導語：如何才能寫好一篇結(jié)構(gòu)設(shè)計研究，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計；抗震結(jié)構(gòu)；設(shè)計分析

引言

有關(guān)建筑工程的抗震設(shè)計已經(jīng)引起了世界各地的高度認識，它對人們的生產(chǎn)生活有著重要的影響。在建筑設(shè)計的過程中，設(shè)計人員要重視抗震方面的問題并采取有效的措施來降低地震對建筑工程的破壞，進而保障人們的切身利益。

1.抗震設(shè)計的基本原則

為了使建筑物達到抗震的效果，在對建筑工程進行設(shè)計的過程中首先要考慮建筑物的整體結(jié)構(gòu)，然后注意某一結(jié)構(gòu)在地震情況下的整體反應，隨后對其進行分析，通過分析計算、材料的選擇和方案的規(guī)劃來進一步的提高建筑工程的抗震效果。在地震發(fā)生的過程中，盡量的避免建筑物因薄弱部分而引起的一定程度的破壞。在建筑設(shè)計的國政中要遵循以下幾點原則。

1.1 對建筑結(jié)構(gòu)進行整體的規(guī)劃

設(shè)計人員在進行建筑設(shè)計的過程中要綜合規(guī)劃抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)，進而保證建筑設(shè)計的均勻、對稱和規(guī)整。在進行實際設(shè)計的過程中，設(shè)計人員要將規(guī)則的圖形或者是對稱的圖形作為構(gòu)造形式并在此基礎(chǔ)上調(diào)整調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的整體性，進一步的實現(xiàn)慣性力的聚集和傳遞，將地震過程中的破壞力分開，以此來保證建筑物在地震過程中的安全。

1.2 保證建筑物的結(jié)構(gòu)剛度

在對建筑物進行設(shè)計的過程中，要考慮地震作用力的雙向性，進而保證建筑物能夠從各個方向?qū)ψ饔昧M行抵抗。設(shè)計者還要將主軸方向上的剛度控制在合理的范圍。另外，結(jié)構(gòu)剛度方面的設(shè)計還要能夠防止建筑物的過度變形，柔性結(jié)構(gòu)對外力進行分擔，進而避免地震作用力下的整體結(jié)構(gòu)變形，導致人員傷亡和財務損失。

1.3 抗震防線的設(shè)置

建筑工程的結(jié)構(gòu)體系包括很多的結(jié)構(gòu)分體，這些結(jié)構(gòu)分體進行協(xié)調(diào)合作，進而降低地震對建筑物的影響。有些地震在發(fā)生之后還伴隨著很多次的余震，并且余震的級別不一，所以設(shè)計人員要設(shè)計多道抗震的防線，以此來保證建筑物盡量不受余震的影響?？拐鸬姆谰€要通過有效的方式安置在結(jié)構(gòu)在內(nèi)外部，設(shè)計人員還要盡最大努力來處理結(jié)構(gòu)剛和柔的關(guān)系，進而提高建筑物抵抗地震的能力。

2.建筑抗震設(shè)計中的問題

2.1 結(jié)構(gòu)體系與材料方面的缺陷

建筑物所用的材料和結(jié)構(gòu)體系是人們逐漸開始重視的問題，它們的正確選擇對于地震多發(fā)區(qū)有著重要的意義。目前，我國的建筑結(jié)構(gòu)主要以鋼筋混凝土為主，所以在變形控制的過程中要充分考慮鋼筋混凝土的位移限制。但剛框架系統(tǒng)工作也很難改善較大的變形側(cè)移度。這種情況不僅不利于提高抗震效果，而且也會加大鋼結(jié)構(gòu)的荷載力。從整個結(jié)構(gòu)體系來考慮，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)置非常的重要，對加強層和轉(zhuǎn)換層強度的剛度強化，在一定程度上會造成剛度的突出，從而增加相鄰柱構(gòu)件間的剪力，所以我們要謹慎的選擇結(jié)構(gòu)模式，避免負面作用的產(chǎn)生。

2.2 高層建筑的不斷增多

隨著社會的不斷發(fā)展，高層建筑在我國逐漸的增多，但是一些高層建筑的高度已經(jīng)超出了國家規(guī)定的范圍，我們要高度重視這種高層建筑。首先設(shè)計人員要進行實際的調(diào)查，并在實際案例的基礎(chǔ)上進行合理的論證。其次還要多次進行模型試驗。由于高層建筑的高度已經(jīng)超過了國家的規(guī)定，所以在實際的地震過程中，地震作用力的破壞力就會大大的增強。隨著建筑物高度的增加，很多技術(shù)指標都超出了合理的范圍，所以地震對它的破壞程度會遠遠的增加。

2.3 短柱和軸壓比在設(shè)置過程中所存在的問題

在很多高層建筑在施工的過程中，為了保證控制柱的軸壓比例，促使柱的斷面增大，這種情況即使采用高強度的混凝土也不能進行有效的緩解。限制柱軸壓比在作用是為了使柱子在偏壓狀況下，避免產(chǎn)生屈服的狀況，進而造成混凝土被壓碎，導致結(jié)構(gòu)的延性變差，進而影響建筑物的抗震能力。

3.提高建筑物抗震能力的策略

3.1 對整體構(gòu)造進行有效的優(yōu)化

設(shè)計人員在對建筑物進行設(shè)計的過程中，首先要考慮結(jié)構(gòu)體系對于地震作用力的抵制效果，并且還要重視對不同的結(jié)構(gòu)體系所財務的抗震措施以及不同體系對經(jīng)濟和安全帶來的影響。設(shè)計人員要結(jié)合工程的實際情況，做好整個結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化工作。在對結(jié)構(gòu)體系進行設(shè)計的過程中，要保留一定的余度，以此來保證某部分結(jié)構(gòu)在遭到破壞之后，其余的架構(gòu)可以對作用力進行均衡，這樣就可以保證部分構(gòu)件的破壞不會影響到整體的抗震性能。在對建筑進行設(shè)計的過程中，設(shè)計人員需要把震害的傳遞路徑清晰的標注于結(jié)構(gòu)圖當中，以此來保證他們在設(shè)計的過程中能夠全面的顧及抗震設(shè)計的要求，使各個部件都能保證應力傳遞過程的連續(xù)性。

3.2 對抗震位置進行合理的選擇

設(shè)計人員在進行抗震的時候要選擇比較有優(yōu)勢的抗震場所，而且不可以在震害影響較大的地區(qū)進行工程建設(shè)，借助地理條件來盡可能的減輕地震的危害。在工程中不能將地質(zhì)不均勻地區(qū)和軟弱地質(zhì)區(qū)域設(shè)置為抗震場地。如果不可避免的在這種區(qū)域中進行抗震設(shè)計，首先要對地基進行處理設(shè)計，以此來保證地基結(jié)構(gòu)達到規(guī)定的強度，在達到規(guī)定的基礎(chǔ)上才可以展開進一步的抗震設(shè)計。另外，設(shè)計人員要根據(jù)地基場地的實際情況來財務核實的措施。

3.3 對結(jié)構(gòu)荷載進行恰當?shù)奶幚?/p>

為了保證建筑物有效的抵抗地震災害，設(shè)計人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中要遵循強弱協(xié)調(diào)的設(shè)計原則，對剪、節(jié)點、柱等的位置強度進行合理的提升，并對梁、彎、拉力中心等部位的強度進行削弱。為了避免節(jié)點過早的被破壞，設(shè)計人員需要使柱端的承載力大于梁端的承載力。與此同時，設(shè)計人員要根據(jù)具體的規(guī)范要求對各個構(gòu)建的荷載進行合理范圍內(nèi)的調(diào)整。

3.4 在建筑設(shè)計的過程中，設(shè)計人員要根據(jù)不同的建筑結(jié)構(gòu)類型，選擇適合建筑物的抗震構(gòu)造，以此來保證整個建筑結(jié)構(gòu)與抗震結(jié)構(gòu)一起來抵抗地震，在最大程度上較少地震所帶來的危害。利用磚混結(jié)構(gòu)進行建造的建筑，它的抗震設(shè)計應該使用水平圈梁加內(nèi)外連續(xù)墻的構(gòu)造，其中水平圈梁能夠施加一定的約束力來抵抗強大的外力。內(nèi)外結(jié)構(gòu)墻用來加強塑性變化和位移程度的，以此來保證工程具有很好的整體性與延展性，進而加強建筑的防震能力。

3.5 對結(jié)構(gòu)的自重進行弱化

在地基條件相同的情況下，設(shè)計人員對建筑進行抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計。如果在設(shè)計的過程中能夠低結(jié)構(gòu)的自重，那么便可以合理的增加建筑的層數(shù)，進一步的控制成本，這種作用在軟土地基的情況下會更加的明顯。另外建筑的質(zhì)量會直接影響地震的效應，如果建筑物的層數(shù)過多，那么在地震的作用下，就會增加坍塌的危險。為了盡可能的緩解這一現(xiàn)象，可以用輕質(zhì)材料來減輕控制結(jié)構(gòu)本身的重量。我國現(xiàn)代的建筑行業(yè)對建筑的抗震性能提出了更高的要求，我們要根據(jù)預期的地震作用來控制變形能力。在進行設(shè)計的過程中，要關(guān)注構(gòu)建的承載力，并通過參數(shù)關(guān)系來確定構(gòu)建的最終值。

4.小結(jié)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國建筑行業(yè)也有了很大發(fā)展，而且高層建筑也逐漸的融入我們的生活，這種情況對抗震設(shè)計工作也提出了更高的要求?？拐鹪O(shè)計是最有效最直接的抗震措施，世界各國也在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計方面做出了很大努力，并有取得了很好的成果，但是地震的發(fā)生存在很多的不確定性，抗震設(shè)計方面還存在一些問題需要我們?nèi)シ治龊透倪M。我們要在現(xiàn)有成就的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際生活對建筑物的要求，樹立先進的理念，使用科學的研究方法，使抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計獲得更快速的發(fā)展。

參考文獻：

[1]劉東輝.試析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震理念的運用[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013（2）：75.

