概念性建筑方案设计内容范例6篇

概念性建筑方案设计内容

概念性建筑方案设计内容范文1

关键词:民用建筑;主体结构设计;概念设计

前言

一个成功的结构设计需要力学计算与概念设计相互融合,才能共同构成。当今高速发展的民用建筑市场,催生了很多体型新颖、造型各异的建筑。同时也对结构设计者的概念设计提出了更高的要求,也越来越受到国内工程界结构设计者的重视。

一、结构设计与概念设计的关系

概念设计是建立在个人经验基础之上,从宏观的角度出发,对建筑结构进行合理的设计的方法。那么与概念相对而言的就是结构设计,结构设计实际上就是概念设计的一个相反过程,要以整体要求为主,结合力学以及各种数据原理进行定量设计,具体内容有内力、配筋以及稳定性等方面。定形设计则是根据规定的构造与概念设计有着密切联系。如果采用的概念设计合理,那么建筑整体性能就会有所保障,反之,建筑物的性能则会受到影响。现阶段,概念设计是一种非常先进的理论和思想,结构工程师工作的最终目的就是要在建筑空间明确的前提下,采用整体概念对建筑结构进行设计,使建筑构件、建筑结构之间以及建筑结构本身之间建立其一种和谐平衡的关系,但是实际的情况中,结构设计以及计算理论还具有一定的缺陷,比如:混凝土结构的设计中,内力计算式是以弹性理论为基础的,而截面设计是根据塑性理论为基础的,那么这样一来,计算本身就产生了分歧,计算结果与实际情况之间必然存在很大区别。这样的问题,就需要采用更加优秀的概念设计进行补充。另外,现代的建筑结构设计中对于计算机的依赖性太大,计算结果往往没有进行科学的分析研究,设计的时候不能够借助计算机进行设计,这就要求设计人员要根据自身的专业素质,工作经验全面的进行分析整合,做到低成本、可行性与可靠性相结合,概念设计与结构设计相互结合,这样才能够更好的实现以上所述。

二、概念设计的重要性分析

现如今,随着我国经济的发展以及建筑行业的不断进步,使得概念设计在当今飞速发展的建筑业中所起的作用日益明显,无论在设计者的施工图设计阶段或者在方案设计阶段,分析如下:

(1)施工图设计阶段,一个熟练掌握概念设计的设计者可以在结构设计中充分展现先进的抗震设计理念,既能使让结构体系满足抗震设防要求,又能使结构造价经济合理,在二者之间取得很好的平衡。这样的结构设计作品既满足业主对建筑造型奇特、体型新颖的要求,又能取得较好的经济性,具有很好的市场效应和社会效应。反过来说,如果设计者仅会死扣规范的数字指标,机械式采用计算机程序计算结果,从表面看其结构设计作品中多遇地震下的计算结果满足规范的指标要求,但结构中的某些构件的应力水平明显高于其他构件,在罕遇地震下,这些构件会首先屈服,严重时引起结构倒塌。所以需要概念设计与延性构造来弥补这些缺陷。

(2)方案设计阶段由于结构设计者要不进行计算机电算的前提下,为建筑设计者提供结构抗侧力构件的布置及配合建筑设计者进行建筑物平面尺寸、立面层高等参数确定,这样必然要求结构设计者熟练运用基本原理和方法进行概念设计。如果不能具备概念设计能力,不仅耽误了设计工期,而且由于方案设计阶段很多未知条件的不确定性和建筑方案会经常修改,导致结构设计者不能有效进行结构体系的比较与选择,容易给后期施工图设计带来大量的修改工作量。随着计算机的广泛应用,人们对计算机分析结果给予过高的信任。计算机分析结果在数学上是正确的,但如果采用了不合适的假设前提和假定模型,其结果是不可信的(包括有限元分析)。对于某些工程情况规范难以界定时,需要应用结构力学概念进行判定分析,而不应仅仅依靠软件计算结果作为设计依据。有限元分析需要对模型进行合适的简化与抽象,确定材料的本构关系,边界条件等都需要建立在概念性分析的基础上。由此可见概念设计在方案设计阶段的重要性。

三、高层民用建筑设计中的应用与分析

1.概念设计在建筑设计中有很多具体的应用。现代建筑多功能使用,往往会出现体系不同,柱网不同、大空间、跃层或错层。结构设计不能将复杂的结构受力完全准确的反映出来。需要概念设计将复杂问题简单化,抓住主要矛盾和关键点,进行定性与定量分析。如图所示项目,建筑功能均为商业,28层主体与4层裙房,除中间交通连通外,其余部分均为大开洞。

若裙房与主体连通设计,存在以下问题:1、开大洞平面不规则;2、主楼与裙房偏心;3、主楼与裙房连接处按刚接设计,平面仍为弱连接,不利于抗震水平力传递。通过概念分析,简化设计问题裙房与主体脱缝设计。由于功能需要,连通部分不能布置竖向构件,通过两边向中间悬挑或者主楼脱缝处设柱与裙房连接。

