基礎(chǔ)工程的概念精選(九篇)

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第1篇：基礎(chǔ)工程的概念范文

基于振型的位移展開(kāi)

1基于振型的位移公式推導(dǎo)

振型是結(jié)構(gòu)空間位移的坐標(biāo)基，所有位移都可通過(guò)振型進(jìn)行展開(kāi)。同理，內(nèi)力和應(yīng)力也可由振型展開(kāi)，據(jù)此可定量化反映結(jié)構(gòu)某方向上的變形狀態(tài)。結(jié)構(gòu)位移的展開(kāi)公式如下，設(shè)結(jié)構(gòu)的位移表達(dá)式為其中，s為位移空間向量;v為位移的幅值，即最大值。式(1)展開(kāi)的關(guān)鍵是s向量的推導(dǎo)，假定s向量可展開(kāi)為在式(2)兩側(cè)前乘Tr，并利用振型展開(kāi)的正交性，可以得到利用式(3)和式(4)可將任意空間向量展開(kāi)成以結(jié)構(gòu)振型為坐標(biāo)基的空間向量之和的形式。

2基于振型的位移展開(kāi)

(1)平面問(wèn)題的振型展開(kāi)某5層框架結(jié)構(gòu)，如圖1所示，每層的質(zhì)量和剛度均為m和k，結(jié)構(gòu)的位移有以下兩種形狀，應(yīng)用本結(jié)構(gòu)的振型加以展開(kāi)。利用以上推導(dǎo)出來(lái)的公式，可求出A和B展開(kāi)以Φ為坐標(biāo)基的式子AT和BT，見(jiàn)下頁(yè)式(7)和式(8)所示。

從式(7)、式(8)可以看出，對(duì)于位移形式較為簡(jiǎn)單的A式，第一振型占主導(dǎo)地位，各自由度處幾乎占總反應(yīng)的80%以上;相對(duì)較為復(fù)雜的B式，第一振型占總反應(yīng)的比例有所下降，但仍以第一振型為主。所以對(duì)于中、低高度類(lèi)型結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的Pushover方法具有一定的使用價(jià)值。(2)空間位移的振型展開(kāi)假定某3層5榀3跨規(guī)則框架結(jié)構(gòu)，如圖2所示，長(zhǎng)度方向5跨40m，寬度方向?yàn)?跨13m，層高3m。坐標(biāo)軸方向:長(zhǎng)度方向?yàn)閤軸，寬度方向?yàn)閥軸，高度方向?yàn)閦軸?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C40。

結(jié)構(gòu)除承擔(dān)自重外，另外沿X軸和Y軸正方向每層梁柱交點(diǎn)施加集中荷載。對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力特性分析，前5階頻率和振動(dòng)形態(tài)如圖3所示。取結(jié)構(gòu)中某一榀框架柱空間位移值，用前8階振型展開(kāi)，并觀(guān)察各方向上位移量所占比例。某柱的位移分量為:［1．45E－03，2．00E－03，－5．45E－05，－2．24E－04，1．95E－04，0;1．92E－03，2．59E－03，－6．73E－05，－1．31E－04，1．7E－04，0］，表示單元i端和j端自由度位移，分別為每端的3個(gè)平動(dòng)和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，共12個(gè)位移量。位移用前8階振型展開(kāi)式如式(11)所示。

從式(11)可以看出，由前8階振型的位移展開(kāi)式基本上達(dá)到了總位移的80%以上，滿(mǎn)足一般結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精度的需要，故用振型指導(dǎo)概念設(shè)計(jì)僅需觀(guān)察前幾階振型即可。

基于振型的概念設(shè)計(jì)

對(duì)于一般建筑，概念設(shè)計(jì)時(shí)，平面和空間布置盡可能規(guī)則、剛度連續(xù);在振型上，前幾階振型以平動(dòng)或彎曲振型為主，推遲或減小剪切振型、扭轉(zhuǎn)振型、局部振型和耦合振型。結(jié)構(gòu)的變形主要表現(xiàn)為4種情況:平動(dòng)變形、純扭變形、平動(dòng)耦聯(lián)變形和平扭耦聯(lián)變形。平動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振型方向因子計(jì)算公式如下。平動(dòng)振型方向因子:當(dāng)結(jié)構(gòu)的外形確定后，平動(dòng)振型方向因子和扭轉(zhuǎn)振型方向因子完全確定。振型方向因子的大小決定了各階振型中不同方向上變形狀態(tài)及所占比例，對(duì)分析結(jié)構(gòu)在荷載作用下的力學(xué)性能具有重要意義。圖2中框架結(jié)構(gòu)振型方向因子如表1所示。

由于本框架橫向?qū)挾?3m，縱向長(zhǎng)度40m，前兩階振型為平動(dòng)振型，分別為縱向和橫向變形;第3階振型為弱平動(dòng)耦聯(lián)，同時(shí)伴有扭轉(zhuǎn)變形;第4階基本上還表現(xiàn)為橫向平動(dòng);第5階為較強(qiáng)的平動(dòng)耦聯(lián)，伴有扭轉(zhuǎn)變形。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注意角柱的配筋，同時(shí)邊柱的配筋也要引起注意，防止扭轉(zhuǎn)破壞。利用振型指導(dǎo)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的步驟如下:

(1)建立結(jié)構(gòu)模型，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力特性分析，結(jié)構(gòu)頻率避開(kāi)場(chǎng)地特征頻率、設(shè)備工作頻率和人的敏感頻率等范圍，滿(mǎn)足適用性和安全性要求。

(2)觀(guān)察結(jié)構(gòu)振型模式，利用振型方向系數(shù)量化各階振型中不同方向上變形量，判斷結(jié)構(gòu)的變形狀態(tài)。

(3)對(duì)于某些不規(guī)則結(jié)構(gòu)的角柱和邊柱，鑒于其變形的特殊性，應(yīng)采取必要的構(gòu)造措施，防止脆性破壞。

(4)對(duì)于特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)，應(yīng)加強(qiáng)某些樓層或某些桿件的構(gòu)造措施，提高結(jié)構(gòu)的延性性能。

結(jié)論

利用結(jié)構(gòu)振型為坐標(biāo)基，對(duì)任意位移進(jìn)行展開(kāi)，進(jìn)而利用振型方向因子對(duì)各振型不同方向上的變形值進(jìn)行量化，得到以下結(jié)論:

(1)任意位移均能以振型為空間坐標(biāo)基進(jìn)行展開(kāi)，并且根據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī)則程度，僅需前幾階振型就能滿(mǎn)足工程精度需要。

(2)利用振型方向因子可以量化結(jié)構(gòu)在荷載作用下的變形順序及平扭振型所占的比例。

第2篇：基礎(chǔ)工程的概念范文

長(zhǎng)久以來(lái)，除了高等數(shù)學(xué)外，自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)所需要的工程數(shù)學(xué)知識(shí)散見(jiàn)于多門(mén)課程之中，例如線(xiàn)性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)理論，積分變換等。各個(gè)課程通常強(qiáng)調(diào)各自的理論體系，一些知識(shí)學(xué)習(xí)理解比較困難，但后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程甚至專(zhuān)業(yè)生涯中都很少用到。因此，在精簡(jiǎn)教學(xué)課時(shí)的教改大潮中，一些學(xué)校將某些工程數(shù)學(xué)課程逐出教學(xué)計(jì)劃，以騰出足夠的課時(shí)給隨著信息技術(shù)迅速發(fā)展而需要開(kāi)設(shè)的課程。但是，這樣又給學(xué)生造成知識(shí)體系的缺失，不利于構(gòu)建學(xué)生完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。因此，如何用不多的課時(shí)，教給學(xué)生必要而足夠的工程數(shù)學(xué)知識(shí)，就成為應(yīng)用技術(shù)主導(dǎo)型自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的一個(gè)值得注意的課題。

北京信息科技大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)是國(guó)家級(jí)特色建設(shè)專(zhuān)業(yè)“控制工程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)”課程是我校自動(dòng)化學(xué)院的公共專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是重點(diǎn)建設(shè)的課程之一。為我校自動(dòng)化、智能科學(xué)技術(shù)、電氣工程及自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)本科生開(kāi)設(shè)的必修課，其先修課程為高等數(shù)學(xué)，后續(xù)課程有電路分析基礎(chǔ)、自動(dòng)控制原理、現(xiàn)代控制理論、系統(tǒng)仿真、數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等，它是一門(mén)理論性和實(shí)踐性較強(qiáng)的工具類(lèi)課程。

“控制工程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)”課程對(duì)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、夯實(shí)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)、進(jìn)行后續(xù)課程的學(xué)習(xí)起著非常重要的作用。也可以這樣說(shuō)，本課程教學(xué)的成功與否直接關(guān)系到學(xué)生基本素質(zhì)與能力的培養(yǎng)與發(fā)展。學(xué)生對(duì)該課程學(xué)習(xí)的好壞、對(duì)有關(guān)知識(shí)點(diǎn)掌握的熟練程度如何，能否有效地實(shí)施相關(guān)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將直接關(guān)系到學(xué)生運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，我們?cè)凇翱刂乒こ虜?shù)學(xué)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)內(nèi)容安排上進(jìn)行了改革，修訂了新的教學(xué)大綱。

2.教材改革

我?！翱刂乒こ虜?shù)學(xué)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)以前選用的教材是“信號(hào)與系統(tǒng)教程”學(xué)生普遍對(duì)該課程非常重視，但其內(nèi)容對(duì)于大一學(xué)生來(lái)說(shuō)，有很大的難度，不容易學(xué)懂。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，堤高教學(xué)效果，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的堤高，我們課程組探索和嘗試著對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，出版“控制工程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)”教材，以堤高教學(xué)的實(shí)際效果。

本課程教材改革是由該學(xué)科內(nèi)容的抽象性、邏輯性和系統(tǒng)性以及所要求的基礎(chǔ)知識(shí)的廣博性所決定的。課程教材的編寫(xiě)應(yīng)該考慮到以下三個(gè)問(wèn)題：首先是對(duì)于自動(dòng)控制的相關(guān)基本概念、原理和方法應(yīng)有明確的表述，使學(xué)生形成對(duì)整個(gè)理論體系一個(gè)總體的把握。其次是適當(dāng)增加控制理論教材中工程應(yīng)用的例子，把新的知識(shí)建構(gòu)在學(xué)生已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上。第三，在改革教材方面，采取以教材為主，與之對(duì)應(yīng)的輔導(dǎo)材料為輔的教學(xué)參考模式。

