結構設計入門——概念設計

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    在不斷的結構設計研究與實踐中，人們積累了大量有益的經驗，并體現 在設計規(guī)范、設計手冊、標準圖集等等。隨著計算機技術和計算方法的發(fā)展，計算機及其結構程序在結構工程中得到大量地應用，每個設計單位都在為徹底甩掉圖板而做努力。結果給部分結構工程師造成一種錯覺，覺得結構設計很簡單，只需遵循規(guī)范、手冊、圖集，等待建筑師給一個空間形成的方案（非結構的），使用計算機，然后設法去完成它，自己只不過是一個東拼西湊的計算機畫圖匠而已。這不僅不能有效地運用他們的知識、精力和時間，而且還會與建筑師的交流中產生分歧與矛盾。
    我國結構計算理論經歷了經驗估算，容許應力法，破損階段計算，極限狀態(tài)計算，到目前普遍采用的概率極限狀態(tài)理論等階段?，F行的《建筑結構設計統(tǒng)一標準》(GBJ68-84)則采用以概率理論為基礎的結構極限狀態(tài)設計準則,以使建筑結構的設計得以符合技術先進、經濟合理、安全適用。概率極限狀態(tài)設計法更科學、更合理。但該法在運算過程中還帶有一定程度的近似，只能視作近似概率法。并且光憑極限狀態(tài)設計也很難估計建筑物的真正承載力的。事實上，建筑物是一個空間結構，各種構件以相當復雜的方式共同工作，且都并非是脫離總的結構體系的單獨構件。目前，人們在具體的空間結構體系整體研究上還有一定的局限性，在設計過程中采用了許多假定與簡化。作為結構工程師不應盲目的照搬照抄規(guī)范，應該把它作為一種指南、參考，并在實際設計項目中作出正確的選擇。這就要求結構工程師對整體結構體系與各基本分體系之間的力學關系有透徹的認識，把概念設計應用到實際工作中去。
    所謂的概念設計一般指不經數值計算，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)定的問題中，依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想，從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法，可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的的經濟可靠性能。同時，也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。
    比如，有的設計人員用多、高層結構三維空間分析程序來計算底層框架，還人為的布置一些抗震墻，即不能滿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受力狀態(tài)。問題在于結構概念不明確，沒考慮這兩種結構體系的差異。軟件的選擇和使用不當，造成危害是不容忽視的。美國一些著名學者和專家曾警告工業(yè)界：“誤用計算機造成結構破壞而引起災難只是一個時間的問題。”然而避免這種情況，概念設計的思想不妨是個好方法。