導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)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(jì)；抗震結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)分析

引言

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

1.抗震設(shè)計(jì)的基本原則

為了使建筑物達(dá)到抗震的效果，在對(duì)建筑工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)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(yīng)，隨后對(duì)其進(jìn)行分析，通過(guò)分析計(jì)算、材料的選擇和方案的規(guī)劃來(lái)進(jìn)一步的提高建筑工程的抗震效果。在地震發(fā)生的過(guò)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(jì)的國(guó)政中要遵循以下幾點(diǎn)原則。

1.1 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體的規(guī)劃

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中要綜合規(guī)劃抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而保證建筑設(shè)計(jì)的均勻、對(duì)稱和規(guī)整。在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要將規(guī)則的圖形或者是對(duì)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(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)慣性力的聚集和傳遞，將地震過(guò)程中的破壞力分開，以此來(lái)保證建筑物在地震過(guò)程中的安全。

1.2 保證建筑物的結(jié)構(gòu)剛度

在對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要考慮地震作用力的雙向性，進(jìn)而保證建筑物能夠從各個(gè)方向?qū)ψ饔昧M(jìn)行抵抗。設(shè)計(jì)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(jì)還要能夠防止建筑物的過(guò)度變形，柔性結(jié)構(gòu)對(duì)外力進(jìn)行分擔(dān)，進(jìn)而避免地震作用力下的整體結(jié)構(gòu)變形，導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)務(wù)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(jìn)行協(xié)調(diào)合作，進(jìn)而降低地震對(duì)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(jí)別不一，所以設(shè)計(jì)人員要設(shè)計(jì)多道抗震的防線，以此來(lái)保證建筑物盡量不受余震的影響?？拐鸬姆谰€要通過(guò)有效的方式安置在結(jié)構(gòu)在內(nèi)外部，設(shè)計(jì)人員還要盡最大努力來(lái)處理結(jié)構(gòu)剛和柔的關(guān)系，進(jìn)而提高建筑物抵抗地震的能力。

2.建筑抗震設(shè)計(jì)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(duì)于地震多發(fā)區(qū)有著重要的意義。目前，我國(guó)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(guò)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(huì)加大鋼結(jié)構(gòu)的荷載力。從整個(gè)結(jié)構(gòu)體系來(lái)考慮，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)置非常的重要，對(duì)加強(qiáng)層和轉(zhuǎn)換層強(qiáng)度的剛度強(qiáng)化，在一定程度上會(huì)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(jǐn)慎的選擇結(jié)構(gòu)模式，避免負(fù)面作用的產(chǎn)生。

2.2 高層建筑的不斷增多

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，高層建筑在我國(guó)逐漸的增多，但是一些高層建筑的高度已經(jīng)超出了國(guó)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(jì)人員要進(jìn)行實(shí)際的調(diào)查，并在實(shí)際案例的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的論證。其次還要多次進(jìn)行模型試驗(yàn)。由于高層建筑的高度已經(jīng)超過(guò)了國(guó)家的規(guī)定，所以在實(shí)際的地震過(guò)程中，地震作用力的破壞力就會(huì)大大的增強(qiáng)。隨著建筑物高度的增加，很多技術(shù)指標(biāo)都超出了合理的范圍，所以地震對(duì)它的破壞程度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的增加。

2.3 短柱和軸壓比在設(shè)置過(guò)程中所存在的問題

在很多高層建筑在施工的過(guò)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(qiáng)度的混凝土也不能進(jìn)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(jìn)而造成混凝土被壓碎，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的延性變差，進(jìn)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(duì)整體構(gòu)造進(jìn)行有效的優(yōu)化

設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先要考慮結(jié)構(gòu)體系對(duì)于地震作用力的抵制效果，并且還要重視對(duì)不同的結(jié)構(gòu)體系所財(cái)務(wù)的抗震措施以及不同體系對(duì)經(jīng)濟(jì)和安全帶來(lái)的影響。設(shè)計(jì)人員要結(jié)合工程的實(shí)際情況，做好整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化工作。在對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要保留一定的余度，以此來(lái)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(duì)作用力進(jìn)行均衡，這樣就可以保證部分構(gòu)件的破壞不會(huì)影響到整體的抗震性能。在對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要把震害的傳遞路徑清晰的標(biāo)注于結(jié)構(gòu)圖當(dāng)中，以此來(lái)保證他們?cè)谠O(shè)計(jì)的過(guò)程中能夠全面的顧及抗震設(shè)計(jì)的要求，使各個(gè)部件都能保證應(yīng)力傳遞過(guò)程的連續(xù)性。

3.2 對(duì)抗震位置進(jìn)行合理的選擇

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行抗震的時(shí)候要選擇比較有優(yōu)勢(shì)的抗震場(chǎng)所，而且不可以在震害影響較大的地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，借助地理?xiàng)l件來(lái)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(chǎng)地。如果不可避免的在這種區(qū)域中進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，首先要對(duì)地基進(jìn)行處理設(shè)計(jì)，以此來(lái)保證地基結(jié)構(gòu)達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度，在達(dá)到規(guī)定的基礎(chǔ)上才可以展開進(jìn)一步的抗震設(shè)計(jì)。另外，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)地基場(chǎng)地的實(shí)際情況來(lái)財(cái)務(wù)核實(shí)的措施。

3.3 對(duì)結(jié)構(gòu)荷載進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚?/p>

為了保證建筑物有效的抵抗地震災(zāi)害，設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中要遵循強(qiáng)弱協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)原則，對(duì)剪、節(jié)點(diǎn)、柱等的位置強(qiáng)度進(jìn)行合理的提升，并對(duì)梁、彎、拉力中心等部位的強(qiáng)度進(jìn)行削弱。為了避免節(jié)點(diǎn)過(guò)早的被破壞，設(shè)計(jì)人員需要使柱端的承載力大于梁端的承載力。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)具體的規(guī)范要求對(duì)各個(gè)構(gòu)建的荷載進(jìn)行合理范圍內(nèi)的調(diào)整。

3.4 在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)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(lái)保證整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)與抗震結(jié)構(gòu)一起來(lái)抵抗地震，在最大程度上較少地震所帶來(lái)的危害。利用磚混結(jié)構(gòu)進(jìn)行建造的建筑，它的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)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(lái)抵抗強(qiáng)大的外力。內(nèi)外結(jié)構(gòu)墻用來(lái)加強(qiáng)塑性變化和位移程度的，以此來(lái)保證工程具有很好的整體性與延展性，進(jìn)而加強(qiáng)建筑的防震能力。

3.5 對(duì)結(jié)構(gòu)的自重進(jìn)行弱化

在地基條件相同的情況下，設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。如果在設(shè)計(jì)的過(guò)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(jìn)一步的控制成本，這種作用在軟土地基的情況下會(huì)更加的明顯。另外建筑的質(zhì)量會(huì)直接影響地震的效應(yīng)，如果建筑物的層數(shù)過(guò)多，那么在地震的作用下，就會(huì)增加坍塌的危險(xiǎn)。為了盡可能的緩解這一現(xiàn)象，可以用輕質(zhì)材料來(lái)減輕控制結(jié)構(gòu)本身的重量。我國(guó)現(xiàn)代的建筑行業(yè)對(duì)建筑的抗震性能提出了更高的要求，我們要根據(jù)預(yù)期的地震作用來(lái)控制變形能力。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要關(guān)注構(gòu)建的承載力，并通過(guò)參數(shù)關(guān)系來(lái)確定構(gòu)建的最終值。

4.小結(jié)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)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(duì)抗震設(shè)計(jì)工作也提出了更高的要求?？拐鹪O(shè)計(jì)是最有效最直接的抗震措施，世界各國(guó)也在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)方面還存在一些問題需要我們?nèi)シ治龊透倪M(jìn)。我們要在現(xiàn)有成就的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際生活對(duì)建筑物的要求，樹立先進(jìn)的理念，使用科學(xué)的研究方法，使抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獲得更快速的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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