2.在框架-剪力墙的初步方案设计时,剪力墙是主要的抗侧力构件,如何有效的进行剪力墙平面布置是需要概念设计的。如果没有概念设计的思路指引,只是一味的硬套规范条文或设计手册,所做剪力墙布置的容易存在缺陷,会为下一步设计带来很多麻烦。从概念上说,剪力墙的布置原则是“均匀、分散、对称、周边”。“均匀、分散”要求剪力墙的片数宜多不宜太少,即剪力墙的分布不可太集中;不能使单片剪力墙的刚度太大;“对称、周边”是结构抵抗扭转的要求,同时也是满足纵横刚度相近的需要。从具体概念上说,剪力墙应布置在“竖向荷载较大处、平面形状变化出”。从抗震角度看,剪力墙多设为好,而从经济方面考虑则剪力墙宜少为好。如图所示,平面形状为L形的框架-剪力墙结构,存在扭转效应。图中所示Xm,Ym为质心位置。为减少扭转影响,结构的刚心与质心尽可能接近,能获得较好的经济性。

3.结构感念性设计要求结构受力明确,传力直接。内力传递路径越直接,结构刚度越大。在结构布置中,竖向构件应该从顶部到底部连通设置,不同层之间的支撑杆件应尽量直线连接。传力直接,便于材料强度的发挥,能获得更好的经济性。荷载分布均衡,分散而不宜集中。钢结构由于可以工厂加工,现场安装,可以根据受力情况,截面设计为楔形或者弓形。使材料的强度都能有效发挥,经济性好。混凝土构件由于现场制模施工,受现场施工条件限制,一般截面为矩形,不便根据受力分布情况进行截面调整设计,通过弯矩调幅或有效的布置形式等来保证材料强度有效发挥。

结束语

整个区域的市容市貌主要是由当地的建筑群体反应出来的。建筑结构设计的水平决定了建筑风格和建筑质量。明确建筑结构设计的含义和其概念设计的含义,以及两者之间的关系对于建筑设计水平的提高具有重要意义。设计师要将概念设计运用到实际的建筑设计中,完善自身对结构设计的理解和创新将结构设计。只要认识到概念设计的重要性,灵活运用概念设计,就能设计出更好的建筑结构。

概念性建筑方案设计内容范文2

关键词:建筑抗震设计;教学;实践环节;建筑抗震概念设计

Exploration and practice on teaching in seismic design of buildings

Zhou Qing, Bao Hua, Yu Changrong, Liu Yunping

Nantong University, Nantong, 226019, China

Abstract: Seismic design of buildings has characteristics which the theory is difficult and the range of practice content is wide. According to the characteristics of the course, combined with the practical teaching experience, the teaching contents, teaching methods and practice links have been explored and practiced. Teaching methods and measures have also been discussed to improve students' ability of seismic concept design of buildings.

Key words: seismic design of buildings; teaching; practice links; seismic concept design of buildings

地震是地球上最为严重,也是人类无法控制和阻止的一种自然灾害,地震同时是引起建筑物变形或倒塌的最重要原因。我国是一个多地震国家,唐山地震、汶川地震均造成了巨大的人员伤亡和财产损失。建筑结构抗震设计已成为土木工程设计的核心内容,建筑抗震性能已经成为建筑物最重要的技术指标之一。

建筑抗震设计课程的教学内容广泛、知识体系庞大,具有明确的专业技术规范背景,其理论性、实践性、专业性均很强。该课程对培养学生的实践能力、创新能力和解决实际问题能力以及提高学生的工程素质具有重要的作用,在土木工程专业课程中具有举足轻重的地位。

1 建筑抗震设计课程教学现状

我校土木工程专业开设建筑抗震设计课程已有十余年的历史,其教学时数基本保持在32学时,教学目的为:通过课程的学习,使学生对地震的基本概念有所了解,掌握抗震计算的基本理论和方法,根据抗震设计的原理及结构类别进行结构布置和选型,掌握常用工业与民用建筑的抗震设计方法。

相比其他专业课,建筑抗震设计课程具有理论内容难学而且实践内容广泛的特点,其现状如下:(1)学时少,教学内容多。课程理论知识和专业知识涵盖面广,涉及的课程有结构力学、混凝土结构设计原理、混凝土结构设计、砌体结构、土力学与基础工程、钢结构等,如何利用有限的学时完成抗震课程的教学是需要首先解决的问题。(2)课程实践性强与学生缺乏实际工作经验之间存在矛盾。学生不能深刻理解课程的核心内容,导致工程实践举步维艰。将枯燥的理论与生动的工程实例结合起来,培养学生的工程素质也是本课程教学努力的方向。

2 建筑抗震设计课程教学的探索与实践

2.1 精选教学内容,采用适应性强的科学教学模式

2.1.1 提炼教学核心内容,增强学习效果

建筑抗震设计课程知识体系庞大,在教学时需分清教学内容的主次,把握难点和重点,加强与其他课程的联系,以弥补课时的不足。课程教学划分为理论篇和应用篇两个部分[1]。理论篇主要为结构地震反应分析与抗震验算;应用篇主要为常用工业与民用房屋的抗震设计。理论篇讲述中引导学生复习先修课程的相关知识点,重点讲解基本概念和关键理论,其余点到为止,给学生留下积极思考、主动发挥的空间,强化学生的自主学习。应用篇按照概念设计、结构计算和构造措施这条主线组织教学,密切结合国家现行结构设计相关规范,更新和补充教学内容,使学生能适应新的发展需要;注重实际结构震害的案例分析,以提高学生发现、分析和解决实际问题的能力。

