概念设计在结构设计中的探讨.doc

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1、概念设计在结构设计屮的探讨摘要：21世纪是H主创新的时代，作为结构设计的推动者和执行者，结构设计师要想提高设计效率，就必须加强概念设计的学习和应用，在方案设计阶段就主动与建筑师合作，用自身拥有的结构体系功能及其受力、变形特征的整体概念去构思结构总体系，并以承载力、刚度和延性来主导总结构体系和分体系之间的关系的概念设计。关键词：概念设计结构设计案例讨论1概念设计的涵义所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范屮难以规定的问题屮，依据報体结构体系与分体系Z问的力学关系、结构破坏

2、机理、咫害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布匱和抗震细部描施的宋观控制。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，具有较好的的经济可靠性能。由于概念设计包括的范I韦I极广，因此不仅仅要分析总体方案确定的原则，还要顾及非材料的正确使用和关键部位的细部构造。但是首先和最重要的还是结构总体概念设计、材料选型和细部构造等问题，这些设

3、计原则和结构概念屮，较为重要的是结构总体设计。2结构总体设计的注意要点2.1延性耗能在建筑结构的敕体设计上要注意加强薄弱环节，尽量做到等强度。同时，应使建筑结构在一个恰当的部位能消耗大量的能量，在具体设计中即为各式各样的梁，如框架梁、联肢墙的连肢梁等。结构延性一般川延性系数表示，它表示的是结构极限变形（位移、转角、1111率）与屈服变形的比值，也可以分别用位移延性系数，转角延性系数等来表示，该比值越大,结构的延性越好。在设计上为提高钢筋混凝土梁的延性，一般采取以下措施：2.1.1首先应选取合适的梁截面尺

4、寸，以获得合适的配筋率，避免梁受拉筋过多或出现超筋。因此，对地震区梁的配筋率要大大低于一般梁的故高配筋率。2.1.2粱上部（跨屮）和下部（端部）配置适量的受压筋。2.1.3提高梁混凝十•强度等级，采川屮低级钢筋对延性有利。2.1.4T形梁比矩形粱延性好。2」.5注意加密箍筋。地康区钢筋混凝土梁的位移延性系数一般要求不得低于4。2.2多道防线设计现在有一种新的抗震概念：当建筑结构受到强烈地農动主脉冲卓越周期的作用时，一方血利川结构屮增设的赘余杆件的屈服和变形，来耗散地慝输入能量；另一方面利川赘余杆件的破坏

5、和退出工作，使整个结构从一种稳定体系过渡到另一种稳定体系，实现结构周期的变化，以避开地震动卓越周期长时间持续作用所引起的共振效应。这种通过对结构动力特性的适当控制，来减轻建筑物的破坏稈度，是对付高烈度地農的一种经济有效的方法。2.3妥善处理非结构部件非结构部件一般是指在通常结构分析屮不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧力荷载的部件，如内隔墙，框架填充墙，建筑处用墙板，楼梯等。在钢筋混凝土框架体系的高层建筑中，这些影响最为普遍。2.3.1砌体填充墙的抗慮作用：乩使结构刚度增大，H振周期缩短，水平地震力增大3

6、0%—50%。b.改变了结构的地慝剪力分布状况。c.砌体填充墙具有较大的抗侧刚度，限制了框架的变形，从而减小了報个结构的地震侧移幅值。2.3.2柱端慮害。在地慮中，角柱上端被嵌砌于框架间的砖墙顶断。这是典型的柱端震害。在框架体系设计屮必须考虑，并采取恰当的预防措施。2.3.3形成短柱破坏。采川钢筋混凝土框架的高层建筑，就框架柱的受力状况和破坏形态而言，一般情况下属于长柱。因此，采用贴砌围护方案或墙、柱柔性连接方案部是防止短柱破坏的有效手段。否则沿柱的全高，柱身箍筋的配置均应符合短柱的规定。这一点，在施工

7、图中，应当说明清楚。3案例讨论某项目情况：地上34层共120m,地下共3层，其屮地下第3层为5级人防。该结构为超高层结构，框架一剪力墙结构体系。其屮在地上第三层有局部框支转换。这是一个关系到结构安全和技术经济合理性，并体现出体系优越性的关键性环节。所以结构工稈师在方案设计阶段都积极参与，并根据适宜刚度概念算出剪力墙的血积，结合建筑要求设计出经济合理的方案。3.1剪力墙的布置一般情况下，剪力墙应在纵横两个方向同时布置，并使两个方向的自振周期比较接近。在非抗震设计的条件下，也允许只设横向剪力墙而不设纵向剪力

8、墙，这时，纵向风力全部由纵向框架承受。剪力墙的一般布置原则是“均匀、分散、对称、周边雹一方面，剪力墙对称布置可以避免和减少建筑物受到的扭矩。另一方面，剪力墙沿周边布置可以最大幅度地加大抗扭转的内力臂，提高整个结构的抗扭能力。经过讨论，大家一致同意剪力墙沿周边布置。3.2剪力墙的平面位置一般情况下，剪力墙宜布置在下述的各个部位：3.2.1竖向荷载较大处。这样可以获得三点好处：a.较大重力荷载引起的较大地農作用,可以直接传到剪力墙上.b.剪力墙