篇2

關(guān)鍵詞：汽車；焊接夾具；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)科技的發(fā)展，汽車焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。但是由于我國(guó)仍處于發(fā)展中國(guó)家，科技水平相對(duì)落后，我國(guó)的汽車焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還存在很多問題。所以汽車焊接夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 汽車焊接夾具的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國(guó)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(jìn)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(jì)內(nèi)容上也有了明顯的進(jìn)步，但與一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，我國(guó)的科技水平相對(duì)落后，汽車焊接夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也存在很多問題。對(duì)于很多中小企業(yè)來(lái)說(shuō)設(shè)計(jì)的應(yīng)用達(dá)不到理想的效果，而一些大企業(yè)常常會(huì)選擇進(jìn)口汽車工藝發(fā)達(dá)國(guó)家的焊接夾具，但是這樣會(huì)使汽車制造的成本增加，會(huì)使售價(jià)提高，給消費(fèi)者帶來(lái)一定經(jīng)濟(jì)壓力的同時(shí)也給企業(yè)帶來(lái)了銷售風(fēng)險(xiǎn)。所以現(xiàn)在我國(guó)的汽車焊接夾具設(shè)計(jì)仍有很大的進(jìn)步空間，我國(guó)汽車制造行業(yè)應(yīng)該在現(xiàn)階段以達(dá)到科學(xué)水平的基礎(chǔ)上保證技術(shù)設(shè)計(jì)的合理性，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，從而將我國(guó)汽車制造行業(yè)推上一個(gè)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(gè)制造過(guò)程中都占有重要的地位。在車身的裝配焊接過(guò)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(gè)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(jìn)行，在汽車制造焊接工藝運(yùn)用過(guò)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(jì)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(qiáng)度，節(jié)省工作時(shí)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(gè)很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳎茖W(xué)合理的選擇汽車焊接材料在汽車焊接夾具的過(guò)程中具有重要作用。我們?cè)谶x擇汽車焊接材料時(shí)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(guò)我國(guó)長(zhǎng)時(shí)間的材料研究，現(xiàn)在我國(guó)大部分汽車制造企業(yè)都采用低碳鋼或者鍍鋅鋼板來(lái)生產(chǎn)焊接夾具，在長(zhǎng)時(shí)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(shuō)明這種材料是制作焊接夾具相對(duì)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(guò)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(jì)方面，必須考慮多方面的因素，設(shè)計(jì)出更加科學(xué)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(guó)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(hù)焊的方法相對(duì)于其他焊接法來(lái)說(shuō)有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，但是CO2氣體保護(hù)焊法對(duì)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(dá)到國(guó)家規(guī)定的汽車焊接夾具的標(biāo)準(zhǔn)。與CO2氣體保護(hù)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(shí)的不便利性使得電阻焊法的使用范圍小于CO2氣體保護(hù)焊法。

4 夾具的工藝設(shè)計(jì)要求

夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)焊接夾具設(shè)計(jì)的目的盡量要求焊接夾具通用化，標(biāo)準(zhǔn)化。在這兩個(gè)要求下設(shè)計(jì)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(zhǔn)確有效性，而且可以保證生產(chǎn)的焊接夾具使用時(shí)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(yùn)用過(guò)程中，夾具夾緊焊件的過(guò)程應(yīng)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(dòng)滑移的現(xiàn)象。而且焊接夾具時(shí)，要保證焊件的動(dòng)作迅速和操作方便，人工要在便于接近的地方，在焊接過(guò)程中力度也不宜過(guò)大，以防夾具出現(xiàn)毀損。除此之外，在焊接夾具時(shí)還應(yīng)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(duì)不同的焊件進(jìn)行焊接時(shí)都能夠保持焊件位置的適當(dāng)。

5 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)夾具，所以焊接夾具在整個(gè)汽車制造流水線上起著重要的作用，科學(xué)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(hào)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(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)

科技的快速發(fā)展也推動(dòng)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)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(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)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(duì)所調(diào)用的夾具尺寸進(jìn)行修改。而且建立汽車夾具制造的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)后配合使用輔助的計(jì)算機(jī)軟件還可以糾正汽車夾具的參數(shù)錯(cuò)誤，在參數(shù)賦值過(guò)程中，如果所設(shè)置的參數(shù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中無(wú)記錄，數(shù)據(jù)庫(kù)還可以提示出可供選擇的參數(shù)，以此來(lái)避免汽車夾具參數(shù)設(shè)置的錯(cuò)誤。

5.2 汽車焊接夾具的工藝設(shè)計(jì)

汽車焊接夾具的工藝設(shè)計(jì)決定了汽車零部件的質(zhì)量，對(duì)產(chǎn)出的工藝設(shè)計(jì)、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(jì)包括生產(chǎn)節(jié)拍的設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)任務(wù)書的制定，其中生產(chǎn)節(jié)拍的設(shè)計(jì)是按照固定公式計(jì)算，設(shè)計(jì)任務(wù)書的制定就需要專業(yè)的工作人員，所以也對(duì)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(yǔ)

汽車焊接夾具在汽車的制造過(guò)程中起到很重要的作用，一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)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(shí)還能夠減少工作人員的工作時(shí)間。文章通過(guò)分析汽車夾具制造的現(xiàn)狀對(duì)夾具制造的材料、工藝以及技術(shù)進(jìn)行了分析，以此促進(jìn)我國(guó)汽車制造行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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

篇3

1．1平板筏基的設(shè)計(jì)方法

筏基設(shè)計(jì)方法分為簡(jiǎn)化計(jì)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(jiǎn)化計(jì)算方法是把地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)分割成三個(gè)部分，再獨(dú)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(duì)地基剛度較大時(shí)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(jìn)行設(shè)計(jì)。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(wú)梁樓蓋的方法截取柱下板帶及跨中板帶進(jìn)行設(shè)計(jì)，此時(shí)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(guò)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(yīng)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(xué)概念清楚，計(jì)算簡(jiǎn)易，目前仍為許多設(shè)計(jì)人員習(xí)慣采用。倒梁法是指將筏板分割為獨(dú)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(jì)算出條帶下的基底凈線反力后就可以利用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)進(jìn)行倒梁法計(jì)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(jì)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(gè)整體來(lái)研究，上部結(jié)構(gòu)僅作為荷載考慮，適用于地基比較復(fù)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(jìn)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(jiǎn)單的線彈性模型。由于板厚遠(yuǎn)小于長(zhǎng)寬兩個(gè)方向的尺寸，可采用薄板理論進(jìn)行分析，并利用有限差分法、有限單元法等進(jìn)行計(jì)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(gè)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(jì)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(jì)算結(jié)果更符合實(shí)際情況。計(jì)算土體附加應(yīng)力時(shí)可采用彈性解的明德林(Mindlin)應(yīng)力公式，但是按該公式計(jì)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(jì)偏差，所以需要進(jìn)行修正。修正系數(shù)是(是集中力作用點(diǎn)偏離基準(zhǔn)點(diǎn)的距離，是集中力作用點(diǎn)偏離計(jì)算點(diǎn)的距離)。修正以后計(jì)算結(jié)果會(huì)更符合實(shí)際情況。目前，可采用有限單元法、有限條分法、邊界元等進(jìn)行計(jì)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(jìn)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(yīng)力分析結(jié)果如圖2～3所示。可見，常規(guī)方法(簡(jiǎn)化計(jì)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(yīng)”之故［3］;常規(guī)方法不考慮上部結(jié)構(gòu)剛度影響，應(yīng)力計(jì)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(xué)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(wú)梁樓蓋;但當(dāng)柱荷載較大，筏板抗沖切能力不滿足要求時(shí)，可采用局部加厚筏板或變厚度筏板型式，也可以通過(guò)調(diào)整配筋(如采用抗沖切筋)的做法來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求。筏板厚度一般通過(guò)抗沖切、抗剪切計(jì)算來(lái)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(yīng)小于400mm。為了確保底板的剛度和強(qiáng)度，應(yīng)在大跨度柱間進(jìn)行加強(qiáng)，如設(shè)置加強(qiáng)板帶或暗梁等。平板筏基邊緣一般應(yīng)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(guò)懸挑使上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的合力作用點(diǎn)重合，可減少傾覆傾向;三是減少基底反力對(duì)筏板彎矩的影響。懸挑長(zhǎng)度宜為邊跨柱距的25%～30%，并且挑出長(zhǎng)度不小于板厚(1.0～1.5)倍。筏板配筋除滿足計(jì)算要求以外，還應(yīng)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(yīng)有35%～50%貫通全垮，而頂部鋼筋應(yīng)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(yīng)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(jì)應(yīng)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(wàn)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。抗震設(shè)防7度，基本加速度0.15g，場(chǎng)地Ⅱ類，地基基礎(chǔ)乙級(jí)。場(chǎng)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(xì)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(jì)

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(yīng)力420kPa的要求，決定采用CFG樁處理，復(fù)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(yàn)算筏基柱下沖切746kN/m2＜933N/m2，滿足要求。同樣按8.4.10，驗(yàn)算筏基受剪承載力也滿足要求。由于地基土比較均勻，無(wú)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(jì)算板帶彎矩及各控制截面的配筋量。

3結(jié)束語(yǔ)