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關(guān)鍵詞：汽車；焊接夾具；結(jié)構(gòu)設(shè)計

隨著我國科技的發(fā)展，汽車焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)有了很大的進步。但是由于我國仍處于發(fā)展中國家，科技水平相對落后，我國的汽車焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計還存在很多問題。所以汽車焊接夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究具有重要的現(xiàn)實意義。

1 汽車焊接夾具的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國汽車需求量的增加，汽車生產(chǎn)制造商也不斷的增多，汽車制造產(chǎn)業(yè)也不斷地進行優(yōu)化，現(xiàn)在汽車的生產(chǎn)中，汽車焊接技術(shù)也得到了可持續(xù)發(fā)展，而且隨著汽車生產(chǎn)廠家的增多，汽車焊接夾具的設(shè)計內(nèi)容上也有了明顯的進步，但與一些發(fā)達國家相比較，我國的科技水平相對落后，汽車焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計也存在很多問題。對于很多中小企業(yè)來說設(shè)計的應用達不到理想的效果，而一些大企業(yè)常常會選擇進口汽車工藝發(fā)達國家的焊接夾具，但是這樣會使汽車制造的成本增加，會使售價提高，給消費者帶來一定經(jīng)濟壓力的同時也給企業(yè)帶來了銷售風險。所以現(xiàn)在我國的汽車焊接夾具設(shè)計仍有很大的進步空間，我國汽車制造行業(yè)應該在現(xiàn)階段以達到科學水平的基礎(chǔ)上保證技術(shù)設(shè)計的合理性，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，從而將我國汽車制造行業(yè)推上一個新高度。

2 汽車焊接夾具的重要性

汽車焊接夾具在汽車的整個制造過程中都占有重要的地位。在車身的裝配焊接過程中，需要利用裝焊夾具定位加緊車身零件和車身組裝件使車身制造的各個零件組裝的尺寸合格。焊接夾具能夠保證焊接工藝的正常進行，在汽車制造焊接工藝運用過程中焊接夾具可以起到固定的作用，保證汽車焊接工藝的質(zhì)量。另外結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的汽車焊接夾具能夠大幅度的減小工作人員的工作強度，節(jié)省工作時間，保證焊接質(zhì)量。

3 焊接工藝的介紹

3.1 焊接夾具的材料和結(jié)構(gòu)

汽車焊接材料的選擇是個很嚴謹?shù)墓ぷ?，科學合理的選擇汽車焊接材料在汽車焊接夾具的過程中具有重要作用。我們在選擇汽車焊接材料時要在考慮汽車制造成本的基礎(chǔ)上重視材料的耐用性。經(jīng)過我國長時間的材料研究，現(xiàn)在我國大部分汽車制造企業(yè)都采用低碳鋼或者鍍鋅鋼板來生產(chǎn)焊接夾具，在長時間的使用中發(fā)現(xiàn)這種材料的焊接性能比其他的材料要好，但是這只能說明這種材料是制作焊接夾具相對較好的使用材料，這種材料也存在一定的局限性，材料較薄，在焊接過程中容易遭受損壞。所以在汽車焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，必須考慮多方面的因素，設(shè)計出更加科學合理的汽車焊接夾具。

3.2 夾具的焊接方法

夾具的焊接方法也有很多，目前，我國使用最廣泛的焊接方法有CO2氣焊法和電阻焊。雖然這兩種焊接方法使用比較廣泛，但是這兩種焊接方法也存在很多問題。CO2氣體保護焊的方法相對于其他焊接法來說有比較明顯的優(yōu)勢，但是CO2氣體保護焊法對于夾具的要求不是很高，所以利用這種焊接法生產(chǎn)的焊接夾具不能達到國家規(guī)定的汽車焊接夾具的標準。與CO2氣體保護焊法相比電阻焊能夠提高夾具的要求，增加焊接夾具的精確性，但是由于其使用時的不便利性使得電阻焊法的使用范圍小于CO2氣體保護焊法。

4 夾具的工藝設(shè)計要求

夾具的設(shè)計過程中應該根據(jù)焊接夾具設(shè)計的目的盡量要求焊接夾具通用化，標準化。在這兩個要求下設(shè)計出的焊接夾具能夠?qū)崿F(xiàn)焊接夾具的使用便利性以及后續(xù)維修的準確有效性，而且可以保證生產(chǎn)的焊接夾具使用時能夠焊接出尺寸和形狀正確的焊件。尤其是在汽車車身部件需要裝配的情況下，能夠保證夾具焊件的靈活性和正確性。另外在焊接技術(shù)的運用過程中，夾具夾緊焊件的過程應該避免出現(xiàn)破壞，在夾緊之后也要保證焊件不出現(xiàn)松動滑移的現(xiàn)象。而且焊接夾具時，要保證焊件的動作迅速和操作方便，人工要在便于接近的地方，在焊接過程中力度也不宜過大，以防夾具出現(xiàn)毀損。除此之外，在焊接夾具時還應該留出足夠的裝配空間，主要是為了不影響焊接的操作技術(shù)，優(yōu)化焊接理念。在對不同的焊件進行焊接時都能夠保持焊件位置的適當。

5 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)

在汽車制造企業(yè)焊接流水線上，真正使用焊接操作技術(shù)的只占很少的一部分，大部分的焊接工作都依賴于焊機夾具，所以焊接夾具在整個汽車制造流水線上起著重要的作用，科學合理的焊接夾具能夠合理安排汽車制造的流水線，能夠平衡各部分汽車零件的工作量。在生產(chǎn)多種汽車型號的企業(yè)中汽車焊接夾具可以幫助企業(yè)建立使用便捷的汽車生產(chǎn)流水線。

5.1 建立汽車夾具制造的標準化數(shù)據(jù)庫

科技的快速發(fā)展也推動了汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，雖然汽車制造企業(yè)數(shù)量的增加有利于汽車制造行業(yè)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和其汽車制造技術(shù)的進步，但是也使企業(yè)焊接夾具的各種參數(shù)難以統(tǒng)一。建立汽車夾具制造的標準化數(shù)據(jù)庫可以方便所有的汽車焊接夾具制造商的使用，在使用者使用汽車夾具標準化數(shù)據(jù)庫時可以先選取所需夾具的主要參數(shù)，然后可以根據(jù)自己的需求對所調(diào)用的夾具尺寸進行修改。而且建立汽車夾具制造的標準化數(shù)據(jù)庫后配合使用輔助的計算機軟件還可以糾正汽車夾具的參數(shù)錯誤，在參數(shù)賦值過程中，如果所設(shè)置的參數(shù)在數(shù)據(jù)庫中無記錄，數(shù)據(jù)庫還可以提示出可供選擇的參數(shù)，以此來避免汽車夾具參數(shù)設(shè)置的錯誤。

5.2 汽車焊接夾具的工藝設(shè)計

汽車焊接夾具的工藝設(shè)計決定了汽車零部件的質(zhì)量，對產(chǎn)出的工藝設(shè)計、生產(chǎn)制造、裝配調(diào)試也起到了關(guān)鍵作用，汽車焊接夾具的設(shè)計包括生產(chǎn)節(jié)拍的設(shè)計和設(shè)計任務書的制定，其中生產(chǎn)節(jié)拍的設(shè)計是按照固定公式計算，設(shè)計任務書的制定就需要專業(yè)的工作人員，所以也對汽車制造企業(yè)的工作人員提出了新的挑戰(zhàn)。

6 結(jié)束語

汽車焊接夾具在汽車的制造過程中起到很重要的作用，一個結(jié)構(gòu)設(shè)計科學的汽車焊接夾具能使我們合理的安排汽車生產(chǎn)線，在減少工作人員工作量的同時還能夠減少工作人員的工作時間。文章通過分析汽車夾具制造的現(xiàn)狀對夾具制造的材料、工藝以及技術(shù)進行了分析，以此促進我國汽車制造行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

[1]邊明軍.淺談汽車焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究與發(fā)展趨勢[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2015（12）：22-22.

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1．1平板筏基的設(shè)計方法

筏基設(shè)計方法分為簡化計算方法、考慮地基和基礎(chǔ)共同作用的方法、地基－基礎(chǔ)－上部結(jié)構(gòu)共同作用的方法。簡化計算方法是把地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)分割成三個部分，再獨立求解。這種方法假定基底壓力呈直線分布，只有筏板剛度相對地基剛度較大時才適用。若上部結(jié)構(gòu)的剛度很大，可采用倒樓蓋法或倒梁法;而上部結(jié)構(gòu)能為柔性結(jié)構(gòu)，則可采用靜定分析法進行設(shè)計。倒樓蓋法適于平板筏基厚跨比≥1/6且柱荷載、柱間距的變化≤1/5的情形，可按照無梁樓蓋的方法截取柱下板帶及跨中板帶進行設(shè)計，此時地基反力均勻布置在基礎(chǔ)底面上。柱下板帶有效寬度范圍內(nèi)(即柱寬加兩側(cè)0.5倍板厚且不超過1/4板跨范圍)的配筋量不得少于柱下板帶鋼筋量的1/2，并應能承受作用于沖切截面重心上的不平衡彎矩的作用。倒樓蓋法力學概念清楚，計算簡易，目前仍為許多設(shè)計人員習慣采用。倒梁法是指將筏板分割為獨立的條帶，并把相鄰柱列間跨中到跨中的距離作為條帶寬度，并忽略條帶間的剪力傳遞，計算出條帶下的基底凈線反力后就可以利用經(jīng)驗系數(shù)進行倒梁法計算。靜定分析法也按倒梁法分割板帶，再用修正荷載的方法近似板帶間的剪力傳遞，然后就可以用靜定分析法計算任意截面的內(nèi)力?？紤]地基和基礎(chǔ)共同作用是把筏板與地基作為一個整體來研究，上部結(jié)構(gòu)僅作為荷載考慮，適用于地基比較復雜、上部結(jié)構(gòu)剛度較差或柱荷載、柱間距變化較大的情形，一般按地基上的梁板方法進行分析，例如彈性地基梁板模型(艾克爾地基模型)就是一種簡單的線彈性模型。由于板厚遠小于長寬兩個方向的尺寸，可采用薄板理論進行分析，并利用有限差分法、有限單元法等進行計算。地基－基礎(chǔ)－上部結(jié)構(gòu)共同作用的方法是將三者作為一個整體，目前多采用單向壓縮分層總和法，例如《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007－2011)也規(guī)定采用這種方法。單向壓縮分層總和法也就是分層地基模型，由于考慮了地基土的壓縮特性以及地基壓縮層深度的影響，使計算結(jié)果更符合實際情況。計算土體附加應力時可采用彈性解的明德林(Mindlin)應力公式，但是按該公式計算出的基礎(chǔ)沉降和內(nèi)力往往偏大而可能產(chǎn)生較大的設(shè)計偏差，所以需要進行修正。修正系數(shù)是(是集中力作用點偏離基準點的距離，是集中力作用點偏離計算點的距離)。修正以后計算結(jié)果會更符合實際情況。目前，可采用有限單元法、有限條分法、邊界元等進行計算?，F(xiàn)有1算例，樓層12，層高3.6m，筏板厚1.0m，采用ANSYS12.0軟件進行地基－基礎(chǔ)－上部結(jié)構(gòu)共同分析，圖1是算例模型平面圖。得到沉降和應力分析結(jié)果如圖2～3所示?？梢?，常規(guī)方法(簡化計算方法)與共同作用法有明顯差異，常規(guī)方法基礎(chǔ)沉降差較大，是沒有考慮上部結(jié)構(gòu)“邊柱增載效應”之故［3］;常規(guī)方法不考慮上部結(jié)構(gòu)剛度影響，應力計算結(jié)果也比共同作用法偏大，因此采用共同作用法更加科學合理。

