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時間：2023-03-16 17:17:57
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一、前言
鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)是建筑工程中最常用的2種結(jié)構(gòu)形式。鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)各有所長，前者具有重量輕、強(qiáng)度高、延性好、施工速度快、建筑物內(nèi)部凈空氣大等優(yōu)點(diǎn)，而后者剛度大、耗鋼量少、材料費(fèi)省、防火性能好。綜合利用這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)為高層以建筑的發(fā)展開辟了一條新途徑。統(tǒng)計分析表明，高層建筑采用鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)和用鋼量約為鋼結(jié)構(gòu)的70%，而施工速度與全鋼結(jié)構(gòu)相當(dāng)于，在綜合考慮施工周期、結(jié)構(gòu)占用使用面積等因素后，混合結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)于全鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
最近建設(shè)部和國家冶金工業(yè)局在頒布的《建筑用鋼技術(shù)政策》中，將鋼——混凝土混合結(jié)構(gòu)列為要大力推廣的建筑新技術(shù)，可以預(yù)見，混合結(jié)構(gòu)在高層辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院及住宅等建筑中將有較廣泛的應(yīng)用。
二、索張拉結(jié)構(gòu)
索張拉結(jié)構(gòu)基本受力構(gòu)件有三類：受壓構(gòu)件、受彎構(gòu)件和受拉構(gòu)件。
對于受壓構(gòu)件，當(dāng)構(gòu)件長細(xì)比較大時，由于構(gòu)件會發(fā)生整體失穩(wěn)，構(gòu)件的作用不能充分發(fā)揮。對于受彎構(gòu)件，由于構(gòu)件截面應(yīng)力不均勻，截面邊緣的最大應(yīng)力往往控制構(gòu)件的設(shè)計，使得構(gòu)件材料不能充分發(fā)揮作用。只有受拉構(gòu)件，截面的應(yīng)力均勻，不會發(fā)生整體失穩(wěn)，如利用高強(qiáng)鋼索做成受拉構(gòu)件，能最大限度地發(fā)揮受拉構(gòu)件的作用，提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。
在結(jié)構(gòu)體系中巧妙利用張拉構(gòu)件，結(jié)合少數(shù)剛性受壓構(gòu)件，可構(gòu)成受力合理的高效張拉結(jié)構(gòu)體系，不僅承載力高、剛度大，且能使各種材料的強(qiáng)度均得到很好的發(fā)揮。
三、索穹頂結(jié)構(gòu)
索穹頂結(jié)構(gòu)實際上是一處特殊的索－膜結(jié)構(gòu)，是近幾年才發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)效率極高的張力集成體系。其外形類似于穹頂，而主要的構(gòu)件是鋼索，由始終處于張力狀態(tài)的索段構(gòu)成穹頂，利用膜材作為屋面，因此被命名為索穹頂。由于整個結(jié)構(gòu)除少數(shù)幾根壓桿外都處于張力狀態(tài)，所以充分發(fā)揮了鋼索的強(qiáng)度，只要能避免柔性結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的結(jié)構(gòu)松弛，索穹頂結(jié)構(gòu)便無彈性失穩(wěn)之虞，所以，這種結(jié)構(gòu)重量極輕，安裝方便，可具有新穎的造型，經(jīng)濟(jì)合理，被成功地應(yīng)用于一些大跨度和超大跨度的結(jié)構(gòu)。
四、膜結(jié)構(gòu)
膜結(jié)構(gòu)是張力結(jié)構(gòu)體系的一種，它以具有優(yōu)良性能的柔軟織物為膜材，由膜內(nèi)的空氣壓力支承膜面（充氣式膜結(jié)構(gòu)或所承式膜結(jié)構(gòu)），或利用鋼索或風(fēng)性支承結(jié)構(gòu)向膜內(nèi)預(yù)施加張力（張力膜結(jié)構(gòu)），從而形成具有一定剛度、能夠覆蓋大空間的結(jié)構(gòu)體系。膜結(jié)構(gòu)采用的薄膜的材料，大多采用涂層織物薄膜，分為兩部分，內(nèi)部為基材織物，主要決定膜材的力學(xué)性質(zhì)，提供材料的抗拉強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度等；外層為涂層，主要解決膜材的物理性質(zhì)，提供材料的耐火、耐久性及防水、自潔性等，常用膜材一般為聚酯織物涂敷氯乙烯涂層膜材、玻璃纖維織物涂敷聚四氟乙烯涂層或有機(jī)硅樹酯涂層膜材。膜材并接的結(jié)構(gòu)接縫多采用熱焊，非結(jié)構(gòu)接縫采用縫合。
膜結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：造型活潑優(yōu)美，富有時代氣息；自重輕，適合大跨度的建筑，充分利用自然光，減少能源消耗；價格相對低廉，施工速度快；結(jié)構(gòu)抗震性能好。
充氣膜結(jié)構(gòu)有單層、雙層、氣肋式三種形式，充氣膜結(jié)構(gòu)一般需要長期不間斷地能源供應(yīng)，在低拱度大跨度建筑中的單層膜結(jié)構(gòu)必須是封閉的空間，以保持一定氣壓差。在氣候惡劣的地方，空氣膜結(jié)構(gòu)的維護(hù)有一定的困難，不少建筑曾遭意外的漏氣而下癟。五、高效預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系
高效預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是指用高強(qiáng)度材料、現(xiàn)代設(shè)計方法和先進(jìn)的施工工藝建筑起來的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，是當(dāng)今技術(shù)最先進(jìn)、用途最廣、最有發(fā)展前途的一種建筑結(jié)構(gòu)型式之一。目前，世界上幾乎所有的高大精尖的土木建筑結(jié)構(gòu)都采用了高效預(yù)應(yīng)力技術(shù)，如，大型公共建筑、大跨重載工業(yè)建筑、高層建筑、大中跨度橋梁、大型特種結(jié)構(gòu)、電視塔、核電站安全殼、海洋平臺等幾乎全部采用了這一技術(shù)。
近年來，高效預(yù)應(yīng)力技術(shù)在我國發(fā)展迅速，已制定專門的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工規(guī)程、工程中應(yīng)用的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系也很豐富。典型工程實例有：面積最大的單體預(yù)應(yīng)力工程是首都國際機(jī)場新航站樓工程，每層建筑面積約8.8萬平方米，總建筑面積約35平方米，在混凝土板、墻、框架、柱以及鋼屋架、鋼梁和鋼管網(wǎng)架中大量采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)；柱網(wǎng)最大的預(yù)應(yīng)力工程是深圳車港工程，標(biāo)準(zhǔn)層平面尺寸159×103.5米，標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)16×25米，總建筑面積9.5萬平方米；最在的預(yù)應(yīng)力鋼桁架工程是北京西站主站房工程，該預(yù)應(yīng)力鋼桁架跨度45米，桁架上承40米高的中式門樓，門樓總重5400余噸；層數(shù)最多的預(yù)應(yīng)力工程是廣東國際大夏主樓，總計63層；高度最高的預(yù)應(yīng)力工程是青島中銀大廈，總高度241米，58層，等等因篇幅所限，文章重點(diǎn)介紹首都國際機(jī)場新航站樓工程和北京西客站主站房工程。
1.1工程師缺乏實際工程經(jīng)驗
由于我國的科技水平不高，不能準(zhǔn)確的判斷地震的成因，并且對其預(yù)測，造成居民的很大損失，還有在地質(zhì)地震等方面的研究不夠，特別是建筑物的抗震能力方面。這就導(dǎo)致我國建筑設(shè)計中抗震設(shè)計的發(fā)展滯后，而且也沒有統(tǒng)一規(guī)范的設(shè)計理念，因而很難實現(xiàn)建筑設(shè)計的抗震目標(biāo)。
1.2工程師對實際情況的考量不足
目前，很多建筑工程師只是根據(jù)數(shù)據(jù)和固有的一些參數(shù)進(jìn)行施工，缺少對地區(qū)的實際情況進(jìn)行考量。因為不同地區(qū)地質(zhì)的構(gòu)造截面的實際承載能力不同，所以要結(jié)合實際情況進(jìn)行檢測計算。不能根據(jù)固定地震降級系數(shù)來進(jìn)行施工，例如，我國建筑抗震設(shè)計中的把地震降級系數(shù)固定為2.81，容易導(dǎo)致工程師把小級別的抗震應(yīng)用到建筑抗震設(shè)計中，當(dāng)遭到大級別的地震時，建筑物不具備抗震能力，會造成很大的損失。
2.建筑抗震設(shè)計的注意要點(diǎn)
2.1堅持建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的對稱原則
目前，根據(jù)相關(guān)的建筑抗震設(shè)計規(guī)定，建筑工程師要堅持建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則，同時要求結(jié)構(gòu)設(shè)計師做大簡單、規(guī)則的設(shè)計，從而做到建筑物遇到小級地震不壞、中級地震可以修補(bǔ)、高級地震不會倒的目標(biāo)。并且要求工程結(jié)構(gòu)設(shè)計師遵循豎向形態(tài)的建筑規(guī)則，通常選擇方形和圓形的形狀，因為矩形和梯形的形狀規(guī)則比較均勻。按照此類形狀設(shè)計的建筑物，在遇到地震時內(nèi)部構(gòu)件承受力比較均衡，通常只會出現(xiàn)平移震動，而一些非對稱結(jié)構(gòu)的建筑在地面平移時，會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)震動，主要是因為建筑物的質(zhì)心和剛心不能重合，當(dāng)發(fā)生地震時，建筑物的內(nèi)部構(gòu)件會遭到嚴(yán)重的破壞，發(fā)生變形。