篇4

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

中圖分類號(hào)： TU3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

對(duì)于當(dāng)前現(xiàn)代化的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化來(lái)講，應(yīng)當(dāng)采取全新的理念和政策思想，對(duì)傳統(tǒng)的方式進(jìn)行改進(jìn)，而合理并且科學(xué)化的設(shè)計(jì)防范不僅可以使得設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，同時(shí)還可以全面的降低建筑的經(jīng)濟(jì)性損失，降低造價(jià)，并且為后續(xù)管理工作的增強(qiáng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在實(shí)踐的工作當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)的分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化理論，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)實(shí)意義的研究，建立起相應(yīng)的模型，進(jìn)而使得優(yōu)化的步驟和思想得以實(shí)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(jìn)程的不斷加快，城市建筑土地資源越來(lái)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(yīng)該重視房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，在減少資金投入的同時(shí)，進(jìn)行細(xì)致的建筑設(shè)計(jì)方案規(guī)劃，運(yùn)用新技術(shù)和新理念，建設(shè)出既安全又經(jīng)濟(jì)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(jì)可以減少建設(shè)資金投入，與沒有進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的建筑相比采用優(yōu)化法進(jìn)行優(yōu)化后的建筑能夠節(jié)省10%～20%的建設(shè)費(fèi)用。不過(guò)，在實(shí)際的施工建設(shè)過(guò)程中，優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)施往往不是一帆風(fēng)順的，可能因?yàn)槎喾矫娴南拗贫y以進(jìn)行。首先，很多施工單位都會(huì)因?yàn)橼s工程進(jìn)度，而不顧施工質(zhì)量，對(duì)于房屋設(shè)計(jì)的缺陷不予及時(shí)的優(yōu)化處理，而對(duì)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(yàn)不足、專業(yè)素質(zhì)不高，無(wú)法進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化。最后，還因?yàn)橐恍┦┕そㄔO(shè)人員和設(shè)計(jì)人員只注重建筑的部分建設(shè)，而忽視建筑的整體設(shè)計(jì)，不能準(zhǔn)確的制定工程預(yù)案，影響建筑整體的造價(jià)。對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠合理的規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)，減少工程資金投入，房屋結(jié)構(gòu)各個(gè)方面整合起來(lái)，保證建筑質(zhì)量，為人們提供經(jīng)濟(jì)安全的住房。

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

1.建立相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)，是利用相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)，對(duì)就愛你住結(jié)構(gòu)中的各種參數(shù)進(jìn)行整理和分析，然后依據(jù)結(jié)構(gòu)整體，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，尋求最優(yōu)設(shè)計(jì)的過(guò)程實(shí)際上就是對(duì)最優(yōu)解的求解過(guò)程。因此，在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要建立相應(yīng)的優(yōu)化模型。首先，對(duì)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行合理選擇，設(shè)計(jì)變量對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響是十分巨大的，設(shè)計(jì)人員需要按照變量的重要性，對(duì)其設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行分類，將影響較小的變量作為預(yù)定參數(shù)，從而簡(jiǎn)化計(jì)算流程。其次，要對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行確定。在這里的目標(biāo)函數(shù)，就是滿足建筑實(shí)際需求的最優(yōu)解。然后，明確約束條件。對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)而言，其約束條件主要包括強(qiáng)度約束、尺寸約束、應(yīng)力約束、彈塑性約束時(shí)，可以按照現(xiàn)行的房屋建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件進(jìn)行明確。

2.確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案

對(duì)于房屋建筑而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案，主要是指結(jié)構(gòu)的布局以及細(xì)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(jià)，因此要求其結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，傳力直接，避免多次傳力的情況。而細(xì)部?jī)?yōu)化是一個(gè)較為廣泛的概念，包含的內(nèi)容相對(duì)較多，根據(jù)其對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)的影響程度分析，最為關(guān)鍵的部分，是對(duì)構(gòu)件截面的合理選擇。例如，豎向構(gòu)件應(yīng)該在滿足實(shí)際需求的前提下適當(dāng)選擇軸壓比，軸壓比過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響配筋的設(shè)置。梁的截面設(shè)置同樣如此，如果截面過(guò)大，會(huì)影響建筑內(nèi)部的有效空間，而截面過(guò)小，則會(huì)導(dǎo)致配筋相對(duì)較大，影響造價(jià)。

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

1.保證設(shè)計(jì)優(yōu)化的可靠度

對(duì)于房屋的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化來(lái)說(shuō)，必須確保結(jié)構(gòu)的可靠度，來(lái)對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)的約束條件進(jìn)行相應(yīng)的確定，設(shè)計(jì)優(yōu)化的約束條件主要包括裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、構(gòu)件單元約束、應(yīng)力約束、結(jié)構(gòu)體系約束、從可靠指標(biāo)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(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，確保每個(gè)約束條件都必須滿足相關(guān)要求，以實(shí)現(xiàn)最佳的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須對(duì)細(xì)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。

2.概念設(shè)計(jì)

對(duì)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(huì)產(chǎn)生不同的設(shè)計(jì)效果。因此，在房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化與概念設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合，這樣才能切實(shí)有效地提高結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的效果。這里的概念設(shè)計(jì)，主要是指將建筑的設(shè)計(jì)概念作為設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)，屬于一種貫穿設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程的設(shè)計(jì)方法，主要是針對(duì)缺乏相應(yīng)數(shù)值的細(xì)節(jié)進(jìn)行處理，如地震設(shè)防烈度量化等情況，如果單純依靠相應(yīng)的公式，得出的結(jié)果必然會(huì)與實(shí)際情況存在較大的差異，而采用概念設(shè)計(jì)的方法，則可以將數(shù)值作為一種參考依據(jù)，從而對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)進(jìn)行合理把握，提升結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)，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(duì)建筑工期和建筑工序等都會(huì)有利。現(xiàn)在我國(guó)的房屋建筑主要是指高層或者超高層的樓宇建筑，所以對(duì)于地基的選擇也就顯得至關(guān)重要，基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)的造價(jià)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(jì)

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(duì)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(dāng)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(gòu)選擇時(shí)一定要對(duì)所需的材料性質(zhì)、各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)熟悉了解，購(gòu)買時(shí)本著經(jīng)濟(jì)實(shí)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(shí)最重要的材料之一，在選擇時(shí)大部分的設(shè)計(jì)人員都會(huì)強(qiáng)化著眼于鋼筋的配置計(jì)算上，很容易忽視鋼筋的種類?，F(xiàn)在市場(chǎng)中鋼筋的種類很多，所以好的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案應(yīng)該是在滿足設(shè)計(jì)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(huì)有很多機(jī)械設(shè)備，這樣會(huì)加大其負(fù)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(xì)不同，所以要在樓板上加固穿孔位，預(yù)留符合標(biāo)準(zhǔn)的孔洞，盡量不要設(shè)置會(huì)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(yīng)該注意對(duì)墻體進(jìn)行加固和維護(hù)。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(dǎo)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(huì)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(shí)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(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)工程預(yù)算能夠有效的減少，對(duì)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(jì)，采用新的技術(shù)，設(shè)計(jì)合理的優(yōu)化方案，保證房屋建設(shè)的安全經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)：

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

篇5

1引言

0.45m衛(wèi)星通信(簡(jiǎn)稱衛(wèi)通)天線項(xiàng)目系某型多用途載機(jī)首次安裝如此大尺寸、高帶寬的衛(wèi)通天線,國(guó)內(nèi)尚無(wú)類似產(chǎn)品裝備可參考,并且其使用環(huán)境條件復(fù)雜,這些都對(duì)天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了重大挑戰(zhàn)。天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程重點(diǎn)考慮了各結(jié)構(gòu)件在載機(jī)實(shí)際工作環(huán)境下的剛度、強(qiáng)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(dòng)的作用,同時(shí)承擔(dān)和隔離載機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)和沖擊,并實(shí)現(xiàn)天線的轉(zhuǎn)動(dòng)、定位和定向。天線結(jié)構(gòu)件的剛度、強(qiáng)度、重量、轉(zhuǎn)動(dòng)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(jì)階段,采用了ProE三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),采用有限元法利用大型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仿真軟件MSC.Patran/Nas-tran對(duì)天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)分析和仿真,加強(qiáng)和優(yōu)化主結(jié)構(gòu)件關(guān)鍵部位。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)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(biāo)和使用要求。