1．2平板筏基的型式與構(gòu)造措施

平板筏基由厚板基礎(chǔ)組成，主要型式包括等厚筏板基礎(chǔ)、局部加厚筏板基礎(chǔ)和變厚度筏板基礎(chǔ)等。一般情況下，可采用等厚筏板基礎(chǔ)，其形狀類似倒置的無梁樓蓋;但當柱荷載較大，筏板抗沖切能力不滿足要求時，可采用局部加厚筏板或變厚度筏板型式，也可以通過調(diào)整配筋(如采用抗沖切筋)的做法來滿足設(shè)計要求。筏板厚度一般通過抗沖切、抗剪切計算來確定，多層建筑筏板厚度不宜小于200mm，高層建筑的平板厚度不應小于400mm。為了確保底板的剛度和強度，應在大跨度柱間進行加強，如設(shè)置加強板帶或暗梁等。平板筏基邊緣一般應懸臂挑出，其作用在于:一是懸挑可增大基底面積，更好地滿足地基承載力要求，但是懸挑部分以橫向設(shè)置為宜;二是調(diào)整基礎(chǔ)重心，通過懸挑使上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的合力作用點重合，可減少傾覆傾向;三是減少基底反力對筏板彎矩的影響。懸挑長度宜為邊跨柱距的25%～30%，并且挑出長度不小于板厚(1.0～1.5)倍。筏板配筋除滿足計算要求以外，還應關(guān)注以下情況:一是滿足構(gòu)造配筋要求，規(guī)范要求配筋率不低于0.15%，但是筏板較厚，所以筏板在柱下和跨中部位的底部鋼筋應有35%～50%貫通全垮，而頂部鋼筋應按配筋率要求全部拉通，例如分布筋取Φ8@250(板厚≤250mm)和Φ10@200(板厚＞250mm)。二是懸挑邊角等部位應采取另設(shè)放射狀的附加鋼筋等措施。

2平板筏基的結(jié)構(gòu)設(shè)計應用

2．1工程概況

某高層建筑地上23層，地下2層，總建筑面積約2.6萬m2，總高度近90m，基礎(chǔ)埋深約9m。上部結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)尺寸為8.6m×6.6m?？拐鹪O(shè)防7度，基本加速度0.15g，場地Ⅱ類，地基基礎(chǔ)乙級。場地為河流階地，覆蓋層為第四系沉積物，由上至下依次為人工填土、粉土、細砂、中砂、粉土夾粉質(zhì)黏土、中砂、粉質(zhì)黏土、中砂。

2．2基礎(chǔ)設(shè)計

根據(jù)工程地質(zhì)條件，采用平板筏基。首先，按照GB50007－2011第8.4.2規(guī)定，確定基底平面形心與結(jié)構(gòu)豎向永久荷載重心偏心距。其次，按5.1.4規(guī)定，基礎(chǔ)埋深不小于建筑物高度的1/15，本工程滿足要求。筏基落在粉土層上，特征承載力為140kPa，不滿足基礎(chǔ)壓應力420kPa的要求，決定采用CFG樁處理，復合地基承載力為430kPa，滿足要求。筏板厚度取1.6m，C30混凝土，按8.4.7規(guī)定驗算筏基柱下沖切746kN/m2＜933N/m2，滿足要求。同樣按8.4.10，驗算筏基受剪承載力也滿足要求。由于地基土比較均勻，無液化軟弱土層，上部結(jié)構(gòu)剛度較大，筏基內(nèi)力按基底反力直線分布計算板帶彎矩及各控制截面的配筋量。

3結(jié)束語

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關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號： TU3 文獻標識碼： A

對于當前現(xiàn)代化的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化來講，應當采取全新的理念和政策思想，對傳統(tǒng)的方式進行改進，而合理并且科學化的設(shè)計防范不僅可以使得設(shè)計的技術(shù)標準更加嚴格，同時還可以全面的降低建筑的經(jīng)濟性損失，降低造價，并且為后續(xù)管理工作的增強奠定堅實的基礎(chǔ)。在實踐的工作當中，應當重點的分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化理論，同時加強對現(xiàn)實意義的研究，建立起相應的模型，進而使得優(yōu)化的步驟和思想得以實現(xiàn)。

一、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的重要性

如今，隨著城市化進程的不斷加快，城市建筑土地資源越來越緊缺，因此高層或超高層住房將成為城市住宅的發(fā)展方向，相較于傳統(tǒng)的建筑模式，高層建筑等新型建筑的建設(shè)具有更大的難度，這就要求相關(guān)的施工建設(shè)人員應該重視房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，在減少資金投入的同時，進行細致的建筑設(shè)計方案規(guī)劃，運用新技術(shù)和新理念，建設(shè)出既安全又經(jīng)濟的建筑。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)可以看出合理的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計可以減少建設(shè)資金投入，與沒有進行設(shè)計優(yōu)化的建筑相比采用優(yōu)化法進行優(yōu)化后的建筑能夠節(jié)省10%～20%的建設(shè)費用。不過，在實際的施工建設(shè)過程中，優(yōu)化設(shè)計的實施往往不是一帆風順的，可能因為多方面的限制而難以進行。首先，很多施工單位都會因為趕工程進度，而不顧施工質(zhì)量，對于房屋設(shè)計的缺陷不予及時的優(yōu)化處理，而對最后的建筑質(zhì)量造成影響。其次，還有一些施工建設(shè)人員自身經(jīng)驗不足、專業(yè)素質(zhì)不高，無法進行建筑設(shè)計優(yōu)化。最后，還因為一些施工建設(shè)人員和設(shè)計人員只注重建筑的部分建設(shè)，而忽視建筑的整體設(shè)計，不能準確的制定工程預案，影響建筑整體的造價。對建筑的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計優(yōu)化能夠合理的規(guī)劃建筑設(shè)計，減少工程資金投入，房屋結(jié)構(gòu)各個方面整合起來，保證建筑質(zhì)量，為人們提供經(jīng)濟安全的住房。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)的方法

1.建立相應的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的實質(zhì)，是利用相應的數(shù)學知識，對就愛你住結(jié)構(gòu)中的各種參數(shù)進行整理和分析，然后依據(jù)結(jié)構(gòu)整體，構(gòu)建相應的數(shù)學模型，尋求最優(yōu)設(shè)計的過程實際上就是對最優(yōu)解的求解過程。因此，在對房屋結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計時，需要建立相應的優(yōu)化模型。首先，對設(shè)計變量進行合理選擇，設(shè)計變量對于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響是十分巨大的，設(shè)計人員需要按照變量的重要性，對其設(shè)計的參數(shù)進行分類，將影響較小的變量作為預定參數(shù)，從而簡化計算流程。其次，要對目標函數(shù)進行確定。在這里的目標函數(shù)，就是滿足建筑實際需求的最優(yōu)解。然后，明確約束條件。對于房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計而言，其約束條件主要包括強度約束、尺寸約束、應力約束、彈塑性約束時，可以按照現(xiàn)行的房屋建筑設(shè)計規(guī)范，對優(yōu)化設(shè)計的約束條件進行明確。

2.確定結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案

對于房屋建筑而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方案，主要是指結(jié)構(gòu)的布局以及細部的優(yōu)化。結(jié)構(gòu)布局的合理性直接影響著房屋結(jié)構(gòu)的造價，因此要求其結(jié)構(gòu)盡量簡單，傳力直接，避免多次傳力的情況。而細部優(yōu)化是一個較為廣泛的概念，包含的內(nèi)容相對較多，根據(jù)其對于房屋結(jié)構(gòu)的影響程度分析，最為關(guān)鍵的部分，是對構(gòu)件截面的合理選擇。例如，豎向構(gòu)件應該在滿足實際需求的前提下適當選擇軸壓比，軸壓比過大或過小都會影響配筋的設(shè)置。梁的截面設(shè)置同樣如此，如果截面過大，會影響建筑內(nèi)部的有效空間，而截面過小，則會導致配筋相對較大，影響造價。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中優(yōu)化設(shè)計的技術(shù)方法

1.保證設(shè)計優(yōu)化的可靠度

對于房屋的結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化來說，必須確保結(jié)構(gòu)的可靠度，來對優(yōu)化設(shè)計相關(guān)的約束條件進行相應的確定，設(shè)計優(yōu)化的約束條件主要包括裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強度約束、尺寸約束、構(gòu)件單元約束、應力約束、結(jié)構(gòu)體系約束、從可靠指標約束到確定性約束條件以及從正常使用極限狀態(tài)下的彈性約束到最終極限狀態(tài)的彈塑性約束等約束條件。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，確保每個約束條件都必須滿足相關(guān)要求，以實現(xiàn)最佳的設(shè)計。在設(shè)計過程中必須對細部的結(jié)構(gòu)進行相應的設(shè)計優(yōu)化，例如，在現(xiàn)澆的混凝土異形的板料，其拐彎處容易開裂，我們可以簡化成矩形板，然后再合理的選擇鋼筋，在滿足其結(jié)構(gòu)的基本要求條件下，達到既安全又經(jīng)濟的目的。

2.概念設(shè)計

對于房屋建筑而言，在相同的建設(shè)條件下，采取不同的結(jié)構(gòu)布局方式，就會產(chǎn)生不同的設(shè)計效果。因此，在房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程中，應該實現(xiàn)細部結(jié)構(gòu)優(yōu)化與概念設(shè)計的有機結(jié)合，這樣才能切實有效地提高結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的效果。這里的概念設(shè)計，主要是指將建筑的設(shè)計概念作為設(shè)計工作的重點，屬于一種貫穿設(shè)計整個過程的設(shè)計方法，主要是針對缺乏相應數(shù)值的細節(jié)進行處理，如地震設(shè)防烈度量化等情況，如果單純依靠相應的公式，得出的結(jié)果必然會與實際情況存在較大的差異，而采用概念設(shè)計的方法，則可以將數(shù)值作為一種參考依據(jù)，從而對結(jié)構(gòu)設(shè)計中的細節(jié)進行合理把握，提升結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的質(zhì)量。

3.選擇最適宜的基礎(chǔ)形式

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，建筑基礎(chǔ)形式在房屋建筑的投資成本中占到30%左右，所以建筑基礎(chǔ)形式是影響工程成本的主要因素。一種合理、優(yōu)化的建筑工程基礎(chǔ)形式，對建筑工期和建筑工序等都會有利?，F(xiàn)在我國的房屋建筑主要是指高層或者超高層的樓宇建筑，所以對于地基的選擇也就顯得至關(guān)重要，基礎(chǔ)機構(gòu)的造價與地質(zhì)條件有著非常緊密的關(guān)系。因此一定要選擇好最優(yōu)化的基礎(chǔ)形式。

4.材料優(yōu)化設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)在材料方面的優(yōu)化就是使建筑材料最充分的利用，對材料的選擇很關(guān)鍵，選擇合適的材料既能夠滿足使用的功能，又能提高房屋建筑質(zhì)量，當然還能最大化地降低成本，節(jié)省更多資源。所以要求在材料采購選擇時一定要對所需的材料性質(zhì)、各項質(zhì)量指標熟悉了解，購買時本著經(jīng)濟實用的原則。材料也要方便施工，保證施工安全易操作。鋼筋是建筑時最重要的材料之一，在選擇時大部分的設(shè)計人員都會強化著眼于鋼筋的配置計算上，很容易忽視鋼筋的種類?，F(xiàn)在市場中鋼筋的種類很多，所以好的優(yōu)化設(shè)計方案應該是在滿足設(shè)計承載力要求的前提下，選擇適合的鋼筋種類和數(shù)量，這樣就能很大程度上降低資金投入。