2.2注重建筑構(gòu)件與連接點(diǎn)處質(zhì)量
在建筑工程設(shè)計和施工過程中建筑構(gòu)件的合理配置以及連接點(diǎn)處的質(zhì)量與建筑施工安全質(zhì)量存在直接的聯(lián)系。并且在新型建筑材料問世的同時建筑物的外部設(shè)計大都會采用新型建筑材料，例如大理石、瓷磚等。而建筑室內(nèi)裝飾也會使用到吊頂?shù)燃夹g(shù)。這些室內(nèi)以及立面裝飾本身存在抗震性能的問題，并且其與建筑主體的牢固連接也是抗震設(shè)計的關(guān)鍵。近幾年，在一些地震災(zāi)害中，發(fā)生過很多下“玻璃雨”的事情，主要原因是目前的技術(shù)還不能防止地震中玻璃幕墻的變形，因此，在很多地震中，一些高層建筑的玻璃幕墻會遭到很大的破壞。所以，如果在建筑中采用玻璃幕墻，必須提高建筑構(gòu)件與連接處的質(zhì)量，從而保證玻璃幕墻在地震時不會變形。并且在遭遇地震時能夠與建筑物脫離，將所受到破壞的程度降到最小。此外，在內(nèi)隔墻、玻璃隔斷等構(gòu)件的設(shè)計上也要提高連接點(diǎn)的質(zhì)量，保證建筑主體連接點(diǎn)的牢固性，從而提高建筑物的抗震性。
2.3關(guān)注建筑頂部抗震
建筑屋頂?shù)目拐鹪O(shè)計對于高層建筑物有重要的影響。這就要求設(shè)計師十分重視建筑頂部的抗震設(shè)計，在遭遇地震時，建筑屋頂過高、過重都會加重建筑的變形程度，特別是我國的高層建筑物中普遍存在這樣的問題，如果不重視高層建筑屋頂?shù)目拐鹪O(shè)計，發(fā)生地震時，下層建筑物會受到很大的影響。如建筑的屋頂與下層建筑的重心沒有位于同一條直線上，那么建筑屋頂?shù)目箓?cè)力墻也會與下層建筑的抗側(cè)力墻出現(xiàn)分離，當(dāng)?shù)卣鸪霈F(xiàn)時則會加劇損壞。因此在高層或超高層建筑設(shè)計中應(yīng)該使用新型高強(qiáng)度輕質(zhì)的建筑材料，盡可能保證屋頂?shù)闹匦呐c下層建筑的重心位于通一條直線。當(dāng)建筑屋頂?shù)妮^高時要保證其抗震定性，緩解地震帶來的變形作用。此外頂部結(jié)構(gòu)的設(shè)計也適當(dāng)?shù)倪x用強(qiáng)度高、剛性均勻輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料。
2.4建筑豎向布置
建筑豎向布置主要體現(xiàn)在建筑物的高度結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及剛度的設(shè)計中，特別是在高層或超高層建筑中建筑的豎向布置對于建筑抗震設(shè)計來說更加重要。建筑樓層的使用功能差異導(dǎo)致建筑物樓層分布的質(zhì)量和剛度均不一致，例如樓層包括游泳池、會議室、健身房等。樓層的功能導(dǎo)致樓層上下之間的剛度差異過大。高層建筑中剛度最差的樓層的抗震性能最為薄弱，在出現(xiàn)地震時即為變形嚴(yán)重的薄弱層。在建筑設(shè)計中由于樓層功能不同導(dǎo)致的墻體不連續(xù)，柱子不對稱等極大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震設(shè)計中應(yīng)該盡量保證豎向的剛度分布靠近，尤其是在結(jié)構(gòu)上剛度轉(zhuǎn)換層更加要著重注意。
2.5建筑設(shè)計需要達(dá)到的設(shè)計限值
在實際的工程操作以及設(shè)計時，一定要嚴(yán)格遵循我國相關(guān)部門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，例如在8度的防烈度情況下，粘土磚多對地震降級系數(shù)固定為2層建筑物的高度不能夠高于18m，建筑層數(shù)不能大于6層等。一旦超過相關(guān)的規(guī)定，就會嚴(yán)重影響到建筑物的抗震能力，除此之外，對于建筑物局部的墻體尺度也要控制它的最小值，保與實際情況結(jié)合在一起證墻體截面的抗震強(qiáng)度能夠滿足抗震要求，避免墻體在地震時不會出現(xiàn)開裂或者倒塌等破壞情況的發(fā)生。
2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)受力分析
剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計有著自己的設(shè)計規(guī)則及原理。由于剪力墻通常情況下高度、寬度要比厚度大很多，因此其何特征像板,但與板有很大的差別，板是按受彎構(gòu)件計算，剪力墻是按壓彎構(gòu)件計算。因此在進(jìn)行其結(jié)構(gòu)設(shè)計分析時就需要考慮到其具體的設(shè)計差別。此外還包括剪力墻的肢長、墻厚度范圍有著自身的特性，因此當(dāng)墻肢截面高度與厚度之比hw/tw≤4時，應(yīng)按框架柱結(jié)構(gòu)設(shè)計；當(dāng)hw/tw>8時為一般剪力墻；當(dāng)4≤hw/tw≤8時短肢剪力墻，這也是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則之一。剪力墻結(jié)構(gòu)是由一系列縱向、橫向剪力墻與梁、板所組成的空間結(jié)構(gòu)。其主要承受兩類荷載：一類是豎向荷載，豎向荷載主要是梁板傳來的恒載、活載、剪力墻身自重及豎向地震作用；另一類是水平荷載，主要為水平風(fēng)荷載和水平地震作用。剪力墻的內(nèi)力、變形分析包括承載能力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)下分析。在承載能力極限狀態(tài)下，剪力墻在各種工況下不致破壞，能夠安全地承受重力荷載作用。在正常使用極限狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)變形滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)耐久性也滿足設(shè)計要求。剪力墻的變形主要是彎曲變形，框架結(jié)構(gòu)的變形主要是剪切變形。為了使剪力墻實現(xiàn)彎曲破壞的延性破壞模式，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》簡稱高規(guī)，規(guī)定墻長不宜大于8m。實際上影響剪力墻破壞模式的兩個主要因素是剪跨比和軸壓比，只要剪跨比>2，且軸壓比不超過規(guī)范規(guī)定限值，能夠?qū)崿F(xiàn)延性的破壞模式。當(dāng)剪力墻墻長大于8m時，盡量在墻中部開洞形成雙墻肢，通過弱連梁連接。這樣剪跨比一般也會大于2，即能滿足延性破壞的需求。在地震作用下通過連梁來耗能，連梁端部首先進(jìn)入塑性變形，形成塑性鉸，這樣連梁起到第一道抗震防線的作用。
3連梁設(shè)計
高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于開間不大或墻長較長時開洞后形成連梁，若兩墻肢之間出現(xiàn)跨高比較小的連梁時，在計算過程中，容易產(chǎn)生連梁抗剪超限的情況，通常有以下幾種解決方案：①增大截面，可以提高連梁自身的抗剪能力，但隨著連梁剛度增加相應(yīng)內(nèi)力也增加，其對抗剪能力的提高是有限的。在梁寬一定的情況下，通過加高連梁梁高的方法；在梁高一定的情況下，也可以通過加寬梁寬，加寬截面卻對連梁剛度的貢獻(xiàn)較小，僅為線性關(guān)系，使得抗剪力的提高值僅大于分擔(dān)剪力的增加值。②調(diào)整設(shè)計內(nèi)力，在增大連梁截面對提高抗剪能力沒有效果的情況下，可以通過人為的內(nèi)力調(diào)整，對連梁剛度進(jìn)行折減，控制剪力分配比，解決連梁抗剪問題。最簡單的調(diào)控方法是在計算參數(shù)選取時，調(diào)整連梁剛度折減系數(shù)，僅對內(nèi)力配筋計算時才能采用。在整體計算及非地震荷載作用下，連梁剛度不予折減，這時連梁應(yīng)具備足夠的抗彎和抗剪承載能力，以滿足正常使用的要求。對于跨高比大于5的連梁，應(yīng)按框架梁設(shè)計，且必須滿足框架梁各項要求。③也可設(shè)水平縫形成雙連梁、多連梁或采取其他加強(qiáng)受剪承載力的構(gòu)造措施，譬如設(shè)置交叉暗撐等措施來提高連梁抗剪承載力。
在對高層建筑結(jié)構(gòu)常微分方程求解器進(jìn)行深入研究的過程中，清華大學(xué)教授包世華和袁駟有效提高了常微分方程求解器的應(yīng)用，實現(xiàn)了對常微分方程求解器的深化研究。袁駟教授利用有限元技術(shù)，對偏微分方程的半離散化進(jìn)行控制，有效實現(xiàn)了對常微分方程組的求解，提高了對結(jié)構(gòu)線性函數(shù)的應(yīng)用。通過常微分方程求解器的直接求解，對有限元線進(jìn)行實際應(yīng)用，有效對一般力學(xué)問題進(jìn)行計算，在很大程度上提高了一般力學(xué)問題的計算效果。而包世華教授對半解析-微分方程求解器方法進(jìn)行分析深化，有效將半解析-微分方程求解器方法應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)靜力、動力、穩(wěn)定性的分析驗證中，提高了對高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的效果。
2高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法
高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法在高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中又被稱為時程法。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法主要是對地震波直接輸入結(jié)構(gòu)，完成結(jié)構(gòu)的彈塑性性能分析。這種方法要求結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員建立專門結(jié)構(gòu)彈塑性恢復(fù)性動力方程，通過逐步積分法實現(xiàn)對地震過程中速度、加速度、位移等的時程變化，完成對建筑結(jié)構(gòu)的描述。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法對建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震的作用下彈性及非彈性階段的內(nèi)力變化進(jìn)行深入研究，有效對高層建筑構(gòu)件可能出現(xiàn)的損壞、開裂、屈服、倒塌進(jìn)行分析，提高建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析效果。當(dāng)前在國內(nèi)的高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法主要輸入地震波為隨機(jī)人工地震波，結(jié)構(gòu)模型的計算多采取層模型。除此之外，高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法還加大了對樓板結(jié)構(gòu)變形的分析，使用并列多質(zhì)點(diǎn)計算模型進(jìn)行計算，對高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動和評議進(jìn)行研究，有效提高了對土體、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)耦合振動的模擬效果。