2系統(tǒng)和整機(jī)要求

根據(jù)系統(tǒng)要求,天線系統(tǒng)在飛行過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地手動(dòng)/自動(dòng)跟蹤衛(wèi)星功能,依賴于天線座結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的剛度、強(qiáng)度和傳動(dòng)精度,以保證整個(gè)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(dòng)態(tài)響應(yīng)和傳動(dòng)精度。此外,根據(jù)載機(jī)實(shí)際工作環(huán)境要求,在最大限度減輕載機(jī)負(fù)擔(dān)(即減輕天線重量)的前提下,應(yīng)采取合理布局的設(shè)計(jì)思路以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使天線在使用過(guò)程中能夠排除和降低載機(jī)工作環(huán)境對(duì)其產(chǎn)生的不利影響,保證其可靠性,達(dá)到指標(biāo)要求[2]。

3總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

根據(jù)載機(jī)實(shí)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(dá)最小,對(duì)此進(jìn)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(guò)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(dǎo)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(dòng)部件采用40Cr合金鋼外,其余結(jié)構(gòu)件全部選用高強(qiáng)度輕質(zhì)鋁合金2A12-T4;由于鋁合金螺紋連接處強(qiáng)度不夠,且重復(fù)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(qiáng)度;天線與機(jī)體安裝平臺(tái)間裝有隔振裝置以降低機(jī)體振動(dòng)帶給天線的影響;天線罩為降低重量,在保證抗風(fēng)強(qiáng)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(dǎo)則為保證氣密性而經(jīng)密封處理后通過(guò)安裝孔進(jìn)入機(jī)艙內(nèi)部。按照以往的工程經(jīng)驗(yàn),此類機(jī)載通信/雷達(dá)天線在類似的環(huán)境和使用要求下,一般應(yīng)超過(guò)此重量與尺寸。因此,與以往工程設(shè)計(jì)的不同之處之一,即在設(shè)計(jì)之初就對(duì)各結(jié)構(gòu)件進(jìn)行了反復(fù)的比對(duì)和二次優(yōu)化。

3.1天線結(jié)構(gòu)介紹

波導(dǎo)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(guò)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(shì)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(qiáng)度好、結(jié)構(gòu)緊湊、厚度薄、相對(duì)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(jì)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(jì)選定承載能力強(qiáng)、剛度好、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊的轉(zhuǎn)臺(tái)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(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)支撐采用了圓錐滾子軸承,可同時(shí)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(qiáng)度要求的前提下,對(duì)支臂的非承力部分進(jìn)行減重優(yōu)化設(shè)計(jì),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(dòng)、軸角裝置的連接面相應(yīng)保留足夠厚度;保留一側(cè)面的相對(duì)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(qiáng)環(huán)筋,并根據(jù)此零件結(jié)構(gòu)力學(xué)特性將其布置在最優(yōu)強(qiáng)度位置。此外,根據(jù)以往工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),俯仰支臂與方位機(jī)構(gòu)的的連接根部和俯仰傳動(dòng)鏈末級(jí)兩處通常是整個(gè)座架結(jié)構(gòu)的最薄弱環(huán)節(jié),因此在這兩點(diǎn)處預(yù)先進(jìn)行了局部二次加強(qiáng),加厚并盡可能圓滑支臂的連接根部,其優(yōu)化過(guò)程如圖2所示。

方位機(jī)構(gòu)的核心傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)盤軸承,優(yōu)選了應(yīng)用廣泛的帶外齒的四點(diǎn)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(shí)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(dòng)比。另一重要部件滑環(huán),采用具有超長(zhǎng)壽命、免維護(hù)、無(wú)需、外形緊湊的空心軸多路滑環(huán)。方位運(yùn)動(dòng)的另一核心部件方位轉(zhuǎn)盤同樣用厚板材加工而成,負(fù)擔(dān)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(guò)程與俯仰支臂相似,也包括軸承結(jié)構(gòu)保留、連接面強(qiáng)化、空腔化減重及同心加強(qiáng)環(huán)筋的布置,其優(yōu)化過(guò)程如圖3所示。方位驅(qū)動(dòng)和俯仰驅(qū)動(dòng)均選用輕質(zhì)、緊湊、高輸出扭矩的直流減速電機(jī),末級(jí)增加間隙調(diào)整裝置,可調(diào)節(jié)傳動(dòng)回程間隙。將經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)模型再由力學(xué)仿真進(jìn)行分析驗(yàn)算。

4天線結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析

由于天線的質(zhì)量分布很復(fù)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(jìn)行力學(xué)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(dòng)機(jī)構(gòu)等。為降低軟件的計(jì)算量和復(fù)雜度,先對(duì)天線整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化,去掉冗余節(jié)點(diǎn),再采用MSC.PATRAN軟件單獨(dú)對(duì)其組成零件劃分網(wǎng)格,最后將劃分好的網(wǎng)格進(jìn)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(zhǔn)確地描述天線座架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移情況[3]。模型的約束條件如下:天線座架的2個(gè)俯仰軸系各有一點(diǎn)的3個(gè)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(gè)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(gè)復(fù)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(huì)激發(fā)系統(tǒng)發(fā)生諧振,造成伺服系統(tǒng)不穩(wěn)定,無(wú)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(guò)計(jì)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(yuǎn)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(dòng)分析

依據(jù)實(shí)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(gè)互相垂直軸,6個(gè)軸向施加。對(duì)模型施加沖擊載荷并進(jìn)行有限元分析,得到了如下分析結(jié)果:最大應(yīng)力出現(xiàn)在z軸(圖5),可以看出最大應(yīng)力處位于俯仰支臂的連接根部位置,最大應(yīng)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(qiáng)度要求。振動(dòng)條件見圖6振動(dòng)譜,其中額外迭加的4處定頻振動(dòng)峰值依次為1.6g、2.5g、1.7g、1.5g。對(duì)模型施加振動(dòng)載荷并進(jìn)行有限元分析,得到了如下分析結(jié)果:最大應(yīng)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(yīng)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(jī)振動(dòng)條件下,結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求。

4.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

按照要求對(duì)完成的設(shè)備進(jìn)行沖擊振動(dòng)實(shí)驗(yàn),從結(jié)果來(lái)看:主結(jié)構(gòu)件經(jīng)優(yōu)化過(guò)的關(guān)鍵部位未出現(xiàn)以往相似工程中出現(xiàn)的剛度、強(qiáng)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(jì)要求;天線整體頻響特性較好,在功能實(shí)驗(yàn)全程中運(yùn)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(diǎn)抗震；設(shè)計(jì)研究

近幾年，我國(guó)地震十分頻繁，導(dǎo)致許多建筑屋倒塌、毀壞，影響人們的人生安全及財(cái)產(chǎn)。據(jù)地震局的大量預(yù)測(cè)，我國(guó)大陸地區(qū)已進(jìn)入第五個(gè)地震活躍期，地震的破壞性極強(qiáng)，活躍性強(qiáng)，預(yù)測(cè)無(wú)法十分準(zhǔn)確，所以，在應(yīng)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(zāi)害作用下由于結(jié)構(gòu)破壞帶來(lái)巨大的生命和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，因而確定恰當(dāng)?shù)脑O(shè)防水平是個(gè)重要的問題。另外，我們對(duì)建筑物的抗震設(shè)計(jì)需要加以重視。在建筑物施工時(shí)，整個(gè)框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)直接影響了整個(gè)結(jié)構(gòu)體系，是混凝土框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)域，是主體結(jié)構(gòu)的重要組成部分。因此節(jié)點(diǎn)要求具有足夠的強(qiáng)度，以抵抗相鄰構(gòu)件承受的各種荷載，保證整個(gè)結(jié)構(gòu)體系堅(jiān)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(diǎn)核芯區(qū)，節(jié)點(diǎn)破壞主要是剪切破壞和鋼筋錨固破壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起整個(gè)框架的倒毀。

1 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)原則

1.1 遵從強(qiáng)減弱彎的原則

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循強(qiáng)減弱彎的原則，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的良好延性，因?yàn)檠有缘暮脡闹苯佑绊懙綇椥宰冃魏笫欠癯掷m(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(shí)，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(shí)在構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)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(zhǎng)度，對(duì)受壓構(gòu)件應(yīng)控制其軸壓比 (N/fcA)不過(guò)大。

2 鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計(jì)

根據(jù)梁柱節(jié)點(diǎn)特殊的受力特點(diǎn)及較弱的抗震性能，歷次地震以來(lái)，都造成了相當(dāng)大額破壞，在對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，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(diǎn)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)是十分重要的，框架節(jié)點(diǎn)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(diǎn)失效，將直接導(dǎo)致與之相連的梁柱直接失效，而節(jié)點(diǎn)一旦破壞，那么修復(fù)起來(lái)的難度非常大，故此，在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)要遵循“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的基本概念，按照以下準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)：