5.排水結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)優(yōu)化

在工程建設(shè)中建筑的給排水專用房里面往往會有很多機械設(shè)備，這樣會加大其負荷量，因此需要盡量把水泵安置于地下室中。值得注意的是排水房間中的管道數(shù)量較多，且大小不一、粗細不同，所以要在樓板上加固穿孔位，預留符合標準的孔洞，盡量不要設(shè)置會影響水平方向管線貫穿柱和建筑梁結(jié)構(gòu)的孔洞。如果管道貫穿的是房屋的承重墻，還應該注意對墻體進行加固和維護。盡可能確保結(jié)構(gòu)的布設(shè)同管網(wǎng)體系相協(xié)調(diào)，避免出現(xiàn)管道繞柱或梁的狀況。

6.結(jié)構(gòu)同電氣的協(xié)調(diào)優(yōu)化

如果用導線的形式將電氣的管線安裝于金屬管外部或墻體、樓板處，那么就會加大施工難度。因此，在管線貫穿建筑梁的情況下，需要在保證墻體厚度的同時在建筑梁上打孔，并要保證墻體一側(cè)平面和建筑梁齊平，不能讓管線暴露在墻體外。

綜上所述，對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，對工程預算能夠有效的減少，對建筑的使用功能也能更好的保證。因此要做好建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，采用新的技術(shù)，設(shè)計合理的優(yōu)化方案，保證房屋建設(shè)的安全經(jīng)濟。

參考文獻：

[1]秦興勇.基于工程造價控制的鋼筋砼建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[D].華南理工大學,2012.

篇5

1引言

0.45m衛(wèi)星通信(簡稱衛(wèi)通)天線項目系某型多用途載機首次安裝如此大尺寸、高帶寬的衛(wèi)通天線,國內(nèi)尚無類似產(chǎn)品裝備可參考,并且其使用環(huán)境條件復雜,這些都對天線結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了重大挑戰(zhàn)。天線結(jié)構(gòu)設(shè)計過程重點考慮了各結(jié)構(gòu)件在載機實際工作環(huán)境下的剛度、強度問題。其中許多關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)件,起著支撐天線、固定通信饋線及執(zhí)行伺服驅(qū)動的作用,同時承擔和隔離載機產(chǎn)生的振動和沖擊,并實現(xiàn)天線的轉(zhuǎn)動、定位和定向。天線結(jié)構(gòu)件的剛度、強度、重量、轉(zhuǎn)動慣量,直接影響到天線系統(tǒng)的精度和可靠性[1]。在天線結(jié)構(gòu)整體設(shè)計階段,采用了ProE三維設(shè)計軟件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,采用有限元法利用大型結(jié)構(gòu)設(shè)計仿真軟件MSC.Patran/Nas-tran對天線結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)力學分析和仿真,加強和優(yōu)化主結(jié)構(gòu)件關(guān)鍵部位。仿真和實驗結(jié)果以及實際飛行使用效果顯示,天線的結(jié)構(gòu)特性均能滿足技術(shù)指標和使用要求。

2系統(tǒng)和整機要求

根據(jù)系統(tǒng)要求,天線系統(tǒng)在飛行過程中要實現(xiàn)準確地手動/自動跟蹤衛(wèi)星功能,依賴于天線座結(jié)構(gòu)應具有足夠的剛度、強度和傳動精度,以保證整個伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)諧振頻率,提高伺服帶寬,增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動態(tài)響應和傳動精度。此外,根據(jù)載機實際工作環(huán)境要求,在最大限度減輕載機負擔(即減輕天線重量)的前提下,應采取合理布局的設(shè)計思路以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計,使天線在使用過程中能夠排除和降低載機工作環(huán)境對其產(chǎn)生的不利影響,保證其可靠性,達到指標要求[2]。

3總體結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化

根據(jù)載機實際情況,在保證性能的前提條件下,要求天線的尺寸和重量到達最小,對此進行了大量的優(yōu)化工作,使得0.45m衛(wèi)通天線外形安裝尺寸(直徑×高度)自最初方案提出的740mm×600mm(天線罩),重量約為50kg,優(yōu)化為700mm×500mm(天線罩),重量約為40kg,如圖1所示。其總體優(yōu)化過程如下:天線的反射體為降低安裝高度,放棄了傳統(tǒng)的拋物面天線,采用了最新研發(fā)成功的低剖面波導陣列天線;座架則仍采用典型的方位-俯仰型結(jié)構(gòu)以保證跟蹤的可靠性;為了減輕重量,除關(guān)鍵傳動部件采用40Cr合金鋼外,其余結(jié)構(gòu)件全部選用高強度輕質(zhì)鋁合金2A12-T4;由于鋁合金螺紋連接處強度不夠,且重復拆裝性不好,參考已有航空設(shè)備安裝措施,裝入鋼絲螺套以提高螺牙強度;天線與機體安裝平臺間裝有隔振裝置以降低機體振動帶給天線的影響;天線罩為降低重量,在保證抗風強度的前提下,棄用傳統(tǒng)的環(huán)氧玻璃布結(jié)構(gòu),采用最新的紙蜂窩夾層結(jié)構(gòu),大大降低了安裝重量;所有電纜和波導則為保證氣密性而經(jīng)密封處理后通過安裝孔進入機艙內(nèi)部。按照以往的工程經(jīng)驗,此類機載通信/雷達天線在類似的環(huán)境和使用要求下,一般應超過此重量與尺寸。因此,與以往工程設(shè)計的不同之處之一,即在設(shè)計之初就對各結(jié)構(gòu)件進行了反復的比對和二次優(yōu)化。

3.1天線結(jié)構(gòu)介紹

波導陣列天線的結(jié)構(gòu)尺寸為597mm×300mm×17.5mm,四周切角以減小回轉(zhuǎn)半徑;經(jīng)過減重處理后的重量約8kg,電氣性能與0.45m口徑拋物面天線等效,而高度和厚度則大大低于傳統(tǒng)的拋物面天線。采用這種天線的優(yōu)勢包括剖面低、輻射效率高、口徑分布控制精確、低副瓣、波束指向穩(wěn)定、功率容量大、剛度和強度好、結(jié)構(gòu)緊湊、厚度薄、相對重量輕、可靠性高等優(yōu)異的電氣和結(jié)構(gòu)性能等。

3.2天線座架結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化

天線座架采用典型的方位-俯仰形式,結(jié)構(gòu)緊湊,受力情況合理,調(diào)整方便;設(shè)計選定承載能力強、剛度好、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊的轉(zhuǎn)臺式結(jié)構(gòu);因而從整體幾何尺寸的優(yōu)化滿足了最小安裝空間的要求。俯仰機構(gòu)的轉(zhuǎn)動支撐采用了圓錐滾子軸承,可同時承受徑向力和軸向力,以最輕質(zhì)最緊湊的結(jié)構(gòu)滿足天線支撐的需要。關(guān)鍵件俯仰支臂用厚鋁板加工而成,其主要受力部位為軸承孔及與方位轉(zhuǎn)盤的連接面,因此必須在保持結(jié)構(gòu)強度要求的前提下,對支臂的非承力部分進行減重優(yōu)化設(shè)計,具體做法如下:整體按照最小幾何尺寸布置;保留軸承孔周邊最小結(jié)構(gòu)尺寸;與方位轉(zhuǎn)盤、驅(qū)動、軸角裝置的連接面相應保留足夠厚度;保留一側(cè)面的相對完整,另一面完全成空腔結(jié)構(gòu);增加與軸承孔的兩道同心加強環(huán)筋,并根據(jù)此零件結(jié)構(gòu)力學特性將其布置在最優(yōu)強度位置。此外,根據(jù)以往工程設(shè)計經(jīng)驗,俯仰支臂與方位機構(gòu)的的連接根部和俯仰傳動鏈末級兩處通常是整個座架結(jié)構(gòu)的最薄弱環(huán)節(jié),因此在這兩點處預先進行了局部二次加強,加厚并盡可能圓滑支臂的連接根部,其優(yōu)化過程如圖2所示。

方位機構(gòu)的核心傳動部件轉(zhuǎn)盤軸承,優(yōu)選了應用廣泛的帶外齒的四點接觸球軸承,使天線座架在保持緊湊的結(jié)構(gòu)和較輕的重量的前提下,能同時承受較大的軸向載荷、徑向載荷、傾覆力矩和雙向推力載荷,還優(yōu)化了方位總傳動比。另一重要部件滑環(huán),采用具有超長壽命、免維護、無需、外形緊湊的空心軸多路滑環(huán)。方位運動的另一核心部件方位轉(zhuǎn)盤同樣用厚板材加工而成,負擔著天線和俯仰支撐的重量,并要具備足夠的剛度,其優(yōu)化思路過程與俯仰支臂相似,也包括軸承結(jié)構(gòu)保留、連接面強化、空腔化減重及同心加強環(huán)筋的布置,其優(yōu)化過程如圖3所示。方位驅(qū)動和俯仰驅(qū)動均選用輕質(zhì)、緊湊、高輸出扭矩的直流減速電機,末級增加間隙調(diào)整裝置,可調(diào)節(jié)傳動回程間隙。將經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的結(jié)構(gòu)模型再由力學仿真進行分析驗算。

4天線結(jié)構(gòu)的力學分析

由于天線的質(zhì)量分布很復雜,很難用解析的方法得到其解析解,因此采用專業(yè)有限元分析軟件MSC.PATRAN/NASTRAN進行力學分析和仿真。

4.1有限元模型的建立

天線整體結(jié)構(gòu)的有限元模型包括反射體、座架結(jié)構(gòu)、俯仰齒輪及其連接支撐結(jié)構(gòu)、方位轉(zhuǎn)動機構(gòu)等。為降低軟件的計算量和復雜度,先對天線整體結(jié)構(gòu)進行簡化,去掉冗余節(jié)點,再采用MSC.PATRAN軟件單獨對其組成零件劃分網(wǎng)格,最后將劃分好的網(wǎng)格進行組裝。采用了映射網(wǎng)格劃分方法,面上網(wǎng)格全部為四邊形,體則全部為六面體,這種劃分能夠更準確地描述天線座架結(jié)構(gòu)的應力和位移情況[3]。模型的約束條件如下:天線座架的2個俯仰軸系各有一點的3個轉(zhuǎn)角自由度釋放,方位軸系釋放繞垂直軸轉(zhuǎn)角自由度及垂直方向位移自由度,約束其余4個自由度。模型的材料屬性如下:天線座架的各軸、軸承、齒輪定義屬性為鋼40Cr,而其他零件定義屬性為硬鋁2A12-T4。建立的天線結(jié)構(gòu)有限元模型如圖4所示。

