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      建筑結構設計案例

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      建筑結構設計案例

      建筑結構設計案例范文第1篇

      關鍵詞:超限高層建筑防震設防結構設計

      Abstract: in this paper, through the years of engineering examples, this paper analyzes the structure of a overrun highrise building structure in the design of the selection, structure calculation and result, and seismic fortification and so on, and puts forward the architecture off-gauge problems generated structure adjustment and take the structure seismic strengthening measures overrun.

      Keywords: overrun highrise shock resistance structure design

      中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:

      1工程概況

      某超限高層建筑,總建筑面積為4.897萬㎡。本工程地下3層,地上39層,地上通過抗震縫分為兩棟樓,房屋高度120.10米,采用部分框支剪力墻結構體系,其中部分剪力墻在2層轉換。地基基礎設計等級甲級?;炷两Y構的環境類別為一類,相應地,混凝土結構的裂縫控制等級為Ⅲ級。

      2 建筑結構選型與布置

      (1)建筑規則為平面扭轉不規則;平面凹凸不規則;布置不均勻;結構層第2層為轉換層,豎向構件布置不連續; 其他不規則(局部穿層柱)。

      (2)超限類型:本工程高度超限;扭轉不規則、凹凸不規則、構件間斷(帶轉換結構);

      其他不規則(局部穿層柱)。

      (3)抗震等級:本工程地上剪力墻抗震等級為一級,地下則同首層一樣;地上框支框架抗震等級為特一級,地下二、三層則是逐層降低一級。

      3 結構參數

      (1)樓層自由度為3(剛性樓板)。

      (2)周期調整系數:0.9。

      (3)主樓結構總重:5.72萬噸(SATWE)。

      (4)基底地震總剪力:32581 KN(X向)36421 KN(Y向)(SATWE)。

      (5)扭轉位移比:X向1.17 ;Y向1.28。

      (6)轉換層的上下剛度比:0.6027。

      (7)最大軸壓比:n=0.85。

      (8)最大層位移角為1/1176,在17層(SATWE)。

      4 結果計算與分析

      通過結構計算軟件(PKPM系列結構分析軟件SATWE模塊,中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部編制)分析,得到了以下的結果:

      (1)在風荷載及地震作用下各構件的強度和變形均滿足有關規范的要求。

      (2)墻、柱的軸壓比均符合《建筑抗震設計規范》和《高規》的要求,轉換層以上柱子軸壓比小于[0.85],框支柱軸壓比小于[0.6]。

      (3)按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比Δμ/h =1/941滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002)第4.6.3條要求的1/800。

      (4)塔樓滿足(JGJ3-2002)關于復雜高層建筑結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比最大值為0.729,不大于0.85的規定。

      (5)塔樓滿足(GB50011-2001)第3.4.2條關于復雜高層建筑各樓層的最大層間位移不應大于該樓層兩端層間位移平均值的1.4倍的規定。

      (6)除轉換層外,塔樓各層均滿足(GB50011-2001)第3.4.2條關于各樓層的側向剛度不小于相鄰上一層的70%,并不小于其上相鄰三層側向剛度平均值的80%的規定。

      (7)塔樓滿足(JGJ3-2002)第E.0.2條關于轉換層上部結構與下部結構的等效側向剛度不應大于 1.3 的規定。

      (8)除轉換層外,塔樓各層均滿足(JGJ3-2002)第4.4.3條關于樓層層間受剪承載力不宜小于相鄰上一層的80% 的規定。

      (9)塔樓滿足(JGJ3-2002)第3.3.5條關于按時程曲線計算所得的結構底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的規定。

      5 大震彈塑性分析

      采用PERFORM-3D軟件對結構進行彈塑性時程分析得到以下結論:

      (1) 對結構輸入峰值加速度為220gal的ELCentro波和安評波,進行雙向地震作用的計算,結構豎立不倒,反應歷程中最大層間位移角小于1/120,滿足規范要求;

      (2)連梁和框架梁出現彎曲塑性鉸,梁端塑性鉸在各個樓層分布較為均勻,計算結果顯示柱未出現屈服,框支墻柱、框支梁在大震下未出現塑性鉸或鋼筋不發生屈服;

      (3)層間位移角曲線不存在突變的情形;

      (4) 綜合以上,認為該結構能夠滿足“大震不倒”的設防目標和本工程罕遇地震作用下的抗震性能目標。

      6 結構超限的抗震加強措施

      (一) 超限情況

      (1)房屋高度120.10米,超過《高層建筑混凝土結構技術規程》4.2.2規定的鋼筋混凝土部分框支剪力墻結構房屋最大適用高度A級最大高度100米、B級120米的限值;