3.教學(xué)內(nèi)容體系研究

教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)改革的重要一環(huán)。針對(duì)教學(xué)實(shí)際情況，結(jié)合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)人才目標(biāo)的需要，我們對(duì)本課程內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整和充實(shí)。基本概念、基本原理、基本方法必須要牢固掌握，加強(qiáng)訓(xùn)練的力度和內(nèi)容。一些定理的證明不追求其嚴(yán)密性，只給出簡(jiǎn)要的解釋或說(shuō)明，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)結(jié)論的正確內(nèi)涵直觀(guān)意義和滿(mǎn)足條件。面向?qū)嶋H應(yīng)用的問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)其來(lái)龍去脈，便于面向?qū)ο筇幚韱?wèn)題。具有物理背景內(nèi)容的教學(xué)，如濾波器等，增加物理系統(tǒng)的實(shí)例。物理意義弄清楚，不僅有利于學(xué)生理解內(nèi)容，而且便于記憶一些傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容不便表述或計(jì)算的問(wèn)題。

教學(xué)內(nèi)容要使學(xué)生明了怎樣把所學(xué)理論用于工程實(shí)際，促進(jìn)課程教學(xué)內(nèi)容的改革。在教學(xué)內(nèi)容的組織與安排上，將各章節(jié)定為既相對(duì)獨(dú)立的教學(xué)周期，又與下一章節(jié)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，相輔相成。這樣所有的教學(xué)內(nèi)容通過(guò)這種周期循環(huán)和相互連接、重復(fù)與不斷強(qiáng)化的過(guò)程，就可以達(dá)到使學(xué)生理解所學(xué)理論的知識(shí)體系和扎實(shí)學(xué)生理論知識(shí)的目的。比如教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)例，就可以給出一些基本控制理論概念，然后用基本物理知識(shí)和數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)它建立數(shù)學(xué)模型。

傅里葉變換、拉普拉斯變換和z變換是工程實(shí)踐中用來(lái)求解線(xiàn)性常微分方程的簡(jiǎn)便工具，同時(shí)也是建立系統(tǒng)在頻率域數(shù)學(xué)模型-頻率特性、復(fù)數(shù)域的數(shù)學(xué)模型-傳遞函數(shù)和z域的數(shù)學(xué)模型-脈沖傳遞函數(shù)的工程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。這些工程數(shù)學(xué)的運(yùn)算能力是自動(dòng)化及相關(guān)專(zhuān)業(yè)從事科研和技術(shù)工作的基本功，而在目前的課程體系中，像傅里葉變換、拉普拉斯變換和z變換是分別在不同學(xué)期、不同課程中講授的，學(xué)時(shí)又較少，這樣就造成學(xué)生對(duì)這些知識(shí)的掌握缺乏系統(tǒng)性和扎實(shí)性，在本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)和研究生教學(xué)中明顯地暴露出來(lái)這方面的弱點(diǎn)。

本教學(xué)改革以控制工程所需要解決的問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，在教學(xué)內(nèi)容的組織上采取循序漸進(jìn)，逐步深化，強(qiáng)調(diào)基本概念的理解和應(yīng)用，減少一些定理和公式的太細(xì)的推演過(guò)程。在教學(xué)過(guò)程中，我們?cè)诖_保課程體系完整的情況下，注重教學(xué)內(nèi)容的整合和更新，因材施教。在授課內(nèi)容上，分別講解復(fù)變函數(shù)基礎(chǔ)知識(shí)、微分方程、傅里葉變換、拉普拉斯變換、Z變換等方面的工程數(shù)學(xué)知識(shí)。為了使自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)工程數(shù)學(xué)的應(yīng)用背景有足夠的了解，單辟一章講解控制工程導(dǎo)論，這對(duì)于學(xué)生站在一個(gè)較高的層面來(lái)工程數(shù)學(xué)的作用很有幫助。不僅如此，在相關(guān)章節(jié)中，還分別介紹了相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)在濾波器、電路分析、脈沖傳遞函數(shù)等方面的應(yīng)用。由于是從專(zhuān)業(yè)的角度來(lái)敘述相關(guān)應(yīng)用，不僅有助于學(xué)生理解數(shù)學(xué)知識(shí)，對(duì)將來(lái)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)也會(huì)很有裨益。在教學(xué)的結(jié)構(gòu)安排上，先講述時(shí)域分析法，然后變換域（頻域、復(fù)頻域和z域）分析的方法。

4.制定教學(xué)大綱

課程教學(xué)大綱決定了課程性質(zhì)、知識(shí)點(diǎn)以及能力培養(yǎng)的目標(biāo)。為了制定有針對(duì)性的教學(xué)大綱，我們課程組反復(fù)討論該課程在專(zhuān)業(yè)中的地位及與其它課程間的聯(lián)系，從而形成了該課程的知識(shí)點(diǎn)及能力培養(yǎng)模塊?！翱刂乒こ虜?shù)學(xué)基礎(chǔ)”是一門(mén)理論性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。本課程的目的和任務(wù)是使學(xué)生掌握控制工程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的基本概念、基本理論和基本分析方法，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定必要的基礎(chǔ)。

根據(jù)重點(diǎn)突出、系統(tǒng)性強(qiáng)的要求，并針對(duì)本課程在低年級(jí)開(kāi)設(shè)的實(shí)際情況，學(xué)生們還沒(méi)有關(guān)于自控等的概念的情況，本課程安排48學(xué)時(shí)。主要強(qiáng)調(diào)“三大變換”的數(shù)學(xué)概念，物理概念和工程概念，重點(diǎn)突出信號(hào)的時(shí)域和變換域分析、信號(hào)傳輸與處理。我們?cè)O(shè)計(jì)的課程教學(xué)內(nèi)容和基本要求如下：

1.控制工程導(dǎo)論。

這一章主要是明確課程的內(nèi)容、作用和培養(yǎng)目標(biāo)。要求是了解控制工程、控制理論的一些概念；掌握線(xiàn)性系統(tǒng)的性質(zhì)等內(nèi)容。約3學(xué)時(shí)。

2.復(fù)數(shù)與復(fù)變函數(shù)基礎(chǔ)。

這一部分是基礎(chǔ)，需要進(jìn)行深入、細(xì)致的講解。主要是掌握復(fù)數(shù)、復(fù)變函數(shù)的概念；掌握復(fù)數(shù)的乘冪與方根的求解方法；理解映射的概念。約6學(xué)時(shí)。

3.連續(xù)系統(tǒng)時(shí)域分析。

這一部分是重點(diǎn)，要求掌握一些常用的控制信號(hào)及其運(yùn)算，掌握時(shí)域系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型微分方程的求解；理解并掌握系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)，特別是階躍響應(yīng)和沖激響應(yīng)。約9學(xué)時(shí)。

4.連續(xù)系統(tǒng)頻域分析的工程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

這一部分是基礎(chǔ)性的重點(diǎn)，要理解傅里葉變換及其反變換；掌握傅里葉變換的性質(zhì)與應(yīng)用；了解頻域數(shù)學(xué)模型-頻率特性的基本概念及傅里葉變換在系統(tǒng)頻域分析中應(yīng)用。約6學(xué)時(shí)。

5.連續(xù)系統(tǒng)復(fù)頻域分析的工程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

這一章是關(guān)鍵的內(nèi)容，要理解拉普拉斯變換及反變換；能靈活運(yùn)用拉普拉斯變換的性質(zhì)；掌握拉普拉斯變換在系統(tǒng)復(fù)頻域分析中應(yīng)用；了解并掌握傳遞函數(shù)的基本概念。約11學(xué)時(shí)。

6.離散系統(tǒng)的工程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

這一部分是課程的另一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，講述離散系統(tǒng)。要求理解采樣的基本概念；掌握一些典型的離散序列；掌握差分方程及其求解；掌握z變換及其性質(zhì)；掌握脈沖傳遞函數(shù)的基本概念；掌握z變換在系統(tǒng)分析中的應(yīng)用。約13學(xué)時(shí)。

通過(guò)制定教學(xué)大綱，體現(xiàn)了數(shù)學(xué)理論、物理概念和工程應(yīng)用的三結(jié)合，如不同變換域間的內(nèi)在關(guān)系；還體現(xiàn)了課程群間的相互聯(lián)系。在結(jié)構(gòu)安排上，以連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)的分析處理為主線(xiàn)，先時(shí)域分析法后工程數(shù)學(xué)分析法（積分變換法）。突出概念，層層展開(kāi)，逐步加深，體系嚴(yán)密，選材豐富，淺顯易懂，以介紹結(jié)論為重點(diǎn)，易于大學(xué)低年級(jí)學(xué)生的理解。

5.結(jié)語(yǔ)

第3篇：基礎(chǔ)工程的概念范文

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);概念設(shè)計(jì);措施

1 在建筑設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)至關(guān)重要

它反映了結(jié)構(gòu)工程師的水平，下面就這個(gè)問(wèn)題談?wù)劚救说目捶?/p>

1.1 概念設(shè)計(jì)的重要性 概念設(shè)計(jì)是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵,一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來(lái)完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì),并能有意識(shí)地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。一般認(rèn)為,概念設(shè)計(jì)做得好的結(jié)構(gòu)工程師,隨著他的不懈追求,其結(jié)構(gòu)概念將隨他的年齡與實(shí)踐的增長(zhǎng)而越來(lái)越豐富,設(shè)計(jì)成果也越來(lái)越創(chuàng)新、完善。遺憾的是,隨著社會(huì)分工的細(xì)化,大部分結(jié)構(gòu)工程師只會(huì)依賴(lài)規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)、計(jì)算機(jī)程序做習(xí)慣性傳統(tǒng)設(shè)計(jì),缺乏創(chuàng)新,更不愿(不敢)創(chuàng)新,有的甚至拒絕對(duì)新技術(shù)、新工藝的采納(害怕承擔(dān)創(chuàng)新的責(zé)任)。大部分工程師在一體化計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)全面應(yīng)用的今天,對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)果明顯不合理、甚至錯(cuò)誤而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。隨著年齡的增長(zhǎng),導(dǎo)致他們?cè)诖髮W(xué)的那些孤立的概念都被逐漸忘卻,更談不上設(shè)計(jì)成果的不斷創(chuàng)新。強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)的重要,主要還因?yàn)楝F(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算理論存在許多缺陷或不可計(jì)算性,比如對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),內(nèi)力計(jì)算是基于彈性理論的計(jì)算方法,而截面設(shè)計(jì)卻是基于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法,這一矛盾使計(jì)算結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)差之甚遠(yuǎn),為了彌補(bǔ)這類(lèi)計(jì)算理論的缺陷,或者實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際存在的大量無(wú)法計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì),都需要優(yōu)秀的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施來(lái)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。同時(shí)計(jì)算機(jī)結(jié)果的高精度特點(diǎn),往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的誤解,結(jié)構(gòu)工程師只有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng),才能比較客觀(guān)、真實(shí)地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。概念設(shè)計(jì)之所以重要,還在于在方案設(shè)計(jì)階段,初步設(shè)計(jì)過(guò)程是不能借助于計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念,選擇效果最好、造價(jià)最低的結(jié)構(gòu)方案,為此,需要工程師不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念,深入、深刻了解各類(lèi)結(jié)構(gòu)的性能,并能有意識(shí)地、靈活地運(yùn)用它們。