2.1.1 節(jié)點(diǎn)的承載力不應(yīng)低于其連接構(gòu)件的承載力；

2.1.2 多遇地震時(shí)，節(jié)點(diǎn)應(yīng)在彈性范圍內(nèi)工作；

2.1.3 罕遇地震時(shí)，節(jié)點(diǎn)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(diǎn)區(qū)應(yīng)有可靠的錨固；

2.1.5 節(jié)點(diǎn)配筋不應(yīng)使施工過(guò)分困難。

2.2 鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

目前，各地震多發(fā)國(guó)家都在各自的規(guī)范和建議中提出了抗震粱柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)方法。通過(guò)對(duì)比分析，我們可以看出各個(gè)國(guó)家的規(guī)范在節(jié)點(diǎn)的沒計(jì)上不盡相同。如新西蘭的設(shè)計(jì)控制條件是節(jié)點(diǎn)的最小構(gòu)造配箍率，確定節(jié)點(diǎn)計(jì)算配箍量的“抗剪計(jì)算公式”以及作用剪力的上限。而美國(guó)、日本采用的是對(duì)最大作用剪力和對(duì)最小配箍率的兩個(gè)設(shè)計(jì)控制條件。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范從三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)控制，即節(jié)點(diǎn)核心區(qū)截面驗(yàn)算、受剪承載力計(jì)算和構(gòu)造措施。不難看出，我國(guó)和新西蘭的控制條件是一樣的?；谀壳皸l件所限，很難說(shuō)某個(gè)國(guó)家的好與壞。我國(guó)主要是參考國(guó)外經(jīng)驗(yàn)及研究成果外，并結(jié)合我國(guó)首批抗震框架節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果，制定的比較合理的控制條件，較為適合我國(guó)的特點(diǎn)。因此我們應(yīng)該在設(shè)計(jì)中嚴(yán)把以下三個(gè)控制條件：

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

式中，hj為框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的截面高度，可取驗(yàn)算方向的柱截面高度；bj為框架節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的截面有效驗(yàn)算寬度： 為正交粱對(duì)節(jié)點(diǎn)的約束影響系數(shù)，當(dāng)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(shí)，可取 j=1.5，對(duì)9度設(shè)防烈度，宜取 j=1.25，當(dāng)不滿足上述約束條件時(shí)，取 j=1.0。

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

式中，N為對(duì)應(yīng)于考慮地震作用組合剪力設(shè)計(jì)值的節(jié)點(diǎn)上柱底部的軸向力設(shè)計(jì)值(當(dāng)N為壓力時(shí)，取軸向壓力設(shè)計(jì)值的最小值，且當(dāng)N>0.05fcbchc時(shí)，取N=0.05fcbchc;當(dāng)N為拉力時(shí)，取N=0)；Asvj為核心區(qū)有效驗(yàn)算寬度范圍內(nèi)同一截面驗(yàn)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(diǎn)兩側(cè)粱截面高度不等時(shí)，取平均值。

2.2.3 對(duì)最小構(gòu)造配箍率的控制。即《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011―2001)第6．3．14條規(guī)定：框架節(jié)點(diǎn)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(jí)、二級(jí)、三級(jí)框架節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)區(qū)變形能力不足或耗能能力差，是導(dǎo)致框架結(jié)構(gòu)震毀的主要原因。結(jié)構(gòu)計(jì)算理論多假定節(jié)點(diǎn)區(qū)破壞集中在構(gòu)件端部，通過(guò)實(shí)際的震害及實(shí)驗(yàn)未得到充足的驗(yàn)證。所以，加深分析框架節(jié)點(diǎn)在動(dòng)力作用下的損傷發(fā)展路徑及其主要影響因素的作用機(jī)理。就目前而言，國(guó)內(nèi)外對(duì)于節(jié)點(diǎn)的研究大都集中在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪能力和節(jié)點(diǎn)區(qū)的配箍設(shè)計(jì)上，對(duì)影響節(jié)點(diǎn)抗震性能的許多因素，如剪跨比、節(jié)點(diǎn)區(qū)加載模式、梁柱承載能力比值等的影響機(jī)制尚不明確。在機(jī)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中提倡將框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為“梁鉸”耗能機(jī)構(gòu)或混合耗能機(jī)構(gòu)。在地震等隨機(jī)荷載作用下，只有明確了加載模式和構(gòu)件承載力對(duì)節(jié)點(diǎn)區(qū)抗震性能的影響，才有可能實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)體系耗能機(jī)制的設(shè)計(jì)。為了在設(shè)計(jì)中真正地實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)梁弱柱”“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱構(gòu)件”等設(shè)計(jì)原則，必須更好地控制塑性鉸的出現(xiàn)位置、成鉸機(jī)制、節(jié)點(diǎn)區(qū)塑性發(fā)展方向、確保塑性鉸的長(zhǎng)度，提高塑性鉸耗能能力。目前的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)理論尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)這些設(shè)計(jì)目標(biāo)。因此，通過(guò)節(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)和理論研究發(fā)展新的基于延性的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)計(jì)算理論是提高框架體系抗震能力的切實(shí)途徑。

參考文獻(xiàn)

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

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篇7

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；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(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2013）04-0000-00

建設(shè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)，才能滿足現(xiàn)代化的施工要求以及建筑安全。在21世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過(guò)程中，我國(guó)逐步走向了城市化的發(fā)展道路，這使得對(duì)于土地的需求越來(lái)越大，而且越來(lái)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(jì)中，對(duì)于抗火能力的要求越來(lái)越高，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不僅要考慮到進(jìn)行一些抗火材料的運(yùn)用，也要考慮到結(jié)構(gòu)的功能性以及力學(xué)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(cái)產(chǎn)安全，減少不必要的損失。

一、抗火能力對(duì)于建筑設(shè)計(jì)的重要性

火災(zāi)是一種危害性極其大，需要得到高度重視的一種災(zāi)害。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)文化社會(huì)的不斷進(jìn)步，建設(shè)和諧社會(huì)是一種現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)和要求。在各級(jí)部門的高度重視下，消防的各項(xiàng)事業(yè)得到了不斷進(jìn)步。隨著我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程，人為的失誤以及撲救的不及時(shí)，造成了極大的危害?；馂?zāi)形勢(shì)在我國(guó)加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐中也逐漸變得嚴(yán)峻起來(lái)，由于火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失越來(lái)越多，使得火災(zāi)需要得到越來(lái)越多的重視。在推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)全面可持續(xù)的發(fā)展中，必須要深刻認(rèn)識(shí)到抗火能力的重要性，更大限度地去保護(hù)人民的人身財(cái)產(chǎn)安全。

在當(dāng)代，我國(guó)的建筑正在逐步走向高層、密集的發(fā)展態(tài)勢(shì)，建筑結(jié)構(gòu)的抗火問題也越來(lái)越具有一種緊迫感，這種對(duì)于抗火的需求就是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)上能夠不斷地加入進(jìn)力學(xué)等方面的原理，使得建筑的抗火能力不斷增強(qiáng)。這種對(duì)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(zāi)，如果沒有良好的、完備的防火系統(tǒng)，將造成非常嚴(yán)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?cái)產(chǎn)安全的地方，建筑的防火也是保證我國(guó)和諧有效發(fā)展的基本前提，建筑設(shè)計(jì)中的抗火能力是國(guó)際建筑設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要要求。

二、建筑抗火設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展差距

我國(guó)正處于以經(jīng)濟(jì)發(fā)展為重要目標(biāo)的社會(huì)主義初級(jí)階段，在許多的社會(huì)發(fā)展方面還落后與國(guó)際先進(jìn)水平，在建筑的抗火設(shè)計(jì)上也是如此。從對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外的相關(guān)抗火設(shè)計(jì)差距，能夠清楚地了解到我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于抗火能力研究的程度，從而不斷促進(jìn)我國(guó)的建筑發(fā)展。

國(guó)外建筑抗火設(shè)計(jì)的悠久歷史

國(guó)際上對(duì)于抗火的演技起源于上個(gè)世紀(jì)五十年代，并且在1970年開始對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗火能力的研究。并且通過(guò)一系列的抗火實(shí)驗(yàn)，得到更加具體的、可靠的抗火原理以及設(shè)計(jì)指導(dǎo)。由于起步較早，國(guó)外對(duì)于建筑的抗火設(shè)計(jì)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(shí)踐中也在不斷引入對(duì)于相關(guān)材料和技術(shù)的引入。在一些先進(jìn)國(guó)家已經(jīng)有了較為完善的法律系統(tǒng)對(duì)相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)進(jìn)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(jì)中不斷實(shí)際運(yùn)用到實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)以及施工中，提高建筑的抗火能力。