2.1.2 采用多种教学手段促进教学,提高教学质量

建筑抗震设计课程内容多、课时少,无论是完全依赖传统的黑板加粉笔的教学方式,还是完全采用多媒体课件教学都不能满足教学要求,需要寻求新的教学方式。教学时,笔者根据教学内容的不同特点,有针对性地采用不同的教学手段完成教学。课程教学以多媒体技术为主导,在完成大纲要求的基础上,补充国内外各结构类型的建筑震害实例图片、典型大地震震害录像以及地震动画演示等,增强学生的感性认识;对于重要的基础性理论分析和水平地震作用的计算则主要采用传统的板书方式教学,加深学生的理解;对于抗震构造措施的讲解,引导学生利用课余时间深入施工现场,通过对实际工程的调研,加深学生对书本知识的感性认识,同时使学生体会到如何将书本知识运用于工程实践。通过多种教学手段的融合,增加了教师的讲课信息量,给学生提供了一个多维立体的学习空间,使原本枯燥、平面的教学变得生动、立体起来,激发了学生的学习热情和兴趣。

2.2 加强建筑抗震设计在实践性环节中的运用,培养学生的工程素质

我校土木工程专业建筑抗震设计没有安排独立的实践环节,其综合训练放在毕业设计中。在毕业设计题目的选取上,根据学生的就业意向,分为建筑设计类、施工类及科研论文类,学生可从中自由选择。以建筑设计类课题(结构类型为框架结构)为例说明抗震设计在毕业设计中的地位。该课题要求学生完成常用民用建筑全套建筑和结构图纸,同时要求手算整体结构中的一榀框架,计算机建模进行结构分析[2]。

抗震设计贯穿整个毕业设计环节,指导教师根据设计的不同阶段给学生做专题指导。在建筑方案设计阶段,根据建筑抗震设计规范(以下简称抗震规范)[3]概念设计的相关内容,要求建筑物的平、立面布置规则、对称,质量和刚度变化均匀,从而保证建筑物达到较好的抗震性能。楼梯间的布置不应导致结构平面特别不规则。建筑方案避免设计为单跨框架结构形式。在结构方案设计阶段,要求结构体系应具有整体性和抗震设防多道防线,并具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。对于体型复杂、平立面不规则的建筑,尚应考虑防震缝的设置。在一榀框架的手算阶段,对需要做水平地震作用计算的学生,在框架内力计算阶段,要重视突出屋面的电梯间、楼梯间等产生的鞭端效应。在框架内力组合和在梁、柱配筋计算阶段,需对强柱弱梁、强剪弱弯做相应的计算。在框架梁、框架柱选配钢筋阶段,除了需满足计算要求外,还需要满足抗震规范要求的框架结构基本抗震构造措施。选筋阶段,学生很容易忽视抗震构造措施,指导设计时需重点强调。在计算机建模进行结构分析阶段,补充讲解平法施工图需表达的内容,指导学生读懂读透平法施工图,引导学生利用已学的抗震知识,解读抗震构造措施在毕业设计中的运用。

2.3 案例教学法强化建筑抗震概念设计原则,培养学生综合分析能力

地震是一种随机振动,呈现出难以把握的复杂性和不确定性,目前很难准确预测建筑物所遭受地震的特性和参数。在结构分析方面,由于对地震作用及结构性能的了解还远远不够,其分析结果也存在不确定性。因此,工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决[4]。

建筑抗震概念设计(简称“概念设计”)是以工程概念为依据,根据实际的经验或试验研究所得到的非常重要的定性设计原则或工程判断进行设计,从有利于提高结构抗震性能的概念上,对所设计的对象作宏观控制。在实际工程设计中,概念设计对提高结构抗震能力发挥了重要作用。

从多年的教学实践中发现,学生对抗震计算掌握得比较好,但是对抗震定性分析、概念设计能力严重不足,主要是由于概念设计要求有深厚的理论基础和丰富的实践经验。在课程教学中,通过典型案例的讲解与讨论,强化结构概念设计的基本原则。如在多道抗震防线教学中重点讲述由林同炎设计的马拉瓜美洲银行的经典案例[5]。马拉瓜美洲银行的概念设计思想是由4个等边的L形柔性筒,通过每层的连梁组成一个正方形核心筒作为主要的抗震结构。在连梁的中部开了较大的孔洞,有意识地形成该结构总体系(第一道防线)中的预定薄弱环节;在遭遇强烈地震时,预计在连梁开洞处开裂,从而变成具有延性和耗能能力的结构体系(第二道防线),即各分体系作为独立的抗震单元。由于马拉瓜美洲银行的上述设计特点,在经历了1972年罕遇的强烈地震作用下未倒坍,甚至未严重破坏,震后的调查正如林同炎所预料的那样,该建筑核心筒的连梁剪切破坏。通过讲述马拉瓜美洲银行的成功案例,引导学生体会刚柔结合、多道防线的概念设计思想。

在讲述建筑形体及其构件布置的平面、竖向不规则性时,以央视新大楼为例,组织学生讨论该建筑的特点,主要归纳总结出以下几点:建筑物整体偏心,对抗震不利;曲角悬空挑战地基基础的抗倾覆性能;建筑为严重不规则结构,用钢量巨大,造价惊世骇俗;建筑极端强调建筑造型和视觉效果,忽视结构体系的合理性和经济性,导致需要加倍地投入人力、物力和财力去保证抗震、抗风等结构安全问题,极大地浪费了公共资源。根据抗震规范[3]强制性条文,严重不规则的建筑不应采用。