概念設(shè)計(jì)重要，還在于方案設(shè)計(jì)階段，初步設(shè)計(jì)過(guò)程是不能借助于計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)師綜合運(yùn)用其掌握概念，選擇效果最好、造價(jià)最低的方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念，了解各類(lèi)結(jié)構(gòu)的性能，并能有意識(shí)地運(yùn)用它們。

2 協(xié)同工作與結(jié)構(gòu)體系

協(xié)同工作的概念廣泛存在于設(shè)計(jì)中，我們均不希望其在未達(dá)設(shè)計(jì)壽命時(shí)，某些部件出現(xiàn)破壞。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)，協(xié)同工作的概念是要求結(jié)構(gòu)內(nèi)部各構(gòu)件相互配合，共同工作。這不僅要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承載能力極限狀態(tài)能共同受力，協(xié)同工作，同時(shí)達(dá)到極限狀態(tài)，還要有相同的耐久性。結(jié)構(gòu)協(xié)同工作表現(xiàn)在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的關(guān)系上，必須視基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)為一個(gè)有機(jī)整體，不能把兩者分開(kāi)處理。如磚混結(jié)構(gòu)，必須依靠圈梁和構(gòu)造柱將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)連成整體，而不能單純依靠基礎(chǔ)剛度來(lái)抵御不均勻沉降，所有圈梁和構(gòu)造柱設(shè)置，必須圍繞這個(gè)中心。

協(xié)同工作還在于當(dāng)結(jié)構(gòu)受力時(shí)，結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件能同時(shí)達(dá)到較高的應(yīng)力水平。在多高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免短柱，其目的是使同層各柱在相同水平位移時(shí)，能同時(shí)達(dá)到最大承載能力，但隨著建筑物高度不斷增大，巨大的豎向和水平荷載使底層柱截面越來(lái)越大，從而造成高層建筑底部數(shù)層出現(xiàn)大量短柱，為了避免這種現(xiàn)象，對(duì)大截面柱，可以通過(guò)對(duì)柱截面開(kāi)豎槽，使矩形柱成為田形柱，來(lái)增大長(zhǎng)細(xì)比，避免短柱出現(xiàn)，這樣就使同層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在相近的水平位移下，達(dá)到最大水平承載力；而對(duì)于梁的跨高比，長(zhǎng)、短梁在同一榀框架中并存，也是不利的，短跨梁在水平力作用下，剪力很大，梁端正、負(fù)彎矩也很大，其配筋由水平力決定，豎向荷載基本不起作用，甚至梁端正彎矩鋼筋會(huì)出現(xiàn)超筋現(xiàn)象，同時(shí)梁剪力增大，使柱的軸力增大，這是不符合協(xié)同工作原。多高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的是抵抗水平力作用，防止扭轉(zhuǎn)，為有效的抵抗水平力作用，平面上兩個(gè)正交方向的尺寸宜盡量接近，保證這兩個(gè)方向上慣性矩相等，防止一個(gè)方向強(qiáng)度太大，另一方向較弱，因此，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)（柱、剪力墻）宜設(shè)置在四周，以增大整體抗側(cè)剛度及抗扭慣性矩，并加大梁或樓層的剛度，使柱或剪力墻能承擔(dān)較大整體彎矩。防止扭轉(zhuǎn)是因在扭轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí)，各柱節(jié)點(diǎn)水平位移不等，距扭轉(zhuǎn)中心較遠(yuǎn)的角柱剪力很大，中柱剪力較小，破壞由外向里。為防止扭轉(zhuǎn)，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)稱(chēng)布置，宜設(shè)在結(jié)構(gòu)兩端，緊靠四周設(shè)置，以增大抗扭慣性矩。因此，高層建筑中，盡管角柱軸壓比較小，但其在抗扭過(guò)程中作用很大；在水平力作用下，角柱軸力變化幅度很大，這樣勢(shì)必要求角柱有較大變形能力。由于角柱上述作用，角柱設(shè)計(jì)時(shí)在承載力和變形能力上都應(yīng)有較多考慮，如加大配箍，采用密排箍筋柱等。

3 建筑結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化計(jì)算

3.1 結(jié)構(gòu)安全度的人為控制 高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，目前結(jié)構(gòu)工程師都已廣泛采用各類(lèi)結(jié)構(gòu)軟件電算程序進(jìn)行。在這種情況下，高層結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化計(jì)算還要不要如果要，深度應(yīng)該達(dá)到什么程度結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)實(shí)際工程設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，一致認(rèn)為答案是明確的，要簡(jiǎn)化計(jì)算，而且要達(dá)到一定的深度，但也不必過(guò)于繁瑣，要力求快速，簡(jiǎn)捷，明了，并能把握結(jié)構(gòu)的主要受力特征。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理 結(jié)構(gòu)工程師通過(guò)高層建筑結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化設(shè)算，可以在正式電算前得到主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)及其樓蓋結(jié)構(gòu)的合理布置和截面的合理確定，下一步的電算實(shí)際上成為簡(jiǎn)化計(jì)算的輔證和深化，這樣一方面，可以不必在上機(jī)后來(lái)回調(diào)整，節(jié)省電算時(shí)間，使電算更快捷有效，電算結(jié)果也容易比較放心，另一方面結(jié)構(gòu)的布置，斷面的確定比較快的得到經(jīng)濟(jì)合理的實(shí)現(xiàn)，從而使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)合理。

4 概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 平面設(shè)計(jì) 在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層建筑設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵控制因素，如何在滿(mǎn)足相關(guān)要求的前提下選擇更好的抗側(cè)力體系成了結(jié)構(gòu)工程師追求的重大目標(biāo)。建筑平面的形狀宜選用風(fēng)壓較小的形式，并應(yīng)考慮鄰近高層建筑對(duì)其風(fēng)壓分布的影響，還必須考慮有利于抵抗能力和豎向荷載，在地震作用下，建筑平面要力求簡(jiǎn)單規(guī)則。風(fēng)荷載作用下則可適當(dāng)放寬，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)整體彎曲變形所引起的側(cè)移與結(jié)構(gòu)體系抵抗傾覆力矩的有效寬度的三次方成反比例關(guān)系，所以不宜建筑寬度很小的建筑物。

4.2 剖面設(shè)計(jì) 豎向傳力體系設(shè)計(jì) 1)應(yīng)注意控制建筑的高度比。2)高層建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度，應(yīng)注意由基礎(chǔ)向頂層逐漸過(guò)渡，要盡量避免出現(xiàn)在豎向上剛度發(fā)生突變的現(xiàn)象，以免由于剛度的較大突變而削弱其抵抗水平荷載的能力。3)由于使用上的要求造成剛度變化特別大，或結(jié)構(gòu)布置發(fā)生變化時(shí)必須設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。4)高層建筑必須有相應(yīng)的錨固深度，此錨固深度可結(jié)合布置設(shè)備用房和地下停車(chē)庫(kù)的需要，作為一層或多層地下空問(wèn)，這對(duì)降低高層建筑的心有利，可提高建筑抗震能力及抗傾覆能力。

豎向形體設(shè)計(jì) 1)截錐形。采用由下而上分段逐漸減小樓層面積階梯狀體型，能使房屋剛度大大增加，由于房屋頂部的樓面尺寸比底部小，除『在建筑使用功能方面存在優(yōu)點(diǎn)外，在抗風(fēng)和抗震方面也具有一定的優(yōu)越性。2)上窄下寬形。高層建筑隨著高度的增加在符合豎向結(jié)構(gòu)的要求下，樓身向上不斷收進(jìn)與變細(xì)，這樣可減輕承受的風(fēng)力，降低樓體的重心，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這種形體主要包括上削楔形體和退縮體，上削楔形體利于抗風(fēng)，抗震，并呈現(xiàn)穩(wěn)固堅(jiān)韌的特性，退縮體的形式比較多樣，有收進(jìn)式，截切式，臺(tái)階式。3)新月形。新月形房屋就像一個(gè)豎向的懸臂殼體一樣，能有效地增加它低抗側(cè)向力的剛度，它的作用就像波形的屋面殼體能有效地抵抗重力荷載一樣，重力荷載由柱―殼一框架承受，側(cè)向荷載由豎向的殼體抵抗，該殼體由于樓面結(jié)構(gòu)的加勁作用而得以加強(qiáng)，新月形的殼體形式能有效地抵抗對(duì)稱(chēng)作用與它的側(cè)向力。

4.3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概念 基礎(chǔ)選型及特點(diǎn)。根據(jù)不同建筑的地理位置結(jié)構(gòu)形式可選擇樁基礎(chǔ)，箱形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較軟弱，建筑物層數(shù)較多，荷載較大的情況下，天然地基不能滿(mǎn)足地基承載力的要求可以采用樁基將上部結(jié)構(gòu)荷載直接傳到下部堅(jiān)實(shí)的持力層，高層建筑的樁基礎(chǔ)可采用預(yù)制鋼筋混凝土樁，混凝土灌注樁和鋼管樁。箱形基礎(chǔ)，箱開(kāi)基礎(chǔ)在高層建筑中廣泛應(yīng)用。它整體剛度好，能將上部結(jié)構(gòu)的荷載均勻地傳給基礎(chǔ)，對(duì)上部結(jié)構(gòu)能良好地嵌固，箱基有效地抵抗不均勻沉降，并與周?chē)馏w協(xié)同工作，提高建筑物的抗震和抗風(fēng)能力。筏形基礎(chǔ)，筏形基礎(chǔ)適用于上部結(jié)構(gòu)荷載較大，地基承載力較低的工程，筏形基礎(chǔ)整體較好，剛度大，能有效地分散上部結(jié)構(gòu)的荷載，調(diào)整基底的壓力和不均勻沉降。

5 結(jié)束語(yǔ)

概念設(shè)計(jì)，從某種程度上可以認(rèn)為是整體工作的原則，在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)日益廣泛的今天，要求結(jié)構(gòu)工程師具有深厚的基本理論基礎(chǔ)，清晰的結(jié)構(gòu)整體概念，這樣才能做出更安全，更經(jīng)濟(jì)，更高效的作品。

參考文獻(xiàn)

［1］王樹(shù)中.建筑結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)［J］.山西建筑，2004，30(6)：14.