      (2)本工程首層(二層樓面)設置梁式轉換結構,屬于豎向抗側力構件不連續的豎向不規則結構;

      (3)標準層在水平地震考慮質量偶然偏心作用下,結構樓層的扭轉位移比大于1.2,屬于扭轉不規則的平面不規則結構;

      (4)標準層樓板存在凹凸不規則,屬于凹凸不規則的平面不規則結構。

      (5)局部穿層柱,屬于其它不規則類別。

      (二)針對本工程超限情況,采取了以下措施:

      (1)采用SATWE軟件進行了彈性時程分析,三條波基底剪力的平均值小于規范反應譜的相應值,說明規范反應譜的計算結果是偏于安全的。

      (2)對結構在設防烈度地震作用下的分析結果表明,個別框支墻柱需按中震彈性及小震計算結果進行包絡設計,可滿足中震彈性的抗震性能目標;標準層個別剪力墻需按中震不屈服計算結果及小震計算結果進行包絡設計,可滿足中震不屈服的抗震性能目標;中部樓層部分連梁、框架梁出現屈服,通過實配鋼筋并考慮放大,可滿足少數連梁、框架梁屈服的抗震性能指標??梢詽M足“中震可修”的抗震設防目標和本工程的抗震性能目標要求。

      (3)用PERFORM-3D進行了結構在大震作用下的彈塑性動力時程分析。彈塑性時程分析結果表明,連梁和框架梁出現彎曲塑性鉸,梁端塑性鉸在各個樓層分布較為均勻,計算結果顯示柱未出現屈服,框支墻柱和框支梁在大震下未出現塑性鉸或鋼筋不發生屈服;反應歷程中最大層間位移角小于1/120,滿足規范要求。本工程可以滿足規范“大震不倒”的抗震設防要求和本工程的抗震性能目標要求。

      (4)針對結構薄弱部位采取比規范更嚴格的配筋構造。提高底部加強部位剪力墻約束邊緣構件縱向鋼筋最小配筋率及底部樓層剪力墻豎向、水平分布筋配筋率,提高局部穿層柱的配筋率,局部穿層柱在轉換層以上一層的中震彈性縱筋計算結果大于小震計算結果,故按中震彈性及小震進行包絡設計,以提高其承載力和抗震安全性,提高結構在罕遇地震作用下的抗震性能。

      7 結束語

      綜上所述,在超限高層建筑設計中,除應遵守現有技術標準的要求外,還有結構抗震計算分析和結構抗震構造措施等特殊要求。通過以上分析,本超限高層建筑均滿足規范的相應規定和本工程抗震設防目標的要求。

      參考文獻

      [1]徐培福,傅學怡等.復雜高層建筑結構設計[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.

      建筑結構設計案例范文第2篇

      關鍵詞:建筑結構設計;設計原則;合理設計方案

      中圖分類號: TU318 文獻標識碼: A 文章編號:

      只有嚴格執行遵循建筑結構設計的基本原則才能保持建筑結構設計方案的合理性,這也是保證整個建筑工程質量的前決條件。建筑質量的穩定性和安全性直接關乎著人民的生命財產安全,所以一定要再設計過程中嚴格執行設計標準,遵循設計原則。

      1.建筑結構設計的基本原則

      1.1眾所周知,建筑結束設計我們都熟知兩個概念,那就算強柱弱梁和強剪弱彎,通俗來說也就是“抓大放小和分清主次”,這樣做的目的主要是為了應對當建筑收到外力破壞的時候,建筑構件能穩定,讓建筑物的核心構件不被破壞,這樣可以在很大程度上保全整體的穩固,不會垮塌,給人們造成生命財產安全隱患。

      1.2建筑結構在設計時要剛柔有度,切勿越線。如果建筑結構太剛,建筑物的變形能力就會降低,一旦遇到較大的破壞力,建筑物就會大面積坍塌,甚車全部破壞;如果建筑結構沒計太柔,建筑物的穩定性又會太差,一旦變形過大,就會導致整個建筑物軟體傾覆。凼此,建筑結構設計人員在進行設計時,一定要做到剛柔相濟。

      1.3所謂“多重設防”是指建筑結構設計人員在進行結構設計時,要利用好每一個建筑環節,從建筑結構的整體出發,設計出多道防線,盡力保證建筑結構設計的安全。當建筑物遇到危險或者災害時,要充分發揮建筑物的每一個部位的作用,形成統一的抗擊整體,使災難造成的損失降到最低點。

      1.4近年來,在我國的建筑事故中,多數都是由于節點破壞造成的。要想改變這種現狀,最有力的措施就是打通建筑結構中的節點,最大稗度地減弱外力。一個沒有節點的建筑結構,不僅提高了建筑的質量,而且保障了人們的生命財產安全。當然,在打通節點的具體施工過程中,要盡力避免不合理的現象發生,認真考慮整個工程的平衡狀況,以此保障節點打通以后建筑

