概念设计在结构设计中的应用？

一、概念设计的涵义 概念设计就是从结构总体方案设计一开始，就运用人们对建筑结构抗震已有的正确知识去处理好结构设计中将遇到的问题，诸如:房屋体形、结构体系、刚度分布、构件延性等等。从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措施。从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理抗震设计的目的。也就是说概念设计是工程师运用思维和判断力，根据从大量震害经验得出的结构抗震原则，从宏观上确定结构设计中的基本问题。因此，工程师必须从主体上了解结构抗震特点，振动中结构的受力特征，抓住要点，突出主要矛盾，用正确的概念来指导概念设计，才会获得成功。由于概念设计包括的范围极广，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，这些设计原则和结构概念中，较为重要的是结构总体设计。 二、结构总体设计的注意要点 1.延性耗能 在建筑结构的整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。结构延性一般用延性系数表示，它表示的是结构极限变形(位移、转角、曲率)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:(1)首先应选取合适的梁截面尺寸，以获得合适的配筋率，避免梁受拉筋过多或出现超筋。因此，对区梁的配筋率要大大低于一般梁的配筋率。(2)梁上部(跨中)和下部(端部)配置适量的受压筋。(3)提高梁混凝土强度等级，采用中低级钢筋对延性有利。(4)T形梁比矩形梁延性好。(5)注意加密箍筋。区钢筋混凝土梁的位移延性系数一般要求不得低于4。 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动主脉冲卓越周期的作用时，一方面利用结构中增设的赘余杆件的屈服和变形，来耗散输入能量;另一方面利用赘余杆件的破坏和退出工作，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程度，是对付高烈度的一种经济有效的方法。 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中不考虑承受重力荷载以及风、等侧力荷载的部件，如内隔墙，框架填充墙，建筑处围墙板，楼梯等。实际上，在作用下，高层建筑中的这些部件或多或少地参与工作，从而改变了整个结构或局部构件的刚度，承载力和传力路线。造成未曾估计到的局部震害。在钢筋混凝土框架体系的高层建筑中，这些影响为普遍。(1)砌体填充墙的抗震作用：①使结构刚度增大，自振周期缩短，水平力增大30%~50%。②改变了结构的剪力分布状况。③砌体填充墙具有较大的抗推刚度，限制了框架的变形，从而减小了整个结构的侧移幅值。 (2)柱端震害，在中，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。在框架体系设计中必须考虑，并采取恰当的预防措施。(3)形成短柱破坏。采用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。由于窗裙墙对框架柱的刚性约束，减短了柱的有效长度，使它变成了短柱，承担的力大增，发生剪切破坏。因此，采用贴砌围护方案或墙、柱柔性连接方案都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，在施工图中，应当说明清楚。 三、案例讨论 郑州市郑东新区景峰项目情况：地上34层共120m，地下共3层，其中地下第3层为5级人防。该结构为超高层结构，框架-剪力墙结构体系。其中在地上第三层有局部框值转换。在方案设计阶段，框架的轴线尺寸己经由建筑确定，梁柱截面尺寸根据竖向荷载及粗估的水平作用效应确定。后问题是剪力墙如何布置、数量多少。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。所以结构工程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面积，结合建筑要求设计出经济合理的方案。 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。均匀、分散是要求剪力墙的片数多，每片的刚度不要太大，也就是说布置很多片短的剪力墙;并且在楼层平面上均匀布开不要集中在某一局部区域。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。 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:（1）竖向荷载较大处。这样可以获得三点好处:①较大重力荷载引起的较大作用，可以直接传到剪力墙上;②剪力墙承受很大的弯矩和剪力，有了较大轴向压力来平衡，可以减小墙体的拉应力，并提高墙体的受剪力承载力;③可以避免使用较大截面梁、柱的框架来承担较大的竖向荷载。（2）平面形状变化处或楼盖水平刚度剧变处。这样可以消除时在该部位楼板中引起的应力集中效应。（3）楼梯间、电梯间以及楼板较大洞口的两侧。根据本工程特点，剪力墙的平面位置布置在竖向荷载较大处。 3.剪力墙间距。在框—剪体系中，剪力墙是主要抗震构件，承担着80%以上的力;框架是次要抗震构件，仅承担加%以下的力。要保持框一剪体系这一结构特性，以剪力墙为侧向支撑的各层楼盖，在力作用下的水平变形就需控制在很小数值范围以内，使框架的侧向变形与剪力墙大致相同。否则，就需要通过空间分析来考虑楼盖水平变形所引起的框架剪力增值。在实际工程中，剪力墙间距一般在2.5B及30m以内。