为了激发学生的学习兴趣,培养学生的分析能力,我们鼓励学生做调研工作,引导学生在畅言网上参与“中国十大丑陋建筑”评选,增加课堂讨论环节。通过多种形式的教学手段,启发学生用概念设计的指导思想从建筑形体和布置方面分析建筑的抗震性能。

3 结束语

建筑抗震设计课程具有明确的专业技术规范背景,理论性、实践性、专业性均很强,教学安排又具有承前启后的特点,其教学效果将直接影响学生就业后的工作能力和自我专业素养的发展。教师在该课程的教学中需不断改革教学方法和手段,更新知识,培养学生求真务实、辩证地认识事物的态度;引导他们从孤立地认识事物到全面地、正反面去认识和解释事物,能综合多种因素寻求最佳方案,培养学生判断分析能力和解决实际问题的能力。

参考文献

[1] 沈小璞.注册结构工程师工程结构抗震设计课程教学及其综合能力的培养[J].高等建筑教育,2007,16(4):65-68.

[2] 周清,黄岚,赵玉新.土木工程专业实践教学的研究与创新[J].中国电力教育,2013(19):137-138.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

概念性建筑方案设计内容范文3

[关键词]分析;模仿;联动;建筑设计教学方法

二年级建筑设计教学是建筑学专业教育的关键环节,学生在此阶段将逐渐建立起有关建筑设计的基本概念和学习方法,迈出建筑设计学习的第一步。然而,从认识与理解建筑设计过程中的诸多基本要素,到融会贯通所有的抽象概念形成完整系统的设计思路与方法,一直是二年级建筑设计课程教学中的难点。传统的教学方式是以建筑规模或建筑空间组合的复杂程度来安排设置课程内容,教学要点在课程教学中较为孤立和零散,其教学的缺点和弊端是难以有针对性、系统性地掌控学生从概念认知到方法运用之间的学习过程,更难以使学生形成严谨的设计思维和方法。因此,二年级建筑设计教学的突破点应当是在学生概念认知与技能运用之间寻找并建立一条有效路径,从而使学生有效掌握基础的设计技能,及常规的设计方法与步骤。

一、关于联动的教学方法

所谓的“联动”,是指将抽象的概念认知与设计方法的认知,在学生的课程设计中通过大师作品进行分析、提炼、总结,并在第二次设计作业中对其进行有条件限制下的模仿重现,实现抽象认知与设计技能之间的联动,从而使相关知识要点的学习得倒深化。针对二年级的概念认知与技能运用,主要设立三个教学目标:(1)通过大师作品分析,来认知建筑的基本概念,使学生在学图示分析的过程中认知、理解相关建筑理念。(2)通过小型住宅设计,将前阶段的抽象认知转化为设计手法的认知。(3)联动:前后两次课程设计,在教学步骤、教学要点、教学环节上保持对应互动关系。

二、分析与模仿联动的教学环节和教学过程

1.二年级第一学期两次设计课程内容设置和教学环节安排对照(见表1)2.两次设计课程教学要点与教学环节的联动(1)教学步骤上的联动在每次课程设计的教学中,都将教学环节分为四个阶段。前后两次课程设计的每一个阶段都相互对应,其教学目的存在着严谨的逻辑关系。例如:在第一次课程设计的第一阶段,资料查阅与收集整理的训练,即是为第二次作业自主查阅小住宅案例打基础,第二次作业又通过环境调查报告增加了资料收集训练的难度。(2)教学要点之间的联动在大师作品分析中,通过分析大师作品的设计思想、设计手法、建筑语言表达方式等来建立有关建筑设计的感性经验,这一过程学生可能是在一种半疑惑的状态中完成的,尤其是关于作品中空间设计手法的表达,学生很难有深入的体会。在第二次课程设计中,要求学生利用自己在第一次作业中总结的结论,探索其应用在第二次设计中的可能性,也即是一种有条件的模仿。这种教学要点上的联动,促使学生回过头再来体会大师的设计手法与理念,并且从运用的角度理解一种设计表达的真实含义,在抽象理解和实际使用方面建立起有效的联动。(3)理论课与教学环节的联动在前后两次课程教学中,理论内容要求容短小精干,浅显易懂,由二年级组老师自选题目轮流完成讲授。理论课的安排要求和设计课的教学过程保持同步,并和每一阶段的教学环节联动。例如:在第一次查阅资料阶段,即配置有关查阅资料技巧的理论讲授;在第三阶段,一草、二草设计探索阶段,即配置建筑形式、手法和空间操作的理论讲授。

三、教学效果的总结和反思

通过一学期的教学探索,联动式的教学方法得倒了学生们的肯定,但与此同时也能观察到一些问题,需要在教学中进一步探索和改进。例如,大师作品分析案例的选取必须适合二年级阶段学生的理解能力。本次大师分析的个别案例选择有失妥当,像西泽立卫的森山邸住宅,其设计手法较为特殊,空间形式较为单一,学生难以深刻理解作者的设计意图,在之后的独立住宅设计中又难以模仿设计者的设计手法。又如中途更换掉的案例分析——密斯的柏林国立美术馆,它属于博览类公共建筑,其设计手法和案例分析过程很难被小住宅设计借鉴。大师作品分析模型(图1~图3)筑的改建和扩建问题进行了研究,对博览会结构设计与选型、新老建筑之间的衔接以及地基问题等都提出了相应的设计方案,为建筑的改建扩建提供了实践经验与借鉴。

参考文献

[1]中国建筑标准设计研究院.06SG524,钢管混凝土结构构造[S].