      的質量依舊良好。

      1.5建筑物最終是服務于人類的,創造出能夠滿足人心理、生理、現實需求并且具有健康特質的建筑物是建筑設計師的初衷。近年來,隨著生活水平的不斷提高,人們對自身的居住空間的需求也在不斷的提升,生活在在城市的人們都渴望回歸自然,希望更多的與大自然接觸。單純的綠色不能說是生態型建筑,生態型建筑是以綠色為基礎,并要涵蓋環保、生態、可持續發展等理念。充分考慮到設計地段內的環境、土地、植被特點,全面統籌規劃設計區域的內部與外部環境,體現出人與自然環境的和諧相處。

      2.建筑結構的合理設計方案

      (1)在剛度比較均勻的多層結構中,通常采用底部剪力泫進行底層框架結構的驗算;在具有薄弱層的底層框架混合結構中,要把塑性變形集中的影響考慮到底框與砌體的驗算中。

      (2)連續板計算時,要采用雙向板查表,重視材料泊松比帶來的影響,小能簡單地使用單向板計算法,否則,由于受跨中彎矩未調整的影響,最終的計算值將偏小。

      (3)杜絕荷載計算錯誤。建筑結構設計人員在對整個建筑進行荷載計算時,要結合建筑的實際用途和建筑的整體結構,科學合理的計算載荷范同。結構討算的科學性不僅能夠保證建筑結構的穩定,而且能夠有效避免人為破壞。

      建筑結構設計方案的主要方法

      3.1結構平面圖上的設計方法

      如果建筑的地域的防震烈度為六度區的時候,按照我國的防震設計要求,可以不必采用截面抗震驗算,但結構的設計也一定要達到抗震的標準。所以對于砌體結構的建筑,軟件建??梢允÷?,在進行設計的時候只要注意受壓和局部受壓的問題,就可以直接設計。

      3.2.屋面結構圖的設計方法

      如果建筑的屋面是坡面式的,可以采用梁板式和折板式兩種的結構處理方式。其中,梁板式可以用在建筑平面不整齊,板的跨度比較大,而且,一般屋面坡度和屋脊線轉折比較復雜的坡屋面也都采用這種結構。而折板式則和梁板式的適用條件則相反。

      3.3大樣詳圖的設計方法

      建筑詳圖如果沒有發生錯誤,在這基礎上可以進行繪制大樣詳圖,還可以在曾經做過的詳圖基礎上進行部分的改進。只要讓建筑的整體外形不改變,考慮到結構的受力能力和施工起來比較方便即可。但在外形尺度和標高上必須和建筑專業統一協調。

      3.4.樓梯的設計方法

      在設計樓梯時,對樓梯的梯板要控制好它的撓度,梯梁的梁下凈高度要符合建筑標準,梯梁的位置要使上下樓層的位置一致。如果遇到有些不合適的地方可以運用折板樓梯,折板樓梯的鋼筋在里面的折角處要把它斷開分別進行錨固,這樣可以預防局部應力集中在一處。對于梁下的凈空要求和梯板寬度的問題都要注意。第一段梯板的基礎要注意它的基礎沉降問題,如有必要應該設置梯梁。

      3.5.房屋建筑基礎要求

      對于混凝土的采用要選用具有耐久性的材料,基礎配筋最少要達到最小配筋率的要求,條基交接位置的鋼筋布置要用標準圖或者采用詳圖。對于條基交叉處的基底面積不可循環使用,基礎寬度要調節好。在基礎圖中的構造柱定位不夠確定時要對它準確定位。

      3.6.根據抗震要求,對房屋建筑進行合理的結構設計

      對于普通的多層砌體結構的建筑,可以采用橫墻承重或者縱橫墻一起承重的結構體系。對于縱橫墻的布置要力求對稱均衡,在平面內要對整齊,豎向要上下連接好;不能采用沒有錨固的鋼筋的砼預制挑檐;樓梯間不能設置在房屋的轉角處和近端。而對于有比較多鋼筋砼住宅又比較高的建筑結構,盡量要做到:對于抗測力結構如框架和抗震墻要進行雙向布置,這樣可以各自承擔地震力;框架體系的各個抗震力的結構要統一形成空間工作狀態,不僅要對抗震墻之間的樓和屋蓋的長寬度比以及對抗震墻的剛度進行控制以外,還要保證樓、屋蓋的統一性和抗震墻的連接也要可靠;對于建筑結構的布置力求采用規則結構,如果碰到比較復雜的結構,可采用防震縫。