第4篇：基礎(chǔ)工程的概念范文

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；概念設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)的宗旨是在特定的建筑空間及環(huán)境條件下, 用整體概念來(lái)考慮結(jié)構(gòu)的總體方案, 并能有意識(shí)地發(fā)揮和利用結(jié)構(gòu)總體系和各基本分體系之間的力學(xué)特性與關(guān)系。建筑物是一個(gè)整體空間結(jié)構(gòu), 各種構(gòu)件以相當(dāng)復(fù)雜的方式共同工作, 并不是脫離總的結(jié)構(gòu)體系的單獨(dú)構(gòu)件。作為結(jié)構(gòu)工程師, 不應(yīng)過(guò)度依賴(lài)計(jì)算機(jī)和盲目照搬規(guī)范, 應(yīng)把概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。

1概念設(shè)計(jì)的定義

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為理論和概念設(shè)計(jì)。理論設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)計(jì)算理論和規(guī)范, 在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算模型的假設(shè)及受力狀態(tài)的假定的前提下, 對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析, 得出數(shù)據(jù)式的結(jié)果, 然后利用結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)是指不經(jīng)數(shù)值計(jì)算, 尤其在一些難以做出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問(wèn)題中, 依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想, 從整體的角度來(lái)確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀(guān)控制。

在建筑設(shè)計(jì)的方案階段, 從總體出發(fā), 采用概念性近似計(jì)算方法, 能迅速、有效地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較和選擇。這種方法雖有一定誤差, 但概念清楚、定性準(zhǔn)確、手算簡(jiǎn)單快捷, 能很快選擇出最佳方案, 具有較好的經(jīng)濟(jì)、可靠性能, 同時(shí)也是施工圖設(shè)計(jì)階段判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。

2概念設(shè)計(jì)的意義

概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用面非常廣泛,幾乎蘊(yùn)含了所有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在不確定因素多、受力狀況變化較大的抗震設(shè)計(jì)、高層建筑設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中, 概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用尤顯重要和突出。

概念設(shè)計(jì)的重要性, 主要體現(xiàn)在三方面：一是因?yàn)楝F(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算理論存在許多缺陷或不可計(jì)算性。為了彌補(bǔ)計(jì)算理論的缺陷, 或?qū)崿F(xiàn)對(duì)實(shí)際存在的大量無(wú)法計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì), 都需要用概念設(shè)計(jì)來(lái)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。二是由于在方案設(shè)計(jì)階段, 初步設(shè)計(jì)過(guò)程是不能借助于計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念, 選擇效果最好、造價(jià)最低的結(jié)構(gòu)方案。概念設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)人員中提得比較多, 但往往被人們片面地理解, 認(rèn)為其主要是用于一些大的原則, 如確定結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)布置等。其實(shí), 在設(shè)計(jì)中任何地方都離不開(kāi)科學(xué)的概念作指導(dǎo)。三是由于計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果的高精度, 容易給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的誤解, 過(guò)分地依賴(lài)于計(jì)算機(jī)和設(shè)計(jì)軟件, 進(jìn)行習(xí)慣性、傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 對(duì)計(jì)算結(jié)果明顯不合理、甚至錯(cuò)誤的地方不能及時(shí)發(fā)現(xiàn), 使許多的建筑結(jié)構(gòu)留下安全隱患因此, 概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有重要的地位。

3 概念設(shè)計(jì)的一般原則

3.1合理選擇結(jié)構(gòu)方案, 形成良好結(jié)構(gòu)體系

一個(gè)成功的設(shè)計(jì)必須選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案,即要選擇一個(gè)切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。必須對(duì)工程的設(shè)計(jì)要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)、施工條件等情況進(jìn)行綜合分析, 并與建筑、水、電等專(zhuān)業(yè)充分比商, 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型, 確定結(jié)構(gòu)方案, 必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行多方案比較,擇優(yōu)選用。

要形成良好的結(jié)構(gòu)體系, 要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承載能力極限狀態(tài)下能共同受力、共同變形、協(xié)同工作, 有相同的耐久性, 同時(shí)達(dá)到極限狀態(tài)。還要正確處理基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系, 必須把基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)視為一個(gè)有機(jī)的整體, 不能把二者割裂開(kāi)來(lái)。

3.2恰當(dāng)選用計(jì)算簡(jiǎn)圖, 正確分析計(jì)算結(jié)果

結(jié)構(gòu)計(jì)算是在計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的, 計(jì)算簡(jiǎn)圖選用不當(dāng)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全事故屢有發(fā)生, 因此選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖是確保結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計(jì)算簡(jiǎn)圖應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來(lái)保證。

由于軟件種類(lèi)繁多, 不同軟件往往會(huì)導(dǎo)致不同的計(jì)算結(jié)果, 加之由于程序與結(jié)構(gòu)某處實(shí)際情況不相符合、或人工輸入有誤、或軟件本身有缺陷均會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果, 因此工程師的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)是不可缺少的, 工程師應(yīng)全面了解程序的適用范圍、技術(shù)條件等, 認(rèn)真分析計(jì)算結(jié)果, 慎重校核, 做出合理判斷, 不可迷信電腦。

4概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用

4.1抗震概念設(shè)計(jì)

地震具有難以把握的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn), 要準(zhǔn)確地預(yù)見(jiàn)建筑物所遭遇的地震特性及詳細(xì)參數(shù), 是難以做到的。只有輔以準(zhǔn)確的概念設(shè)計(jì), 在宏觀(guān)上對(duì)抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制，正確分析計(jì)算結(jié)果, 合理地對(duì)薄弱環(huán)節(jié)采取構(gòu)造加強(qiáng)措施,才能在經(jīng)濟(jì)合理的前提下, 設(shè)計(jì)出抗震性能優(yōu)良的建筑。為了保證建筑具有足夠的抗震能力, 通過(guò)概念設(shè)計(jì)從宏觀(guān)上控制結(jié)構(gòu)的抗震性能應(yīng)充分考慮以下環(huán)節(jié)：①選擇對(duì)抗震有利的場(chǎng)地及地基, 避免地面變形的直接危害, 采取措施保證地基的穩(wěn)定性。②進(jìn)行合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì), 同一結(jié)構(gòu)單元不宜設(shè)置在性質(zhì)不同的地基土上, 不宜采用不同的基礎(chǔ)形式, 設(shè)計(jì)時(shí)宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力。③建筑物的體型應(yīng)力求簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱(chēng), 質(zhì)量和剛度變化均勻, 以減少地震作用產(chǎn)生的變形、應(yīng)力集中及扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。④選擇合理的結(jié)構(gòu)體系, 抗側(cè)力構(gòu)件力求均勻?qū)ΨQ(chēng), 設(shè)多道抗震防線(xiàn), 避免局部出現(xiàn)薄弱部位, 要求結(jié)構(gòu)布置受力明確, 傳力簡(jiǎn)捷。⑤各類(lèi)構(gòu)件之間要有可靠的連接, 并具有必要的強(qiáng)度和變形能力, 從而獲得整個(gè)結(jié)構(gòu)良好的抗震性能。⑥強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)空間整體性, 平面加強(qiáng)連接, 豎向確保足夠的整體剛度。⑦重視對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的處理, 利用其對(duì)主體結(jié)構(gòu)的有利影響, 避免不合理設(shè)置導(dǎo)致對(duì)主體結(jié)構(gòu)的不利影響。⑧盡量減輕結(jié)構(gòu)自重,減少地基土壓力, 從而降低向建筑物傳輸?shù)牡卣鹆Α?/p>

4.2高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中以下幾個(gè)問(wèn)題值得重視：①正確認(rèn)識(shí)高層建筑的受力特點(diǎn), 選擇合理的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。高層建筑的受力特點(diǎn)不同于低層建筑。高層建筑從本質(zhì)上講是一個(gè)豎向懸臂結(jié)構(gòu), 水平荷載的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直荷載的影響, 水平荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素。結(jié)構(gòu)抵抗水平荷載產(chǎn)生的彎矩、剪力以及拉應(yīng)力和壓應(yīng)力應(yīng)有較大的強(qiáng)度和足夠的剛度, 使隨著高度增加所引起的側(cè)向變形限制在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)。由于高層建筑的受力特點(diǎn), 選擇切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)類(lèi)型是非常必要的。②正確選擇合理的結(jié)構(gòu)體系。由于高層建筑中抗水平力成為設(shè)計(jì)的主要矛盾, 因此采用何種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問(wèn)題。選擇高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系通常需要考慮的兩個(gè)主要原因是建筑物的高度和用途。③選擇合理的結(jié)構(gòu)布置。結(jié)構(gòu)布置的合理與否很大程度影響著建筑的使用、結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和施工的合理性。結(jié)構(gòu)布置不當(dāng),常常造成薄弱環(huán)節(jié), 引起震害。在結(jié)構(gòu)布置時(shí), 應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性及剛度, 加強(qiáng)構(gòu)件的連接, 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的薄弱部位和應(yīng)力復(fù)雜部位的強(qiáng)度。④提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。由于高層建筑的受力特點(diǎn)不同于低層建筑, 因此在地震區(qū)進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí), 除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外, 還應(yīng)具有良好的抗震性能, 結(jié)構(gòu)必須具有一定的塑性變形能力來(lái)吸收地震所產(chǎn)生的能量, 減弱地震破壞的影響。

4.3基礎(chǔ)中的概念設(shè)計(jì)

地基土的不確定性很強(qiáng), 至今還沒(méi)有哪個(gè)模型能夠?qū)ζ渥骶_的描述。因此, 在基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)中, 更需要根據(jù)基本理論知識(shí)及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn), 分析、預(yù)見(jiàn)可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題,從而找到合理的處理方案。因此, 概念設(shè)計(jì)在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的作用尤為重要。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常規(guī)的方法是將上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)作為彼此獨(dú)立、離散的結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行力學(xué)分析。實(shí)踐表明, 這種常規(guī)法計(jì)算得到的基底應(yīng)力和基礎(chǔ)沉降量往往與實(shí)測(cè)值相差甚遠(yuǎn)。事實(shí)上, 基礎(chǔ)問(wèn)題的解決不宜單純只著眼于基礎(chǔ)。在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中, 應(yīng)該注意由于地基沉降變形差異而引起的上部結(jié)構(gòu)次應(yīng)力、開(kāi)裂等不良現(xiàn)象。所以應(yīng)該把基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)視為一個(gè)統(tǒng)一的整體, 從二者相互作用的概念出發(fā)來(lái)考慮基礎(chǔ)方案。當(dāng)然, 整體的相互作用分析相當(dāng)復(fù)雜, 合理的方法應(yīng)該從二者之間滿(mǎn)足靜力平衡和變形協(xié)調(diào)兩個(gè)條件出發(fā)進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)人員除了具備土力學(xué)、地基基礎(chǔ)的基本理論知識(shí)外, 還應(yīng)該掌握基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)相互作用的基本概念、原理, 了解基礎(chǔ)剛度變化對(duì)上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響、上部結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)變形的約束作用, 以及采用不同地基計(jì)算模型可能在基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的差異。這樣, 在基礎(chǔ)選型、布置以及地基模型、參數(shù)的選取時(shí), 才能夠從共同作用的角度加以考慮, 力求設(shè)計(jì)出最為經(jīng)濟(jì)、合理的基礎(chǔ)方案。