近年來我國還高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法中對扭轉(zhuǎn)振動進(jìn)行分析，取得顯著進(jìn)展。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法能夠有效對高層建筑結(jié)構(gòu)中存在的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，提高對結(jié)構(gòu)延展性、變形的實際分析效果。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法預(yù)計的破壞形態(tài)與實際地震的破壞效果非常接近，有效對地震危害進(jìn)行防護(hù)處理，提高了高層建筑結(jié)構(gòu)的防震效果。但是當(dāng)前對高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法的整體看法不一。部分人員認(rèn)為采取大型高速計算機(jī)對典型地震波進(jìn)行分析；但是部分人員認(rèn)為典型地震波本身不一定能代表真正的地震，因此在進(jìn)行研究的過程中要對研究算法進(jìn)行簡化，對近似方法進(jìn)行研究。隨著高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析方法的逐漸發(fā)展，越來越多國家在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的過程中開始對地震波根據(jù)實際情況進(jìn)行選取，模擬效果大幅提高。
3基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法
基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法主要是通過數(shù)學(xué)上的最優(yōu)化理論及計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一種新方法?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法有效實現(xiàn)了對結(jié)構(gòu)設(shè)計的被動分析道主動設(shè)計的轉(zhuǎn)變，提高了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈活性，對設(shè)計具有非常好的促進(jìn)效果?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法對空間的要求較為嚴(yán)格，設(shè)計過程中要保證以最小的質(zhì)量產(chǎn)生最大的剛度。因此，設(shè)計人員要對框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻進(jìn)行充分分析，實現(xiàn)墻體的優(yōu)化布置和數(shù)量選取，提高基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分力學(xué)析效果?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法中要求保證適度的剛度，對剛度要進(jìn)行嚴(yán)格控制。尤其是在分析剪力墻與地震作用的時，要對剪力墻剛度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，確保建立正確的最優(yōu)化剛度模型，提高基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法的模型實際應(yīng)用效果。目前我國的基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法發(fā)展還不全面，在進(jìn)行單位建筑面積上剪力墻慣性矩度量指標(biāo)設(shè)計的過程中還存在較多問題。我國的基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法仍處於研究和發(fā)展階段。高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員要對基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法中的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行深入研究，對剪力墻最優(yōu)剛度進(jìn)行有效分析，從本質(zhì)上提高數(shù)據(jù)分析處理效果，拓寬基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法的應(yīng)用前景。
4基于分區(qū)廣義變分原理與分區(qū)混合有限元的分析方法
建筑結(jié)構(gòu)課程是高職高專建筑工程技術(shù)專業(yè)的一門核心課程、專業(yè)必修課程，是建筑工程技術(shù)專業(yè)后續(xù)課程的基礎(chǔ)課，同時也是本專業(yè)崗位技能的重要組成部分。課程主要培養(yǎng)建筑工程結(jié)構(gòu)行業(yè)從業(yè)人員的材料選用、基本構(gòu)件計算和驗算技能，在教學(xué)過程中有意識地培養(yǎng)自學(xué)能力、分析問題和解決問題的能力，以及認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)，為學(xué)生就業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。課程以《建筑制圖》、《建筑材料與檢測》、《房屋構(gòu)造與CAD繪圖》和《建筑力學(xué)》的學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，同時與《地基與基礎(chǔ)施工》、《砌筑體結(jié)構(gòu)施工》、《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工》等課程相銜接，共同打造學(xué)生的專業(yè)核心技能，對培養(yǎng)工程技術(shù)應(yīng)用型人才有著重要作用。
1課程現(xiàn)狀
建筑結(jié)構(gòu)課程是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，目前在建筑工程技術(shù)專業(yè)中均開設(shè)本課程。隨著高職院校生源結(jié)構(gòu)的變化和以職業(yè)能力為人才培養(yǎng)目標(biāo)的實施，課程內(nèi)容需要改變以往的教學(xué)方式，重新整合教學(xué)內(nèi)容。目前建筑結(jié)構(gòu)課程存在以下問題：1.1理論性過強(qiáng)，學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，掌握較困難建筑結(jié)構(gòu)課程是一門理論性較強(qiáng)的課程，目前單招生源學(xué)生基礎(chǔ)普遍薄弱，難以掌握復(fù)雜的計算，在一定程度上降低了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。1.2與實際工作崗位對接存在問題，不能完全滿足崗位能力需求傳統(tǒng)的授課內(nèi)容已經(jīng)不能滿足實際工程的應(yīng)用需要，以培養(yǎng)職業(yè)能力為導(dǎo)向，需要對課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和整合。1.3學(xué)生識圖能力較弱在畢業(yè)生從事的工作崗位上，普遍要求具有一定的施工圖識讀能力，在以往建筑結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容中施工圖識讀沒有涉及，學(xué)生識圖能力較弱。
2改革途徑
2.1教學(xué)內(nèi)容改革
2.1.1融入結(jié)構(gòu)識圖內(nèi)容識圖能力是建筑工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生的核心職業(yè)崗位能力之一，在施工員、預(yù)算員、材料員等“員”崗位中，均要求具備一定施工圖識讀能力。在以往建筑結(jié)構(gòu)課程中，施工圖識讀部分的內(nèi)容并沒有涉及，因此，建筑結(jié)構(gòu)課程必須將結(jié)構(gòu)施工圖的識讀納入，作為重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容之一。在教學(xué)中，主要講授鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與砌體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)施工圖的圖示與識讀方法，并采用實際工程的施工圖作為示例，引導(dǎo)學(xué)生掌握施工圖識讀方法，培養(yǎng)學(xué)生崗位職業(yè)能力。2.1.2結(jié)合規(guī)范，強(qiáng)構(gòu)造，弱計算。結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)方面的規(guī)范，如《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》、《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》以及《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》等規(guī)范條文要求，重點(diǎn)講授結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面內(nèi)容，相應(yīng)的弱化構(gòu)件計算部分的內(nèi)容，以“夠用，適用”為原則，適應(yīng)高職院校學(xué)生生源結(jié)構(gòu)，圍繞崗位職業(yè)能力要求的知識點(diǎn)開展教學(xué)。2.1.3以職業(yè)能力為導(dǎo)向，采用模塊式教學(xué)，整合教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容決定著學(xué)生在課堂中是否能學(xué)到實用的技能知識，因此教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)改革的重點(diǎn)。摒棄以往陳舊的和脫離實際的教學(xué)內(nèi)容，適應(yīng)社會對人才的需求，以職業(yè)能力為導(dǎo)向，對建筑結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行整合和合理取舍，改變以結(jié)構(gòu)專業(yè)特點(diǎn)所形成的教學(xué)內(nèi)容，把職業(yè)崗位所需的知識內(nèi)容有機(jī)的融合起來，采用模塊式教學(xué)，重新整合課程的項目模塊。根據(jù)職業(yè)能力的要求確定建筑結(jié)構(gòu)課程的項目模塊，其課程內(nèi)容的項目模塊包含七個模塊，分別為：項目模塊一：建筑結(jié)構(gòu)基本知識；項目模塊二：建筑結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能；項目模塊三：桿件基本受力方式；項目模塊四：預(yù)應(yīng)力混凝土知識；項目模塊五：砌體結(jié)構(gòu)施工圖識讀；項目模塊六：混凝土結(jié)構(gòu)施工圖識讀；項目模塊七：建筑抗震知識。