      建筑結構設計案例范文第3篇

      關鍵詞:建筑;結構設計;離差最大化;優選;方案;影響因素;分析

      中圖分類號:TU318文獻標識碼: A 文章編號:

      在建筑結構設計中,進行設計方案的優選是建筑結構設計中的重要內容,對于建筑工程施工造價控制以及建筑施工質量保障有著積極的作用和意義。通常情況下,進行建筑結構設計方案優選的目的,是為了通過競爭或者是通過技術、經濟等指標的評價方法,最終選擇出建筑結構設計中技術先進、結構功能完善、經濟成本合理并且安全可靠的建筑結構設計方案,以提高建筑工程施工建設的綜合效益,促進建筑工程施工建設的發展與進步。文章通過對于價值工程優選設計方案方法中存在的問題進行分析,從離差最大化設計方案優選評價原理與模型的建立、具體計算評價等方面,結合建筑結構設計方案的影響因素,進行基于離差最大化的建筑結構設計方案優選分析與探討。

      1、價值工程建筑結構設計方案優選評價局限性分析

      價值工程設計方優選方法,主要就是通過運用價值工程優化設計方案的方法,通過對于設計方案進行技術、經濟等指標屬性的評價,實現經濟與技術統一的工程前期的造價控制實現。在我國,價值工程設計方案優選方法還是具有一定的應用范圍,通常情況下,在進行工程設計方案的優選實現過程中,就是通過設計招投標或者是設計方案優選、限額設計等方式,通過使用價值工程優化設計方案,在對于設計方案進行技術和經濟上的評價后,實現工程設計方案在技術與經濟的統一,并對于工程前期的造價成本進行控制。

      總之,價值工程設計方案優選方法是一種通過應用集體智慧結晶成果和有組織的活動,以設計方案中的設計產品的功能的分析評價為主,是產品設計方案保持在以及較低的成本費用滿足安全可靠的產品必要功能的設計實現。因此,根據價值工程設計方案優選方法的具體方法步驟可知,應用價值工程設計方案優選方法進行建筑結構等設計方案的優選評價中,主要就是對于建筑結構設計方案中的建筑結構設計功能以及設計成本之間的相互關系進行研究,并且根據這種相互關系的研究結果,來進行設計方案的評價優選。

      結合價值工程設計方案優選評價方法的具體優選評價方式與原理,在實際應用中,該方法主要具有以下的局限性與應用問題。首先,價值工程優選方法在進行設計方案中指標權重系數的確定中,具有較大的主觀性;其次,價值工程優選方法的設計方案評價標準不夠完善;最后,價值工程優選方法在進行設計方案中成本系數指標因素的確定中,只是在方案之間進行對比確定,準確性與合理性不足。

      2、基于離差最大化的建筑結構設計方案優選

      離差最大化進行建筑結構設計方案的優選評價,能夠根據不同類型的指標屬性,比如效益型或者是成本型、區間型等,通過對于這些指標偏離程度的計算,并根部不同屬性指標偏離程度的衡量標準不同規律,對于設計方案進行優選評價實現。應用離差最大化進行設計方案的優選評價,其優選評價實質就是通過設計方案中主要評價指標的對比,應用最大離差實現設計方案的優選評價,它對于價值工程優選方法中,功能系數與成本系數相比的設計方案優選評價局限和不足有很好的彌補改善。

      2.1 基于離差最大化的設計方案模型建立

      根據上述離差最大化設計方案的優選評價原理方式,應用離差最大化進行設計方案的優選評價實現中,首先需要進行評價矩陣的建立。

      假設集合D為要進行優選評價的設計方案集合,而D1、D2、D3……Dn為不同的設計方案,對于這些設計方案進行設立的評價指標結合為G,而G1、G2、G3……Gn為不同的評價指標因素。如果存在Di的指標因素Gj屬性值為Yij,那么,就可以用下式(1)所示矩陣,進行設計方案D所對應的的評價指標因素集合D的屬性矩陣表示。

      (1)

      通常情況下,在進行設計方案優選評價中評價矩陣建立時,對于評價矩陣中的評價指標因素多進行效益型以及成本型、固定型三個屬性類型的劃分,其中效益型的評價指標因素中,指標屬性值通常越大越好;而成本型的指標屬性中,指標的屬性值則是越小越好;固定型指標屬性類型中,其屬性值既不能太大,也不能太小,通常以穩定在某個固定值范圍標準為最佳。

      通常情況下,離差最大化設計方案優選評價時,由于不同屬性類型的評價指標之間存在有不同的衡量評價標準和衡量評價單位等,因此,為了避免這種不同衡量標準評價過程中不能統一衡量問題,進行優選評價設計方案的選擇前,應做好相關的規范化處理。如下公式(2)中的a、b和c所示,分別為效益型、成本型和固定型三種不同屬性類型指標的規范化處理表示公式。