4.2模態(tài)分析

天線座架是一個復雜的彈性系統(tǒng),如果其結(jié)構(gòu)固有頻率與伺服帶寬靠近甚至落入伺服帶寬之內(nèi),各種伺服噪聲就會激發(fā)系統(tǒng)發(fā)生諧振,造成伺服系統(tǒng)不穩(wěn)定,無法工作,甚至使結(jié)構(gòu)破壞。為保證伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并有足夠的穩(wěn)定裕度,通常要求結(jié)構(gòu)固有頻率高于伺服帶寬3~5倍[4]。通過計算得到天線結(jié)構(gòu)模型的固有頻率,在第1、2、3、4階模態(tài)下,其值分別為28.7Hz、29.2Hz、51.4Hz、60.8Hz,而本天線伺服系統(tǒng)的帶寬為2.7Hz左右,可見固有頻率遠大于伺服系統(tǒng)的帶寬,因此,天線的伺服系統(tǒng)擁有足夠的穩(wěn)定裕度。

4.3沖擊振動分析

依據(jù)實際環(huán)境使用要求,沖擊環(huán)境條件為:采用半正弦脈沖,峰值加速度15g,脈沖寬度11ms,3個互相垂直軸,6個軸向施加。對模型施加沖擊載荷并進行有限元分析,得到了如下分析結(jié)果:最大應力出現(xiàn)在z軸(圖5),可以看出最大應力處位于俯仰支臂的連接根部位置,最大應力值為109MPa,小于材料的屈服極限σ0.2=275MPa。所以,在給定的沖擊載荷條件下,結(jié)構(gòu)滿足強度要求。振動條件見圖6振動譜,其中額外迭加的4處定頻振動峰值依次為1.6g、2.5g、1.7g、1.5g。對模型施加振動載荷并進行有限元分析,得到了如下分析結(jié)果:最大應力出現(xiàn)在y軸(圖7),同樣位于俯仰支臂的連接根部位置,其高斯分布規(guī)律的應力3σ值為178MPa,小于材料的屈服極限值σ0.2=275MPa。所以,在給定的隨機振動條件下,結(jié)構(gòu)滿足強度要求。

4.4實驗結(jié)果驗證

按照要求對完成的設(shè)備進行沖擊振動實驗,從結(jié)果來看:主結(jié)構(gòu)件經(jīng)優(yōu)化過的關(guān)鍵部位未出現(xiàn)以往相似工程中出現(xiàn)的剛度、強度不足的問題;改用輕質(zhì)材料或采取減重措施的零部件受力情況與分析結(jié)果基本一致,均能滿足設(shè)計要求;天線整體頻響特性較好,在功能實驗全程中運行正常,能夠滿足跟蹤要求。

5結(jié)論

篇6

【關(guān)鍵詞】混凝土框架；結(jié)構(gòu)梁柱；節(jié)點抗震；設(shè)計研究

近幾年，我國地震十分頻繁，導致許多建筑屋倒塌、毀壞，影響人們的人生安全及財產(chǎn)。據(jù)地震局的大量預測，我國大陸地區(qū)已進入第五個地震活躍期，地震的破壞性極強，活躍性強，預測無法十分準確，所以，在應在設(shè)防水平定上下功夫，設(shè)防水平若定的太低，就可能在自然災害作用下由于結(jié)構(gòu)破壞帶來巨大的生命和經(jīng)濟財產(chǎn)損失，因而確定恰當?shù)脑O(shè)防水平是個重要的問題。另外，我們對建筑物的抗震設(shè)計需要加以重視。在建筑物施工時，整個框架結(jié)構(gòu)節(jié)點直接影響了整個結(jié)構(gòu)體系，是混凝土框架結(jié)構(gòu)節(jié)點核心區(qū)域，是主體結(jié)構(gòu)的重要組成部分。因此節(jié)點要求具有足夠的強度，以抵抗相鄰構(gòu)件承受的各種荷載，保證整個結(jié)構(gòu)體系堅固和安全可靠?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的震害大多發(fā)生在柱和梁柱節(jié)點核芯區(qū)，節(jié)點破壞主要是剪切破壞和鋼筋錨固破壞，嚴重時會引起整個框架的倒毀。

1 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計原則

1.1 遵從強減弱彎的原則

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震設(shè)計時，要遵循強減弱彎的原則，同時保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的良好延性，因為延性的好壞直接影響到彈性變形后是否持續(xù)保持變形的能力，結(jié)構(gòu)構(gòu)件若具有好的延性則能大量吸收地震作用的能量，大大減小結(jié)構(gòu)的地震作用，如何能保證結(jié)構(gòu)的良好延性，必須在施工時，避免混凝土壓碎，錨固失效、剪切破壞等脆性破壞的發(fā)生。同時在構(gòu)件的抗震設(shè)計中，限制受拉縱向鋼筋配筋率、增加受壓縱向鋼筋、增配箍筋、加大鋼筋錨固長度，對受壓構(gòu)件應控制其軸壓比 (N/fcA)不過大。

2 鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點的抗震設(shè)計

根據(jù)梁柱節(jié)點特殊的受力特點及較弱的抗震性能，歷次地震以來，都造成了相當大額破壞，在對梁柱節(jié)點進行設(shè)計時，要特別注意，避免類似的問題發(fā)生。

2.1 鋼筋混凝土框架節(jié)點的設(shè)計準則

鋼筋混凝土框架節(jié)點設(shè)計是十分重要的，框架節(jié)點作為框架梁柱構(gòu)件的公共部分，起到一定的連接作用，若節(jié)點失效，將直接導致與之相連的梁柱直接失效，而節(jié)點一旦破壞，那么修復起來的難度非常大，故此，在節(jié)點設(shè)計時要遵循“強節(jié)點弱構(gòu)件”的基本概念，按照以下準則進行設(shè)計：

2.1.1 節(jié)點的承載力不應低于其連接構(gòu)件的承載力；

2.1.2 多遇地震時，節(jié)點應在彈性范圍內(nèi)工作；

2.1.3 罕遇地震時，節(jié)點承載力的降低不得危及豎向荷裁的傳遞；

2.1.4 梁柱縱筋在節(jié)點區(qū)應有可靠的錨固；

2.1.5 節(jié)點配筋不應使施工過分困難。

2.2 鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點設(shè)計

目前，各地震多發(fā)國家都在各自的規(guī)范和建議中提出了抗震粱柱節(jié)點的設(shè)計準則和設(shè)計方法。通過對比分析，我們可以看出各個國家的規(guī)范在節(jié)點的沒計上不盡相同。如新西蘭的設(shè)計控制條件是節(jié)點的最小構(gòu)造配箍率，確定節(jié)點計算配箍量的“抗剪計算公式”以及作用剪力的上限。而美國、日本采用的是對最大作用剪力和對最小配箍率的兩個設(shè)計控制條件。我國現(xiàn)行規(guī)范從三個方面來進行設(shè)計控制，即節(jié)點核心區(qū)截面驗算、受剪承載力計算和構(gòu)造措施。不難看出，我國和新西蘭的控制條件是一樣的。基于目前條件所限，很難說某個國家的好與壞。我國主要是參考國外經(jīng)驗及研究成果外，并結(jié)合我國首批抗震框架節(jié)點試驗結(jié)果，制定的比較合理的控制條件，較為適合我國的特點。因此我們應該在設(shè)計中嚴把以下三個控制條件：

2.2.1 對作用剪力的上限的控制。即我國《混凝上結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB 50010--2002)第11.6.3條規(guī)定，框架粱柱節(jié)點核心區(qū)的水平截面應符合下列條件：

式中，hj為框架節(jié)點核心區(qū)的截面高度，可取驗算方向的柱截面高度；bj為框架節(jié)點核心區(qū)的截面有效驗算寬度： 為正交粱對節(jié)點的約束影響系數(shù)，當樓板為現(xiàn)澆，梁柱中線重合，四側(cè)各梁截面寬度不小于該側(cè)柱截面寬度的1/2，且正交方向梁高度不于較高框架梁高度的3/4時，可取 j=1.5，對9度設(shè)防烈度，宜取 j=1.25，當不滿足上述約束條件時，取 j=1.0。

2.2.2 確定定節(jié)點計算配箍量的“抗剪計算公式”。即我國《混凝上結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB500lO一2002)第11.6.4條規(guī)定：框架梁柱節(jié)點的抗震受剪承載力，應符合下列條件：

式中，N為對應于考慮地震作用組合剪力設(shè)計值的節(jié)點上柱底部的軸向力設(shè)計值(當N為壓力時，取軸向壓力設(shè)計值的最小值，且當N>0.05fcbchc時，取N=0.05fcbchc;當N為拉力時，取N=0)；Asvj為核心區(qū)有效驗算寬度范圍內(nèi)同一截面驗算方向箍筋各肢的全部截面面積；hbo為梁截面有效高度，節(jié)點兩側(cè)粱截面高度不等時，取平均值。

2.2.3 對最小構(gòu)造配箍率的控制。即《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011―2001)第6．3．14條規(guī)定：框架節(jié)點核心區(qū)箍筋的晟小間距和最小自徑宜按本章表6.3.8采用，一級、二級、三級框架節(jié)點核心區(qū)配箍特征值分別不宜小于0.12，0.10，0.08，且體積配箍率分別不宣小于O.6％，O.5％和0.4％。柱剪跨比不大于2的框架節(jié)點核心區(qū)配箍特征值不宜小于核心區(qū)上、下柱端的較大配箍特征值。

3 結(jié)論

目前，節(jié)點區(qū)變形能力不足或耗能能力差，是導致框架結(jié)構(gòu)震毀的主要原因。結(jié)構(gòu)計算理論多假定節(jié)點區(qū)破壞集中在構(gòu)件端部，通過實際的震害及實驗未得到充足的驗證。所以，加深分析框架節(jié)點在動力作用下的損傷發(fā)展路徑及其主要影響因素的作用機理。就目前而言，國內(nèi)外對于節(jié)點的研究大都集中在節(jié)點核心區(qū)抗剪能力和節(jié)點區(qū)的配箍設(shè)計上，對影響節(jié)點抗震性能的許多因素，如剪跨比、節(jié)點區(qū)加載模式、梁柱承載能力比值等的影響機制尚不明確。在機構(gòu)體系設(shè)計中提倡將框架結(jié)構(gòu)設(shè)計為“梁鉸”耗能機構(gòu)或混合耗能機構(gòu)。在地震等隨機荷載作用下，只有明確了加載模式和構(gòu)件承載力對節(jié)點區(qū)抗震性能的影響，才有可能實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)體系耗能機制的設(shè)計。為了在設(shè)計中真正地實現(xiàn)“強梁弱柱”“強節(jié)點，弱構(gòu)件”等設(shè)計原則，必須更好地控制塑性鉸的出現(xiàn)位置、成鉸機制、節(jié)點區(qū)塑性發(fā)展方向、確保塑性鉸的長度，提高塑性鉸耗能能力。目前的節(jié)點設(shè)計理論尚無法實現(xiàn)這些設(shè)計目標。因此，通過節(jié)點實驗和理論研究發(fā)展新的基于延性的節(jié)點設(shè)計計算理論是提高框架體系抗震能力的切實途徑。

參考文獻

[1]金偉良，邸小壇，徐有鄰.《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》修訂簡介(三)：混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計[J].建筑結(jié)構(gòu).2011,4(12):2011- 2013.