第5篇：基礎(chǔ)工程的概念范文

【關(guān)鍵詞】概念設(shè)計(jì)的重要性；樁基礎(chǔ)；剪力墻

概念設(shè)計(jì)至關(guān)重要。一定程度上它反映了一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師的設(shè)計(jì)水平，以下結(jié)合本人多年的設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用淺談一下自已的一點(diǎn)看法。

一.概念設(shè)計(jì)的重要性

強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)的重要，第一是因?yàn)楝F(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算理論存在許多缺陷，比如：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，內(nèi)力計(jì)算是基于彈性理論的計(jì)算方法，而截面設(shè)計(jì)卻是基于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，為了彌補(bǔ)這類(lèi)計(jì)算理論的缺陷，就需要工程師有用清晰的概念設(shè)計(jì)，采取一些應(yīng)對(duì)的措施。

強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)的重要，第二是計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用，也使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)軟件的過(guò)份依懶，對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)果明顯不合理、甚至錯(cuò)誤而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，未進(jìn)行相關(guān)的補(bǔ)充計(jì)算就認(rèn)為設(shè)計(jì)沒(méi)問(wèn)題，而忽略程序的假定、適用范圍、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際受力狀態(tài)等。說(shuō)到底還是工程師的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)不夠清楚。

強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)的重要，第三是可以突破傳統(tǒng)的一些觀(guān)念，有所創(chuàng)新。比如：砼主梁高遇到建筑凈高有特殊要求梁高不滿(mǎn)足一般1/10～1/18的梁跨時(shí)、地下室頂板采用空心樓蓋時(shí)、高層建筑采用厚（?。┛招陌褰Y(jié)構(gòu)時(shí)，這時(shí)概念設(shè)計(jì)就顯得特別重要了。

強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)的重要，最后還在于方案設(shè)計(jì)階段。方案設(shè)計(jì)過(guò)程需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，選擇效果最好、造價(jià)最低的結(jié)構(gòu)方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念，深入、深刻了解各類(lèi)結(jié)構(gòu)的性能，靈活地運(yùn)用它們.

以下為本人設(shè)計(jì)的某住宅小區(qū)的一幢高層建筑.

二.工程概況

本工程是湖南婁底某小區(qū)（總建筑面積45萬(wàn)平米）其中的一棟高層商住樓，地下一層為大型地下停車(chē)場(chǎng)及設(shè)備用房（總共約3.5萬(wàn)平米），地上為33層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅，高99.8m，，單體建筑面積約2.1萬(wàn)平方米，6度抗震設(shè)防區(qū)，設(shè)計(jì)地震基本加速度為0.05g，，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，50年一遇基本風(fēng)壓為0.35KN/M2，場(chǎng)地類(lèi)別Ⅱ類(lèi)，剪力墻抗震等級(jí)為三級(jí)，由于地質(zhì)條件較復(fù)雜（局部有溶洞、孤石），基礎(chǔ)應(yīng)業(yè)主要求采用無(wú)承臺(tái)的人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)。為盡可能的滿(mǎn)足建筑使用功能和業(yè)主的要求，結(jié)構(gòu)必須處理好以下問(wèn)題：

①中間樓梯、電梯樓板由于開(kāi)洞，樓板在水平方向的有效長(zhǎng)度小于5m，，不滿(mǎn)足高層建筑技術(shù)規(guī)程相關(guān)的要求。

②由于結(jié)構(gòu)體形較特殊，剪力墻結(jié)構(gòu)布置既要滿(mǎn)足地下室車(chē)庫(kù)車(chē)位的需要，又要滿(mǎn)足上部建筑使用功能的需要。

③由于業(yè)主要求樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為無(wú)承臺(tái)，這樣基礎(chǔ)梁就成為了轉(zhuǎn)換梁（局部還有懸挑轉(zhuǎn)換梁），承載上部結(jié)構(gòu)全部的荷載，而現(xiàn)行高層建筑技術(shù)規(guī)程沒(méi)有地下室基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換梁的介紹，因此地下室樁基結(jié)構(gòu)模型如何進(jìn)行模擬計(jì)算成為關(guān)鍵。

④業(yè)主為節(jié)約成本，要求我方對(duì)地上結(jié)構(gòu)含鋼量控制在36kg/m2，由于地下室凈高受限制地下室的頂板采用了無(wú)梁的密肋樓蓋，且頂板采用空心樓蓋，即采用了新技術(shù)及新工藝，這樣上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位的確定又成為關(guān)鍵。

三.根據(jù)概念設(shè)計(jì)采取的措施

針對(duì)以上情況，我們采取了如下措施：

①對(duì)于樓板水平方向有效寬度不滿(mǎn)足現(xiàn)行《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）的要求，采取在樓梯間（剪刀樓梯）中部增設(shè)一片鋼筋混凝土剪力墻予以加強(qiáng)。相應(yīng)的，為控制結(jié)構(gòu)振動(dòng)的周期比，增加了各轉(zhuǎn)角部位剪力墻的剛度（如加長(zhǎng)剪肢長(zhǎng)度）。

②剪力墻結(jié)構(gòu)中盡可能多布置長(zhǎng)肢剪力墻，盡量避免短肢剪力墻（因?yàn)槎讨袅κ芰π阅茌^差，構(gòu)造配筋率又較高，不經(jīng)濟(jì)）。由于本工程體型較特殊，除底層及地下室墻厚為250mm外，其它均為200mm厚，墻肢長(zhǎng)度大多均大于1800mm，僅局部由于建筑開(kāi)洞布置了二片短肢剪力墻。

③對(duì)于地下室樁基礎(chǔ)層的模擬，為對(duì)樁長(zhǎng)進(jìn)行模擬，采用層高H≥4D的長(zhǎng)柱（D為挖孔樁直徑，本工程取1.5m），由于無(wú)承臺(tái)，在SATWE模塊中指定特殊構(gòu)件為轉(zhuǎn)換梁和框支柱進(jìn)行模型計(jì)算。

④對(duì)于上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，由于采用了無(wú)梁密肋樓板，與《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）第3.6.3條中“作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室樓層的頂樓蓋應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)，”相悖，因此嵌固部位取用地下室的底板。

⑤對(duì)于電梯井處上、下的連接部分，為結(jié)構(gòu)薄弱處，采取增大板厚及雙層雙向的配筋率。

四.結(jié)構(gòu)整體計(jì)算數(shù)據(jù)分析

本工程整體結(jié)構(gòu)計(jì)算采用PKPM中的SATWE和廣廈GSCAD中的GSSAP兩種不同軟件程序進(jìn)行計(jì)算對(duì)比。經(jīng)分析比較，取終采用SATWE計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)。

以上情況及計(jì)算結(jié)果表明：墻體采用fy=360N/mm2鋼筋，墻體水平及豎向均為構(gòu)造配筋。上部結(jié)構(gòu)梁（包括連梁）采用fy=360N/mm2配筋面積均在2000mm2內(nèi)，鋼筋用鋼量較省，也便于施工（最多上下雙排各2根25）。受到了各方的好評(píng)。

五.結(jié)束語(yǔ)

1.對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須認(rèn)認(rèn)真做好概念設(shè)計(jì)工作，分析總體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和和結(jié)構(gòu)難點(diǎn)，作出總體結(jié)構(gòu)布置，建立較為簡(jiǎn)潔、可靠且符合實(shí)際的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型。

2.結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)是一項(xiàng)集結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法以及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的綜合性技術(shù)工作，同時(shí)，亦是一門(mén)實(shí)用性很強(qiáng)的工作。它決定著一個(gè)項(xiàng)目建設(shè)的資金及成本，一個(gè)好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案亦是安全的、經(jīng)濟(jì)的和美觀(guān)的統(tǒng)一，并盡可能實(shí)現(xiàn)建筑師的構(gòu)想。

3、概念設(shè)計(jì)是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵，一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來(lái)完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì)，并能有意識(shí)地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。一般認(rèn)為，概念設(shè)計(jì)做得好的結(jié)構(gòu)工程師，隨著他的不懈追求，其結(jié)構(gòu)概念將隨他的年齡與實(shí)踐的增長(zhǎng)而越來(lái)越豐富，設(shè)計(jì)成果也越來(lái)越創(chuàng)新、

參考文獻(xiàn)

第6篇：基礎(chǔ)工程的概念范文

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；措施

前言

近年來(lái)，建筑產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，帶動(dòng)了建筑結(jié)構(gòu)方面的進(jìn)步，也對(duì)建筑設(shè)計(jì)提出了更高的要求，在此種形勢(shì)下，概念設(shè)計(jì)因?yàn)樽陨淼膬?yōu)越性被得到了廣泛的應(yīng)用。概念設(shè)計(jì)無(wú)論從思想、方式方法、采用的手段、理論知識(shí)等方面都為建筑結(jié)構(gòu)方面提供了科學(xué)有效的技術(shù)平臺(tái)，同時(shí)也為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的不確定因素提供了解決方法。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施的分析具有重要研究?jī)r(jià)值的。

一、 概念設(shè)計(jì)的概念和步驟

概念設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)工程師根據(jù)設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及建設(shè)工程項(xiàng)目特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的總體布局和布置抗震結(jié)構(gòu)的措施，在建設(shè)工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行概念性的分析估算和比較，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多方面要求的目標(biāo)。

概念設(shè)計(jì)的步驟包括分析、綜合、評(píng)估的不斷接近滿(mǎn)意的三個(gè)階段構(gòu)成。

（1）分析：對(duì)問(wèn)題過(guò)程進(jìn)行全民的了解。它的特點(diǎn)是所分析的數(shù)據(jù)不完整，具有模糊性質(zhì)。

（2）綜合：產(chǎn)生解決問(wèn)題的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程是工程師將理論知識(shí)結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)，并發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)新意識(shí)，將工程設(shè)計(jì)規(guī)劃落實(shí)到圖紙的過(guò)程。