      (a)

      (b)(2)

      (c)

      將不同屬性類型的設計方案評價指標在經過上示公式的規范化計算處理后,就可以得到一個決策矩陣,在決策矩陣關系中,設計方案評價指標的屬性值,則是越大越好。

      2.2 指標權重系數的確定

      結合上述優選評價設計方案模型的建立情況,假設每個設計方案的評價指標權向量為W,則W滿足下列關系公式(3)所示計算關系。

      (3)

      并且對于第i中設計方案的綜合評價值,可以通過下列計算公式(4)進行計算得出。

      (4)

      需要注意的是,應用離差最大化進行設計方案的優選評價過程中,結合實際優選評價應用情況,為了方便進行設計方案的優選評價實現,通常hia需要對于離差最大化優選評價計算結果,采用熵值法進行修正處理。

      假設設計方案Di的評價指標Gj和其他設計方案之間的離差值,可以用下列公式(5)進行表示,那么對于設計方案中的評價指標Gj來講,所有設計方案和其它方案之間的總離差值,就可以用下列公式(6)進行計算表示。

      (5)

      (6)

      通過上述計算公式就可以實現對于設計方案中總離差的最大化情況進行計算求得,從而實現對于設計方案的優選評價,但是,為了避免設計方案評價指標權重確定中的主觀性與隨意性對于優選評價結果的影響,就可以對于上述計算公式,進行熵值法修正,得到如下(7)所示權重最優解計算公式,并以此進行設計方案的優選評價。

      (7)

      3、結束語

      總之,基于離差最大化的建筑結構設計方案優選評價方法,是一種相對比較合理,并且適應性較強的設計方案優選方法,進行該方法理論基礎下的建筑結構設計方案優選分析,有利于提高建筑結構設計方案評價水平。

      參考文獻

      [1]項勇,李海凌,盧永琴.設計方案優選中的離差最大化及熵值法[J].西華大學學報.2006(1).

      [2]容芷君,陶芳,陳奎生,應保勝.基于偏好的產品設計方案決策模型[J].武漢科技大學學報.2012(3).

      [3]陳自力,李尊衛.離差最大化法在商業銀行內部控制評價中的應用[J].重慶大學學報.2005(10).

      [4]曲在濱,李全龍,徐曉飛.戰場目標打擊順序的多屬性決策方法[J].計算機工程與設計.2007(13).

      建筑結構設計案例范文第4篇

      關鍵詞:建筑結構設計;概念設計;結構措施

      中圖分類號:TS958文獻標識碼: A

      引言

      在建筑結構設計中,概念設計與結構措施至關重要。設計是建筑工程的基礎,而概念設計則是在工程建設中體現先進思想和規范精神的關鍵。一個優秀的設計師,在對建筑結構進行設計時,除了依靠經驗外,還要能夠運用整體概念設計方法將建筑結構自身、建筑結構與外部環境兩者之間的結構布局、相互影響等完全融入到總體設計方案之中,并能有意識地處理構件與結構、結構與結構的關系,不斷地豐富自己的結構概念,深入、深刻地了解各類結構的性能,并能有意識地、靈活地運用它們,才能更好的促進概念設計及結構措施在建筑結構設計中的完美應用。

      一、建筑結構設計與概念設計分析介紹

      1、建筑結構設計

      在建筑概念領域中,建筑結構設計主要是指將建筑本身所要表達的內容以結構語言的形式進行體現的設計過程,其中,結構語言實際上也就是指結構元素,通常建筑物以及構筑物中的結構體系就是通過眾多的結構元素構筑實現的。一般情況下,建筑建設設計中,建筑結構的設計主要包含三個設計環節,即建筑結構方案的設計以及建筑結構計算、建筑結構施工設計等。其中,建筑結構方案的設計主要就是進行建筑結構形式的確定,而建筑結構形式的確定需要結合建筑工程的實際情況以及建筑工程本身的重要性與作用意義、建筑抗震等級、施工建設相關資料、施工場地的類別等因素進行綜合考慮與確定實施。在此基礎上可以根據確定實現的建筑結構形式,結合建筑設計建設的相關要求,進行建筑結構承重體系以及支撐、受力構件的設置,從而完成建筑結構方案的設計確定。

      2、建筑結構概念設計的涵義

      建筑結構概念設計就是設計師根據業主的建筑要求,運用一系列的設計方法,進行有序的,有組織的,有目標的設計過程,從而形成符合業主要求的概念建筑產品。它的形成以功能優越、造型美觀、技術先進的總體方案為目標,一般有建筑方面的概念設計和結構方面的概念設計,兩者相互影響、相互協調、相互結合。