[2]中国建筑标准设计研究院.06SG517-1,轻型屋面三角形钢屋架[S].

概念性建筑方案设计内容范文4

关键词:建筑设计;意象分析;概念表达

中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:

引言:“概念”作为设计的主要的诠释方式,起到了明确方向的作用。明确的设计方向减少了设计过程中可能存在的变数。在概念的提出过程中,设计师进行大量的研究和讨论。反复回顾原初的概念和设计可能的结果,调整精炼。最后用去繁就简、清晰明了的图表、图形、文字或影像等方式表达概念,建筑分析图即为概念表达的主要方式。

形式、基地和材料等因素共同决定了一个设计的品质,设计之初的建筑分析图如何体现概念?建筑设计中的空间构成和组织关系、自然资源的利用方式、数理秩序的融合表达内容等如何在一个二维的平面中体现三维的空间涵义?这些问题都有待建筑分析图予以阐明。

根据建筑分析图表达出的不同的设计认识与设计构想,大体将其分为以下几种类型:

由内而外式:这种方式主要体现为对场地的隐含信息、建筑的内部原理等不易直接发现的信息的挖掘,也可以称为“内源式图解”。如对场地中自然、文化等信息的分析提炼;建筑自身的功能、空间的组织关系的内涵;甲方的特殊要求等等。在这种分析图的表达中,多采用以下几种描述工具:a 控制线与轴线(红线、邻接物、高度、路网、水文等);b 坐标格网与区域划分表示(建筑空间示意图、功能使用泡泡图、建筑内部流线图、结构分析图等);c 建筑元素的单独表达(采光、通风、色彩、材料分析等)。

由外而内式:这种分析图主要分析和阐述建筑形成过程中的含义,也可以称为“外源式图解”。例如彼得・埃森曼在20世纪70年代之后就开始尝试一系列这样的图解方式――不同时代格栅、莫比乌斯环、核普酸链、液晶分子图等。这种图解的可以涵盖过个方面的内容,因这种分析主要建立在大脑联想与设定的基础上,所以它呈现出非一次构架,而是多次构架的结果。用UN Studio本・凡・伯克尔的话来说,即这种图解是一种“为人熟知和理解的用于信息浓缩的视觉化工具。”有的此类分析图如孩童涂鸦般,具有艺术的特质和本意;有的随机、主观,不局限于线性的逻辑。

值得一提的是类型学(Typologie)对这种分析结果的作用。类型学作为获取形式的可行做法,依赖设计者以往的经验,在一定基地环境的条件下,如果以往的某些形式能带来良好的效果,设计者便会因为一定的依赖心理而再一次使用。这要求设计者大脑里储存大量的“图元(origin)”信息,包括建筑形式、住宅形式、门窗样式等等。

3、内外兼容式:之所以称为“内外兼容”,是为了强调这种分析图所体现的整体性。因设计面对的是多重信息、多种印象内容的叠加,怎样同时表达出设计的主体信息和附加信息,是这种分析图主要表达的内容。图表类的分析图就是这种信息表达的方式。它舍弃对建筑外观的影射,直观的表达和建筑相关各信息的联系程度。

……

由内而外也好,由外而内也罢,随着时代的变化,如今的设计分析图越来越多的体现建筑概念整合的思路。1862年,理论家詹姆斯・弗格森针对建筑提出烹调的概念。他意将一间庇护偶像的小屋精致装饰成一座神庙的方法,比拟成烹调。因为这两件事都是将大量一般的事物整合、共同作用,进而变得“美味”。

纵观建筑发展的概念表达工具,从古典时期的网格系统(grid)、轴线控制(axis)、和谐比例(proportion);文艺复兴时期正确的尺度、高低的等级、数理的配置;到巴洛克时期“形体转变”的概念;现代建筑初期的解放空间、舍弃直角及概念清晰(clarity)、张力(tension)、动能(dynamic)的设计平衡点,建筑设计中的概念和表达设计的工具随时间逐渐改变。

到我们现在的时代,设计工具变得越来越复杂。概念失去明确的方向,越来越模糊不定。面对现在设计环境的多样性、多变性、多义性,速度、空间、图像交织纠缠,设计者如何在此环境下用概念和分析带动设计的前行?

结语:从伯纳德・屈米Bernard Tschumi的拉维拉特公园的分析图,我们能稍受启发:面对公园所处的地块,多义且混杂。屈米运用系统层叠的方法来应对地块的不确定性和复杂性――大型开放空间用了“表层”(surface)的结构系统、路网通道用了“线条”(line)的线性构件、园区内的电话亭、咨询中心等功能建筑则被“装饰性建筑物”(folie)的点景系统容纳。多层系统的概念来自于西方历史积累的多层系统的资源,也来自于设计师对概念分析的头脑中的表达。

参考文献:

1 [荷]卢本 设计与分析 天津大学出版社 2003

2 [美]彼得・埃森曼 图解日志 中国建筑工业出版社 2005

概念性建筑方案设计内容范文5

关键词:建筑结构;概念设计;结构体系

随着市场经济的发展和人们生活水平的提高,对于周边无论是日常生活还是工作方面的建筑结构的设计都有着越来越高的要求,如何使建筑设计更加经济适用、安全可靠,是当代建筑结构设计中需要考虑的重要问题。在建筑结构的设计中采用概念设计的思路来发挥结构工程师的创造力,开拓建筑结构设计的前景,具有非常重要的实践意义。

