試論工民建結構的概念設計

摘 要：近年來，地震災害的多發(fā)讓人們意識到工民建結構抗震性研究的重要性，通過工程師和設計者的不懈努力和探索研究，人們發(fā)現(xiàn)概念設計對于建筑物抗震性的重要程度要遠超于結構計算的設計。因此，概念設計對工民建結構抗震的作用引起了人們極大的興趣。在不斷的探索中，人們發(fā)現(xiàn)概念設計這一原理開啟了工民建結構設計的新紀元，在的引領下，建筑物的抗震能力將得到顯著提高。工民建結構的抗震設計，受多種因素的共同制約，這些因素中有許多是模糊的。而地震發(fā)生的不確定性以及發(fā)生因素的復雜性，更增加了計算或預測建筑物抗震設計的難度。概念設計的應用恰恰為此難題的解決找到了出路。

關鍵詞：工民建結構；結構抗震；概念設計

1.概念設計

概念設計簡單地說就是：在結構設計方案中，運用以往在結構設計中的認知和經(jīng)驗更進一步地解決一些難題，比如說建筑結構的體系，建筑物的體型，還有建筑物構件的延性等問題。概念設計，是在要結構設計的基礎之上再進行宏觀的綜合考慮，比如說選材，辨別，再加上符合實際的合理的計算來減小地震對建筑物的危害性。

1.1概念設計的重要性。

現(xiàn)在建筑業(yè)一般采用結構設計和概念設計相結合的設計方法，而且概念設計的重要性也正在凸顯出來。概念設計在建筑設計時主要體現(xiàn)在方案設計階段，方案設計階段需要結構工程師運用結構設計的概念，在不斷回憶自己的設計知識和設計經(jīng)驗結合實際設計一種安全可靠而又低成本的設計方案。在設計時可以運用概念性估算的方法，在初始設計階段高效地在多種設計方案中選擇最合適的方案。采取這種概念性估算方法不但定性準確，還能避免一些不必要的計算，經(jīng)濟可行。

1.2抗震規(guī)范中概念設計的應用。

在新的抗震規(guī)范中，一些具體的問題沒有規(guī)定清晰，比如說中震可修的設防目標等等。這樣在實際的抗震設計中我們不能完全按照規(guī)范，應該發(fā)展和繼承地去應用規(guī)范。要想達到發(fā)展和繼承地應用規(guī)范的程度，就要求設計師必須透徹地了解建筑物的結構體系和分體系之間的力學關系，然后再把概念設計運用到實際的設計中去。結構設計不只是簡單地按照規(guī)范去依靠計算機設計，那樣的話實際應用中必定不能滿足要求。在建筑結構設計中，要做到在遵循規(guī)范的基礎上結合實際情況，再加上設計師的經(jīng)驗，把概念設計融入到設計規(guī)范中。

1.3概念設計時需要注意的問題。

新抗震規(guī)范要求在建筑物的內(nèi)部設置大地震動反應觀測系統(tǒng)，還要在設計的時候注意組織結構與地面的共振問題。所以在概念設計時要充分考慮場地條件，地面的穩(wěn)定性，材料的選取，溫度的作用，抗震體系結構的選取等等，使得設計結果在組織結構上做到強度大，剛度好，具有延性，在經(jīng)濟方面做到節(jié)能。

2.工民建結構抗震概況

2.1工民建結構抗震的現(xiàn)狀

目前，建筑物抗震主要有以下幾種方法，一是通過在結構上增加建筑物的抵抗力以期達到抗震的目的，由于其簡單易行地操作方法被人們大范圍的應用。但是不得不說這種方法的抗震性能并不好，且投入很大，經(jīng)濟效益不高；另一種方法是結構減震法，即利用橡膠的彈性減震效果來增強建筑物的抗震減震性能。這種方法主要是利用橡膠隔離地震對建筑的破壞，在施工過程中需要將結構底部截斷，因此為施工帶來極大不便，使施工難度加大，所以很少被使用；第三種方法是鋼結構。這種設計結構具有極好的結構延性，可以大大增加建筑物的抗震能力。但是值得注意的是，鋼是一種成本極高的材料，并且就材料本身而言也極易被腐蝕，因此也存在不足。上述三種方法均屬于結構設計里的抗震方法，雖能有效減少地震帶來的危害，達到抗震減震的需求，但或多或少都存在著不足和隱患。所以，人們開始注重概念設計的研發(fā)，通過在結構設計的基礎上使用概念設計，使建筑抗震體系更加完善，抗震能力不斷提高。近年來通過效能器的使用來達到消能減震的目的，即我們通常所說的消能減震系統(tǒng)。這一方法在結構設計的基礎上添加了概念設計，有效的增強了設計的精準度，提高的建筑的抗震減震性能。

2.2 工民建結構抗震中存在的問題

由于地震自身的傳播特性——由震源以地震波形式向四周快速傳播，造成地面建筑的劇烈震動、擠壓、變形，當超過建筑物的曾受能力時，便造成了建筑物的倒塌。由于地震的這種特性，就必須加強建筑物的穩(wěn)定性，于是各種能夠加強穩(wěn)定性的結構模型被應用。在工民建結構中，許多常用模型普遍存在精度低、校寬度難確定等問題。此外，許多工程師也曾提出過多種不同的結構模型，但多數(shù)過于復雜，難以應用于實際的建筑中，并且精度不高的問題依然存在。針對這些問題，現(xiàn)在建筑業(yè)通過將結構設計和概念設計結合，彌補傳統(tǒng)單一的結構設計的不足，致使現(xiàn)在概念設計的作用日益凸顯。

3.概念設計對工民建結構抗震的作用

近年來隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們物質生活水平日益提高，因此精神文化需求也不斷增加，享受型消費不斷增加。體現(xiàn)在建筑業(yè)便是對建筑結構設計水平的要求提高。因此，新型的高強度性、高環(huán)保性建筑材料成了新一代的寵兒。為了新型材料的更好的抗震性、安全性、環(huán)保型、輕便型、經(jīng)濟型，就必須加快先進的科學的計算理論，創(chuàng)新概念設計思想。這種概念設計對提高工民建結構的抗震性起著極為重要的作用。

4.總結

隨著我國城市人口的密集程度越來越大，地震的發(fā)生會給人民的生命財產(chǎn)造成極大的損失，增強建筑物的抗震能力就成了我們的研究對象。但是地震給由于地震發(fā)生時，建筑物會發(fā)生復雜的力學結構，這樣僅僅依靠計算機處理數(shù)據(jù)進行的設計就不能很好地發(fā)揮抗震能力了。在實際工程中，概念設計的抗震效果得到了肯定，在以后得設計中還應該繼續(xù)發(fā)揮概念抗震的作用。

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作者簡介：陳建，性別男，民族漢，出生日期1979.12.24