      3、建筑結構概念設計的地位

      建筑結構概念設計所形成的建筑產品,是先于建筑初步設計的整體計劃方案,為初步設計提供總體概念格局和基本框架,并為規劃、建筑、施工、環境等因素提供統一的設計成果。由于概念設計先于初步設計,先于建筑施工,因此,概念設計在建筑中占有統領和協調地位,是建筑結構設計的靈魂,在建筑結構設計和施工中起到重要的協調作用、檢驗計算、輔助設計優化作用等。因此,建筑結構概念設計在整個建筑中地位不可動搖。

      4、建筑結構設計與概念設計關系分析

      結合上述對于概念設計含義內容的分析可以看出,在建筑設計建設中,對于概念設計來講,結構設計是一個逆向設計過程,它是根據概念設計的思想要求以及原理方法完成建筑結構的設計,而建筑結構設計本身也是一個定量設計發展成為定性設計的設計過程,其中,定量設計是指建筑結構內力以及配筋、穩定性、結構變形等的設計。而對于建筑結構設計來講,概念設計是一種先進設計思想的體現,而建筑結構設計實際上就是在特定空間內以概念設計的整體概念思想實現建筑結構設計的過程,因此,對于建筑結構設計來講,有效運用概念設計能夠實現建筑結構整體安全性的保障,而概念設計本身則是建筑結構設計的重要一部分,兩者在建筑設計建設中具有相輔相成、相互促進的作用關系,不可或缺。

      二、建筑結構設計中的概念設計與結構措施

      建筑結構設計中,對基礎、柱、梁、索等結構構件進行概念設計,并對其進行優化配套,提高建筑結構的質量和穩定性,提高其抗震性能,降低受力變形程度。因此,建筑結構設計需要從總體概念設計出發,將建筑結構分成若干個階段進行概念化優化,從而在總體上掌握建筑本身結構,建筑空間結構和建筑與環境所形成的結構,才能使得建筑結構在安全適用的基礎上得到整體性能的提升。

      1、協同工作概念與結構體系

      協同工作的概念在工業產品的設計與制造中已經有較為廣泛的使用,目的是將內部結構體系能夠高效的進行優化配合,實現其設計壽命?,F階段,輕型鋼結構的應用就是協同工作概念與結構體系完美結合的案例。輕型鋼結構以其質輕、價低、施工進度快、受施工環境影響較小、抗變形,抗震能力好等優點在工業廠房中不斷得到應用。由于輕型鋼結構的抗拉強度比普通混凝土的強度要高出25倍左右,而且不產生裂縫,在建筑結構中具有較好的結構性。另外,鋼結構具有較好的塑性變形特性,當某種原因導致其它結構斷裂時,同時發生在鋼結構上則只是表現為塑性變形,而且變形具有緩沖期,能夠為安全撤離提供充足的時間保障。因此,在協同工作概念下輕型鋼結構作用發揮出色。如某鋼結構廠房,設計為門式輕型鋼結構,總跨度為36m,長度為100m,柱距18m,屋面坡度為1:15,設計使用年限50年,抗震設防烈度為八度。在應用概念設計時,首先要明確門式輕型鋼結構廠房各構件的最大負荷,為了增加穩定性需要設置支撐體系,保證廠房的使用壽命達到設計使用年限。單層廠房輕型鋼結構一般由橫向鋼框架、屋蓋鋼結構、支撐體系、吊車梁和制動梁以及墻架等構成。在某些單層廠房鋼結構中,由于工藝操作上的要求,還可能設有工作平臺[6]。然后,再對結構受力進行有效的分析,以保證同層各柱在相同的水平位移時,能同時達到最大承載能力。

      2、鋼混結構

      鋼管混凝土在當下建筑施工中是時常應用的,是一種將鋼材和混凝土進行混合,達成充分發揮二者性能的新型模式,能夠讓剛度和建筑穩定性有一定程度的提升。應用鋼管和混凝土相結合主要應用的原理有兩個方面可以體現。

      (1)外部鋼管能夠較好的對內部混凝土有所約束,讓混凝土強度可以有所加大,對變形的幾率能夠有效減少。鋼筋混凝土中的結構促使建筑物中的抗震能力不斷加強,合理的解決了高層底層柱軸壓比超限的問題。

      (2)內部混凝土能夠對外部鋼管有力支撐,鋼管和內部混凝土能夠有效結合,從而構成具備一定優勢的互補型效果,讓自身的優勢都可以顯現出較好的補充,所存在的缺陷也能夠互相彌補,讓承載力有所加大,相互結合之后的承載力是兩者承載之和的18倍左右。

