摘要：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)應(yīng)用比較廣泛，本文介紹了概念設(shè)計(jì)的定義，闡述了在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的一些不足，詳細(xì)的介紹了結(jié)構(gòu)工程師在進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循的一些原則以及注意事項(xiàng)，本文祥以介紹。

關(guān)鍵字：概念設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)工程

采用概念設(shè)計(jì)思想來(lái)促進(jìn)結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)造性，推動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展。所謂的概念設(shè)計(jì)一般指不經(jīng)數(shù)值計(jì)算，尤其在一些難以作出精確力學(xué)分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問(wèn)題中，從整體的角度來(lái)確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的一些問(wèn)題及解決辦法

對(duì)于從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)較短的工程師，很多人以規(guī)范為鐵律，絲毫不敢犯，也從來(lái)沒(méi)有深思規(guī)范之所以這樣規(guī)定的理由，只知其一不知其二，另一方面，過(guò)度依賴計(jì)算機(jī)的計(jì)算，又很少深思計(jì)算機(jī)運(yùn)算的結(jié)果是否合理，工作時(shí)間長(zhǎng)了，甚至基本的結(jié)構(gòu)概念也模糊了，學(xué)校里學(xué)習(xí)的理論知識(shí)全部還給老師了。這種現(xiàn)象并不是個(gè)例，值得我們深思!

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的建筑材料不斷問(wèn)世，結(jié)構(gòu)理論也在不斷完善，為了跟上時(shí)展的腳步，我們需要靜下心，仔細(xì)反思，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是什么?其實(shí)簡(jiǎn)單的就是耐久、適用、安全。怎樣在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本目標(biāo)的基礎(chǔ)上，既滿足甲方美觀的要求，又實(shí)現(xiàn)最大化的結(jié)構(gòu)成本呢?需要我們深刻的理解結(jié)構(gòu)概念。

我國(guó)結(jié)構(gòu)計(jì)算理論經(jīng)歷了經(jīng)驗(yàn)估算，容許應(yīng)力法，破損階段計(jì)算，極限狀態(tài)計(jì)算，到目前普遍采用的概率極限狀態(tài)理論等階段。現(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GBJ68-84)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(jì)準(zhǔn)則,以使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)得以符合技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用。概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法更科學(xué)、更合理。但該法在運(yùn)算過(guò)程中還帶有一定程度的近似，只能視作近似概率法。并且光憑極限狀態(tài)設(shè)計(jì)也很難估計(jì)建筑物的真正承載力的。事實(shí)上，建筑物是一個(gè)空間結(jié)構(gòu)，各種構(gòu)件以相當(dāng)復(fù)雜的方式共同工作，且都并非是脫離總的結(jié)構(gòu)體系的單獨(dú)構(gòu)件。目前，人們?cè)诰唧w的空間結(jié)構(gòu)體系整體研究上還有一定的局限性，在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了許多假定與簡(jiǎn)化。作為結(jié)構(gòu)工程師不應(yīng)盲目的照搬照抄規(guī)范，應(yīng)該把它作為一種指南、參考，并在實(shí)際設(shè)計(jì)項(xiàng)目中作出正確的選擇。這就要求結(jié)構(gòu)工程師對(duì)整體結(jié)構(gòu)體系與各基本分體系之間的力學(xué)關(guān)系有透徹的認(rèn)識(shí)，把概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。

二、結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循的原則

從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，那些理論計(jì)算確實(shí)很復(fù)雜，我認(rèn)為作為結(jié)構(gòu)工程師，最基本的要求是理解整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、從震害、試驗(yàn)現(xiàn)象以及工程經(jīng)驗(yàn)中掌握基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從整體的角度來(lái)確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。運(yùn)用概念性近似估算方法，可以在建筑設(shè)計(jì)的方案階段迅速、有效地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，易于手算。對(duì)一些常用數(shù)據(jù)要留心記憶，有助于更深刻的理解一些基本的結(jié)構(gòu)概念，更好的和建筑溝通，確定的方案才能概念清晰、定性正確，避免后期設(shè)計(jì)階段一些不必要的繁瑣運(yùn)算，具有較好的的經(jīng)濟(jì)可靠性能。同時(shí)，也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。比如，有的設(shè)計(jì)人員用多、高層結(jié)構(gòu)三維空間分析程序來(lái)計(jì)算底層框架，還人為的布置一些抗震墻，即不能滿足樓層間的合理剛度比，也不能正確地反映底層框架在地震時(shí)受力狀態(tài)。問(wèn)題在于結(jié)構(gòu)概念不明確，沒(méi)考慮這兩種結(jié)構(gòu)體系的差異。軟件的選擇和使用不當(dāng)，造成危害是不容忽視的。美國(guó)一些著名學(xué)者和專家曾警告工業(yè)界：“誤用計(jì)算機(jī)造成結(jié)構(gòu)破壞而引起災(zāi)難只是一個(gè)時(shí)間的問(wèn)題。”然而避免這種情況，概念設(shè)計(jì)的思想不妨是個(gè)好方法。運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的思想，也使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路得到了拓寬。

傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)似乎只關(guān)注如何提高結(jié)構(gòu)抗力R，以至混凝土的等級(jí)越用越高，配筋量越來(lái)越大，造價(jià)越來(lái)越高。結(jié)構(gòu)工程師往往只注意到不超過(guò)最大配筋率，結(jié)果肥梁、胖柱、深基礎(chǔ)處處可見(jiàn)。以抗震設(shè)計(jì)為例，一般是根據(jù)初定的尺寸、砼等級(jí)算出結(jié)構(gòu)的剛度，再由結(jié)構(gòu)剛度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，結(jié)構(gòu)剛度越大，地震作用效應(yīng)越大，配筋越多，剛度越大，地震力就越強(qiáng)。這樣為抵御地震而配的鋼筋,增加了結(jié)構(gòu)的剛度,反而使地震作用效應(yīng)增強(qiáng)。其實(shí)，反過(guò)來(lái)從另一方面考慮降低作用效應(yīng)S也是一種不錯(cuò)的思路!目前在抗震設(shè)計(jì)中，隔震消能的研究就是一個(gè)很好的例子。隔震消能的一般作法是在基礎(chǔ)與主體之間設(shè)柔性隔震層;加設(shè)消能支撐(類似于阻尼器的裝置);有的在建筑物頂部裝一個(gè)“反擺”，地震時(shí)它的位移方向與建筑物頂部的位移相反，從對(duì)建筑物的振動(dòng)加大阻尼作用，降低加速度，減少建筑物的位移，來(lái)降低地震作用效應(yīng)。合理設(shè)計(jì)可降低地震作用效應(yīng)達(dá)60%，并提高屋內(nèi)物品的安全性。這一研究在國(guó)內(nèi)外正廣泛地深入展開(kāi)，現(xiàn)在已經(jīng)在規(guī)范中有明確的體現(xiàn)了。在日本，研究成果已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中，取得良好的經(jīng)濟(jì)、適用效果。而我國(guó)由于經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和人們認(rèn)識(shí)的限制，在工程界還未被廣泛地應(yīng)用。

三、建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮把抗震加固

同時(shí)，在目前建筑結(jié)構(gòu)抗震鑒定及加固中，概念設(shè)計(jì)的思想也應(yīng)得到延伸。在1976年唐山地震中，天津市加固的2萬(wàn)間民房無(wú)一倒塌，但天津第二毛紡廠三層的框架廠房，卻因偏重于傳統(tǒng)構(gòu)部件的加固，忽視結(jié)構(gòu)總體抗震性能的判斷，造成不合理的加固使抗震薄弱層轉(zhuǎn)移，仍然倒塌。

概念設(shè)計(jì)的思想被越來(lái)越多的結(jié)構(gòu)工程師所接受，并將在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。然而現(xiàn)在的高校教學(xué)中，往往只重視單獨(dú)構(gòu)件和孤立的分體系的力學(xué)概念講解。

四、結(jié)語(yǔ)

概念設(shè)計(jì)是完整而全面的設(shè)計(jì)過(guò)程，它通過(guò)設(shè)計(jì)概念將設(shè)計(jì)者繁復(fù)的感性和瞬間思維上升到統(tǒng)一的理性思維從而完成整個(gè)設(shè)計(jì)。它在現(xiàn)代的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，因此要把概念設(shè)計(jì)理論引入到建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，使其功能的到更大的發(fā)揮。

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