就可以有效地达到对建筑结构的整体把控力度。
一 高层建筑结构中概念设计的重要性
在建筑结构的设计思路中加入结构概念的设计理念,不仅能够为建筑结构的设计方面注入新鲜的血液,还有助于一些更加实际要求的达成。比如,在建筑物的抗震设计中,设计人员一般会根据测得的一些数据,来计算出相应的一些结构参数,最终完成建筑工程相关系数的计算。根据实际的情况,为了能够有效地避免震动作用的效果,可以采取隔离震动的结构设计理念,可以在适当的地方放置具有柔性的防震物质,来达到对建筑物的抗震效果。结构概念的设计理念不仅仅存在于建筑物抗震这一具体要求中,在建筑的许多方面都有其显著的应用,其在建筑结构的设计中还存在着相当大的发展空间,有待于日后的研究发现。
二 高层建筑结构中概念设计包含内容
2.1 建筑整体框架结构概念设计
工程设计中概念设计强调协同工作,每一个构件都能和其他构件配合充分发挥其自身作用,这要求工程结构构件具有一定长的使用寿命,同时还需要构件所承受的荷载力保持一致,不能出现长期受力不均的现象。框架结构概念设计要遵循:①建筑方案的合理选择;②结构的类别划分,计算模型清楚,各结构构件力学功能分工,在荷载和作用下,传力路线直接,其受力薄弱环节及抗震性能估计把握精细,分析程序可靠;③是刚柔适度。
2.2 砖混结构概念设计
对于砖混结构设计概念应当注意:①测量砖和混凝土是两种建筑材料的弹性模量和受力性能等参数的差,考虑砖墙和局部框架的共同作用符合结构的实际受力状态;②设置截面较大或异形构造柱,保障这整个结构都是砖混结构,统一了结构计算模型,使结构计算符合结构设计规范的要求,有章可循;③设置构造柱和圈梁,加强砌体的整体性,提高砌体的抗震性能。
2.3 高层建筑结构的总体指标控制
当对建筑物的结构进行设计时,设计人员要想判断出建筑物的抗压或者是抗震等参数时,就必须要参考一些专业的数值,以便使设计出来的建筑物的抗震能力更加的强,从而更好的保证住户的安全。另一方面,可以对建筑物进行试验处理,当对其施加一定的震动时,观察其所显示的结构震动图像,考量建筑物的一些具体参数,看它是否处于一个合适的数值范围内。通常情况下,在对小型的高层建筑物的结构设计方面,要选择使用强度比较高,并且不太重的材料,这样不仅使得建筑物没有太过笨重,节省了资源,而且还做到了对材料的有效利用,不会造成不必要的损失。
2.4 建筑结构中基础的选择
众所周知,建筑的地基是其最基本的组成部分,对建筑物的稳固起到了奠基作用,也成了目前迫在眉睫、亟待解决的问题。一方面,在设计中还必须要考虑到筏板以及地下室等的使用情况,另一方面,还可以吸取以前传统设计中所出现的缺点,采用一些新型的设计理念与方法来解决常规的缝隙等问题,以逐步完善建筑结构中的基础设计环节。例如,在湖南省常德市的芙蓉大厦的基础设计和地基处理设计中,考虑到施工地点为卵石地基,在基础设计上选择了大直径钻孔灌注桩,直接选用卵石层作为受力层。同时考虑到常德市的地下水位较高,江河枯水期的水面都高于建筑的地下水位,因此,采用筏板基础设计,并增加支撑梁柱的数目和分布密度,在受力较大的位置点进行加固。另外,为保证建筑基础的牢固性,采用混凝土浇灌方式对地基进行处理。
2.5 剪力墙的设计工作
在对建筑结构的设计过程中,其中对剪力墙的设计是一项重要而又难度比较大的程序。由于大部分的剪力墙存在着横截面积较大和对房梁跨度却很小的缺陷,在对其进行震动实验的过程中,会给建筑物造成相当不利的影响。因此,在对剪力墙进行设计的同时,还需要采取结构概念的设计理念来完成暗梁和配筋等工作,以实现对剪力墙的正确设计和使用。
三 高层建筑结构中概念设计的应用
结构概念设计是将专业知识与实践相结合的一种新型建筑方式,它是当下在建筑行业中应用较为广泛的一种设计理念。在建筑行业中,设计师要结合实际情况设计出建筑的整体结构,完成一个统一的规划和布局。
3.1 高层建筑结构中概念设计要点
首先是轴向变形,高层建筑中,竖向载荷往往很大,会引起柱体的轴向变形,对建筑的连续梁体产生影响,造成连续梁承重支座的连续梁弯矩的变化;这就会对承重结构设计计算产生偏差,对整体的结构设计造成影响。再者是楼体结构延展性,高层建筑的结构延性是重要的设计指标要求,超高层建筑的结构相对于底层应该更柔性一些,增强建筑的塑形形变能力、抗风力扰动能力、抗地震振动能力。为了使建筑结构在塑形形变后依然有较强的变形能力,需要选择合理的结构设计方案,以防止由于外力的作用导致的楼体的损伤,保证结构的延展性符合楼体的形变变化。最后是水平荷载,水平荷载也是建筑结构的关键考虑因素,对于固定高度的超高层建筑来说,竖向负载大约是个固定值,而水平负载的负载值和抗震指标,是随着结构动力学特征的不同而不同的,而且在建筑中,很难准确测定其数值。
3.2 结构概念的设计有助于建筑场地的建设
对于建筑场地的选择必须要考虑到地段的形态、通气日照、噪音污染等各个环节,此外还需要考量场地的抗压和抗震能力。在结构概念的设计理念中,不仅要注重考虑到以上的各个环节,还需要对不利的地形条件提出相应的控制办法。具体的应对方法仍然有待于相关设计人员的进一步研究和分析。
3.3 结构概念设计有利于选取适当的建筑基础
采用结构概念的设计理念,对建筑物基础的选取是相当有利的。现如今,建筑行业通常采取的建筑基础包括有桩基础、箱型基础以及筏形基础。针对不同的建筑基础,结构概念设计理念都有相应的设计思路以及出现问题的应对策略。例如,在对桩基础进行设计的过程中,首先要清楚地认识到它主要是适合于地质较软以及抗压和抗震能力较强的大型建筑物的设计中,它的优势在于能够将建筑物施加的压力平均地加在这一地基上,缓解了建筑物抗压和抗震能力弱的劣势问题。
四 总结
总之,结构概念的设计给建筑结构的进一步发展带来了新的生机,其在建筑结构领域的应用是相当广泛的,其重要作用也是不可忽视的。在今后的建筑结构设计中,一方面要考虑到建筑设计的表面特性,另一方面要构建出恰当的结构体制。
[参考文献]
[1] 孫建文.高层建筑结构概念设计初探[J].山西建筑,2013,39(2).
[2] 林红娟.浅谈高层建筑结构的概念设计[J].中国高新技术企业,2014(10).
[3] 王若冰.浅谈高层建筑结构概念设计的相关问题[J].中华民居,2013,12(23).
[4] 宗琛.浅议高层建筑结构的概念设计[J].工程建设与管理,2014(2).