概念结构设计的解释 概念结构设计的主要任务概念结构设计的解释 概念结构设计的主要任务


概念结构设计的解释 概念结构设计的主要任务


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建筑结构设计中概念设计与结构措施探析？

近年来，建筑行业已经成为我国经济体系中的重要组成部分，其发展受到人们的广泛重视。在建筑工程中建筑结构的设计更是重中之重，为优化建筑结构设计，寻找佳结构设计方案，则必须将结构设计与概念设计相结合，在遵循概念设计的同时更要结合结构设计的实际情况，充分发挥个人经验，以减少建筑结构成本，提高建筑工程的经济性，保证建筑工程的质量。

概念结构设计是什么？

概念结构设计的任务 概念结构设计的任务是在需求分析阶段产生的需求说明书的基础上，按照特定的方法把它们抽象为一个不依赖于任何具体机器的数据模型，即概念模型。概念模型使设计者的注意力能够从复杂的实现细节中解脱出来，而只集中在重要的信息的组织结构和处理模式上 概念结构设计的策略 主要有四种策略：自顶向下，自底向上，由里向外（逐步扩张）和混合策略。 概念结构设计的方法

如何把概念结构设计，逻辑结构设计，物理结构设计阐述清楚

概念结构设计的任务是在需求分析阶段产生的需求说明书的基础上,按照特定的方法把它们抽象为一个不依赖于任何具体机器的数据模型,即概念模型.概念模型使设计者的注意力能够从复杂的实现细节中解脱出来,而只集中在重要的信息的组织结构和处理模式上.概念模型具有以下的特点：

l、概念模型是对现实世界的抽象和概括,它真实、充分地反映了现实世界中事物和事物之间的联系,能满足用户对数据的处理要求.

2、由于概念模型简洁、明晰、于计算机,很容易理解,因此可以用概念模型和不熟悉计算机的用户交换意见,使用户能积极参与数据库的设计工作,保证设计工作顺利进行.

3、概念模型易于更新,当应用环境和应用要求改变时,容易对概念模型修改和扩充.

4、概念模型很容易向关系、网状、层次等各种数据模型转换.逻辑结构设计的任务是将基本概念模型图转换为与选用的数据模型相符合的逻辑结构.逻辑结构设计的步骤：概念模型、一般数据模型、特定持的数据模型、优化的数据模型.物理设计的任务是根据具体计算机系统(DBMS和硬件等)的特点,为给定的数据库模型确定合理的存储结构和存取方法.所谓的“合理”主要有两个含义：一个是要使设计出的物理数据库占用较少的存储空间,另一个对数据库的作具有尽可能高的速度.

高层建筑结构概念设计

高层建筑结构概念设计

高层建筑结构的概念设计含义高层建筑的结构概念设计是指在高层房屋设计中利用概念的方法来进行判断和推理、创新决策的一个过程。

摘要： 高层建筑一直是被当下广泛使用的。在高层建筑结构设计中，房屋高度因素一直是影响设计的关键因素。所以这类建筑在结构受力等方面都具有比较严格的要求，包括在建筑本身要承载的风荷载以及抗震效果都对高层建筑设计有着很高的要求。所以，本文将对高层建筑结构概念设计以及高层剪力墙结构的优化进行探讨和浅显的分析。

：高层建筑;概念设计;高层剪力墙;结构优化

一、高层建筑结构定义以及概念设计

1、高层建筑结构定义通常我们会把超过一定楼层数或一定的高度的建筑称之为高层建筑。对于高层建筑的海拔高度设定各国的要求不一样，标准也就不一样。在这里，我们主要了解我国对于高层建筑结构的定义。在，以前的相关规定，八层以上的楼层建筑都称之为高层建筑，而就现在来看，将近二十层的楼房被称之为中高层，三十层楼层的房屋将近一百米高称为高层，而五十层左右的楼房大于两百米的被定义为超高层。

在新的《高层建筑混凝土结构技术规程》里的规定是这样：十层及十层以上或高度超过二十八米的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑楼房高度超过一百米时，则称之为超高层建筑。的房屋六层及六层以上就必须需要安装电梯，对十层楼层以上的房屋就必须得有特殊的防火措施，所以的《民用建筑设计通则》(GB50352—2005)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)中将十层及十层往上的住宅房屋与房屋高度超过二十四米的公共建筑和综合性建筑都统称之为高层建筑。

2、高层建筑结构的概念设计1)高层建筑结构的概念设计含义高层建筑的结构概念设计是指在高层房屋设计中利用概念的方法来进行判断和推理、创新决策的一个过程。通常包括了设计中运用到的材料、风荷载能力、结构的形体、节骨点，构型的选择方面，同时也包括了关于计算参数、计算方法的使用，以及对于结果的判断、选择以及调整。