我國(guó)建筑抗火設(shè)計(jì)的后起發(fā)展

我國(guó)建筑設(shè)計(jì)中對(duì)于抗火的研究起步較晚，幾乎是在上個(gè)世紀(jì)90年代在統(tǒng)計(jì)大學(xué)才開始對(duì)有關(guān)的抗火材料的研究，通過(guò)對(duì)鋼材料的系統(tǒng)的研究，不斷發(fā)現(xiàn)理論以及實(shí)踐中的抗火能力的提高。并且在研究過(guò)程中，不斷總結(jié)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，也吸取到國(guó)外的優(yōu)秀理論成果，結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，不斷推進(jìn)我國(guó)建筑設(shè)計(jì)中抗火的研究。

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

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及到了建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的許多方面，是從設(shè)計(jì)原理、材料運(yùn)用、力學(xué)基礎(chǔ)等各個(gè)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(zāi)發(fā)生時(shí)起到很好的防火效果，減少火災(zāi)的蔓延。對(duì)于相關(guān)材料的研究，包括了其傳導(dǎo)功能、比熱容、密度以及各個(gè)方面的系數(shù)的研究。混凝土是建筑中的主要運(yùn)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(gè)方面的。在一些實(shí)驗(yàn)中，隨著溫度等的升高，混凝土的傳導(dǎo)能力會(huì)減小，而且還會(huì)受到其尺寸大小等外界條件的影響。通過(guò)對(duì)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(yùn)用到建筑的設(shè)計(jì)中，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的耐火能力。

建筑結(jié)構(gòu)中的抗火設(shè)計(jì)步驟方法

在對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理計(jì)算下，可以進(jìn)行一些有效的空間設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到較好的抗火能力。在國(guó)際的普遍研究下，結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計(jì)需要達(dá)到以下幾個(gè)要求：結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計(jì)的規(guī)定耐性時(shí)間內(nèi)，結(jié)構(gòu)的自身的承載力小于組合效應(yīng)；耐火時(shí)間大于等于結(jié)構(gòu)耐火極限；當(dāng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度是均勻的時(shí)候，臨界溫度應(yīng)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(jì)才可以滿足。而在目前國(guó)內(nèi)的耐火試驗(yàn)中，主要有三個(gè)方法：

1 參照建筑物的具體情況，以及空間內(nèi)部的火災(zāi)危險(xiǎn)程度等，來(lái)設(shè)定專門的耐火等級(jí)；

2 在確定的耐火等級(jí)的依據(jù)下，來(lái)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(shí)驗(yàn)來(lái)校準(zhǔn)其耐火極限，直到在規(guī)定范圍內(nèi)。

針對(duì)相關(guān)的抗火設(shè)計(jì)方法和步驟，應(yīng)該合理地采用到相關(guān)的技術(shù)手段和原理來(lái)達(dá)到對(duì)建筑抗火能力的達(dá)到。應(yīng)該不斷地加深對(duì)材料的性能、熱傳遞和溫度場(chǎng)的分布、火災(zāi)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(zāi)是嚴(yán)重危害到建筑安全性的一項(xiàng)突發(fā)危險(xiǎn)，會(huì)對(duì)人民的人身財(cái)產(chǎn)安全造成很大的傷害，因而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗火研究尤為重要。我們應(yīng)該充分地了解到我國(guó)跟世界先進(jìn)水平之間的發(fā)展差距，在對(duì)抗火材料以及相關(guān)技術(shù)的研究上還有待提升，應(yīng)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(jì)中采用到相應(yīng)的抗火材料，并且按照相關(guān)的步驟和方法進(jìn)行相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣才能保證我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)的抗火研究的較好發(fā)展，并且保證我國(guó)建筑抗火能力的提升。

篇8

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

1引言

在社會(huì)不斷進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)上，房屋建筑數(shù)量越來(lái)越多，城市化腳步的加快，更是進(jìn)一步對(duì)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(lái)越重視對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的提高，同時(shí)為了更好的幫助房屋建筑結(jié)構(gòu)適應(yīng)社會(huì)以及市場(chǎng)的發(fā)展需要，在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面開始深入研究，不斷提高建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)水平，更好的幫助其建立適合市場(chǎng)發(fā)展以及需求的房屋建筑。

2房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法淺析

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是房屋建筑中非常重要的步驟，對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)講，需要不斷從實(shí)際建筑上進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)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(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，積極分析房屋建筑結(jié)構(gòu)中的建筑理論，同時(shí)深入對(duì)房屋建筑的認(rèn)知，能夠從基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)房屋建筑質(zhì)量的提升。在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)期間，是保證房屋能夠得到更好的優(yōu)化，設(shè)計(jì)更加完善，質(zhì)量能夠不斷提升【1】。在進(jìn)行房屋建筑期間，需要不斷提高對(duì)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(jì)期間的重要環(huán)節(jié)，在進(jìn)行房屋建筑設(shè)計(jì)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(duì)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(jì)合理，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jì)要求還包含對(duì)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(jì)結(jié)構(gòu)，能夠很好的扭轉(zhuǎn)房屋建筑的承載力，增強(qiáng)房屋的實(shí)用性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，一定要保證建筑相應(yīng)的功能發(fā)揮，重視對(duì)建筑功能的設(shè)計(jì)，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(duì)應(yīng)。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，減少結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的難度設(shè)計(jì)，積極實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)型，盡量防止應(yīng)用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式，這樣會(huì)提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的成本費(fèi)用。房屋建筑設(shè)計(jì)中的豎向設(shè)計(jì)，一定要保證其剛度設(shè)計(jì)要求，這樣能夠保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合建筑設(shè)計(jì)的需要，不會(huì)突然出現(xiàn)建筑問題，同時(shí)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(jì)優(yōu)化的重要意義

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)房屋建筑具有重要意義，不僅是保證房屋建筑順利實(shí)施的重要基礎(chǔ)，同時(shí)也是提高房屋建筑質(zhì)量的重要保障。對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要隨著城市化建設(shè)要求的提升進(jìn)行優(yōu)化，不斷提升房屋建筑中的美觀設(shè)計(jì)，同時(shí)還可以幫助房屋建筑展開更加合理的工程造價(jià)。在房屋建筑過(guò)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(shí)這也是工程造價(jià)的重要目標(biāo)【2】。為了更好的實(shí)現(xiàn)這方面的要求，就需要對(duì)房屋建筑的基本結(jié)構(gòu)詳細(xì)了解，能夠掌握科學(xué)的房屋建筑設(shè)計(jì)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(jì)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)方式，更加科學(xué)合理的對(duì)房屋建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠很好的保證房屋建筑中工程造價(jià)的合理性調(diào)整，并且對(duì)房屋建筑中的每個(gè)單元以及功能區(qū)實(shí)現(xiàn)合理分配，不斷提升房屋建筑的科學(xué)性以及實(shí)用性。

4房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化方式分析

對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)講，需要不斷對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，針對(duì)當(dāng)前的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(diǎn)，希望能夠更好的促進(jìn)我國(guó)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展。4.1房屋建筑設(shè)計(jì)中的前期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在房屋建筑施工之前，需要進(jìn)行前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，不斷提升在前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中的房屋建筑設(shè)計(jì)，提高房屋建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化，增強(qiáng)對(duì)房屋建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的控制，同時(shí)提高工程造價(jià)的調(diào)整。制定科學(xué)合理的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，對(duì)房屋建筑設(shè)計(jì)制定科學(xué)合理的設(shè)計(jì)規(guī)劃，并且保證規(guī)劃能夠順利實(shí)施，全面凸顯出建筑結(jié)構(gòu)中的優(yōu)化設(shè)計(jì)中心，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)問題的地方展開詳細(xì)設(shè)計(jì)，降低房屋建筑設(shè)計(jì)中存在的風(fēng)險(xiǎn)以及安全隱患。幫助房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)真正的經(jīng)濟(jì)化、社會(huì)化，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠更加高效。4.2房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅包含一些大范圍的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)還包含很多細(xì)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的任何細(xì)節(jié)都會(huì)影響到房屋建筑質(zhì)量，所以在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，需要重視對(duì)很多細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，特別是細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)期間，就沒有實(shí)體性的物體進(jìn)行參考，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)等都需要自己計(jì)算，所以經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)誤差的存在，這樣會(huì)嚴(yán)重影響到房屋結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)量【3】。需要不斷提高對(duì)房屋建筑細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制，能夠保證細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到更理想的改進(jìn)，達(dá)到更加理想的效果。同時(shí)對(duì)房屋建筑中經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)位、分裂等質(zhì)量問題提高注意，這樣才能從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)房屋建筑安全性以及經(jīng)濟(jì)型的提升。