2.2教學(xué)方式改革
以職業(yè)能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)，將崗位職業(yè)能力要求融入到各個教學(xué)環(huán)節(jié)中。采用傳統(tǒng)的理論授課模式與討論式、研究式、啟發(fā)式的教學(xué)方法與現(xiàn)代化教學(xué)手段相結(jié)合方式，指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，突出學(xué)生的主體作用，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。充分利用信息技術(shù)，利用課程教學(xué)資源庫等，改變原有的教學(xué)方式，從舊式的“填鴨式”、教師“獨(dú)角戲式”的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變到啟發(fā)式、討論式、研究式教學(xué)方法上來，并利用現(xiàn)代教學(xué)手段充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。
2.3考核方式改革
建立“以考核知識的應(yīng)用、技能與能力水平為主的，平時的形成性考核與期末的鑒定性考試并重的，由多種考核方式構(gòu)成、時間與空間按需設(shè)定的多層次考核綜合評定成績的課程教學(xué)考試模式”。知識學(xué)習(xí)與技能提高相結(jié)合，突出能力培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)平時過程考核，采用實行日常考核和課程結(jié)業(yè)考核相結(jié)合的考核方法，總成績由以下三部分組成：2.3.1大作業(yè)：主要考核學(xué)生利用所學(xué)知識進(jìn)行鋼筋混凝土綜合設(shè)計的綜合技能。根據(jù)學(xué)生題目的難度等級，采用口頭答辯、設(shè)計報告和講評三個環(huán)節(jié)進(jìn)行考核，合格后綜合給出大作業(yè)成績，占20%。2.3.2課程實習(xí)考核知識點(diǎn)要求：以現(xiàn)場施工日志實訓(xùn)記錄、口頭答辯、和學(xué)生日常出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度和主動性四個環(huán)節(jié)對鋼結(jié)構(gòu)實習(xí)進(jìn)行考核；結(jié)合期末理論考試結(jié)果按照權(quán)重確定最終成績，過程考核和理論實踐并重，充分體現(xiàn)了考核評價標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性，占30%。2.3.3期末考查：以試卷的形式，通過期末考試考核學(xué)生對于知識的掌握程度，此部分考核占50%。
3改革創(chuàng)新點(diǎn)與啟示
3.1以職業(yè)能力為導(dǎo)向，對建筑結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)進(jìn)行整合和合理取舍，把職業(yè)崗位所需的知識內(nèi)容有機(jī)的融入教學(xué)，以“夠用，適用”為原則，適應(yīng)高職院校學(xué)生生源結(jié)構(gòu)，重新整合課程的項目模塊，圍繞崗位職業(yè)能力要求的知識點(diǎn)開展教學(xué)。3.2引入現(xiàn)代教學(xué)方式，突出學(xué)生的主體作用，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。充分利用信息技術(shù)，利用課程教學(xué)資源庫等，改變原有的教學(xué)方式，實踐表明，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，有效的提高了課程教學(xué)質(zhì)量。
作者:黃 艷 袁維紅 俞英娜 單位:蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院
參考文獻(xiàn)
此方法在建筑物加固施工中較為常見，其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不用加濕、加固施工時間較短、外觀損害少、加固占用空間少等，所以也不會影響到原有建筑物的正常使用。但由于其加固效果主要取決于建筑結(jié)構(gòu)膠的質(zhì)量和粘接面的清潔處理，因此粘合的材料和施工水平直接影響到建筑物加固的效果，故通常用鋼筋混凝土構(gòu)件的受拉區(qū)和薄弱部位的靜態(tài)構(gòu)件加固。
1．2外包型鋼加固法
該方法主要是用型鋼外包于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的四角(或兩角、四周)，使得原結(jié)構(gòu)構(gòu)件在截面增加不多的情況下承載能力大幅度提高。分干式外包法和濕式外包法兩種，一般建筑物的加固設(shè)計多建議采用濕式外包型鋼法，可以更有效的提高結(jié)構(gòu)的承載力。外包型鋼加固法受力可靠、施工簡便且工期短，但鋼材用量較大，加固施工及維護(hù)成本較高，所以，對于一般房屋建筑的加固和高溫場所的結(jié)構(gòu)加固不適合運(yùn)用這種方法，主要運(yùn)用的建筑物的梁、柱及屋架、橋架上。
1．3碳纖維加固法
此方法是用樹脂膠結(jié)合材料將碳纖維布或碳纖維板粘貼在結(jié)構(gòu)表面，從面提高結(jié)構(gòu)承載力的方法，其主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在材料重量小、強(qiáng)度高，無需擔(dān)心結(jié)構(gòu)腐蝕，施工方便且適用面廣，施工成本及材料價格都比較低，是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)加固設(shè)計施工中最常用的方法。但其耐高溫性能較差，要求的使用環(huán)境溫度不得超過600C，否則必須采用相應(yīng)的保護(hù)措施。
1．4增加構(gòu)件截面加固法
顧名思義就是通過增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸的方法，以提高其承載力和滿足正常使用的傳統(tǒng)加固方法。在建筑物加固施工中技術(shù)比較成熟、加固效果好、經(jīng)濟(jì)、適用面廣，但施工程序復(fù)雜、濕作業(yè)工作量大、工期長且對房屋的空間和美觀程度會有較大的影響，此方法在現(xiàn)代加固設(shè)計施工中已逐步減少使用。
1．5預(yù)應(yīng)力加固法
此方法是采用加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿、鋼鉸線或型鋼支撐來提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的方法，是卸載、加固及改變結(jié)構(gòu)受力三合一的加固方法。主要是由于預(yù)應(yīng)力與荷載的雙重作用，導(dǎo)致拉桿產(chǎn)生了軸向的拉力加固過程中預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生了偏心受壓，進(jìn)而增加了構(gòu)件的抗彎能力，減少了外荷載的效應(yīng)，最終緩解和控制了結(jié)構(gòu)受彎變形的程度，與此同時使得構(gòu)件斜截面的承載力也被大幅度提高。其缺點(diǎn)是加固施工需要專門的預(yù)應(yīng)力施工工序及機(jī)具備，且要求的使用環(huán)境溫度不得超過600C，否則必須采用相應(yīng)的保護(hù)措施。
2房屋建筑結(jié)構(gòu)加固施工需要注意的問題
在房屋建筑物結(jié)構(gòu)加固的施工過程中，在做好前期設(shè)計與材料設(shè)備準(zhǔn)備之外，還需要注意掌握施工技術(shù)的要點(diǎn)和相關(guān)方法，認(rèn)真閱讀設(shè)計文件，編制必要的施工組織設(shè)計并對施工人員進(jìn)行現(xiàn)場施工交底。施工時嚴(yán)格按照加固施工相關(guān)技術(shù)規(guī)范工求進(jìn)行施工，及時向設(shè)計單位反饋加固施工效果，必要時修改加固方案。施工過程中雖然有一些相對比較簡單的工作，例如:對原有結(jié)構(gòu)的考察、取樣、實驗以及評定等，此項工作對于整個施工過程來說非常重要的，它不僅關(guān)系到加固設(shè)計方案的確定，更關(guān)系到加固施工方案的確定，所以需要認(rèn)真對待每一個工作，盡量做到細(xì)致。對原結(jié)構(gòu)及新進(jìn)場材料的取樣、檢測試驗需要有相關(guān)資質(zhì)的專業(yè)單位進(jìn)行，并能夠出具權(quán)威的檢測評定報告。對不符合設(shè)計要求的新進(jìn)場材料，堅決不能使用房屋建筑加固施工過程中需要充分利用原有結(jié)構(gòu)的承載能力，盡量減少對原有結(jié)構(gòu)的破壞。在施工設(shè)計過程中，施工設(shè)計人員需要認(rèn)真的分析、適當(dāng)?shù)臏y試、對原有房屋的結(jié)構(gòu)和承載能力做出準(zhǔn)確的判斷后，統(tǒng)籌規(guī)劃，制定出合理的施工方法，最好是請專業(yè)人員審核通過后再進(jìn)行施工。加固施工完成后應(yīng)按《混凝土加固技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求進(jìn)行驗收。