[2]石偉明，常濤，范棟，宋園園 結(jié)構(gòu)改造中新增梁柱節(jié)點抗震性能的有限元分析江蘇建筑2011,4(12):221-223.

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關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗火研究；抗火材料；耐火能力

Abstract: architectural structure design is developing a theory premise and guarantee, and the construction of the fire resistance is a key link of building construction. Fire can produce tremendous destructive, only in the building and strengthening the consciousness, to actively explore related materials and fire resistant method update and research, strengthen construction of fire resistance, can effectively reduce the dangers of this kind of fire.

Keywords: building structure design; Fire resistance research; Fire resistant material; Fire-proof ability

中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2013）04-0000-00

建設(shè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須不斷融入最新的科技理念以及成果才能不斷去完善其自身的設(shè)計，才能滿足現(xiàn)代化的施工要求以及建筑安全。在21世紀的經(jīng)濟快速發(fā)展過程中，我國逐步走向了城市化的發(fā)展道路，這使得對于土地的需求越來越大，而且越來越成為稀缺資源。城市建筑不斷密集，要求其具備更好的承載力以及抗震、防火能力。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于抗火能力的要求越來越高，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中不僅要考慮到進行一些抗火材料的運用，也要考慮到結(jié)構(gòu)的功能性以及力學方面的原理，從而保證建筑本身的抗火能力，保障人們的生命財產(chǎn)安全，減少不必要的損失。

一、抗火能力對于建筑設(shè)計的重要性

火災是一種危害性極其大，需要得到高度重視的一種災害。隨著我國經(jīng)濟文化社會的不斷進步，建設(shè)和諧社會是一種現(xiàn)實的目標和要求。在各級部門的高度重視下，消防的各項事業(yè)得到了不斷進步。隨著我國的工業(yè)化進程，人為的失誤以及撲救的不及時，造成了極大的危害?；馂男蝿菰谖覈涌旖?jīng)濟發(fā)展的步伐中也逐漸變得嚴峻起來，由于火災造成的經(jīng)濟損失越來越多，使得火災需要得到越來越多的重視。在推動我國社會經(jīng)濟全面可持續(xù)的發(fā)展中，必須要深刻認識到抗火能力的重要性，更大限度地去保護人民的人身財產(chǎn)安全。

在當代，我國的建筑正在逐步走向高層、密集的發(fā)展態(tài)勢，建筑結(jié)構(gòu)的抗火問題也越來越具有一種緊迫感，這種對于抗火的需求就是對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計本身安全性的要求。這使得在相關(guān)的建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要不斷去采用相關(guān)的防火材料，根據(jù)最新的研究成果，不斷引入最新的抗火原理，在相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計上能夠不斷地加入進力學等方面的原理，使得建筑的抗火能力不斷增強。這種對于建筑抗火能力的要求是由建筑本身的高密度以及空間狹窄等特征造成的，一旦發(fā)生火災，如果沒有良好的、完備的防火系統(tǒng)，將造成非常嚴重的后果。建筑是人們生產(chǎn)、生活中的重要空間，是承載人們?nèi)松碡敭a(chǎn)安全的地方，建筑的防火也是保證我國和諧有效發(fā)展的基本前提，建筑設(shè)計中的抗火能力是國際建筑設(shè)計中的一項重要要求。

二、建筑抗火設(shè)計的國內(nèi)外發(fā)展差距

我國正處于以經(jīng)濟發(fā)展為重要目標的社會主義初級階段，在許多的社會發(fā)展方面還落后與國際先進水平，在建筑的抗火設(shè)計上也是如此。從對比分析國內(nèi)外的相關(guān)抗火設(shè)計差距，能夠清楚地了解到我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中對于抗火能力研究的程度，從而不斷促進我國的建筑發(fā)展。

國外建筑抗火設(shè)計的悠久歷史

國際上對于抗火的演技起源于上個世紀五十年代，并且在1970年開始對鋼結(jié)構(gòu)進行抗火能力的研究。并且通過一系列的抗火實驗，得到更加具體的、可靠的抗火原理以及設(shè)計指導。由于起步較早，國外對于建筑的抗火設(shè)計已經(jīng)具備了較為規(guī)范的體系以及專門的研究部門。在具體的施工實踐中也在不斷引入對于相關(guān)材料和技術(shù)的引入。在一些先進國家已經(jīng)有了較為完善的法律系統(tǒng)對相關(guān)的建筑設(shè)計進行規(guī)范和指引，并且不斷發(fā)展處了高效的抗火材料以及在設(shè)計中不斷實際運用到實際的建筑設(shè)計以及施工中，提高建筑的抗火能力。

我國建筑抗火設(shè)計的后起發(fā)展

我國建筑設(shè)計中對于抗火的研究起步較晚，幾乎是在上個世紀90年代在統(tǒng)計大學才開始對有關(guān)的抗火材料的研究，通過對鋼材料的系統(tǒng)的研究，不斷發(fā)現(xiàn)理論以及實踐中的抗火能力的提高。并且在研究過程中，不斷總結(jié)相關(guān)的經(jīng)驗，也吸取到國外的優(yōu)秀理論成果，結(jié)合我國的國情，不斷推進我國建筑設(shè)計中抗火的研究。

三、建設(shè)結(jié)構(gòu)中的抗火設(shè)計的涵蓋內(nèi)容

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中涉及到了建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計的許多方面，是從設(shè)計原理、材料運用、力學基礎(chǔ)等各個方面的內(nèi)容。

高溫建筑材料的研究

耐高溫的建筑材料能夠在火災發(fā)生時起到很好的防火效果，減少火災的蔓延。對于相關(guān)材料的研究，包括了其傳導功能、比熱容、密度以及各個方面的系數(shù)的研究?；炷潦墙ㄖ械闹饕\用材料，而影響混凝土的熱傳遞的原因是涉及到水分含量、水配比例等多個方面的。在一些實驗中，隨著溫度等的升高，混凝土的傳導能力會減小，而且還會受到其尺寸大小等外界條件的影響。通過對一些材料的研究，找到材料耐火的原理，也找到一些最新的耐火的新物質(zhì)，將其運用到建筑的設(shè)計中，增強建筑結(jié)構(gòu)的耐火能力。

建筑結(jié)構(gòu)中的抗火設(shè)計步驟方法

在對結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理計算下，可以進行一些有效的空間設(shè)計來達到較好的抗火能力。在國際的普遍研究下，結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計需要達到以下幾個要求：結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計的規(guī)定耐性時間內(nèi)，結(jié)構(gòu)的自身的承載力小于組合效應；耐火時間大于等于結(jié)構(gòu)耐火極限；當結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度是均勻的時候，臨界溫度應該大于等于最高溫度。只有在三者條件都滿足的情況下，結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計才可以滿足。而在目前國內(nèi)的耐火試驗中，主要有三個方法：

1 參照建筑物的具體情況，以及空間內(nèi)部的火災危險程度等，來設(shè)定專門的耐火等級；

2 在確定的耐火等級的依據(jù)下，來規(guī)定相關(guān)構(gòu)建耐火的極限；

3 在具體的建構(gòu)中，采用相關(guān)的耐火實驗來校準其耐火極限，直到在規(guī)定范圍內(nèi)。

針對相關(guān)的抗火設(shè)計方法和步驟，應該合理地采用到相關(guān)的技術(shù)手段和原理來達到對建筑抗火能力的達到。應該不斷地加深對材料的性能、熱傳遞和溫度場的分布、火災的結(jié)構(gòu)可靠度分析以及火宅之后的鑒定和修繕。

總結(jié)：

火災是嚴重危害到建筑安全性的一項突發(fā)危險，會對人民的人身財產(chǎn)安全造成很大的傷害，因而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗火研究尤為重要。我們應該充分地了解到我國跟世界先進水平之間的發(fā)展差距，在對抗火材料以及相關(guān)技術(shù)的研究上還有待提升，應該不斷借鑒優(yōu)秀的理論成果，在具體的建筑結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計中采用到相應的抗火材料，并且按照相關(guān)的步驟和方法進行相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，這樣才能保證我國的建筑結(jié)構(gòu)的抗火研究的較好發(fā)展，并且保證我國建筑抗火能力的提升。

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關(guān)鍵詞：房屋建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化方式；具體運用；研究分析

1引言

在社會不斷進步以及經(jīng)濟發(fā)展基礎(chǔ)上，房屋建筑數(shù)量越來越多，城市化腳步的加快，更是進一步對房屋建筑提出要求。人們的生活觀念不斷升華基礎(chǔ)上，房屋建筑越來越重視對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的提高，同時為了更好的幫助房屋建筑結(jié)構(gòu)適應社會以及市場的發(fā)展需要，在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方面開始深入研究，不斷提高建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計水平，更好的幫助其建立適合市場發(fā)展以及需求的房屋建筑。

2房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方法淺析

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是房屋建筑中非常重要的步驟，對于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計來講，需要不斷從實際建筑上進行經(jīng)驗總結(jié)以及根據(jù)房屋建筑基本理論為參照，積極探索研究，不斷對房屋建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，積極分析房屋建筑結(jié)構(gòu)中的建筑理論，同時深入對房屋建筑的認知，能夠從基礎(chǔ)上實現(xiàn)對房屋建筑質(zhì)量的提升。在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計期間，是保證房屋能夠得到更好的優(yōu)化，設(shè)計更加完善，質(zhì)量能夠不斷提升【1】。在進行房屋建筑期間，需要不斷提高對房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重視，積極控制房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計期間的重要環(huán)節(jié)，在進行房屋建筑設(shè)計期間，盡量縮短房屋建筑中質(zhì)量中心以及房屋建筑中的剛度變化，這樣能夠保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，能夠?qū)崿F(xiàn)房屋建筑的對稱以及規(guī)則。保證以上要求也是滿足房屋建筑基本要求的重要基礎(chǔ)，只有房屋建筑中的各種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，才能實現(xiàn)對房屋建筑質(zhì)量的優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求還包含對房屋建筑質(zhì)量以及承載力等方面的優(yōu)化，特別是在房屋建筑期間，不斷優(yōu)化房屋建筑的設(shè)計結(jié)構(gòu)，能夠很好的扭轉(zhuǎn)房屋建筑的承載力，增強房屋的實用性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，一定要保證建筑相應的功能發(fā)揮，重視對建筑功能的設(shè)計，并且還需要保證建筑自身能夠上下協(xié)調(diào)，豎向以及橫向都能夠相對應。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，減少結(jié)構(gòu)設(shè)計中的難度設(shè)計，積極實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟型，盡量防止應用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計方式，這樣會提升結(jié)構(gòu)設(shè)計中的成本費用。房屋建筑設(shè)計中的豎向設(shè)計，一定要保證其剛度設(shè)計要求，這樣能夠保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計符合建筑設(shè)計的需要，不會突然出現(xiàn)建筑問題，同時還能夠提高房屋自身的承受力。