另外还包含了高层建筑结构的制造和安装过程的详细策划等等。但是概念设计有一个弊端就是高层建筑中提出的新的理念，它其实是缺少一个专门的理念支持的，所以还要结合在实践中的不断经验应用、研究、总结和积累。2)高层建筑结构的意义房屋概念设计它的意义就在于：，是对于传统教学方式的补给，传统的教学式主要是老师来规划题目、设计参数，学生计算、绘图。其实这样一方面的确是提高了学生的执行能力，但是另外一方面是忽略了让学生主动探索、选择、创新、决策能力的培养，所以在对房屋概念设计中，除了要的计算方式还要拥有灵活的概念设计思想。

第二，对于一般设计经验的总结和升华，我们通常的高层设计都是凭借经验或者是总工程来定夺，但是这就造成了一般设计人员没有能够履行自觉的进行概念设计，这样是比较难进行对于理论的.实践升华的，所以每个设计师都应该自觉的履行概念设计的职责，探索新的设计思路。第三，推动的进步，现在上追求的粗放型的发展，就会对于房屋设计质量进行自觉忽略，只追求工程量，不注重降低标准会对安全造成很大的隐患。人口数量的不断剧增，造成很多压力包括环境方面的压力。所以概念设计的就是要对于这些问题进行正确的跟合理规划。

二、高层剪力墙结构及优化

1、高层剪力墙结构说到高层建筑不得不说下人们越来越重视的在高层建筑中剪力墙的结构优化设计。剪力墙结构在整个建筑物中是很重要的形式之一，其优点主要是防风，抗震还有就是经济性能高等优点。一方面能保证建筑的功能性和安全性，另一方面又能节约成本。剪力墙分为两种，一种是平面剪力墙另一种则是筒体剪力墙。前者主要是用于钢筋混凝建筑或是无梁建筑结构，普遍用于相对于低层的建筑物。后者主要用于高层建筑结构当中，通常也是钢筋混凝土浇筑而成，有利于剪力墙防风荷载和抗震的性能。

2、高层剪力墙结构的优化剪力墙的用钢量是在整个住宅建筑标准中含钢量的百分之四十五到百分之六十五。用在剪力墙边缘的结构部件的含钢量约有百分之三十到五十左右，所以对于经济指标来说，是取决于剪力墙的好坏的。按常规，剪力墙的安置规则是如何尽量减少其数量和考虑减少其边缘的那些部件来尽可能的获得建筑物的抗侧，抗扭的刚度，而另一方面又能减少一部分经济的支出。

剪力墙的结构优化我觉得应该分为以下的几点：，加强周边力量，减弱中间的力量，就是说把剪力墙安置在周围的房屋围护墙结构处，如果有必要，就在房屋的窗台之间设置高梁来提升整体的刚度。像比如电梯楼道间的剪力墙作为建筑物中部的剪力墙就可以适当减少一些，这样更有利于提高主体建筑机构的抗扭度。第二，尽量多添加和均匀长墙，减少短墙的设置，但长墙长度都应该小于等于八米，不得超过八米。

在保证各个墙体的承重能力下，应该精心挑选有利于承受水平竖向荷载的间隔墙作为剪力墙，但是要尽量拉大剪力墙的间距，避免了在同个小区域布置了多条剪力墙。通过加长剪力墙的高度，来减少剪力墙的重复设置，有利于提升整个建筑结构的抗扭性和灵活性。能够使剪力墙破坏的模式主要是剪跨比和轴压比，只要剪跨比不要小于二，轴压比在正常范围里面，那么高层的剪力墙就算墙长大于了八米，剪力墙的剪跨比一般都是会大于二的，也就说明能够满足其延性破坏的要求。

但是要避免个别墙肢作为长墙，如果因为个别墙肢相对较长，而其余的墙肢较短时，有时就会引起其余结构不能起到第二道抗震的防线，就会制造安全隐患。第三，就是剪力墙在设置时尽量设置为“L”、“T”、“十”字型，应该要避免设置形状过于复杂曲折。第四，应该设置连续性的剪力墙，比如多一些半框设计在里面，更能减少空间的复杂，可以说是化繁为简。第五，剪力墙的厚度应该跟随其高度的变化较为均匀的做出适当变化。

三、结语

综上，合理的概念设计和结构优化对于剪力墙的升级有着很重要的意义。我们不仅仅要有按着某些已成文的设计参数的执行能力，还需要有着对于概念设计的思维。对于结构优化，我们要化繁为简，考虑周全，能够在不浪费的情况下做到既能对建筑设计有很好的启迪，又能满足建筑的安全性达到更高的要求。

参考文献：

[1]凃浩.高层建筑的结构优化设计研究[J].信息化建设.2016(01)

[2]茹牧野.高层建筑造型艺术与结构概念设计思路探索[J].江西建材.2015(09) ;