1.概念设计的主要内容

建筑结构设计中的概念设计问题,首先要明确建筑结构设计的定义,它是指在结构工程师将实践中提炼出的各种结构元素通过语言表达出建筑从整体布置到技术和经济分析、以及计算、构造、制图等方面的工作,以达到建筑物经济、安全、耐久等功能的优化。其整体可以分为结构方案、结构设计和施工图设计三个阶段。概念设计则是结构工程师在设计过程中根据个人经验对于整体建筑结构宏观把握的前提下进行整体定型设计的过程,具体说来就是从结构总体方案之始,在特定的地理条件以及建筑空间的条件下,以整体概念来考虑和设计结构的总体方案,在这一过程中借助结构总体、分体间的力学关系,结构破坏机理,试验和实践经验等过程中形成的设计理念和设计原则。它主要包括在结构体系的选择上注重结构的规则性,选取抗风和抗争性较强的结构体系;在结构布局上整体结构在刚度、质量和承载力上都能均匀分布,尽量避免不规则方案的使用;在结构构件上选取刚度和承载力较强,同时延性较好的构建;在结构连接上不只要保证结构的连接节点延性好,稳定性较强,还要保证建筑的附属构件以及机电设备等布置不会对主体结构构成不良影响。[1]

2.概念设计的重要性和必要性

由于概念计算是指依据建筑的整体结构对于一些难以规定或者难以做出精确分析的问题,不经过数值计算而进行近似于估算方法的宏观控制。它对于分析判断计算机计算结果、建筑结构体系选择以及一些建筑细部的措施具有重要意义。

2.1建筑抗震设计规范规定的模糊性

建筑结构概念设计的一个重要目标就是抗震,目前我国建筑行业普遍遵循《建筑抗震设计规范》来进行建筑结构设计,然而这一新的抗震规范作为一种整体的规则和参考,关于许多具体问题没有明确细致的规定,因此在设计中不能盲目的照搬照抄。只有结构设计师在实际工作中运用概念设计,对于建筑结构的整体和各基本分体系之间的力学关系的认识和了解,运用自身的专业知识和专业技能,完成建筑设计方案。比如在建筑结构的抗震设计和抗风设计中,两者对于动力效应的要求相互冲突矛盾,就需要建筑设计师合理运用概念设计来加以协调。有如,根据新规范的相关规定,建筑设计师在设计过程中还应当注意建筑场地与建筑结构的共振问题,要在建筑物内设地设置地震反应观测系统等,都体现了概念设计的重要性。

2.2建筑设计过程中对结构工程师的经验要求

随着信息技术的发展,计算机网络在建筑工程设计中受到广泛应用。然而在建筑方案设计之初,无法凭借计算机进行相关的计算,这就要求结构工程师综合运用概念设计理念来选择最为经济可靠的方案。由于近似估算的概念设计有助于在设计方案阶段迅速有效的进行结构体系的构思与选择,在设计之初对于建筑结构有准确的定性,概念清晰。同时还可以免去后期设计中一些不必要的较为繁琐的运算,提高设计的经济性。另外概念设计还是判断计算机进行内力分析后输出数据是否可靠的重要依据。建筑设计过程中一定不能过分依赖计算机软件,容易影响建筑物结构设计的合理性和安全性。另外在建筑物的使用过程中由于许多不确定因素,如地震作为一种随机性较强的荷载,同时具有循环往复的特点,其破坏机理复杂,此外还有风荷载等,都要求设计过程中概念设计的使用。[2]

2.3建筑高校教学体系中的缺陷

在目前的高校教学中主要有两方面的缺陷,一是注重理论教育,相对忽视学生的实践能力培养;而是在具体教学过程中中会单独构建、分体系的力学概念讲解,专业课的教学过程中缺乏综合性的练习,因此在高校毕业生中缺乏综合运用能力较强的技术人才。要求概念设计思想的引入,可以极大的拓展结构工程师的设计思路,有效的提高建筑物的安全性、适用性、经济性。

3.概念设计在一般结构中的应用

概念设计应当贯穿于建筑结构设计从方案制定到施工图绘制,甚至后来的工地现场服务等过程中。具体的施工设计措施应当满足以下要求:在场地选择中避开对抗震不利的地段;建筑应尽量采用规则的平面布置;建筑结构体系和材料的选择应当综合考虑结构的延性、匀质和房屋重心;以概念判断计算结果的合理性并进行必要的调整;尽量多的设置抗震防线;施工现场设计工程师根据自身经验技能解答现场的不确定突发问题。

4.概念设计在高层结构中的应用

随着今年来建筑行业的发展和人们生活水平的提高,高层建筑物越来越多的出现在人们视野中。在建筑结构设计中,高层建筑应当遵循和执行《高层建筑混凝土结构技术规程》(简称为高层规程),其中1.0.5条规定:“高层建筑的结构设计中应注重概念设计。”因此,概念设计在建筑结构中的运用至关重要。[3]

4.1高层建筑结构的设计特点

高层建筑物由于高度增加,其重力荷载也相应上升,对于基础承载力的要求提高;由于地震作用和风作风的效应加大,建筑物水平位移的控制成为建筑设计中的主要矛盾;由于竖向构件产生缩短变形差对于建筑结构内力的影响增大,要求钢筋混凝土结构采取多种方法减小变形差;建筑物高度增加引起的倾覆力矩增大,对于建筑物稳定性的要求更加提高;由于高层建筑大多使用钢混结构和钢结构,耐火耐热性能较差,因此必须更加重视防火防灾的重要性,此外,建筑物的重要性等级提高,抗风要求加强等都是高层建筑结构设计中独有的特点。