5結(jié)束語(yǔ)

總上所述，對(duì)于我國(guó)的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)講，需要不斷加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，積極從全方面的房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中提高設(shè)計(jì)手段，增強(qiáng)對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠達(dá)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(yáng)市第二建筑設(shè)計(jì)院

參考文獻(xiàn)：

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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(jì);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);銜接

Key words: form design;structure design;transition

中圖分類號(hào):T-0文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)23-0135-02

0引言

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,工業(yè)設(shè)計(jì)已成為新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)項(xiàng)目中不可或缺的重要環(huán)節(jié)之一。新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā),往往需要包括技術(shù)研發(fā)、工業(yè)設(shè)計(jì)、市場(chǎng)營(yíng)銷等多個(gè)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(shí)際項(xiàng)目的操作中,由于部門人員之間知識(shí)結(jié)構(gòu)差異、項(xiàng)目管理失誤等等因素的影響,常常會(huì)出現(xiàn)部門工作銜接不良,開發(fā)工作反復(fù)的情況,結(jié)果將直接影響新產(chǎn)品開發(fā)的進(jìn)程與產(chǎn)品的品質(zhì)[1-3]。其中,工業(yè)設(shè)計(jì)和工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢的問題是較為突出的。近年來(lái),我們參與了多項(xiàng)金融機(jī)具類產(chǎn)品的開發(fā)工作,在項(xiàng)目中遇到了諸多設(shè)計(jì)銜接問題,也積累了一定經(jīng)驗(yàn)。

1金融機(jī)具類設(shè)計(jì)項(xiàng)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(dǎo)致造型設(shè)計(jì)工作將錯(cuò)就錯(cuò)部分金融機(jī)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(shí)對(duì)工程設(shè)計(jì)人員提出了較高的要求。在實(shí)際操作中,多數(shù)工程設(shè)計(jì)人員由于自身知識(shí)結(jié)構(gòu)的限制,設(shè)計(jì)產(chǎn)品的觀念與目標(biāo)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(jī)一旦試制成功,決策層即召集工業(yè)設(shè)計(jì)人員對(duì)其樣機(jī)進(jìn)行外殼設(shè)計(jì),或者說(shuō)在功能樣機(jī)的外面“穿件漂亮衣服”。該設(shè)計(jì)流程乍一看并無(wú)太大問題,可仔細(xì)分析后,其實(shí)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(jī)器為本的設(shè)計(jì),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(jī)試制成功后,往往傾注了工程設(shè)計(jì)人員大量的心血,企業(yè)為此也付出大量時(shí)間和資金,工業(yè)設(shè)計(jì)人員在此時(shí)提出一些結(jié)構(gòu)布局上的改動(dòng)意見,難以得到應(yīng)有的重視,結(jié)果只好在樣機(jī)的基礎(chǔ)上做外觀設(shè)計(jì),硬著頭皮把項(xiàng)目往前推進(jìn)。后期產(chǎn)品投放市場(chǎng),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(duì)產(chǎn)品進(jìn)行較大的改動(dòng),顯然,為此付出的代價(jià)是沉重的。

1.2 造型設(shè)計(jì)不符合工程設(shè)計(jì)要求導(dǎo)致造型反復(fù)修改金融機(jī)具產(chǎn)品處理現(xiàn)金(包括紙鈔和硬幣)的過(guò)程多為動(dòng)態(tài)模式,因此該類產(chǎn)品的內(nèi)部元器件以機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為主,電路板等電子元器件為輔。工程設(shè)計(jì)人員在對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),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(jī)構(gòu)、電子元器件合理布局。在這一過(guò)程中,工程設(shè)計(jì)人員為了實(shí)現(xiàn)最小化,對(duì)元器件進(jìn)行了多項(xiàng)排列組合的嘗試,付出了艱辛的勞動(dòng)。因此,如果工業(yè)設(shè)計(jì)師對(duì)于功能樣機(jī)的現(xiàn)有尺寸不加縝密考慮,任意的進(jìn)行造型尺寸放大,即使造型設(shè)計(jì)方案非常出彩,也會(huì)被企業(yè)決策層要求與現(xiàn)有功能樣機(jī)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(jì)進(jìn)行被動(dòng)調(diào)整。結(jié)果不僅延誤了產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程,而且前期完美的設(shè)計(jì)創(chuàng)意也會(huì)因反復(fù)的調(diào)整遭到破壞,降低了產(chǎn)品造型質(zhì)量。另外,金融機(jī)具類產(chǎn)品外型尺寸變化很大,從小型驗(yàn)鈔機(jī)到大型清分機(jī),對(duì)應(yīng)到今后生產(chǎn)面臨的材料與成型工藝問題,設(shè)計(jì)師應(yīng)充分予以考量,否則造型設(shè)計(jì)方案如果無(wú)法實(shí)現(xiàn),或者實(shí)現(xiàn)的代價(jià)過(guò)高(制造成本過(guò)高),就得不償失了。

1.3 造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)無(wú)法交流產(chǎn)品開發(fā)工作絕不是單打獨(dú)斗的事情,整個(gè)開發(fā)過(guò)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(jì)數(shù)據(jù)交流順暢與否成為首當(dāng)其沖的問題。實(shí)際項(xiàng)目操作中,工業(yè)設(shè)計(jì)人員多使用面向造型設(shè)計(jì)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(shì)是充分考慮到造型設(shè)計(jì)的思維模式,有利于造型設(shè)計(jì)人員迅速將造型創(chuàng)意表達(dá)出來(lái),但缺點(diǎn)是其模型或圖紙缺少三維數(shù)據(jù),即使可以通過(guò)一些中間格式(如iges)導(dǎo)入到工程軟件中,一些簡(jiǎn)單的造型特征如直線、圓弧可以直接提取,但對(duì)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(guò)程能否原本的表達(dá)出造型人員的創(chuàng)意就很值得懷疑了。

1.4 工業(yè)設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品開發(fā)后期無(wú)法或疏于介入導(dǎo)致產(chǎn)品造型品質(zhì)下降工業(yè)設(shè)計(jì)師的工作不應(yīng)該僅僅是出一張二維或三維產(chǎn)品效果圖。實(shí)際項(xiàng)目操作中,效果圖在得到客戶認(rèn)可后,工業(yè)設(shè)計(jì)師退出產(chǎn)品開發(fā)工作的情況經(jīng)常發(fā)生。事實(shí)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(jì)師的參與跟單。

2針對(duì)上述問題采取的對(duì)策

導(dǎo)致造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢的原因來(lái)自多方面。有設(shè)計(jì)人員本身知識(shí)范圍的限制問題、有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和技能的問題、設(shè)計(jì)工具的問題、設(shè)計(jì)溝通以及設(shè)計(jì)管理的問題等等。因此我們主要從這些方面提出應(yīng)對(duì)策略:

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

2.2 擴(kuò)展造型設(shè)計(jì)人員工程領(lǐng)域的知識(shí)工業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流程環(huán)節(jié)很多,與歐美的設(shè)計(jì)界精細(xì)的設(shè)計(jì)分工不同,我國(guó)制造型企業(yè)對(duì)于設(shè)計(jì)人員的要求比較全面。這就要求造型設(shè)計(jì)師除了具有本專業(yè)的知識(shí)外,對(duì)相近的工程領(lǐng)域的知識(shí)也要有所了解或深入的學(xué)習(xí),這可以避免一些由于設(shè)計(jì)人員知識(shí)欠缺帶來(lái)的設(shè)計(jì)沖突,甚至導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的失敗與擱置[4]。

2.3 主動(dòng)運(yùn)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(jì)的羈絆。當(dāng)造型設(shè)計(jì)師掌握這些技術(shù)要點(diǎn)之后,完全可以主動(dòng)運(yùn)用在造型設(shè)計(jì)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(shí),帶動(dòng)了外觀造型的創(chuàng)新。

2.4 運(yùn)用面向制造的輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行造型設(shè)計(jì)工業(yè)設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)工程軟件如Pro/E、SolidWorks、UG等的學(xué)習(xí)和運(yùn)用。設(shè)計(jì)實(shí)踐證明,工業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目大部分時(shí)間都消耗在設(shè)計(jì)修改階段。而造型設(shè)計(jì)不滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求是導(dǎo)致造型方案反復(fù)修改的主要原因。如果造型設(shè)計(jì)人員在概念方案階段運(yùn)用了工程軟件建模,這將有利于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)接,便于后續(xù)與制造工程師溝通,提高設(shè)計(jì)方案修改效率。甚至還可及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問題,避免后期因可制造性問題帶來(lái)的項(xiàng)目損失。