（3）評(píng)估：判斷和比較選擇方案的階段。這個(gè)階段是循環(huán)實(shí)施的過(guò)程，它的循環(huán)時(shí)間為選擇到合適的方案為止，設(shè)計(jì)人員評(píng)估時(shí)，采用功能模型方式運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算等其它手段進(jìn)行，已獲得具有經(jīng)濟(jì)合理性和技術(shù)可行性的方案。

二、 概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（1） 建設(shè)場(chǎng)地合理化選擇

建筑場(chǎng)地的選擇是進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)首先要考慮和必須經(jīng)歷的階段，一個(gè)合理的建筑場(chǎng)地對(duì)于建筑設(shè)計(jì)起著基礎(chǔ)性和決定性的作用。在場(chǎng)地的選擇過(guò)程中通常要考慮以下幾大因素：建筑退界、防護(hù)距離、日照間距等。同時(shí)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，要充分考慮抗震的因素，避免在危險(xiǎn)地段進(jìn)行建設(shè)。如不能避免，應(yīng)結(jié)合抗震措施消除危險(xiǎn)，對(duì)于抗震地點(diǎn)的分析和選址、勘測(cè)一般在初步設(shè)計(jì)前進(jìn)行。

（2） 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇建筑基礎(chǔ)

建筑場(chǎng)地的選擇完成后，再根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)形式和地形特點(diǎn)選擇合適的建筑基礎(chǔ)。經(jīng)常使用的基礎(chǔ)包括：樁基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)和筏型基礎(chǔ)。其中在土質(zhì)松軟負(fù)載較大的多層結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)被普遍使用。在天然地基中，樁基礎(chǔ)還可將荷載由上部結(jié)構(gòu)傳到下部堅(jiān)實(shí)的持力層上，達(dá)到穩(wěn)定可靠的目的。箱型基礎(chǔ)整體剛度好，荷載從上部結(jié)構(gòu)均勻傳至下部結(jié)構(gòu)中，從而保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，減小了箱基礎(chǔ)不均勻沉降的尺度，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，被廣泛應(yīng)用于高層結(jié)構(gòu)中。

（3） 建筑主體結(jié)構(gòu)的選擇

建筑結(jié)構(gòu)的選擇以合理、對(duì)稱(chēng)為原則，因?yàn)椴季趾侠淼慕Y(jié)構(gòu)會(huì)降低扭轉(zhuǎn)力，使非結(jié)構(gòu)構(gòu)件保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)并降低材料的耗用。通常建筑結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)是以抗側(cè)力結(jié)構(gòu)主體為對(duì)稱(chēng)，如：剪力墻結(jié)構(gòu)等。此外，建筑內(nèi)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)的實(shí)現(xiàn)需通過(guò)建筑平面工程按規(guī)定進(jìn)行布置。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的方法有：調(diào)整結(jié)構(gòu)側(cè)心、建筑物質(zhì)心、平面形心的距離。通過(guò)對(duì)這三種方法的調(diào)整，使他們盡可能靠近，達(dá)到結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)。

（4） 建筑結(jié)構(gòu)剛度的選擇

建筑結(jié)構(gòu)的剛度是設(shè)計(jì)中極為重要的指標(biāo)之一，因此必須在設(shè)計(jì)中選擇合理的剛度。合理的建筑剛度可以加長(zhǎng)結(jié)構(gòu)基本自振周期，從而降低地震帶來(lái)的災(zāi)害，同時(shí)，采用合理的建筑剛度不僅可以減少消耗的建筑材料的數(shù)量，還可降低結(jié)構(gòu)對(duì)空間的占用率，提高整個(gè)建筑平面的利用率，達(dá)到設(shè)計(jì)合理的效果。

三、 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)措施

（1） 結(jié)構(gòu)體系中保持協(xié)同工作

概念設(shè)計(jì)中的協(xié)同工作被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中，它要求結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個(gè)部件之間相互協(xié)作，共同工作。這就要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件不僅在承載力極限狀態(tài)下能保持共同工作，還要求他們具有共同的耐久時(shí)間。建筑結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)與上部工作，依據(jù)協(xié)同工作的理念，保持著一個(gè)統(tǒng)一的整體，共同承受荷載。還有磚混結(jié)構(gòu)中的上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間必須通過(guò)構(gòu)造柱與圈梁組合成統(tǒng)一的整體進(jìn)行受力，而不能單獨(dú)依靠建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)自身的剛度來(lái)承受荷載。所以，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要以協(xié)同工作做為設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。

在結(jié)構(gòu)受力時(shí)，每個(gè)構(gòu)件均能達(dá)到較高的應(yīng)力水平為設(shè)計(jì)較為理想的狀態(tài)，在多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，就要避免各層短柱的出現(xiàn)，目的是提高相同平面處承受荷載的能力，在日益增多的高層建筑結(jié)構(gòu)中，短柱出現(xiàn)的現(xiàn)象也逐漸增多，為了避免這種情況，需要使同層的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在相近的水平位移下。

（2） 協(xié)同工作中材料利用率

協(xié)同工作不僅能夠提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時(shí)還能提高材料的利用率。一般來(lái)說(shuō)，材料利用率越高，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和協(xié)同工作能力也越高。在我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要求用最少的投入獲得最大的產(chǎn)出是根本的目標(biāo)，所以，對(duì)材料的充分利用是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求。例如：矩形截面是最為常見(jiàn)的受壓構(gòu)件，它的構(gòu)成材料在使用過(guò)程利用率很低，分析有兩種原因：首先是梁的中和軸附近的材料應(yīng)力水平低，另外一點(diǎn)是梁的彎矩隨著梁長(zhǎng)的變化而變化。這樣，對(duì)于等截面梁來(lái)說(shuō)，很多區(qū)段應(yīng)力水平低。基于這種受力狀態(tài)，采用了概念設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，調(diào)整梁截面的應(yīng)變梯度，使構(gòu)件保持軸心受力，才能提高材料的利用率。于是，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的探索與研究，出現(xiàn)了平面桁架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是將多余材料去掉，既節(jié)約成本又降低了材料自重。

四、概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的意義

（1）概念設(shè)計(jì)之的重要性在于它彌補(bǔ)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和計(jì)算機(jī)理論相互矛盾的缺點(diǎn)和不足。比如在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，內(nèi)力計(jì)算和截面設(shè)計(jì)是根據(jù)不同的理論計(jì)算方法，而得出計(jì)算結(jié)構(gòu)與實(shí)際受力狀態(tài)不符的結(jié)果。為了彌補(bǔ)這種缺陷，或者實(shí)現(xiàn)在對(duì)某些難于計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，出現(xiàn)了概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施。

（2）采用概念設(shè)計(jì)體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性。目前工程師的設(shè)計(jì)還處于依賴(lài)手冊(cè)、循規(guī)蹈矩和使用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)的方式，這種設(shè)計(jì)方式?jīng)]有創(chuàng)新和風(fēng)格特點(diǎn)。采用概念設(shè)計(jì)，工程師可以根據(jù)自己豐富的工作經(jīng)驗(yàn)及理論知識(shí)，結(jié)合概念設(shè)計(jì)中的新思路、新方法創(chuàng)造出具有創(chuàng)新性、合理性的設(shè)計(jì)。

（3）采用概念設(shè)計(jì)創(chuàng)造更為合理的設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)階段采用概念設(shè)計(jì)，可以更加合理的構(gòu)建結(jié)構(gòu)體系，通過(guò)方案的對(duì)比選擇出更加優(yōu)秀的設(shè)計(jì)。最終選取的設(shè)計(jì)方案，也體現(xiàn)了方案的經(jīng)濟(jì)性、可靠性等特點(diǎn)，同時(shí)也避免了在設(shè)計(jì)后期階段產(chǎn)生的繁瑣運(yùn)算。

（4）概念設(shè)計(jì)可以提高工程師的設(shè)計(jì)能力

概念設(shè)計(jì)是以正確的設(shè)計(jì)理念和原則為基礎(chǔ)，可以解決設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題，提高設(shè)計(jì)水平。并且利用概念設(shè)計(jì)可以判斷和分析設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題，從根源處解決問(wèn)題，最后使計(jì)算的結(jié)果更加準(zhǔn)確。

四、 總結(jié)

國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)了建筑行業(yè)的發(fā)展，像我國(guó)這種處在發(fā)展中國(guó)家的建筑行業(yè)，低投入和高產(chǎn)出是最終目標(biāo)，此外，在滿(mǎn)足這種目標(biāo)的情況下，建筑還有體現(xiàn)出自身獨(dú)特的風(fēng)格。基于這種情況，出現(xiàn)了概念設(shè)計(jì)，概念設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然產(chǎn)物，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用概念設(shè)計(jì)體現(xiàn)出了結(jié)構(gòu)體系的合理性。概念設(shè)計(jì)在被逐漸使用的過(guò)程中被越來(lái)越多的設(shè)計(jì)師們接受，成為目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想。因此，概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)中會(huì)有更大的發(fā)展，也會(huì)為建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)更加深遠(yuǎn)的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林同炎.結(jié)構(gòu)概念和體系[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社