3房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的重要意義

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對房屋建筑具有重要意義，不僅是保證房屋建筑順利實施的重要基礎(chǔ)，同時也是提高房屋建筑質(zhì)量的重要保障。對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要隨著城市化建設(shè)要求的提升進行優(yōu)化，不斷提升房屋建筑中的美觀設(shè)計，同時還可以幫助房屋建筑展開更加合理的工程造價。在房屋建筑過程中，建筑部門或是建筑企業(yè)一直在積極探索能夠保證工程建筑質(zhì)量基礎(chǔ)上，盡量減少或是降低建筑成本，同時這也是工程造價的重要目標【2】。為了更好的實現(xiàn)這方面的要求，就需要對房屋建筑的基本結(jié)構(gòu)詳細了解，能夠掌握科學的房屋建筑設(shè)計原理，在不斷調(diào)整房屋建筑成本基礎(chǔ)上，能夠更好的保證房屋建筑的安全性以及可靠性。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的傳統(tǒng)設(shè)計方式存在一定的缺陷，在不斷發(fā)展改善基礎(chǔ)上，積極探索新的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方式，更加科學合理的對房屋建筑進行設(shè)計，能夠很好的保證房屋建筑中工程造價的合理性調(diào)整，并且對房屋建筑中的每個單元以及功能區(qū)實現(xiàn)合理分配，不斷提升房屋建筑的科學性以及實用性。

4房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的優(yōu)化方式分析

對于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計來講，需要不斷對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，針對當前的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展需求不斷完善，作者根據(jù)相關(guān)分析探索總結(jié)出以下幾點，希望能夠更好的促進我國房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展。4.1房屋建筑設(shè)計中的前期設(shè)計環(huán)節(jié)。在房屋建筑施工之前，需要進行前期準備環(huán)節(jié)，不斷提升在前期準備環(huán)節(jié)中的房屋建筑設(shè)計，提高房屋建筑設(shè)計優(yōu)化，增強對房屋建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)的控制，同時提高工程造價的調(diào)整。制定科學合理的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，對房屋建筑設(shè)計制定科學合理的設(shè)計規(guī)劃，并且保證規(guī)劃能夠順利實施，全面凸顯出建筑結(jié)構(gòu)中的優(yōu)化設(shè)計中心，對結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)問題的地方展開詳細設(shè)計，降低房屋建筑設(shè)計中存在的風險以及安全隱患。幫助房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)真正的經(jīng)濟化、社會化，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠更加高效。4.2房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的細部結(jié)構(gòu)設(shè)計。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅包含一些大范圍的結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時還包含很多細化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的任何細節(jié)都會影響到房屋建筑質(zhì)量，所以在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，需要重視對很多細部結(jié)構(gòu)的設(shè)計。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，特別是細部結(jié)構(gòu)設(shè)計需要保證房屋建筑質(zhì)量以及房屋自身的穩(wěn)定性。本身在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，就沒有實體性的物體進行參考，結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)等都需要自己計算，所以經(jīng)常會產(chǎn)生一些結(jié)構(gòu)設(shè)計誤差的存在，這樣會嚴重影響到房屋結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量【3】。需要不斷提高對房屋建筑細部結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制，能夠保證細部結(jié)構(gòu)設(shè)計得到更理想的改進，達到更加理想的效果。同時對房屋建筑中經(jīng)常出現(xiàn)的錯位、分裂等質(zhì)量問題提高注意，這樣才能從根本上實現(xiàn)對房屋建筑安全性以及經(jīng)濟型的提升。

5結(jié)束語

總上所述，對于我國的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計來講，需要不斷加強對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，積極從全方面的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中提高設(shè)計手段，增強對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的細部結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠達到更加理想的效果，不斷提高房屋建筑的質(zhì)量。

作者:馬莉 單位:湖北省襄陽市第二建筑設(shè)計院

參考文獻：

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Abstract: Some typical problems caused by the bad transition between form design andstructure design in the course of new product development are analyzed and discussed combining with practical product design projects. The effective methods are proposed to solve the mentioned problems in terms of design course, designers' knowledge structure, design tools and etc.. At last, the validity and rationality of the methods are verified through a practical case of product development.

關(guān)鍵詞: 造型設(shè)計;結(jié)構(gòu)設(shè)計;銜接

Key words: form design;structure design;transition

中圖分類號:T-0文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)23-0135-02

0引言

隨著市場經(jīng)濟的迅速發(fā)展,工業(yè)設(shè)計已成為新產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)項目中不可或缺的重要環(huán)節(jié)之一。新產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā),往往需要包括技術(shù)研發(fā)、工業(yè)設(shè)計、市場營銷等多個部門的密切合作和通力配合,才能為企業(yè)推出功能卓越、外觀優(yōu)雅的優(yōu)良產(chǎn)品。但在實際項目的操作中,由于部門人員之間知識結(jié)構(gòu)差異、項目管理失誤等等因素的影響,常常會出現(xiàn)部門工作銜接不良,開發(fā)工作反復的情況,結(jié)果將直接影響新產(chǎn)品開發(fā)的進程與產(chǎn)品的品質(zhì)[1-3]。其中,工業(yè)設(shè)計和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢的問題是較為突出的。近年來,我們參與了多項金融機具類產(chǎn)品的開發(fā)工作,在項目中遇到了諸多設(shè)計銜接問題,也積累了一定經(jīng)驗。

1金融機具類設(shè)計項目常出現(xiàn)的問題

1.1 因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局的不合理導致造型設(shè)計工作將錯就錯部分金融機具類產(chǎn)品由于技術(shù)創(chuàng)新度較高,此類產(chǎn)品開發(fā)初期,并沒有現(xiàn)成案例可直接借用,這其實對工程設(shè)計人員提出了較高的要求。在實際操作中,多數(shù)工程設(shè)計人員由于自身知識結(jié)構(gòu)的限制,設(shè)計產(chǎn)品的觀念與目標主要從滿足產(chǎn)品的技術(shù)功能與適合制造方面出發(fā),樣機一旦試制成功,決策層即召集工業(yè)設(shè)計人員對其樣機進行外殼設(shè)計,或者說在功能樣機的外面“穿件漂亮衣服”。該設(shè)計流程乍一看并無太大問題,可仔細分析后,其實存在較多的隱患。首先,前期結(jié)構(gòu)布局可能滿足產(chǎn)品基本技術(shù)功能與可制造性方面的要求,屬于機器為本的設(shè)計,可是在是否滿足人的操作需求方面仍有值得商榷的地方。其次,功能樣機試制成功后,往往傾注了工程設(shè)計人員大量的心血,企業(yè)為此也付出大量時間和資金,工業(yè)設(shè)計人員在此時提出一些結(jié)構(gòu)布局上的改動意見,難以得到應有的重視,結(jié)果只好在樣機的基礎(chǔ)上做外觀設(shè)計,硬著頭皮把項目往前推進。后期產(chǎn)品投放市場,用戶提出種種操作的問題之后,企業(yè)才不得不修正原有的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局,對產(chǎn)品進行較大的改動,顯然,為此付出的代價是沉重的。

1.2 造型設(shè)計不符合工程設(shè)計要求導致造型反復修改金融機具產(chǎn)品處理現(xiàn)金(包括紙鈔和硬幣)的過程多為動態(tài)模式,因此該類產(chǎn)品的內(nèi)部元器件以機械運動機構(gòu)為主,電路板等電子元器件為輔。工程設(shè)計人員在對產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計時,要充分考慮到最小化原則,在保證產(chǎn)品技術(shù)功能的前提下,在最小的空間內(nèi)將一些機構(gòu)、電子元器件合理布局。在這一過程中,工程設(shè)計人員為了實現(xiàn)最小化,對元器件進行了多項排列組合的嘗試,付出了艱辛的勞動。因此,如果工業(yè)設(shè)計師對于功能樣機的現(xiàn)有尺寸不加縝密考慮,任意的進行造型尺寸放大,即使造型設(shè)計方案非常出彩,也會被企業(yè)決策層要求與現(xiàn)有功能樣機尺寸配合,一旦出現(xiàn)尺寸干涉,造型方案則不得不屈服于工程設(shè)計進行被動調(diào)整。結(jié)果不僅延誤了產(chǎn)品開發(fā)進程,而且前期完美的設(shè)計創(chuàng)意也會因反復的調(diào)整遭到破壞,降低了產(chǎn)品造型質(zhì)量。另外,金融機具類產(chǎn)品外型尺寸變化很大,從小型驗鈔機到大型清分機,對應到今后生產(chǎn)面臨的材料與成型工藝問題,設(shè)計師應充分予以考量,否則造型設(shè)計方案如果無法實現(xiàn),或者實現(xiàn)的代價過高(制造成本過高),就得不償失了。

1.3 造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的數(shù)據(jù)無法交流產(chǎn)品開發(fā)工作絕不是單打獨斗的事情,整個開發(fā)過程中需要各部門、各專業(yè)人員密切配合有效合作。其中,設(shè)計數(shù)據(jù)交流順暢與否成為首當其沖的問題。實際項目操作中,工業(yè)設(shè)計人員多使用面向造型設(shè)計的軟件工具,如三維軟件:Rino,3Dmax二維軟件:Photoshop、CorelDRAW、Illustrator等。這些軟件的優(yōu)勢是充分考慮到造型設(shè)計的思維模式,有利于造型設(shè)計人員迅速將造型創(chuàng)意表達出來,但缺點是其模型或圖紙缺少三維數(shù)據(jù),即使可以通過一些中間格式(如iges)導入到工程軟件中,一些簡單的造型特征如直線、圓弧可以直接提取,但對于變化豐富的曲面造型特征,工程結(jié)構(gòu)人員不得不重新建模,這一過程能否原本的表達出造型人員的創(chuàng)意就很值得懷疑了。

1.4 工業(yè)設(shè)計人員在產(chǎn)品開發(fā)后期無法或疏于介入導致產(chǎn)品造型品質(zhì)下降工業(yè)設(shè)計師的工作不應該僅僅是出一張二維或三維產(chǎn)品效果圖。實際項目操作中,效果圖在得到客戶認可后,工業(yè)設(shè)計師退出產(chǎn)品開發(fā)工作的情況經(jīng)常發(fā)生。事實上,即使整體外觀方案定案之后,后期仍有許多工作需要工業(yè)設(shè)計師的參與跟單。

2針對上述問題采取的對策

導致造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢的原因來自多方面。有設(shè)計人員本身知識范圍的限制問題、有設(shè)計經(jīng)驗和技能的問題、設(shè)計工具的問題、設(shè)計溝通以及設(shè)計管理的問題等等。因此我們主要從這些方面提出應對策略:

2.1 對企業(yè)的材料供應、自身或外協(xié)制造能力進行一次周密的調(diào)研在造型設(shè)計正式開始之前,設(shè)計人員結(jié)合調(diào)研情況認真地、全面地考慮下游設(shè)計,不僅有利于明確現(xiàn)有的設(shè)計材料、設(shè)計條件、設(shè)計限制,更有利于造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計的銜接。