4.2高层建筑结构设计方法

在材料选择方面,采用延性加好的高强度的轻质材料以减小地震的作用,如结构构件采用钢混或纯钢结构,外墙围护采用铝合金或玻璃幕墙,楼屋面采用压型钢板加混凝土面层等。采用正方形平面结构,加之在立面开洞泄风、采用下大上小的立面体型结构降低风作用中心并减小高风压在建筑物高处的迎风面积、尽量选取体形系数较小的平面形状,最好是流线光滑的外形来减小建筑物整体及局部的风压体型系数。[4]在结构体系的选择方面,剪力墙结构体系是高层建筑中最常用的结构体系,因为它可以有效的减少非承重隔墙的数量,有效抵抗高层建筑物地震水平力荷载和风荷载,同时也符合一般客户无外露梁柱的审美需求;此外还有框架轻体墙结构和框架剪力墙混合结构体系,如果是30层以上的超高层建筑则要选择刚度较大的筒形结构来增强建筑物的抗侧力。此外还可以采取将多个权威程序计算比较、小规模风洞试验获取相关参数、智能化设计提高结构可控性等措施。

参考文献

[1]支旭东,范峰,沈世钊.基于模糊综合判定的网壳结构强震失效模式研究[J].工程力学.2010(01)

[2]高海虎.结构设计过程中概念设计的应用[J].山西建筑.2010(06)

概念性建筑方案设计内容范文6

关键词:结构概念设计;小高层建筑;应用

对一个小高层建筑来说,与建筑相适应的结构体系、结构布置等概念设计不是绝对的,但合理的结构设计应该是惟一的。我们所要做的工作就是把一些互相制约的因素统一协调,以满足建筑物的安全性、适用性和耐久性的要求。

一、结构概念设计的定义和宗旨

结构概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。概念设计包含极为广泛的内容,选择对抗震有利的结构方案和布置,采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施,设计延性结构和延性结构构件,分析结构薄弱部位,并采取相应的措施,避免薄弱层过早破坏,防止局部破坏引起连锁效应,避免设计静定结构,采取二道防线措施等等。

概念设计的宗旨是在特定的建筑空间及地理条件下,用整体概念来考虑结构总体方案。在构思、比较及选择总体方案时,基本体系力学比较概念起决定性作用,而概念性近似计算方法是必不可少的手段。

二、小高层建筑的结构特点

小高层建筑的结构主要包括框架结构、框架一剪力墙结构、大开间剪力墙结构和短肢剪力墙结构。框架结构的特点是开间大、灵活性好、抗震性能较好,造价较低。框架一剪力墙结构其特点是平面灵活,适用性强,结构合理。大开间剪力墙结构特点是强度好、工程费用低,结构自重小、分隔灵活。短肢剪力墙结构 短肢剪力墙建筑功能、结构形式、投资效益、节能指标等多方面效果良好。

三、小高层住宅钢筋混凝土结构设计的要点

1.水平荷载控制

在小高层建筑中,由于风荷载和地震作用水平荷载将成为控制因素。对某一特定建筑来说,竖向荷载大体上是定值;水平荷载其数值是随动力特性的不同而有较大幅度的变化。

2.刚度和抗震能力控制

保证结构沿平面两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力,减少地震作用的效应、控制结构变形的增大。保证结构的整体性将惯性力聚集并传递给各个竖向抗侧力子结构,共同承受地震的作用。

3.轴向变形控制

在小高层建筑中,框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力,中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。随着变形的加大,连续梁中间支座产生沉陷,连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

4.结构的简单性

结构的简单性是指结构在地震作用下具有直接和明确的传递途径。GB 50011 001《建筑设计抗震规范》规定,结构体应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。只有结构简单,才能对结构的计算模型、内力与位移进行分析,从而对结构抗震性能的估计也比较可靠。

5.侧移控制

在小高层建筑中,水平荷载下结构侧移,随着变形增大,结构的顶点侧移一般与房屋高度H的四次方成正比。在设计小高层住宅时,不仅要求结构具有足够的强度,而且还要有足够的抗侧移刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移控制在一定的范围内。这是因为:①过大的侧移会使人不舒服,影响房屋的正常使用。②过大的侧移会使隔墙、围护墙以及它们的高级饰面材料出现裂缝或损坏,也会使电梯轨道变形而导致不能正常运行。③过大的侧移会因P一效应使结构产生附加内力,甚至因侧移与附加内力的恶性循环导致建筑物的倒塌。

6.结构延性保证

在小高层建筑中,为了使结构在进入塑性阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。

四、小高层住宅结构概念设计的方法

1.构造性概念设计

构造性概念设计是深入贯彻结构设诈‘四强网弱”的基本原则,在施工图阶段进一步加强结构的构造措施,使结构成为一个优良的抗震、抗风系统。构造措施主要侧重于增加结构的延性和整体性。在这一点上,不同的结构形式在相应的结构规范中均有明确的规定。