      3、懸索結構

      懸索結構所用的全都是拉桿,這就使材料的利用率以及結構的應力水平都變得相當高,可以充分的利用高強度的材料,還可以施加預應力,同時也包括與懸索結構相結合的一些結構模式等,所以懸索結構就比較適合應用于跨度非常大的建筑結構中。例如浙江省人民體育館的屋蓋設計就是概念設計中懸索結構在建筑結構設計中應用的較好案例。其懸索結構由索網、邊緣構件組成。為了得到較好的穩定性,在概念設計時,將預應力分別加在承重主索和穩定性副索上,使其形成穩固的雙曲鞍形索網。在邊緣構件設計上應用了概念設計的鋼筋混凝土結構環形梁,應用預應力錨將懸索固定在環形梁上,并在副索底座上設計承受水平拉力以減小環梁彎矩,極大的提高了懸索結構的剛度支撐和穩定性,保證了屋蓋的設計安全。

      結束語

      綜上所述,概念設計及結構措施在建筑結構設計中的應用,能夠優化結構設計,提高結構承載力和穩定性,使其壽命達到甚至超過設計使用年限,并且建筑結構能夠與周圍環境有機的融合,提高了建筑的使用價值。因此,在建筑結構設計中應用概念設計及結構措施是十分必要的。

      參考文獻

      [1]沈云鑫.淺議建筑結構設計中的概念設計及結構措施[J].《商品與質量?學術觀察》,2013,(1).

      建筑結構設計案例范文第5篇

      【關鍵字】房屋結構;設計;建筑結構;優化

      在進行建筑工程施工之前,均需要依據工程實際及周邊環境,合理進行布局設計,安排具體施工辦法,通過合理施工控制與竣工驗收實現工程質量及功能。一般而言,質量良好,性能完善的房屋建筑,屬于建筑設計人員將建筑功能價值與建筑美學價值的整合與統一成果。房屋結構設計,以實現房屋建筑結構功能、美觀及應用價值為目標。采取建筑結構優化設計方法,是在房屋設計基礎上,進一步優化資源配置,最大限度實現房屋現實需求。本文結合某工程實際,探究建筑機構設計優化重要性及其具體辦法。

      一、工程概況

      本建筑工程位于廣東省揭陽市,屬于商業住宅建筑,其建筑面積為32680O,地上設計32層,地下設計2層,建筑主體商業部分層高設計為4.9m,住宅部分層高設計為3.0m,建筑總高度為98m。該工程建筑基礎持力層屬于稍密卵石層,設計為平板式樁筏基礎,建筑結構體系應用剪力墻結構。為確保該房屋建筑結構設計質量,提出應用房屋建筑結構設計優化方法,對該建筑工程進行設計優化,以實現建筑工程質量及功能,實現其整體效益。

      二、房屋建筑工程結構設計優化所依托的理論基礎

      房屋建筑工程結構設計,其行為本身屬于技術含量高,專業性突出的活動。設計工作人員在執行房屋結構設計任務時,需要綜合考慮房屋建筑地質水文、周邊環境、建筑功能需求及其各項性能指標,包括建筑工程的功能指標、美學價值指標。功能指標,即建筑工程作為人們生活辦公的場所,其應具備的基礎性應用功能,建筑審美指標,指的是建筑結構外形表現,給人一種結構協調,外觀美感的視覺享受。在房屋建筑設計過程中,需要綜合考慮房屋性質所要求的基礎性能,考慮其結構搭配與外觀表現。在這種房屋結構設計理念下,要求設計工作人員,從多種建筑結構設計方案中選擇出最佳方案,通過方案優化,完成房屋結構設計綜合目標。換一種角度而言,通過科學化方法進行表述,則為:結合數學知識與相關建筑學知識,在多種設計方案中選擇出與整體設計目標相符,最適宜的設計方案。

      房屋結構設計中建筑結構設計優化,指的是建筑結構設計過程中,需要進行設計理念更新,選擇應用具備先進性與科學性的設計篩選方案,優選出各方面達到最佳效果的一種設計方法。建筑工程其內部結構錯綜復雜,所涉及的系統較多,為實現建筑工程結構完美協調,發揮最佳功能優勢,需要重視并應用建筑結構設計優化方法。一般而言,建筑結構優化,主要以房屋頂部、房屋、房屋細節結構設計優化為中心,依據實際需求,合理優化布局,在優化結構過程中,實現建筑工程的整體效益。建筑設計要求,房屋平面結構表現應平整,盡量降低平面建造質量與房屋剛性結構之間所存在的差異,彰顯出建筑工程對稱美感,確保在出現較大水平作用力狀況下,建筑結構不會出現扭曲及不安全狀況。在確保房屋建筑基礎功能前提下,需要采取豎直貫通方式的承重結構,以提高建筑工程承受豎直作用力的承受能力。依據漸變規律,進行房屋豎向剛性程度指標設計,防止出現剛性結構角度突變。