1.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)則合理對抗震設(shè)計的影響在建筑設(shè)計的過程中，應(yīng)該遵循優(yōu)先選擇的規(guī)則。在這座建筑設(shè)計的過程中，建筑平面、剖面和三維表面都要表現(xiàn)出簡單規(guī)則和對稱性的特點(diǎn)。此外，建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度強(qiáng)度也要分布均勻，使建筑的質(zhì)量能夠均勻分布，這樣就能夠有效防止建筑物出現(xiàn)突變。為了實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)體系的科學(xué)合理性，我們必須首先確保設(shè)計能夠具體、明確，其次還要保證建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠科學(xué)合理，在這一過程中需要考慮到承受力需要合理分布，這樣我們就可以在施工過程中保證，可以使得施工根據(jù)設(shè)計圖來進(jìn)行。建筑的形狀規(guī)則的合理性，可以有效分散地震的破壞性，能夠保護(hù)建筑物的完整性，從而在一定程度上提高建筑的抗震性能。
2房屋建筑的筑抗震設(shè)計
2.1建筑抗震設(shè)計的規(guī)劃與布局良好的抗震能力將對建筑設(shè)計建筑能夠提高建筑的抗震性能，建筑的布局更加復(fù)雜，這樣就會導(dǎo)致建筑防震能力出現(xiàn)下降。在剪力墻設(shè)計的過程中，需要認(rèn)識到剪力墻是建筑結(jié)構(gòu)抗震的一個最重要的部分，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要按照抗震要求來進(jìn)行設(shè)計。建筑的剛度需要分布均勻，在大廈電梯的設(shè)計過程中，可以有效地防止由電梯人員由于地震偏心扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響。對建筑的整體設(shè)計而言，設(shè)計師應(yīng)該在抗側(cè)力構(gòu)件的布置設(shè)計過程中，將建筑設(shè)計建和抗震設(shè)計有機(jī)地融合在一起，這將大大提高建筑物的抗震能力。
2.2垂直設(shè)計對建筑抗震性能的影響在建筑設(shè)計的過程中，建筑的垂直布置設(shè)計就是將建筑的質(zhì)量和剛度沿垂直方向上進(jìn)行均勻分布。如果建筑的負(fù)載剛性比較差，將使得建筑的承載能力不足，所以它會很容易在地震中出現(xiàn)變形，成為不利抗震的一個薄弱環(huán)節(jié)。在建筑設(shè)計的過程中，垂直設(shè)計可以有效避免這個問題，在設(shè)計的過程中，如果兩層樓都是緊挨著的，其實際的功能也是不一樣的。研究表明，在眾多的地震，建筑物的豎向剛度能夠均勻分布，這樣使得建筑受到地震的影響會比較小。
2.3建筑墻體和屋頂?shù)脑O(shè)計在進(jìn)行房屋建筑設(shè)計的過程中，建筑的重量越輕，它在地震受到的損壞程度就會越小，其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也會大大提高，這樣的房屋的抗震能力是非常高的。因此，如果我們要減少建筑物在地震中的破壞程度，在建筑的墻體和屋頂中需要使用一些輕質(zhì)材料。
2.3.1墻體的設(shè)計：建筑墻體的設(shè)計，為了使建筑質(zhì)量變得更輕，有必要使房屋的墻體變得更輕。如果墻體本身具有很大的重量，這樣就會降低建筑的抗震性能，使得建筑在地震過程中遭到摧毀的可能性更大。因此，需要嚴(yán)格選擇墻體的材料，保證墻體的重量。
2.3.2屋頂?shù)脑O(shè)計：:在屋頂?shù)脑O(shè)計中，也要盡可能地采用安全輕質(zhì)的材料，這樣就能保證墻體不會承載著一個重量很大的物體，影響墻體的穩(wěn)定性。建筑的屋頂不應(yīng)該增加一些不必要的承重原件，這樣就會使得建筑的重量得到增加，會影響建筑的抗震性能。
2.4建筑結(jié)構(gòu)抗震取決于根據(jù)其承載力根據(jù)靜態(tài)分析的理論，分析地震作用的慣性力，結(jié)合彈性力學(xué)和地震作用進(jìn)行計算，對建筑的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件在地震中的彈性位移進(jìn)行分析，以確保施工的強(qiáng)度，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性能。對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計要依據(jù)其承載能力，要計算出其承載力，我們可以采用傳統(tǒng)的設(shè)計計算方法，所以這些設(shè)計很容易被設(shè)計人員應(yīng)用，這種方法主要是對慣性力的分析，在地震作用下，把建筑結(jié)構(gòu)可以看成一個彈性整體，選擇相應(yīng)的計算來計算結(jié)構(gòu)在地震中的固有頻率值，最后采用彈性的計算方法對結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行分析和計算，根據(jù)承載力合理選擇房屋建筑抗震設(shè)計的方案。
1案例概況
本工程為辦公樓，初步方案為框架結(jié)構(gòu)，但是為了減少造價改為砌體結(jié)構(gòu)。根據(jù)建筑抗震規(guī)范規(guī)定該建筑所在的城市抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0．159，設(shè)計地震分組為第一組，設(shè)計使用年限51年。建設(shè)場地為II類，基本風(fēng)壓為0．35KN/m2，基本雪壓為0．35KN/m2。結(jié)構(gòu)層數(shù)為4層，結(jié)構(gòu)形式采用磚混結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)。
2結(jié)合案例
進(jìn)行對建筑節(jié)誒狗優(yōu)化設(shè)計措施進(jìn)行分析
2．1建筑結(jié)構(gòu)形式設(shè)計
戶型選擇主要由建筑類型與功能決定，而建筑設(shè)計方案決定建筑類型與功能。在建筑結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化沒計中，砌體結(jié)構(gòu)與底部框架剪力墻結(jié)構(gòu)是設(shè)計的主要部分。根據(jù)本次案例的實際情況，文章做一下具體設(shè)計:
(1)加強(qiáng)砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計。磚砌體是建筑承重與抗側(cè)移的結(jié)構(gòu)部分，可以靈活的布置建筑平面，但不適于做躍層結(jié)構(gòu)與受力大的突兀結(jié)構(gòu)。為了有效減少建筑構(gòu)造柱的配筋，可在保證建筑安全性的基礎(chǔ)上，建至少道縱向墻體，而且門窗開洞寬度不超過2．1m。
(2)加強(qiáng)底部框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計。在該設(shè)計中，如果底部框架剪力墻豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)，極易出現(xiàn)受力不平衡問題，所以必須嚴(yán)格要求建筑平面。設(shè)計底部框架剪力墻結(jié)構(gòu)時，應(yīng)盡可能將承重墻設(shè)計在框架梁上，若將墻體設(shè)于次梁上，則需加大建筑部分結(jié)構(gòu)的配筋，如該次梁、主梁、框架梁，并加厚該次梁樓板。下圖1為優(yōu)化后的梁布置圖。(3)此外，結(jié)構(gòu)樓板應(yīng)在填輕質(zhì)材料的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)行錯層。在建筑戶型設(shè)計中，為便于布置臨街面柱網(wǎng)，應(yīng)在臨街面布置大房間，而背面則布置小房間，如衛(wèi)生間、廚房等。
2．2建筑剪力墻設(shè)計
在剪力墻設(shè)計過程中，連梁設(shè)計是其中的關(guān)鍵部分。連梁連接建筑各墻肢形成聯(lián)肢墻，增加了制約墻肢的條件。建筑結(jié)構(gòu)的地震作用隨著連梁剮度的增大而增大，而連梁與墻肢的分配內(nèi)力也隨之而增大，因此需適當(dāng)增加構(gòu)件配筋量，才能保證建筑的安全．性，但會浪費(fèi)建筑材料。所以，設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，經(jīng)驗豐富的設(shè)計師通常不采用剛度大的衡下墻作為連梁，而是將連梁設(shè)計為弱連梁，減小截面與剛度。此外，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不儀要符合剛度和變形條件，還必須綜合考慮建筑抗力、變形、經(jīng)濟(jì)等方面，盡可能合理布置建筑抗側(cè)力構(gòu)件?？梢娊ㄖY(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度隨著剪力墻數(shù)量的增多而加大，結(jié)構(gòu)位移也隨之減小，但建筑結(jié)構(gòu)地震力會因此增大，從而不利于控制建筑結(jié)構(gòu)造價。所以在進(jìn)行布置剪力墻時，要把周邊弄的更加均勻，可以運(yùn)用對稱、分散等原則，在設(shè)計的時候一定要以建筑規(guī)定的水平位移限值為標(biāo)準(zhǔn)，適當(dāng)?shù)目刂萍袅?shù)量。
2．3建筑細(xì)節(jié)設(shè)計
