论述概念设计在高层建筑设计中的应用

《论述概念设计在高层建筑设计中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、论述概念设计在高层建筑设计中的应用　　摘要：近年来，随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，人民对“衣食住行”有了更高的要求，建筑是人民生活中重要的一部分，建筑的安全关系到人民的生命财产安全，因此，人民对建筑结构设计也提出了更高的要求。对于一座高层建筑的结构设计，既应保证高层建筑具有足够的安全性，即具有足够的抗震和抗风的能力及具有足够的承载力和变形的能力，又应保证结构的经济性、合理性。发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。　　关键词：概念设计；高层建

2、筑设计；应用　　引言　　概念设计的宗旨是在特定的建筑空间及环境条件下，用整体概念来考虑结构的总体方案，并能有意识地发挥和利用结构总体系和各基本分体系之间的力学特性与关系。建筑物是一个整体空间结构，各种构件以相当复杂的方式共同工作，并不是脱离总的结构体系的单独构件。作为结构工程师，不应过度依赖计算机和盲目照搬规范，应把概念设计应用到实际工作中去。　　1.概念设计的定义　　概念设计一般指不经数值计算，特别在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设

3、计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的经济可靠性能。同时，也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。　　2.高层建筑概念设计的基本原则　　2.1以承载力、刚度、延性为主导目标，实施多道防线、刚柔结合的结构形式。即应具有一定大的刚度和承载力来抵御风荷载和小震，随着第一道防线破坏，结构变柔后仍有足够大的弹塑性变形能力和延

4、性耗能能力来抵御未来可能遭遇的罕遇大震。　　2.2在对结构进行分析计算时，应该运用最简单、最直接、概念最清楚的计算方法，将结构的受力与传力途径设计成简单、直接、明确。尽可能避免出现以抗扭为主导的关键性传力构件。　　2.3尽可能使结构平面布置的正交抗侧力刚度中心（简称刚心）和建筑物表面力（风力）作用中心或质量重心（质心）靠近或重合，以避免或减小在风荷载或地震作用下产生的扭转效应。　　2.4建筑物竖向布置的抗侧力刚度构件也最好设计成均匀、连续，避免出现软弱层和上下层间的剪切刚度、弯曲刚度和轴压刚度的突变。　　2.5应重视上部结构与其支承结构整体共同

5、作用的机理，即传力与受力结构两者之间的共同作用；例如，在高层建筑的箱基和筏基的底板设计中，计算软件无法进行上部结构-地下室-地基基础的相互作用分析，计算出来的底板内力远远大于底板实际受到的内力。　　3.概念设计的应用　　3.1抗震概念设计　　地震具有难以把握的复杂性和动态变化的特点，要准确地预见建筑物所遭遇的地震特性及详细参数，是难以做到的。只有辅以准确的概念设计，在宏观上对抗震结构进行控制，正确分析计算结果，合理地对薄弱环节采取构造加强措施，才能在经济合理的前提下，设计出抗震性能优良的建筑。为了保证建筑具有足够的抗震能力，通过概念设计从宏观上

6、控制结构的抗震性能应充分考虑以下环节：①选择对抗震有利的场地及地基，避免地面变形的直接危害，采取措施保证地基的稳定性。②进行合理的基础设计，同一结构单元不宜设置在性质不同的地基土上，不宜采用不同的基础形式，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力。③建筑物的体型应力求简单、规则、对称，质量和刚度变化均匀，以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。④选择合理的结构体系，抗侧力构件力求均匀对称，设多道抗震防线，避免局部出现薄弱部位，要求结构布置受力明确，传力简捷。⑤各类构件之间要有可靠的连接，并具有必要的强度和变形能力，从而获得整个结构良好的抗震性能。

7、⑥强调结构空间整体性，平面加强连接，竖向确保足够的整体刚度。⑦重视对非结构构件的处理，利用其对主体结构的有利影响，避免不合理设置导致对主体结构的不利影响。⑧尽量减轻结构自重，减少地基土压力，从而降低向建筑物传输的地震力。　　3.2高层建筑结构概念设计　　高层建筑结构概念设计中以下几个问题值得重视：①正确认识高层建筑的受力特点，选择合理的结构类型。高层建筑的受力特点不同于低层建筑。高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响，水平荷载是结构设计的控制因素。结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有较大的

8、强度和足够的刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。由于高层建筑的受力特点，选择切实可行的结构类型是非常必要的。②正确选择合理的结构