2.2 擴展造型設(shè)計人員工程領(lǐng)域的知識工業(yè)設(shè)計的設(shè)計流程環(huán)節(jié)很多,與歐美的設(shè)計界精細的設(shè)計分工不同,我國制造型企業(yè)對于設(shè)計人員的要求比較全面。這就要求造型設(shè)計師除了具有本專業(yè)的知識外,對相近的工程領(lǐng)域的知識也要有所了解或深入的學習,這可以避免一些由于設(shè)計人員知識欠缺帶來的設(shè)計沖突,甚至導致整個設(shè)計項目的失敗與擱置[4]。

2.3 主動運用工程技術(shù)元素去創(chuàng)造產(chǎn)品形態(tài)工程技術(shù)特別是制造技術(shù)上一些特殊要求并非都是造型設(shè)計的羈絆。當造型設(shè)計師掌握這些技術(shù)要點之后,完全可以主動運用在造型設(shè)計之中,既能美化產(chǎn)品外觀造型,又能滿足了工程技術(shù)的要求,在解決了造型與結(jié)構(gòu)銜接問題的同時,帶動了外觀造型的創(chuàng)新。

2.4 運用面向制造的輔助設(shè)計軟件進行造型設(shè)計工業(yè)設(shè)計人員應加強工程軟件如Pro/E、SolidWorks、UG等的學習和運用。設(shè)計實踐證明,工業(yè)設(shè)計項目大部分時間都消耗在設(shè)計修改階段。而造型設(shè)計不滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求是導致造型方案反復修改的主要原因。如果造型設(shè)計人員在概念方案階段運用了工程軟件建模,這將有利于實現(xiàn)數(shù)據(jù)對接,便于后續(xù)與制造工程師溝通,提高設(shè)計方案修改效率。甚至還可及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題,避免后期因可制造性問題帶來的項目損失。

2.5 材料及表面工藝的合理運用推動造型設(shè)計材料與表面處理工藝的選取是工程技術(shù)人員與工業(yè)設(shè)計人員共同關(guān)注的問題。不同之處是,工程技術(shù)人員主要考慮的是材料的性能,如力學性能、化學性能等;而大多數(shù)工業(yè)設(shè)計人員只對材料的性能有初步的了解,主要考慮的是材料的質(zhì)感,如何去表現(xiàn)產(chǎn)品的美感。造型設(shè)計師本身除了對既有的材料與技術(shù)要有相當?shù)恼J識外,對于最新的生產(chǎn)技術(shù)及材料加工方面的新知也必須了如指掌,以便運用于新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計。若是設(shè)計師不能合理的運用新材料和表面工藝,則將喪失許多改善產(chǎn)品甚至創(chuàng)新產(chǎn)品的機會。

2.6 通過有效的設(shè)計管理協(xié)調(diào)銜接工作從管理的層面上來看,造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢可以通過有效的設(shè)計管理來解決。比如說,企業(yè)管理層首先要明確開發(fā)產(chǎn)品是屬于成本主導還是設(shè)計主導的類型。對于成本主導的產(chǎn)品,造型設(shè)計應絕對服從制造成本上的限制,而設(shè)計主導型的產(chǎn)品造型設(shè)計的自由度相對寬松,結(jié)構(gòu)設(shè)計應積極配合造型設(shè)計促成概念方案的實現(xiàn)。除此之外,設(shè)計管理人員還負責處理設(shè)計與其它管理體系的關(guān)系,使各專業(yè)設(shè)計人員能夠相互協(xié)調(diào),將開發(fā)出優(yōu)良產(chǎn)品作為各部門共同的工作目標。

3實例驗證

筆者參與了一款新型紙鈔計數(shù)與鑒別儀的開發(fā)設(shè)計項目,我們將上述解決造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接問題的對策在該項目中進行了運用。通過與客戶溝通,我們了解到該產(chǎn)品對于制造成本控制嚴格,結(jié)構(gòu)限制很大,今后產(chǎn)量較大。在項目進行之前我們通過對客戶制造能力調(diào)研,與客戶共同商定使用ABS與PC工程塑料注塑成型的主要制造工藝?？蛻籼峁┝嗽敿毥Y(jié)構(gòu)圖(solidwork格式)(圖1),為了便于后期與結(jié)構(gòu)設(shè)計的銜接,我們也采用了該平臺進行造型設(shè)計(圖2)。最終設(shè)計結(jié)果(圖3)。

整個產(chǎn)品開發(fā)項目周期從工業(yè)設(shè)計介入開始計算,僅用了一個月時間。因造型設(shè)計不符合結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計修改只有少數(shù)的幾個細節(jié)結(jié)構(gòu)。應對造型設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計銜接不暢的設(shè)計策略得到了較好驗證。

參考文獻:

[1]李宗斌,陳富民.產(chǎn)品開發(fā)的可制造性設(shè)計方法[J].制造業(yè)設(shè)計技術(shù),2000,(2):17-19.

[2]陳士昀.工業(yè)設(shè)計師所具備之塑料材料加工專業(yè)知識范圍之研究[D].中國臺灣銘傳大學,2003.

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【關(guān)鍵詞】建筑設(shè)計；表達需求；結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全

【中圖分類號】BJ84【文獻標識碼】A【文章編號】1002-8544（2015）09-0019-01

1建筑的需求表達與設(shè)計結(jié)構(gòu)安全的關(guān)系探析

建筑需求表達和建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)安全間，既存在一定的矛盾性，同時也存在和諧統(tǒng)一性。事實上，對建筑設(shè)計來說，設(shè)計結(jié)構(gòu)安全與設(shè)計需求表達間的矛盾對立了關(guān)系始終貫穿于建筑設(shè)計進程中。在建筑設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)安全問題是任何一名設(shè)計師在進行建筑設(shè)計過程中要面臨的問題。在進行建筑設(shè)計過程中，建筑設(shè)計師既要充分在設(shè)計過程中將住戶的需求進行合理表達，同時也要兼顧到房屋設(shè)計的結(jié)構(gòu)安全。因此在二者間矛盾關(guān)系處理方面就必然要進行仔細衡量，以確保在設(shè)計過程中能夠?qū)崿F(xiàn)二者間的和諧統(tǒng)一。所以建筑設(shè)計師在進行建筑設(shè)計過程中，其一切設(shè)計需求表達效果的實現(xiàn)都應該基于充分遵循設(shè)計結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上進行。安全性也是一切設(shè)計得以有效呈現(xiàn)的基礎(chǔ)。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全與需求表達間的統(tǒng)一

隨著人們對建筑設(shè)計個性需求的日益凸顯，在進行建筑設(shè)計過程中，將設(shè)計需求的表達與建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)安全間進行結(jié)合，并促進二者的和諧統(tǒng)一是建筑設(shè)計師的最終目標。所以，在進行建筑設(shè)計過程中，建筑設(shè)計師在盡量確保設(shè)計需求滿足的前提下，可最大限度的按照表達需求進行建筑風格的打造，以促使人們在空間居住過程中享受愉悅、舒適的居住體驗。建筑師在設(shè)計建筑的時候，除了是想要表達其功能的需求，還想要表現(xiàn)出其建筑情感，換句話說是像通過建筑來表達自己的情感。這種需求主要可能來自三個方面，一是來自公眾的，二是來自領(lǐng)導或政府的，三是來自建筑師自己的對建筑美學理解的。建筑師在表達建筑情感時，可以利用建筑材料的材質(zhì)、裝飾材料的色彩等等特殊建筑元素來表達。除此之外，建筑師更注重借助結(jié)構(gòu)設(shè)計師對結(jié)構(gòu)的設(shè)計能力來表達需求。例如我國的“鳥巢”體育場和“水立方”游泳中心這類標注行的建筑，建筑師在建造它們時，不光為了突出它們的承載著舉辦奧運會的功能作用，還希望能夠通過“另類”的建筑形象來表達全國人民的奧運夢想成真的情感需求。

3建筑結(jié)構(gòu)形式的價值爭議問題

為了達到建筑師的各種需求，設(shè)計師要不斷在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，探索新的、非傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式來跟隨時代的潮流，結(jié)構(gòu)設(shè)計師的任務就是要在保證結(jié)構(gòu)安全和滿足建筑美學需求之間尋找平衡點。然而這種創(chuàng)新和尋找的過程是無比艱難的，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式上要求美觀的建筑設(shè)計，會不斷的引來社會各界一波又一波的對其安全性和價值性的爭議。站在結(jié)構(gòu)設(shè)計師的角度上，來看待建筑設(shè)計的形象和情感需求與結(jié)構(gòu)實現(xiàn)成本之間的“爭議”，是沒法得出準確的結(jié)果的。建筑師所能做的就是保證建筑功能和美學需求與結(jié)構(gòu)實現(xiàn)方式上找出一種成本最低、價值較高的解決方案。例如，在設(shè)計我國“水立方”游泳中心的建筑時，由于外表層的ETFE雙層充氣膜的造價較高，所以，在相對深挖和抬升建筑總高度的比較選擇中建筑師就是依據(jù)綜合成本最小化的原則。

4結(jié)構(gòu)設(shè)計安全與結(jié)構(gòu)設(shè)計的需求不是永遠的矛盾

在實際生活角度中，對結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性憂慮常常會束縛住結(jié)構(gòu)設(shè)計師探索的腳步，雖然這種憂慮是至關(guān)重要的。自從巴黎機場結(jié)構(gòu)倒塌事故發(fā)后，世界各地傳來了對安德魯建筑設(shè)計的懷疑之聲。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計師來說，尤其是從事國家重要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程師們，將會帶來更加嚴格的要求和無比的謹慎與小心。因此，對結(jié)構(gòu)設(shè)計安全的關(guān)切是必要的，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計的需求不但符合當今建筑設(shè)計發(fā)展的要求，同時也是結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)自身發(fā)展的要求。

5總結(jié)

本文在研究過程中主要針對建筑設(shè)計需求表達和建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)安全間的矛盾問題的處理展開了探討。設(shè)計師在進行建筑設(shè)計需求表達的過程中，首先要遵循房屋整體設(shè)計結(jié)構(gòu)安全的保障進行。在確保設(shè)計結(jié)構(gòu)安全性的前提下，建筑設(shè)計師可依據(jù)設(shè)計需求表達對建筑進行最大化的設(shè)計改觀。事實上，建筑設(shè)計過程中的需求表達與設(shè)計結(jié)構(gòu)安全間可實現(xiàn)和諧統(tǒng)一，建筑設(shè)計師只要充分秉承對結(jié)構(gòu)安全基礎(chǔ)的遵循，可在最大限度上實現(xiàn)對建筑設(shè)計需求的設(shè)計創(chuàng)作。

參考文獻

[1]焦東軼.淺析土木建筑工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性設(shè)計[J].科技創(chuàng)新導報，2009（27）

[2]李章政、熊峰.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原理[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009（05）

[3]文忠偉.淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及相關(guān)規(guī)范[J].城市建設(shè)理論研究，2011（12）