第7篇：基礎(chǔ)工程的概念范文

一、教學(xué)方法的改變

由于基礎(chǔ)工程是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的科目，也是注冊(cè)土木工程師專(zhuān)業(yè)考試中的一個(gè)主要考試科目，考試中主要包括基本理論的考查和會(huì)用基本理論進(jìn)行案例分析。因此，教師在進(jìn)行某一章內(nèi)容教學(xué)之前，預(yù)先給學(xué)生一個(gè)具體的題目或者案例，將學(xué)生置于一定的問(wèn)題情境中，使學(xué)生明確通過(guò)該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)能掌握的知識(shí)和解決的實(shí)際問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和學(xué)習(xí)熱情。在教學(xué)過(guò)程中，將教材上提供的知識(shí)密切與問(wèn)題案例聯(lián)系，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中了解應(yīng)該如何逐步分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，并最終應(yīng)用知識(shí)完成案例所布置的任務(wù)。在基礎(chǔ)工程的教學(xué)中可以比較多的使用這種案例法。例如，基礎(chǔ)的埋置深度是一個(gè)非常基本而重要的概念，如果直接灌輸概念，學(xué)生對(duì)埋置深度的理解還停留在表面，遇到實(shí)際工程問(wèn)題（尤其是有地下室，或者主樓旁有裙樓時(shí)等）還是不知如何確定。這時(shí)，我們可以先以一個(gè)實(shí)際的小案例引出這個(gè)概念，首先讓學(xué)生處于一個(gè)實(shí)際工程的情境中，帶著問(wèn)題去思考。我們可以給出如下一個(gè)工程情境：某工程主樓12層，裙樓3層，包圍主樓三邊，主樓88m長(zhǎng)，17m寬，裙樓寬15m，主樓用筏板基礎(chǔ)，裙樓用獨(dú)立基礎(chǔ)，地下室均為5m，主樓地基承載力修正時(shí)，主樓埋深取多少？提出這個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生思考，學(xué)生會(huì)產(chǎn)生思考的興趣，然后再逐步引導(dǎo)，這樣學(xué)生對(duì)埋置深度在不同情況下如何正確選取就基本掌握了。又如，在講解樁基礎(chǔ)中摩擦樁和端承樁時(shí)，可以以“玉林電廠(chǎng)的懸樁”這個(gè)案例引入：玉林電廠(chǎng)是一個(gè)大型火力發(fā)電廠(chǎng)，在其施工過(guò)程中發(fā)生了一個(gè)不應(yīng)發(fā)生的錯(cuò)誤，此場(chǎng)地在地面以下40～70m為基巖，巖石為凝灰?guī)r。原設(shè)計(jì)的鍋爐和煙囪等主體建筑物的地基基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，鉆孔灌注樁以凝灰?guī)r基巖為持力層，屬于端層型樁。設(shè)計(jì)承載力和沉降均滿(mǎn)足要求。但是在勘察、施工中，把含粘土的碎石層（其中所含碎石的巖性也是凝灰?guī)r）誤認(rèn)為是凝灰?guī)r基巖，致使大量的鉆孔灌注樁樁端落在這些黏土層上?？⒐ひ院蟛虐l(fā)現(xiàn)這一錯(cuò)誤。通過(guò)這個(gè)案例，詳細(xì)分析為什么在端承樁和摩擦樁處于同一個(gè)剛性承臺(tái)下施加荷載時(shí)，摩擦樁常常會(huì)成為“懸樁”，二者無(wú)法共同工作，發(fā)生漸進(jìn)破壞的。這樣的授課方式比單純地告訴學(xué)生概念顯得更生動(dòng)、更立體，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生根據(jù)基本理論分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

二、考核方法的改變

《基礎(chǔ)工程》課程的教學(xué)目的：一是要求學(xué)生掌握基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)中的基本概念、基本理論、基本方法；二是會(huì)應(yīng)用基本知識(shí)去分析解決一些實(shí)際的工程問(wèn)題。因此，基礎(chǔ)工程的考核可以分為兩階段的考試：第一階段為閉卷，主要考核學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握，我們希望學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，在將來(lái)的工作中有更大的潛力；第二階段為開(kāi)卷，主要考核學(xué)生的實(shí)際工程應(yīng)用能力，當(dāng)學(xué)生完成第一階段閉卷考題后，交上考卷，就可以拿到第二階段的開(kāi)卷題，開(kāi)卷題中要求學(xué)生正確、熟練地應(yīng)用規(guī)范、教材等輔助材料完成基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)，或者給出一些工程中的案例，讓學(xué)生去分析解決實(shí)際中的基礎(chǔ)工程問(wèn)題，又或者是一些實(shí)際發(fā)生的重大工程事故，讓學(xué)生分析原因。問(wèn)題的來(lái)源要選取工程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，有實(shí)際意義的問(wèn)題，難度要中等。這種考試更注重能力考核，不局限在要求死記硬背的內(nèi)容上，試題選擇的原則要能夠充分體現(xiàn)素質(zhì)教育要求的知識(shí)，突出學(xué)生能力的訓(xùn)練和考核。

作者：王飛 宋雪琳 單位：石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院勘察技術(shù)與工程學(xué)院

第8篇：基礎(chǔ)工程的概念范文

關(guān)鍵詞：建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程;核心課程群;建筑環(huán)境學(xué);流體輸配管網(wǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）06-0087-02

一、引言

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具備室內(nèi)環(huán)境設(shè)備系統(tǒng)及建筑公共設(shè)施系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、運(yùn)行管理以及建筑自動(dòng)化的方案制定，并具有初步的建筑環(huán)境設(shè)備系統(tǒng)的應(yīng)用研究和開(kāi)發(fā)能力，很顯然這個(gè)專(zhuān)業(yè)是工程性非常強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)，那么對(duì)于該專(zhuān)業(yè)課程體系的建設(shè)以及課程的內(nèi)容應(yīng)該體現(xiàn)工程的系統(tǒng)性和整體性。

二、建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)核心課程現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)從計(jì)劃經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，原供熱通風(fēng)專(zhuān)業(yè)考慮的主要是建筑物單純的供熱和空調(diào)，缺少建筑物內(nèi)熱、濕、聲、光及空氣質(zhì)量等的綜合考慮，尤其對(duì)創(chuàng)造人工建筑環(huán)境的重要性認(rèn)識(shí)不足。所以1998年國(guó)家專(zhuān)業(yè)調(diào)整后，建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)又增設(shè)了《建筑環(huán)境學(xué)》、《流體輸配管網(wǎng)》和《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》等三門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。在修完共六門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課后，至少要陸續(xù)修圖1所示的專(zhuān)業(yè)課程[1]。

但是新增設(shè)的三門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課與圖1所示的專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容重復(fù)、銜接性差，如《建筑環(huán)境學(xué)》定位為專(zhuān)業(yè)平臺(tái)課程起主導(dǎo)作用，雖與后續(xù)專(zhuān)業(yè)課有內(nèi)容重復(fù)之處，但經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明卻是起到主導(dǎo)的作用[2]，但是《流體輸配管網(wǎng)》和《熱質(zhì)交換原理與設(shè)備》卻沒(méi)有起到明顯的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)的作用，內(nèi)容反而像專(zhuān)業(yè)課程共性的提煉和升華，對(duì)于未接觸過(guò)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的人而言過(guò)于深?yuàn)W且難懂。新增設(shè)的三門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課必須要開(kāi)設(shè)，學(xué)生學(xué)時(shí)增加，但是效果卻不顯著，尤其是后兩門(mén)在這樣的定位下顯得可有可無(wú)。由于內(nèi)容的重復(fù)，教師在授課過(guò)程中盡管互相溝通卻仍存在內(nèi)容銜接不合理導(dǎo)致內(nèi)容重復(fù)或重點(diǎn)遺漏等問(wèn)題。

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是高級(jí)工程技術(shù)應(yīng)用性人才，既然他們以后要面對(duì)的是具體工程，那么應(yīng)該強(qiáng)化他們工程的概念，并盡量讓他們了解整體性和系統(tǒng)性是工程項(xiàng)目必備的特性。根據(jù)對(duì)本專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的調(diào)查和回訪(fǎng)可知，根據(jù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)絕大部分畢業(yè)生掌握了本專(zhuān)業(yè)主要的技術(shù)，但是卻嚴(yán)重缺乏系統(tǒng)性和整體性的工程概念。

三、建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)化核心課程群的建立

在深入研究和掌握新增設(shè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的定位和內(nèi)容后，確定課程群的元素，即哪幾門(mén)課成為群的一員;在明確課程群內(nèi)部各課程關(guān)系的基礎(chǔ)上，確定課程的先后開(kāi)設(shè)順序;在掌握課程群內(nèi)各課程的內(nèi)容后，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、整合理論與實(shí)踐的教學(xué)環(huán)節(jié)，提升教學(xué)實(shí)效性。

在明確學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)后，教師在教學(xué)過(guò)程中一定要讓學(xué)生知道：在可持續(xù)發(fā)展的今天建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)的任務(wù)，要完成此任務(wù)應(yīng)該采取哪些技術(shù)和手段，掌握此技術(shù)和手段的方式就是理論與實(shí)踐相結(jié)合，而且讓學(xué)生知道我們是工科專(zhuān)業(yè)，以后接觸的都是具體工程，工程的最大特點(diǎn)就是整體性和系統(tǒng)性。課題組成員根據(jù)多年來(lái)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)目前主要課程之間存在的問(wèn)題，從系統(tǒng)化的角度，將講述調(diào)控和創(chuàng)造建筑環(huán)境技術(shù)手段的主要相關(guān)課程擬定為課程群，具體包括：《建筑環(huán)境學(xué)》、《供熱工程》、《空調(diào)工程》、《工業(yè)通風(fēng)》、《建筑給排水》、《流體輸配管網(wǎng)》，其中《建筑環(huán)境學(xué)》是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)平臺(tái)，起到讓學(xué)生明確專(zhuān)業(yè)任務(wù)的目的，相當(dāng)于拋磚引玉的作用;《供熱工程》、《空調(diào)工程》、《工業(yè)通風(fēng)》、《建筑給排水》是對(duì)創(chuàng)造建筑內(nèi)部環(huán)境的技術(shù)和手段的講解和介紹;《流體輸配管網(wǎng)》是所有技術(shù)和手段共性的提煉和總結(jié)。課程群內(nèi)課程的定位和開(kāi)設(shè)順序如圖2所示[3]。

四、完善核心課程群的必備條件

1.科學(xué)設(shè)置課程群。課程群是以項(xiàng)目的形式，綜合相關(guān)幾門(mén)核心課程的內(nèi)容，完成從構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施到運(yùn)作的過(guò)程，不僅鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，還提高了工程應(yīng)用技能及強(qiáng)化了工程系統(tǒng)性和整體性概念。課程群項(xiàng)目?jī)?nèi)容涵蓋若干門(mén)核心課程的內(nèi)容，具有豐富的題材和實(shí)踐空間，通過(guò)研究和試驗(yàn)，完善項(xiàng)目的合理設(shè)置及指導(dǎo)性方法。

2.建立課程群教育模式的高素質(zhì)的教師隊(duì)伍。教師是教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)者和控制者，他的角色應(yīng)該是導(dǎo)演。從以教師為中心轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生思考研討，增加主動(dòng)學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)概念學(xué)習(xí)。如何從簡(jiǎn)單的知識(shí)二傳手向教學(xué)過(guò)程導(dǎo)演的轉(zhuǎn)換，提高教師本身的認(rèn)識(shí)和素質(zhì)以適應(yīng)高級(jí)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，是核心課程群建設(shè)成功的關(guān)鍵之一。

3.以總―分―總系統(tǒng)化思路定位群內(nèi)元素及其開(kāi)設(shè)順序，最后的“總”其目的是提煉和升華各技術(shù)手段的共性和特性，強(qiáng)化學(xué)生工程系統(tǒng)化概念，這個(gè)過(guò)程的教與學(xué)是需要花心思設(shè)計(jì)的，同時(shí)也是核心課程群建設(shè)的難點(diǎn)所在。

五、結(jié)論

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)化核心課程群建設(shè)首先是以專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程――《建筑環(huán)境學(xué)》為平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)的，是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)特色;其次從工程系統(tǒng)性角度建立專(zhuān)業(yè)核心課程群，從系統(tǒng)化角度建立群的元素;最后以總―分―總系統(tǒng)化思路定位群內(nèi)元素及其開(kāi)設(shè)順序。通過(guò)建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)化核心課程群建設(shè)和實(shí)施，同時(shí)完善和優(yōu)化培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱，使本專(zhuān)業(yè)的同學(xué)建立工程系統(tǒng)性和整體性的概念，進(jìn)而達(dá)到本專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]付祥釗.建筑環(huán)境與設(shè)備工程專(zhuān)業(yè)本科教育設(shè)置平臺(tái)課程的研究[J].高等建筑教育，2004，13（3）：58-60.