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中主要體現(xiàn)以下幾個方面:加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件精細(xì)設(shè)計，如設(shè)計現(xiàn)澆板時，盡可能將異形板劃為矩形板，從而使建筑合理受力，并避免拐角出現(xiàn)裂縫;選擇冷軋帶肋鋼筋作為建筑底部框架抗震墻的底框梁箍筋，減少箍筋量，達(dá)到降低造價和便于施工目的;結(jié)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理念與計算機(jī)技術(shù)，使計算仿真優(yōu)化設(shè)計思路廣泛應(yīng)用于建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計。利用計算機(jī)建立建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計模型，并利用計算機(jī)高效的優(yōu)化設(shè)計方法，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計達(dá)到優(yōu)化目的。優(yōu)化設(shè)計大型復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)時，利用計算機(jī)優(yōu)化設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)，具有傳統(tǒng)設(shè)計方法無法比擬的優(yōu)勢。所以，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須具備一定的計算機(jī)知識與運(yùn)用能力，有效利用計算機(jī)優(yōu)化設(shè)計分析建筑結(jié)構(gòu)?？偠灾?，對于構(gòu)造措施，要緊密聯(lián)系規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，不要盲目的加大構(gòu)造尺寸和鋼筋直徑大小，減小不必要的浪費(fèi)。梁板柱的布置體系和受力體系盡量簡單合理，對于不需要設(shè)置梁的部位要簡化設(shè)置?？刂破鲶w砂漿等級。控制基礎(chǔ)的埋深和合理選用基礎(chǔ)形式，對承載力特征值進(jìn)行修正。
1．1方案選擇的合理性設(shè)計方案的選擇是十分重要的，不僅關(guān)系到以后工程的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)，還影響著人們的居住。在結(jié)構(gòu)方案的選擇上，要遵守科學(xué)、合理、發(fā)展的原則，而且由于很多種因素都對設(shè)計方案造成影響，所以設(shè)計出來的方案就是多種多樣的。方案設(shè)計出來了，又面臨著合理的選擇上，方案選擇的不好，日后發(fā)生的后果不堪設(shè)想，所以應(yīng)該進(jìn)行認(rèn)真的分析比較，選取的方案既要科學(xué)合理，又要經(jīng)濟(jì)，所以方案的選擇很重要。在對設(shè)計方案的可行性進(jìn)行選擇的時候，要對建設(shè)地及施工材料等進(jìn)行全面的分析，保證每一個環(huán)節(jié)的科學(xué)合理，還要有專業(yè)人士對各種影響設(shè)計的因素進(jìn)行評估分析，選擇出科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計方案。
1．2結(jié)構(gòu)簡圖的科學(xué)性結(jié)構(gòu)概念設(shè)計首先要有科學(xué)專業(yè)的理論作為支撐，而且一般情況下利用結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖對結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的合理性進(jìn)行評估。在結(jié)構(gòu)簡圖的選擇上，要遵照安全和準(zhǔn)確的原則，選取合理的簡圖。因為如果選取的簡圖不夠科學(xué)，那么相應(yīng)的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計也會出現(xiàn)相應(yīng)的錯誤，甚至對工程的質(zhì)量問題造成巨大的影響。所以說，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡圖在制作時應(yīng)該做到精確、科學(xué)，使出現(xiàn)的誤差也在可控范圍內(nèi)，應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的審查，保證簡圖的質(zhì)量。
1．3對計算的結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確分析隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，信息技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，特別是在數(shù)字的計算等方面設(shè)計出種類繁瑣的計算軟件，可是各計算軟件在計算的結(jié)果上確實各不相同，讓使用者也不知道哪個是正確的，所以在工程的設(shè)計中計算工作經(jīng)常出現(xiàn)混亂。在進(jìn)行設(shè)計時，軟件的選擇很重要，應(yīng)該對各個軟件進(jìn)行系統(tǒng)化分析，根據(jù)工程的實際情況和設(shè)計的原理等，選擇適合的軟件，確保計算結(jié)果科學(xué)準(zhǔn)確。
2如何在結(jié)構(gòu)設(shè)計中運(yùn)用概念設(shè)計
2．1建筑場地的合理性選擇建筑場地的選擇影響著結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的結(jié)果，所以說對結(jié)構(gòu)設(shè)計來說非常重要。建筑場地的選擇要符合施工的條件，同時滿足采光、水電、噪音等多方面的考慮。最重要的一點(diǎn)，就是應(yīng)該考慮建筑場地的抗震能力。選擇的地點(diǎn)必須是抗震效果比較好的地點(diǎn)，以免發(fā)生危險的情況。一般在工程的初步設(shè)計之前就要進(jìn)行建筑場地的科學(xué)選址和勘察，如果施工場地確實不允許，又必須在此進(jìn)行建設(shè)，那么就應(yīng)該做好科學(xué)有效的手段來降低危險系數(shù)。
2．2建筑基礎(chǔ)的科學(xué)化應(yīng)用建筑場地進(jìn)行合理選擇后，緊接著就是對建筑基礎(chǔ)的科學(xué)化選擇上，在選擇的時候要根據(jù)建筑場地的地形和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析，選取合理的建筑基礎(chǔ)。一般在建筑基礎(chǔ)的選擇上有以下三種情況:
(1)樁基礎(chǔ)。在地質(zhì)比較松軟或者負(fù)重比較大的情況下，大多會選擇樁基礎(chǔ)，因為樁基礎(chǔ)能夠使下部對上部進(jìn)行力的承載;
(2)箱形基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)的安全性比較高，抗災(zāi)能力比較強(qiáng)。一般高層建筑中會應(yīng)用箱形基礎(chǔ)。是因為箱形基礎(chǔ)使下部的承載力實現(xiàn)均勻分配，保持地基的受力均勻;
(3)筏形基礎(chǔ)。筏形基礎(chǔ)能夠?qū)崿F(xiàn)分散建筑上部結(jié)構(gòu)承載力，是下部承載力減弱，對地基進(jìn)行力的控制，不出現(xiàn)地基的不均勻沉降。
2．3結(jié)構(gòu)規(guī)則的合理應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)中只要保證非結(jié)構(gòu)件的正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，就能使建筑材料的成本實現(xiàn)降低，因此主體建筑結(jié)構(gòu)的選擇，要做到合理、科學(xué)和對稱性，在多數(shù)的施工中，實現(xiàn)抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)的對稱，所選擇的平面結(jié)構(gòu)也應(yīng)該是容易形成對稱結(jié)構(gòu)的。當(dāng)然，具體情況具體分析，還要根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇，同時符合平面工程的科學(xué)設(shè)計。
2．4抗震抗災(zāi)能力的強(qiáng)化建筑設(shè)計和施工的成功與否，不只是外型和質(zhì)量的方面，還有抗震抗災(zāi)上的需求。所以機(jī)構(gòu)概念的設(shè)計，要考慮到抗震抗災(zāi)的問題，在設(shè)計時要多增加防線，以期實現(xiàn)減弱地震的危害性。當(dāng)然結(jié)構(gòu)的變化也能起到抗震抗災(zāi)作用，比如安裝特定的原件，使得建筑體對地震的破壞力進(jìn)行有效的減弱。
2．5結(jié)構(gòu)剛度科學(xué)化選取建筑結(jié)構(gòu)在剛度的選擇上至關(guān)重要，而且在建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計中也必須遵守剛度的要求。結(jié)構(gòu)剛度可科學(xué)化選擇，是保證工程質(zhì)量的有效措施，還能夠?qū)Φ卣鸬葹?zāi)害起到危險性降低的作用。與此同時，結(jié)構(gòu)剛度的科學(xué)化選取還能擴(kuò)大空間的占有率，使建筑平面的利用率等都能得到合理的利用。
3實施結(jié)構(gòu)概念的措施
為了提高設(shè)計的科學(xué)性和合理性，同時保證工程的質(zhì)量和安全，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計時，主要運(yùn)用以下幾種措施:
(1)在建筑場所的選擇上，要選擇抗震性能比較高的，如果選擇的場所抗震性能較差同時還必須在此施工，那么要進(jìn)行科學(xué)的補(bǔ)救措施，以免造成不必要的危險;
(2)在結(jié)構(gòu)材料的選擇上，要選擇抗震系數(shù)比較高的結(jié)構(gòu)材料，而且選取的材料還應(yīng)具有良好的均勻性，滿足抗震的要求，保證安全性;
(3)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組合上，添加贅余等組件，減小地震的破壞性，也可以多增加防線;
(4)在構(gòu)件的延性上下功夫，通過采取多種有效的手段，提高剛度和承重能力，增加抗震的能力;
(5)在構(gòu)件的連接上，保證結(jié)構(gòu)的整體性和統(tǒng)一性，加強(qiáng)對節(jié)點(diǎn)的控制，保證其連接的質(zhì)量;
(6)實現(xiàn)所有設(shè)計的完全一致，在相關(guān)的數(shù)據(jù)等方面做到精確一致，保證方案的科學(xué)化和合理化。