      三、房屋結構設計中的建筑結構設計優化的現實意義分析

      在房屋結構設計過程中,綜合應用建筑結構設計優化方式,有助于實現建筑工程現實應用功能、外觀美感與整體經濟效益,通過結構設計優化,還可以實現建筑成本節約,加強建筑生態環境保護,簡而言之,采取建筑結構設計優化,有助于實現房屋建筑整體效益。在市場經濟大環境下,建筑商在進行房屋建筑設計施工中,要求確保建筑工程基礎應用能力的基礎性,最大限度降低房屋建筑設計成本,降低施工成本,從而降低建筑投資。確保房屋建筑結構合理穩定,滿足用戶不同層次需求,是實現建筑工程整體效益的基礎性保障。

      社會實踐證明,與傳統的建筑結構設計方式相比,建筑結構設計方案優化,能夠降低房屋30%左右的成本,且通過結構優化,可以更好實現建筑工程資源合理配置,實現建筑材料的充分利用,更好協調建筑單元,發揮建筑功能優勢;通過創新設計,在保證建筑安全性基礎上,實現更高標準,通過結構優化,實現最佳效益。

      四、基于工程實例的建筑結構設計優化策略

      該建筑工程位于廣東省揭陽市,屬于商業與住宅建筑,為實現更好效果,決定對該建筑工程進行結構設計優化,其結構設計優化具體策略如下:

      (一)結構模型設計

      房屋建筑整體設計優化可以分為三個環節,分別為變量的選擇與確定、確定函數與條件衡量。其中,變量的選擇與確定,指的是對設計方案存在著重要影響因素的參數值,作為變量為設計人員所選擇應用。如該建筑工程的目標參數主要包括建筑價格參數,預期損失參數,工程控制參數、房屋結構可靠性參數等。在房屋結構設計中,設計人員選擇變化幅度較小的參數作為重要參考指標,會降低建筑結構設計難度系數。在結構設計眾多相似函數中,需要選擇出與房屋橫截面尺寸及鋼筋尺寸面積函數最適應函數,選擇該函數并分析函數性質,通過函數優化,降低房屋建筑成本。條件衡量,重點表現為房屋結構設計約束指標,具體而言為建筑房屋尺寸、架構剛性、受力限度、結構確定性、變形限度、組建規格等。在進行結構設計優化過程中,設計人員結合該工程實際情況,明確工程約束性條件,確保該工程條件滿足相關要求,實現設計結果最優化。

      (二)合理選擇計算方法

      房屋結構設計中會應用到較多計算程序,而建筑結構優化的過程,則屬于建筑工程復雜變量、約束性條件及其他設計條件的計算過程。在進行數據驗算過程中,多將約束性條件進行轉變,設置為不附帶約束條件問題,從而確保計算精度,減少計算時間。如該工程筏基礎優化數學模型為:

      Min A=F(XAi,YAj)

      S、T,P≤f

      Pmax≤1.2f

      其中,XAi與YAj代表自變量,p代表基礎底面平均壓力設計值,f代表地基承載力設計值,采取漸進搜索法進行模型求解,實現結構優化。

      (三)選擇應用最優程序

      在房屋結構模型設計后,科學選擇計算方法,在此基礎上,進行模型程序最優化處理。最優設計程序,需要表現出功能完善,運轉高效,其程序多是由多個分程序相組合構成的綜合程序,從而發揮作用。

      (四)分析統計數據,確定最佳方案

      在完成數據計算后,設計人員需要統計數據分析,研究并獲取不同建筑結構設計方案之間存在的異同,通過綜合分析與綜合衡量,最終確定出符合工程實際的最佳方案。在統計數據分析過程中,要求設計人員多層思考,綜合考慮細節,科學處理工程技術與工程經濟效益之間的關系。

      五、結語

      為實現建筑工程經濟效益、社會效益,提出對房屋建筑進行結構設計優化。結合工程實例,從房屋建筑工程結構設計優化所依托的理論基礎出發,探究房屋結構設計中的建筑結構設計優化的現實意義,社會實踐證明,通過建筑結構設計優化,有助于實現建筑工程整體效益,研究其結構設計優化具體策略,通過結構模型設計、合理選擇計算方法、選擇應用最優程序、分析統計數據確定最佳方案,實現建筑結構設計優化,實現建筑工程整體效益。

      參考文獻

      [1]尹英華.房屋結構設計中的建筑結構設計優化[J].城市建設理論研究(電子版),2013,(19).

      [2]閆新紅,王雄飛.淺談房屋結構設計中的建筑結構設計優化[J].房地產導刊,2014,(2):44-44.

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