浅议结构设计

1.适用?安全?经济?美观?便于施工是进行 建筑结构设计的原则
适用?安全?经济?美观?便于施工是进行建筑结构设计的原则?这五个方面互相联系?各有所重,又互为矛盾,一个优秀的建筑结构设计往往是这五个方面的最佳结合?往往设计人员注意到适用?安全?经济?美观,而忽略了便于施工?有时设计人员为图方便,用偏于安全的简化方法计算或未作分析对比,虽然省事了,却增加了造价?
结构设计一般在建筑设计之后,“受制”于建筑设计,但又“反制”建筑设计?结构设计不能破坏建筑设计,建筑设计不能超出结构设计的能力范围?结构设计有时会决定建筑设计能否实现,在这个意义上,结构设计显得更为重要?设计一个适用?安全?经济?美观?便于施工的结构设计方案是结构设计人员的责任?
2. 建筑结构设计可分为整体设计和构件设计两部分
整体设计包括结构体系的选择,柱网的布置,梁的布置,剪力墙的分布,基础的选型等?整体设计一般分主体和基础两部分进行?设计人员根据建筑物的性质?高度?重要程度?当地的抗震设防列度等条件来选择合适的结构体系?选定结构体系后,就要具体决定柱?梁?剪力墙等结构构件的分布和尺寸等?
3.结构概念设计
概念设计将发挥越来越大的作用?概念设计是指正确的解决总体方案?材料使用和细部构造,以达到合理设计的目的?概念设计是根据抗震设计的复杂性,难以精确计算而提出来的一种从宏观上实现合理抗震,避免无必要的繁琐计算,同时为抗震计算创造有利条件,使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况的设计方法?
4.应用计算机软件设计
作为结构设计人员应学习计算机所用的计算理论,不应只停留在会用结构计算程序,而不知所以然?结构设计程序的出现并没有降低对设计人员的要求,相反,它要求设计人员学习更先进的计算理论?目前一体化程序有一个弊端:就是计算过程的屏蔽?使用者只管输入数据,对计算过程一无所知,不知道计算是建立在什么基础上,不知道适用范围,有的设计人员甚至不去分析计算结果的合理性,这是潜在的危险?
一个优秀的结构计算程序应该提供程序采用的计算理论的详细说明,说明其采用的计算模型?计算假设?适用范围等,另外应允许使用者干预计算过程,充分发挥设计者的主观能动性和创造力?
5.结构设计所用的概率极限状态设计法
目前国内结构设计所用的设计方法是概率极限状态设计法,作用效应S必须小于等于结构抗力R,结构要满足强度条件和位移条件?内力计算采用的力学模型一般是弹性模型,要考虑塑性变形内力重分布时,往往是把利用弹性模型计算所得的内力乘以一个调整系数?
6.被动设计方法与主动设计方法
目前结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R,以至混凝土的等级越用越高,配筋量越来越大,造价越来越高?这种提高抗力R的设计方法可称之为被动设计法?这种方法有很多弊端,以抗震设计为例,一般是根据初定的尺寸?砼等级算出结构的刚度,再由结构刚度算出地震力,然后算配筋?但是大家知道,结构刚度越大,地震作用效应越大,配筋越多,刚度越大,地震力就越强?这样便会出现为抵御地震而配的钢筋,因为增加了结构的刚度反而使地震作用效应增强的情况?从另一个角度考虑,为什么不考虑降低作用效应S呢?可以把降低作用效应S的设计方法称之为主动设计法?国外在抗震设计中,已有在基础与主体之间设一弹性层,以降低地震作用效应的设计;有的在建筑物顶部装一个“反摆”,地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反,从而对建筑物的振动产生阻尼作用,减少建筑物的位移,降低地震作用效应?国内的设计以被动设计为主,当然也有主动设计,如设置“塑性铰”和“结构缝”?
结构设计应该被动设计与主动设计相结合,但要实现主动设计需要先进理论和高科技的支持?随着社会的需求,计算理论的发展,计算机的应用,新型建材的研究与应用,建筑结构设计将面临前所未有的机遇?降低作用效应,对增加结构安全性,降低造价,节约国家投资意义重大?使用具有高强?轻质?环保等特点的新型建材?建筑物的自重在结构计算中占很大的比重,使用轻质?高强的建材,将使建筑结构设计发生革命性的变化?
7.结语
结构设计应满足适用?安全?经济?美观?便于施工等基本原则,合理应用计算机软件,重视概念设计的,结构设计的正确思路是除了提高结构抗力,还应考虑尽可能的降低作用效应?