2.整体性概念设计

该方法是将整体结构空间系统简化为杆件连接系统,结合荷载及系统几何体系,近似地求出每一部位的受力状态。例如,若要求出底层及基础承力,可以将整个系统视作一个刚体:若要求出楼层梁、板的受力,可以将系统分割成许多的子系统,再求出杆件的受力状态等。

五、结构抗震概念设计的优化准则

1.优化设计的方法

当前,在无成熟的优化设计分析软件的情况下,主要是应用小高层住宅结构分析软件,采用人工分析进行调整,运用概念设计的方法对不同的结构选型和布置不断的进行方案分析比较,以获得比较理想的结构方案,这是在结构设计中最常用的也是最简单的优选或者说是优化方法。用概念设计的方法所得的方案是较合理、经济的,虽其费工费时、对设计人员的素质要求较高,但这种依靠设计人员经验进行人工优化的方法仍是当前所普遍采用的主要方法。对于同一小高层住宅方案,可以有许多不同的结构(包括基础)布置方案;确定了结构布置的小高层住宅物,即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法;分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是唯一的;小高层住宅物细部的处理更是不尽相同等等,这些问题目前计算机是无法完全解决的,都需要设计人员自己做出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下,根据工程实践经验进行,这便是前面所说的概念设计。因此,概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。

2.结构抗震概念设计的优化准则

(1)四强四弱”。“强节弱杆”是防止节点的破坏先于构件;“强柱弱梁”是防止柱高发生楼层倾移、破坏现象,要求柱的抗震能力高于梁的抗震能力;“强剪弱弯”是防止构件剪力的破坏,要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力;对于杆件截面而言,“强压弱位”是为避免杆件在弯曲时发生受压混凝土破裂的脆性破坏,使受拉区钢筋的承载力低于受压区混凝土受压的承载力。

(2)保证措施。其保证措施主要有两个方面:一是调整或限制构件的荷载效应;二是强制规定必要的构造措施。

六、小高层建筑结构设计各过程的概念设计

1.截面

截面设计过程中,表面上看只是按照截面的控制内力对构件进行正截面、斜截面等相关计算,而后配筋即可。事实上,概念设计无处不在。在高度电算化的今天,使用TAT软件进行内力分析,计算出配筋并画出平面图后,设计人员一般还会凭经验对配筋作适当的调整,例如框架梁、柱配筋偏小,设计人员将梁柱钢筋用量或直径调大。但是,这种调整往往是直接在图上进行,且调整后并未进行验算,这样做并不符合‘强柱弱梁”的抗震原则。可见,不同构件、同一构件的不同部位所采用钢筋的粗细、类型是不相同的,配筋时要注意区别对待。

2.地基基础

为了防止或减少由于地基沉降或不均匀沉降引起的构件开裂或破坏,可以从建筑措施、结构措施、地基和基础措施方面加以控制。例如,避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置;避免立面体形变化过大;将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干个单元;加强上部结构和基础的刚度;同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。对于多层建筑而言,从经济的角度考虑,一般不愿意采用长桩的方案,但对软土层覆盖层厚度较大的地区,一般都需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。常用的软土地基处理方式类型较多,但在选择地基处理方案前,必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况,并根据工程设计要求,确定地基处理范围和处理后所要求达到的技术指标,以及各种处理方面的适用性,同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验,进行多种方案的比较,选取安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理后,还必须满足规范所规定的强度和变形要求。

3.构造措施

结构设计过程中,计算分析只能保证建筑物在静力荷载、地震等动力荷载作用下整体的安全性,而以往出现的工程质量问题、震害表明,仅靠计算分析很难避免建筑物在荷载作用下局部的破坏。开裂特别是在地震过程中,建筑物附属部分严重破坏、墙体整片倒塌、某些构件脆性破坏等现象,不是单靠计算所能解决的问题。对于这些情况,应采取必要的构造措施。

4.结构布置

布置结构时,整体上应把握整体结构的工作原理和抗震设计的基本原则,尽量减小扭转效应和刚度突变,使所有的构件共同作用,以减少不必要的内耗;局部上可以从单个构件的力学性能及破坏特点出发,使所有构件适得其所、各尽所能、扬长避短,以做好整体的选型和布置。

在建筑初步设计阶段,结构师应探讨其平面和竖向布置的合理性,在满足设计意图的基础上,平面布置应规则、对称,尽量缩小质量中心与刚度中心的差异,使建筑物在水平荷载作用下不会产生太大的扭转效应。竖向布置时,在满足功能要求的前提下,尽量使竖向承重构件上下贯通;能不使用转换层的就避免使用;竖向刚度最好不要突变。各个受力构件的布置要全面考虑其可能承受的各种荷载,应运用力学的基本概念进行定性分析,尽量避免构件处于复杂的受力状态,能受弯的就不要受扭。

七、结语

住宅设计中的结构设计,必须在灵活运用结构设计的基本方法、满足设计规范要求的前提下,加强小高层住宅结构的概念设计,才能提高小高层住宅结构的设计水平,确保小高层住宅结构的设计质量。

参考文献:

[1]石磊;钢筋混凝土住宅结构体系的优化设计及用钢量控制[D];合肥工业大学;2007年

[2]宣伟,朱杰江;上海市某超限高层商住楼框支剪力墙结构设计[J];工程建设与设计;2003年11期

[3]容柏生;高层住宅建筑中的短肢剪力墙结构体系[J];建筑结构学报;1997年06期

[4]孔峻清;抗震短柱的若干处理技术[J];安徽建筑;2003年02期