第9篇：基礎(chǔ)工程的概念范文

【關(guān)鍵詞】概念設(shè)計(jì)；協(xié)同工作；結(jié)構(gòu)體系

在當(dāng)今的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)及其結(jié)構(gòu)程序在結(jié)構(gòu)工程中得到大量地應(yīng)用，少去繁瑣的計(jì)算過(guò)程。這要求結(jié)構(gòu)工程師對(duì)整體結(jié)構(gòu)體系與各基本分體系之間的力學(xué)關(guān)系有透徹的認(rèn)識(shí)，把結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)本概念弄清，受力明確，把概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。

1 概念設(shè)計(jì)的重要性 。

所謂的概念設(shè)計(jì)一般指不經(jīng)數(shù)值計(jì)算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問(wèn)題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從整體的角度來(lái)確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀(guān)控制。運(yùn)用概念性近似估算方法，可以在建筑設(shè)計(jì)的方案階段迅速、有效地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設(shè)計(jì)階段一些不必要的繁瑣運(yùn)算，具有較好的的經(jīng)濟(jì)可靠性能。同時(shí)，也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。

比如，有的設(shè)計(jì)人員用多、高層結(jié)構(gòu)三維空間分析程序來(lái)計(jì)算底層框架，還人為的布置一些抗震墻，即不能滿(mǎn)足樓層間的合理剛度比，也不能正確地反映底層框架在地震時(shí)受力狀態(tài)。問(wèn)題在于結(jié)構(gòu)概念不明確，沒(méi)考慮這兩種結(jié)構(gòu)體系的差異。軟件的選擇和使用不當(dāng)，造成危害是不容忽視的。汶川地震中，大部分的底框結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)中沒(méi)有充分考慮剛度問(wèn)題，底層框架全部倒塌。美國(guó)一些著名學(xué)者和專(zhuān)家曾警告工業(yè)界：“誤用計(jì)算機(jī)造成結(jié)構(gòu)破壞而引起災(zāi)難只是一個(gè)時(shí)間的問(wèn)題?！比欢苊膺@種情況，概念設(shè)計(jì)的思想不妨是個(gè)好方法。

運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的思想，也使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路得到了拓寬。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的研究和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)似乎只關(guān)注如何提高結(jié)構(gòu)抗力R，以至混凝土的等級(jí)越用越高，配筋量越來(lái)越大，造價(jià)越來(lái)越高。結(jié)構(gòu)工程師往往只注意到不超過(guò)最大配筋率，結(jié)果肥梁、胖柱、深基礎(chǔ)處處可見(jiàn)。以抗震設(shè)計(jì)為例，一般是根據(jù)初定的尺寸、砼等級(jí)算出結(jié)構(gòu)的剛度，再由結(jié)構(gòu)剛度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，結(jié)構(gòu)剛度越大，地震作用效應(yīng)越大，配筋越多，剛度越大，地震力就越強(qiáng)。這樣為抵御地震而配的鋼筋，增加了結(jié)構(gòu)的剛度，反而使地震作用效應(yīng)增強(qiáng)。其實(shí)，為什么不考慮降低作用效應(yīng)S呢？對(duì)結(jié)構(gòu)概念的不清析，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中會(huì)犯嚴(yán)重的錯(cuò)誤。

概念設(shè)計(jì)是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵 ，一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來(lái)完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì) ，并能有意識(shí)地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)的重要 ，主要還因?yàn)楝F(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算理論存在許多缺陷或不可計(jì)算性 ，比如對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ，內(nèi)力計(jì)算是基于彈性理論的計(jì)算方法 ，而截面設(shè)計(jì)卻是基于塑性理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法 ，這一矛盾使計(jì)算結(jié)果與結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)差之甚遠(yuǎn) ，為了彌補(bǔ)這類(lèi)計(jì)算理論的缺陷 ，或者實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際存在的大量無(wú)法計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì) ，都需要優(yōu)秀的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施來(lái)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的。同時(shí)計(jì)算機(jī)結(jié)果的高精度特點(diǎn) ，往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)工作性能的誤解 ，結(jié)構(gòu)工程師只有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng) ，才能比較客觀(guān)、真實(shí)地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。概念設(shè)計(jì)之所以重要 ，還在于在方案設(shè)計(jì)階段 ，初步設(shè)計(jì)過(guò)程是不能借助于計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這就需要結(jié)構(gòu)工程師綜合運(yùn)用其掌握的結(jié)構(gòu)概念 ，選擇效果最好、造價(jià)最低的結(jié)構(gòu)方案 ，為此 ，需要工程師不斷地豐富自己的結(jié)構(gòu)概念 ，深入、深刻了解各類(lèi)結(jié)構(gòu)的性能 ，并能有意識(shí)地、靈活地運(yùn)用它們。

2 協(xié)同工作與結(jié)構(gòu)體系 。

著名的美國(guó)工程院院士林同炎教授在《結(jié)構(gòu)概念和體系》一書(shū)中為結(jié)構(gòu)工程師提供了廣泛而又有獨(dú)特見(jiàn)解的結(jié)構(gòu)概念基礎(chǔ)知識(shí)和設(shè)計(jì)實(shí)例。該書(shū)著重介紹用整體概念來(lái)規(guī)劃結(jié)果總體方案的方法，以及結(jié)構(gòu)總體系和個(gè)分體系尖的相互力學(xué)關(guān)系和簡(jiǎn)化近似設(shè)計(jì)方法。為結(jié)構(gòu)工程師和建筑師在設(shè)計(jì)中創(chuàng)造性地相互配合，設(shè)計(jì)出令人滿(mǎn)意的建筑奠定基礎(chǔ)。

結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作表現(xiàn)在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的關(guān)系上 ，必須視基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)為一個(gè)有機(jī)的整體 ，不能把兩者割裂開(kāi)來(lái)處理。舉例而言 ，對(duì)磚混結(jié)構(gòu) ，必須依靠圈梁和構(gòu)造柱將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)連接成一個(gè)整體 ，而不能單純依靠基礎(chǔ)自身的剛度來(lái)抵御不均勻沉降 。在汶川地震中，就砌體房屋總體而言，破壞程度隨建造年代的推移而明顯減輕。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行計(jì)算并采取設(shè)置構(gòu)造柱等措施的砌體房屋，在遭遇比當(dāng)?shù)卦O(shè)防烈度高1度的地震影響時(shí)，尚無(wú)倒塌的情況。實(shí)踐證明，除高烈度區(qū)外，對(duì)砌體房屋只要做到合理設(shè)計(jì)，認(rèn)真施工，是能夠達(dá)到相應(yīng)的抗震設(shè)防要求的。對(duì)協(xié)同工作的理解 ，還在于當(dāng)結(jié)構(gòu)受力時(shí) ，結(jié)構(gòu)中的各個(gè)構(gòu)件能同時(shí)達(dá)到較高的應(yīng)力水平。

在汶川地震中、短柱剪切破壞較多?；炷林蛱畛鋲Φ确墙Y(jié)構(gòu)構(gòu)件砌筑不當(dāng)，受到約束而形成短柱，短柱不利抗震，地震中大多發(fā)生剪切破壞在多高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí) ，應(yīng)盡可能避免短柱 。在多高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí) ，應(yīng)盡可能避免短柱 。其主要的目的是使同層各柱在相同的水平位移時(shí) ，能同時(shí)達(dá)到最大承載能力 ，但隨著建筑物的高度與層數(shù)的加大 ，巨大的豎向和水平荷載使底層柱截面越來(lái)越大 ，從而造成高層建筑的底部數(shù)層出現(xiàn)大量短柱 ，為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn) ，對(duì)于大截面柱 ，可以通過(guò)對(duì)柱截面開(kāi)槽 ，使矩形柱成為田形柱 ，從而增大長(zhǎng)細(xì)比 ，避免短柱的出現(xiàn) ，這樣就能使同層的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在相近的水平位移下 ，達(dá)到最大的水平承載力 ;而對(duì)于梁的 跨高比的限制 ，一般還沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到。

在目前建筑結(jié)構(gòu)抗震鑒定及加固中，協(xié)同工作與結(jié)構(gòu)體系概念的思想也應(yīng)得到延伸。在1976年唐山地震中，天津市加固的2萬(wàn)間民房無(wú)一倒塌，但天津第二毛紡廠(chǎng)三層的框架廠(chǎng)房，卻因偏重于傳統(tǒng)構(gòu)部件的加固 ，忽視結(jié)構(gòu)總體抗震性能的判斷，造成不合理的加固使抗震薄弱層轉(zhuǎn)移，仍然倒塌。在汶川地震中進(jìn)行過(guò)抗震加固的房屋，地震中大多數(shù)破壞較輕；同一地段未進(jìn)行加固的房屋，破壞相對(duì)要嚴(yán)重的多， 更說(shuō)明抗震設(shè)計(jì)和對(duì)結(jié)構(gòu)體系的傳遞受力的清析的的重要性。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)工程師對(duì)結(jié)構(gòu)要有整體工作的原則。在概念設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)體系，各構(gòu)件協(xié)同工作日益重要的今天 ，要求結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)有深厚的基本理論基礎(chǔ) ，并能不斷吸取他人先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，做到 :1 .結(jié)構(gòu)功能與外部條件一致 ;2 .充分發(fā)展 先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念 ;3 .發(fā)揮結(jié)構(gòu)的功能并取得與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào) ;4.更好地解決構(gòu)造處理 ;5. 利用定量的計(jì)算進(jìn)行抗震分忻 ;6.用概念來(lái)判斷計(jì)算的合理性。對(duì)自己的作品、設(shè)計(jì)，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行深刻的反思 ，對(duì)每一項(xiàng)設(shè)計(jì)都精益求精。

參考文獻(xiàn)

[1]林同炎，結(jié)構(gòu)概念和體系，中國(guó)建筑工業(yè)出版社