1.1地震震動對煤礦建筑物地基的影響地質(zhì)巖層中的巖石大多處于靜止的狀態(tài)，但是在地震區(qū)的地層會產(chǎn)生大量的能量，并將這些能量傳到地表。這種能量將使巖石在不同的方向上移動，圍巖也會有一定的擾動，能量再次以波的形式輻射周圍的干擾。在理論研究中，我們將以這種形式來跟蹤波形進(jìn)行顯示。礦區(qū)建筑物附近的波傳遞的能量的作用下，也有一定程度的擾動，如波的傳播距離和大小為基礎(chǔ)的干擾程度，當(dāng)波能量較大時礦山建設(shè)將大幅度波動，當(dāng)波的傳播距離和傳輸出來的能量較小，礦區(qū)建筑物受到的干擾就相應(yīng)減少。礦區(qū)建筑物的地基一般的埋深比普通的建筑物要深，這也是為了滿足設(shè)計中的需要，大量使用厚度要求比較高的土壤。在基礎(chǔ)建設(shè)中，將使用打夯機(jī)不斷夯實地基土，定時檢測夯實機(jī)的壓實效果，但在受地震區(qū)的晃動會使地基的影響更為劇烈，使土壤松脫的現(xiàn)象也更為嚴(yán)重，不均勻沉降會比較厲害，如果一個較大的地震影響地基，將出現(xiàn)整體塌陷的現(xiàn)象。另外，在地震震動發(fā)出的能量在影響地基土質(zhì)的同時，還會擾亂地下水的流向，將整個地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)徹底改變，出現(xiàn)很多設(shè)計中無法預(yù)料到的可能性發(fā)生。這都會嚴(yán)重的影響地基的承載能力，后期會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。
1.2地震震動對礦區(qū)建筑物伸縮縫的影響在礦區(qū)建筑物的設(shè)計開始就充分考慮了建筑因各種原因發(fā)生不均勻沉降變形，設(shè)計師將設(shè)置沉降縫的施工目的就是要考慮到建筑物可能出現(xiàn)的變形，為了建筑的變形靈活的起到保護(hù)的作用。但在受到地震的晃動，地基基礎(chǔ)已經(jīng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，不能以設(shè)計值進(jìn)行正常沉降，礦區(qū)建筑可能是整體偏移或者不規(guī)則變形。在這個時候，早期的建設(shè)是保護(hù)建筑物伸縮縫將沒有任何保護(hù)作用。在地震中，巖石與巖石之間的摩擦，產(chǎn)生大量的熱量，在一個短時間熱不會很快消散，從而影響周圍建筑物。在礦區(qū)建設(shè)中，受地震產(chǎn)熱溫度的影響，會造成很多的傷害?；炷敛牧显诓煌瑴囟鹊挠绊憰霈F(xiàn)變形甚至破壞。在高溫下的混凝土，將失去良好的抗壓能力。高溫出現(xiàn)會由于預(yù)應(yīng)力材料的能量損失。材料的變形會引起結(jié)構(gòu)變形，施工縫也未能發(fā)揮其應(yīng)有的設(shè)計效果。
1.3地震震動對煤礦礦區(qū)建筑物受力的干擾對煤礦的建筑物地震影響，改變了不可逆扭轉(zhuǎn)變形。煤礦礦區(qū)建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的受到彎曲應(yīng)力，以及很常見正向和斜向壓力的共同作用。在受力結(jié)構(gòu)的重新分布的結(jié)構(gòu)層中，由于煤礦建筑是一個剛性整體，基本沒有柔性基礎(chǔ)作為保障，彎曲和扭轉(zhuǎn)荷載在假設(shè)階段都沒有納入設(shè)計的范圍，設(shè)計中也不考慮對結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)構(gòu)在原來的拉伸載荷而仍在彎曲載荷下工作。在許多的受力結(jié)構(gòu)中，最初由構(gòu)件軸心受壓，在很短的時間內(nèi)將成為偏心(包括大偏心和小偏心)受壓。彎曲和扭轉(zhuǎn)作用下的另一種組合結(jié)構(gòu)形式。
2如何降低地震震動對礦區(qū)結(jié)構(gòu)物的影響
無論爆破震動的機(jī)理是怎樣的，它都對建筑物產(chǎn)生了很多的破壞作用。鑒于此，我們就要提出相關(guān)的方案，降低地震震動的危害。
2.1加大施工材料投入力度在地震時，會在短時間內(nèi)產(chǎn)生巨大的外部荷載，在施工中對于材料的等級可以適當(dāng)?shù)奶岣?，可以增大材料成本的開支，原來使用C30的混凝土級別可以調(diào)整至C50，鋼筋的分布密度也可以相應(yīng)的提高。用這樣的辦法加強(qiáng)煤礦結(jié)構(gòu)物的抗震等級。對于材料的選擇要盡可能的選擇強(qiáng)度較強(qiáng)、耐久度較好的使用，對于設(shè)計的要求在施工中必須嚴(yán)格遵照，不得出現(xiàn)擅自偷工減料的現(xiàn)象，對于施工的工藝也要嚴(yán)格的要求，把好每一道關(guān)，切實的做好施工的任務(wù)。用這樣的方法也可以在一定范圍中可以減低地震發(fā)生后對結(jié)構(gòu)物的破壞。地震的發(fā)生無法控制，但是對于建筑物的強(qiáng)度安全完全可以控制。
2.2設(shè)計中考慮多方面因素現(xiàn)階段，我國在對結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候都要考慮到扭曲變形的因素，在一些歐美國家對于扭曲變形已經(jīng)有較為嚴(yán)密的規(guī)定和要求，我國也在不斷的探索研究這一細(xì)則。在設(shè)計結(jié)構(gòu)規(guī)范中必須考慮到結(jié)構(gòu)物所受到的彎曲和彎扭變形，結(jié)構(gòu)物在受到這類組合力的同時會出現(xiàn)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)變形，必須控制好變形的范圍，保證結(jié)構(gòu)物的正常使用。例如結(jié)構(gòu)物大偏心受壓的時候，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋承受抗拉強(qiáng)度的同時還要分一部分的抗壓強(qiáng)度，通常意義下鋼筋的抗壓強(qiáng)度值較低，不會使用鋼筋作為抗壓材料，一旦出現(xiàn)此類情況就要控制材料不會出現(xiàn)脆性變形，避免出現(xiàn)材料的失穩(wěn)破壞。在設(shè)計研究礦區(qū)結(jié)構(gòu)物的構(gòu)建當(dāng)中，就要考慮到這些原因，此外還要將以往整體剛性基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換為柔性基礎(chǔ)，來應(yīng)對地震中出現(xiàn)的不規(guī)則應(yīng)力狀態(tài)。改變結(jié)構(gòu)的不同受力適應(yīng)能力，可以有效的避免結(jié)構(gòu)物在地震當(dāng)中受到更多的破壞。
2.3控制地震對結(jié)構(gòu)物影響效果在地震震動中產(chǎn)生大能量的波，會是周邊的礦區(qū)建筑物發(fā)生小幅度的位移。為了控制地震震動對結(jié)構(gòu)物的影響，事先要對結(jié)構(gòu)物作位移測量，觀測好結(jié)構(gòu)物周圍的地質(zhì)情況，來確定礦區(qū)建筑物較為可靠的破壞標(biāo)準(zhǔn)。
2.4考慮礦區(qū)建筑物和震動之間的關(guān)系在結(jié)構(gòu)的分析計算中，頻率計算是一項重要的計算準(zhǔn)則。建筑物自身頻率和地震產(chǎn)生的頻率處于一個量級的時候，最容易發(fā)生共振的現(xiàn)象，對于結(jié)構(gòu)物的損壞也是最大的的。為了有效的避免這樣的情況發(fā)生，將地震對于建筑物的影響程度降至最低，我們就提出了關(guān)于波形的理論研究。在波型的運(yùn)動傳遞理論來解釋這一現(xiàn)象，當(dāng)?shù)卣鸩▊鬟f到礦區(qū)建筑物時，產(chǎn)生的波形與建筑物的形狀和振動波形融合，如果兩個波形的峰值（階層）狀態(tài)處于同一位置上時就會使得結(jié)構(gòu)發(fā)生共振。當(dāng)兩列波的波谷相互接觸時，對于礦區(qū)結(jié)構(gòu)物不產(chǎn)生任何影響。為了保護(hù)礦區(qū)建設(shè)，術(shù)人員會盡可能的兩個波峰和波谷相互錯開，能量相互抵消可以有效的保護(hù)建筑物。在地震多發(fā)地區(qū)中，對于煤礦礦區(qū)建筑物之間設(shè)立多個震動檢測站，對傳遞過來的能量作出初步的估算，好讓技術(shù)人員可以掌握第一手的技術(shù)資料，為以后建筑物的維修和新的結(jié)構(gòu)物構(gòu)建提供了技術(shù)支持。
3地震破壞準(zhǔn)則分析
礦區(qū)結(jié)構(gòu)物在地震中的損傷和受到地震波及其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)研究的不斷深入。對于地震的振幅和頻率譜，兩種元素決定了地面結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動特性，對于結(jié)構(gòu)的運(yùn)行描述，地震中的能量有直接對結(jié)構(gòu)物的影響，同時還存在其他的最大響應(yīng)幅值和頻譜結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)卣鸬某掷m(xù)時間不同，對于建筑物的損傷也不同。時間越長，建筑物受到的累積損傷值就會不斷的提高。單一參數(shù)的地震破壞準(zhǔn)則被認(rèn)為超出結(jié)構(gòu)第一最大響應(yīng)值。在對地震現(xiàn)實的模擬情況中，所構(gòu)建出來的模型可以很好的模擬地震時發(fā)生的情況，這是因為計算模型在使用中十分的簡單和方便，也得到了很廣泛應(yīng)用。然而，它沒有考慮到結(jié)構(gòu)的影響，因而不能反映故障全體過程。地震危險性分析和實驗結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)的最大響應(yīng)和累積損傷邊界的相互作用形成了相互的關(guān)聯(lián)。隨著累積損傷的時間增加，對于結(jié)構(gòu)的損傷值也在不斷的提升，最大響應(yīng)的控制范圍不斷減少；同時，隨著結(jié)構(gòu)的最大響應(yīng)的增加，累積損傷減少了控制界限。結(jié)構(gòu)的地震破壞是由于地震波大聯(lián)合作用引起的幅值和循環(huán)加載。實際的地面震動的相關(guān)運(yùn)動是非常復(fù)雜的載荷加載過程，它包括水平，垂直，扭轉(zhuǎn)振動成分組成，不同的地震水平，不同的距離，不同立地條件下，地震動態(tài)和各種地震成分比例不同。因為部件在高強(qiáng)的荷載之前出現(xiàn)失效，在這樣的作用下礦區(qū)建筑結(jié)構(gòu)的各種振動不同的模式，實際地震動作用下礦區(qū)建筑中復(fù)合材料的出現(xiàn)失效模式，相應(yīng)的地震損傷標(biāo)準(zhǔn)也隨著地震時間的變化而變化，對于結(jié)構(gòu)中穩(wěn)定性能也有更高的要求，加強(qiáng)高性能的材料就是最為有效的辦法之一。