2.5 材料及表面工藝的合理運(yùn)用推動(dòng)造型設(shè)計(jì)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(jì)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(xué)性能、化學(xué)性能等;而大多數(shù)工業(yè)設(shè)計(jì)人員只對(duì)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(jì)師本身除了對(duì)既有的材料與技術(shù)要有相當(dāng)?shù)恼J(rèn)識(shí)外,對(duì)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(yùn)用于新產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)。若是設(shè)計(jì)師不能合理的運(yùn)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(jī)會(huì)。

2.6 通過(guò)有效的設(shè)計(jì)管理協(xié)調(diào)銜接工作從管理的層面上來(lái)看,造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢可以通過(guò)有效的設(shè)計(jì)管理來(lái)解決。比如說(shuō),企業(yè)管理層首先要明確開發(fā)產(chǎn)品是屬于成本主導(dǎo)還是設(shè)計(jì)主導(dǎo)的類型。對(duì)于成本主導(dǎo)的產(chǎn)品,造型設(shè)計(jì)應(yīng)絕對(duì)服從制造成本上的限制,而設(shè)計(jì)主導(dǎo)型的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)的自由度相對(duì)寬松,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)積極配合造型設(shè)計(jì)促成概念方案的實(shí)現(xiàn)。除此之外,設(shè)計(jì)管理人員還負(fù)責(zé)處理設(shè)計(jì)與其它管理體系的關(guān)系,使各專業(yè)設(shè)計(jì)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(biāo)。

3實(shí)例驗(yàn)證

筆者參與了一款新型紙鈔計(jì)數(shù)與鑒別儀的開發(fā)設(shè)計(jì)項(xiàng)目,我們將上述解決造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接問題的對(duì)策在該項(xiàng)目中進(jìn)行了運(yùn)用。通過(guò)與客戶溝通,我們了解到該產(chǎn)品對(duì)于制造成本控制嚴(yán)格,結(jié)構(gòu)限制很大,今后產(chǎn)量較大。在項(xiàng)目進(jìn)行之前我們通過(guò)對(duì)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?xì)結(jié)構(gòu)圖(solidwork格式)(圖1),為了便于后期與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的銜接,我們也采用了該平臺(tái)進(jìn)行造型設(shè)計(jì)(圖2)。最終設(shè)計(jì)結(jié)果(圖3)。

整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目周期從工業(yè)設(shè)計(jì)介入開始計(jì)算,僅用了一個(gè)月時(shí)間。因造型設(shè)計(jì)不符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)修改只有少數(shù)的幾個(gè)細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。應(yīng)對(duì)造型設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銜接不暢的設(shè)計(jì)策略得到了較好驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn):

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

[2]陳士昀.工業(yè)設(shè)計(jì)師所具備之塑料材料加工專業(yè)知識(shí)范圍之研究[D].中國(guó)臺(tái)灣銘傳大學(xué),2003.

篇10

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

【中圖分類號(hào)】BJ84【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1002-8544（2015）09-0019-01

1建筑的需求表達(dá)與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全的關(guān)系探析

建筑需求表達(dá)和建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全間，既存在一定的矛盾性，同時(shí)也存在和諧統(tǒng)一性。事實(shí)上，對(duì)建筑設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全與設(shè)計(jì)需求表達(dá)間的矛盾對(duì)立了關(guān)系始終貫穿于建筑設(shè)計(jì)進(jìn)程中。在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)安全問題是任何一名設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中要面臨的問題。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑設(shè)計(jì)師既要充分在設(shè)計(jì)過(guò)程中將住戶的需求進(jìn)行合理表達(dá)，同時(shí)也要兼顧到房屋設(shè)計(jì)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(jìn)行仔細(xì)衡量，以確保在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)二者間的和諧統(tǒng)一。所以建筑設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，其一切設(shè)計(jì)需求表達(dá)效果的實(shí)現(xiàn)都應(yīng)該基于充分遵循設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上進(jìn)行。安全性也是一切設(shè)計(jì)得以有效呈現(xiàn)的基礎(chǔ)。

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

隨著人們對(duì)建筑設(shè)計(jì)個(gè)性需求的日益凸顯，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，將設(shè)計(jì)需求的表達(dá)與建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全間進(jìn)行結(jié)合，并促進(jìn)二者的和諧統(tǒng)一是建筑設(shè)計(jì)師的最終目標(biāo)。所以，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑設(shè)計(jì)師在盡量確保設(shè)計(jì)需求滿足的前提下，可最大限度的按照表達(dá)需求進(jìn)行建筑風(fēng)格的打造，以促使人們?cè)诳臻g居住過(guò)程中享受愉悅、舒適的居住體驗(yàn)。建筑師在設(shè)計(jì)建筑的時(shí)候，除了是想要表達(dá)其功能的需求，還想要表現(xiàn)出其建筑情感，換句話說(shuō)是像通過(guò)建筑來(lái)表達(dá)自己的情感。這種需求主要可能來(lái)自三個(gè)方面，一是來(lái)自公眾的，二是來(lái)自領(lǐng)導(dǎo)或政府的，三是來(lái)自建筑師自己的對(duì)建筑美學(xué)理解的。建筑師在表達(dá)建筑情感時(shí)，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(lái)表達(dá)。除此之外，建筑師更注重借助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能力來(lái)表達(dá)需求。例如我國(guó)的“鳥巢”體育場(chǎng)和“水立方”游泳中心這類標(biāo)注行的建筑，建筑師在建造它們時(shí)，不光為了突出它們的承載著舉辦奧運(yùn)會(huì)的功能作用，還希望能夠通過(guò)“另類”的建筑形象來(lái)表達(dá)全國(guó)人民的奧運(yùn)夢(mèng)想成真的情感需求。

3建筑結(jié)構(gòu)形式的價(jià)值爭(zhēng)議問題

為了達(dá)到建筑師的各種需求，設(shè)計(jì)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(lái)跟隨時(shí)代的潮流，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的任務(wù)就是要在保證結(jié)構(gòu)安全和滿足建筑美學(xué)需求之間尋找平衡點(diǎn)。然而這種創(chuàng)新和尋找的過(guò)程是無(wú)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(jì)，會(huì)不斷的引來(lái)社會(huì)各界一波又一波的對(duì)其安全性和價(jià)值性的爭(zhēng)議。站在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的角度上，來(lái)看待建筑設(shè)計(jì)的形象和情感需求與結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)成本之間的“爭(zhēng)議”，是沒法得出準(zhǔn)確的結(jié)果的。建筑師所能做的就是保證建筑功能和美學(xué)需求與結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式上找出一種成本最低、價(jià)值較高的解決方案。例如，在設(shè)計(jì)我國(guó)“水立方”游泳中心的建筑時(shí)，由于外表層的ETFE雙層充氣膜的造價(jià)較高，所以，在相對(duì)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(jì)安全與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求不是永遠(yuǎn)的矛盾

在實(shí)際生活角度中，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性憂慮常常會(huì)束縛住結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師探索的腳步，雖然這種憂慮是至關(guān)重要的。自從巴黎機(jī)場(chǎng)結(jié)構(gòu)倒塌事故發(fā)后，世界各地傳來(lái)了對(duì)安德魯建筑設(shè)計(jì)的懷疑之聲。對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，尤其是從事國(guó)家重要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程師們，將會(huì)帶來(lái)更加嚴(yán)格的要求和無(wú)比的謹(jǐn)慎與小心。因此，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全的關(guān)切是必要的，而且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求不但符合當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)發(fā)展的要求，同時(shí)也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)自身發(fā)展的要求。

5總結(jié)

本文在研究過(guò)程中主要針對(duì)建筑設(shè)計(jì)需求表達(dá)和建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全間的矛盾問題的處理展開了探討。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)需求表達(dá)的過(guò)程中，首先要遵循房屋整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全的保障進(jìn)行。在確保設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全性的前提下，建筑設(shè)計(jì)師可依據(jù)設(shè)計(jì)需求表達(dá)對(duì)建筑進(jìn)行最大化的設(shè)計(jì)改觀。事實(shí)上，建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的需求表達(dá)與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全間可實(shí)現(xiàn)和諧統(tǒng)一，建筑設(shè)計(jì)師只要充分秉承對(duì)結(jié)構(gòu)安全基礎(chǔ)的遵循，可在最大限度上實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑設(shè)計(jì)需求的設(shè)計(jì)創(chuàng)作。

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