作為建筑工程項目開展中的一個重要環(huán)節(jié)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不但會關(guān)系到建筑工程項目的順利開展，而且還會影響到整個建筑工程質(zhì)量。所以，相關(guān)單位要充分重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，并且采取科學(xué)有效的方法有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。在其中合理地運(yùn)用概念設(shè)計方法，可以有效地優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。因此，設(shè)計人員要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要積極、合理地運(yùn)用概念設(shè)計方法。
1概念設(shè)計概述
所謂的概念設(shè)計即為在尚未經(jīng)過數(shù)值計算，特別是在一些很難通過相關(guān)的規(guī)范制度做出明確規(guī)定或者是很難進(jìn)行精確理性分析的問題當(dāng)中，根據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系以及分體系彼此之間存在的力學(xué)關(guān)系、試驗現(xiàn)象等總結(jié)獲得的設(shè)計思想與設(shè)計原則，以此來從整體上來完成對建筑結(jié)構(gòu)的總體規(guī)劃與布置，有效管理與控制抗震細(xì)部方法等［1］。在建筑設(shè)計方案制定的時期，這一設(shè)計方法可以更加科學(xué)、合理地完成對結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)思、建立以及選擇等，進(jìn)而能夠獲得更加準(zhǔn)確以及概念清晰的方案，從而為后期的設(shè)計奠定堅實的基礎(chǔ)，進(jìn)而提升其經(jīng)濟(jì)性以及安全、可靠性。
2概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要作用
2．1有效彌補(bǔ)計算機(jī)設(shè)計中存在的缺陷
在采用計算機(jī)完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的時候是會存在許多缺陷的，其無法正常完成方案初步設(shè)計工作。這是由于計算機(jī)設(shè)計往往會為設(shè)計師造成一定的錯覺，會使得設(shè)計人員覺得計算機(jī)程序的運(yùn)用簡單易行，因此就會對計算機(jī)軟件產(chǎn)生過度依賴的心理，于是就不會去專心地研究與學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)概念的相關(guān)知識，進(jìn)而影響到其設(shè)計能力的提升。另外，一些設(shè)計人員會存在一種習(xí)慣，即會在設(shè)計過程中應(yīng)用分析程序。然而其卻沒有充分意識到假如采用正確的軟件會使得設(shè)計效率與設(shè)計水平得到有效提升，而假如選擇的軟件是錯誤的，那么就會造成結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)生問題，會留下潛在的隱患。因此，為了能夠有效彌補(bǔ)計算機(jī)設(shè)計存在的缺陷，那么就應(yīng)該合理運(yùn)用概念設(shè)計，要鼓勵與引導(dǎo)設(shè)計人員積極地學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)概念的相關(guān)知識，進(jìn)而充分利用概念設(shè)計的基本原則制定出最為理想化的結(jié)構(gòu)方案。
2．2有效優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計
對于每位建筑設(shè)計人員而言，其都需要充分地了解與掌握結(jié)構(gòu)概念。因為利用結(jié)構(gòu)概念可以幫助其創(chuàng)造出新的靈感以及更加準(zhǔn)確、清晰的思路，可以幫助設(shè)計人員在充分遵循正確設(shè)計基本原則的基礎(chǔ)上，有效地防止概念混亂以及定性不正確等諸多問題的出現(xiàn)［2］。除此以外，工作人員在面對一些技術(shù)問題的時候，假如其可以充分了解概念設(shè)計，那么就能夠準(zhǔn)確地找到問題的原因所在，然后再采取科學(xué)、有效的方法解決問題。在當(dāng)前實行的《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》當(dāng)中就涉及到概念理論，而且標(biāo)準(zhǔn)中明確提出了一個圍繞概念理論而制定的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計準(zhǔn)則，這一種設(shè)計方法會更加科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)，進(jìn)而可以有效提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的完善性與可靠性，有效地實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化。
3概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用策略
3．1在建筑場地選擇中的應(yīng)用
為了可以有效地提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性與科學(xué)性，那么就必須要做好建筑場地的選擇工作，因為只有充分保證建筑場地的科學(xué)、合理性，那么才可以也使得后續(xù)建筑設(shè)計工作更加順利地開展，有效地確保其工作價值的實現(xiàn)。因此，在選擇建筑場地的過程中要合理應(yīng)用概念設(shè)計。具體而言，必須充分注意以下要素:(1)地形因素。因為不同的地形也會對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不盡相同的影響，而且在大多數(shù)的情況下還會對其產(chǎn)生極大的制約，所以在開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，必須要充分考慮到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，考慮到建筑的實際情況，進(jìn)而綜合考慮選擇出最為合適的地形。(2)地質(zhì)因素。由于地質(zhì)因素也會在很大程度上影響的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計稅票，特別是對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計具有較大的影響。因此，在選擇建筑場地的過程中，需要積極地開展全面、科學(xué)合理的評估以及分析，進(jìn)而充分確保施工場地的地質(zhì)能夠有效地滿足建筑施工的要求［3］。(3)抗震性因素。由于抗震性也會在很大程度上影響到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，因為只有在充分確保建筑結(jié)構(gòu)有著良好的抗震能力以后，那么才能夠有效地確保建筑的使用安全。因此，在選擇建筑場地的時候，也要合理地應(yīng)用概念設(shè)計，進(jìn)而盡量防止在在那些極易發(fā)生震動的地方開展建筑操作。
3．2在基礎(chǔ)設(shè)計中的應(yīng)用
建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計人員根據(jù)建筑物的具體結(jié)構(gòu)形式以及所處的地理位置，然后再充分遵循概念設(shè)計的基本原則，對基礎(chǔ)設(shè)計類型進(jìn)行選擇。例如筏型基礎(chǔ)以及箱型基礎(chǔ)等等［4］。在具體采用箱型基礎(chǔ)的過程中，需要充分確保建筑物的負(fù)載能力，可以及時、均勻地傳遞給地基，這樣就能夠?qū)Φ鼗痪鶆虺两惮F(xiàn)象產(chǎn)生有效地抵御作用，而且使其可以有效地完成對周圍土體的協(xié)作互助，進(jìn)而有效地提升建筑物的抗風(fēng)以及抗震能力。在選擇使用筏型基礎(chǔ)的時候，就會使得建筑物上部結(jié)構(gòu)存在著非常大的荷載。對于建筑而言，其具有非常小的承載能力，這一結(jié)構(gòu)類型能夠使得建筑物上部得到有效的分散，而且使得地基獲得更大的承載能力，在此狀況下就會使得極不均勻沉降現(xiàn)象得到了有效的避免。
3．3在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用
在受到水平負(fù)荷作用時候，會造成高層建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移現(xiàn)象的發(fā)生，這是高層建筑設(shè)計的一個重點(diǎn)與難點(diǎn)問題，每位建筑設(shè)計工作人員都必須要給予充分重視。在具體開展結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的過程中，設(shè)計人員要充分遵循概念設(shè)計基本原則，不但要充分考慮相關(guān)的要求與標(biāo)準(zhǔn)，與此同時還必須要選擇更加科學(xué)、合理的抗側(cè)力體系，不但要對建筑物四周存在的其他建筑物的位置、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行綜合、全面的分析與考量，而且還要對這些建筑物對所要建設(shè)建筑物的風(fēng)壓布局所、造成的影響進(jìn)行綜合的考量［5］，進(jìn)而要在具體開展結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，采取有效的措施努力提升建筑物的豎向荷載及其抵抗力，要合理地運(yùn)用概念設(shè)計基本原則，努力加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震力，使其能夠保證平面結(jié)構(gòu)的簡單性以及規(guī)范性?？傊诋?dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的時代背景下，也使得我國建筑行業(yè)獲得了跨越式的發(fā)展。然而，其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面還存在著諸多問題，那么為了能夠有效地提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，就應(yīng)該合理地應(yīng)用概念設(shè)計方法，以此來有效地提升結(jié)構(gòu)設(shè)計的完善性與可靠性，有效彌補(bǔ)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，有效促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的不斷提升。
