基礎工程的概念精選(九篇)

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第1篇：基礎工程的概念范文

基于振型的位移展開

1基于振型的位移公式推導

振型是結構空間位移的坐標基，所有位移都可通過振型進行展開。同理，內力和應力也可由振型展開，據此可定量化反映結構某方向上的變形狀態。結構位移的展開公式如下，設結構的位移表達式為其中，s為位移空間向量;v為位移的幅值，即最大值。式(1)展開的關鍵是s向量的推導，假定s向量可展開為在式(2)兩側前乘Tr，并利用振型展開的正交性，可以得到利用式(3)和式(4)可將任意空間向量展開成以結構振型為坐標基的空間向量之和的形式。

2基于振型的位移展開

(1)平面問題的振型展開某5層框架結構，如圖1所示，每層的質量和剛度均為m和k，結構的位移有以下兩種形狀，應用本結構的振型加以展開。利用以上推導出來的公式，可求出A和B展開以Φ為坐標基的式子AT和BT，見下頁式(7)和式(8)所示。

從式(7)、式(8)可以看出，對于位移形式較為簡單的A式，第一振型占主導地位，各自由度處幾乎占總反應的80%以上;相對較為復雜的B式，第一振型占總反應的比例有所下降，但仍以第一振型為主。所以對于中、低高度類型結構，傳統的Pushover方法具有一定的使用價值。(2)空間位移的振型展開假定某3層5榀3跨規則框架結構，如圖2所示，長度方向5跨40m，寬度方向為3跨13m，層高3m。坐標軸方向:長度方向為x軸，寬度方向為y軸，高度方向為z軸。混凝土強度等級為C40。

結構除承擔自重外，另外沿X軸和Y軸正方向每層梁柱交點施加集中荷載。對結構進行動力特性分析，前5階頻率和振動形態如圖3所示。取結構中某一榀框架柱空間位移值，用前8階振型展開，并觀察各方向上位移量所占比例。某柱的位移分量為:［1．45E－03，2．00E－03，－5．45E－05，－2．24E－04，1．95E－04，0;1．92E－03，2．59E－03，－6．73E－05，－1．31E－04，1．7E－04，0］，表示單元i端和j端自由度位移，分別為每端的3個平動和3個轉動，共12個位移量。位移用前8階振型展開式如式(11)所示。

從式(11)可以看出，由前8階振型的位移展開式基本上達到了總位移的80%以上，滿足一般結構設計精度的需要，故用振型指導概念設計僅需觀察前幾階振型即可。

基于振型的概念設計

對于一般建筑，概念設計時，平面和空間布置盡可能規則、剛度連續;在振型上，前幾階振型以平動或彎曲振型為主，推遲或減小剪切振型、扭轉振型、局部振型和耦合振型。結構的變形主要表現為4種情況:平動變形、純扭變形、平動耦聯變形和平扭耦聯變形。平動和扭轉振型方向因子計算公式如下。平動振型方向因子:當結構的外形確定后，平動振型方向因子和扭轉振型方向因子完全確定。振型方向因子的大小決定了各階振型中不同方向上變形狀態及所占比例，對分析結構在荷載作用下的力學性能具有重要意義。圖2中框架結構振型方向因子如表1所示。

由于本框架橫向寬度13m，縱向長度40m，前兩階振型為平動振型，分別為縱向和橫向變形;第3階振型為弱平動耦聯，同時伴有扭轉變形;第4階基本上還表現為橫向平動;第5階為較強的平動耦聯，伴有扭轉變形。因此，在結構設計時，要注意角柱的配筋，同時邊柱的配筋也要引起注意，防止扭轉破壞。利用振型指導結構概念設計的步驟如下:

(1)建立結構模型，對其進行動力特性分析，結構頻率避開場地特征頻率、設備工作頻率和人的敏感頻率等范圍，滿足適用性和安全性要求。

(2)觀察結構振型模式，利用振型方向系數量化各階振型中不同方向上變形量，判斷結構的變形狀態。

(3)對于某些不規則結構的角柱和邊柱，鑒于其變形的特殊性，應采取必要的構造措施，防止脆性破壞。

(4)對于特別不規則結構，應加強某些樓層或某些桿件的構造措施，提高結構的延性性能。

結論

利用結構振型為坐標基，對任意位移進行展開，進而利用振型方向因子對各振型不同方向上的變形值進行量化，得到以下結論:

(1)任意位移均能以振型為空間坐標基進行展開，并且根據結構的規則程度，僅需前幾階振型就能滿足工程精度需要。

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

第2篇：基礎工程的概念范文

長久以來，除了高等數學外，自動化專業所需要的工程數學知識散見于多門課程之中，例如線性代數、復變函數理論，積分變換等。各個課程通常強調各自的理論體系，一些知識學習理解比較困難，但后續專業課程甚至專業生涯中都很少用到。因此，在精簡教學課時的教改大潮中，一些學校將某些工程數學課程逐出教學計劃，以騰出足夠的課時給隨著信息技術迅速發展而需要開設的課程。但是，這樣又給學生造成知識體系的缺失，不利于構建學生完整的知識結構。因此，如何用不多的課時，教給學生必要而足夠的工程數學知識，就成為應用技術主導型自動化專業教學改革的一個值得注意的課題。

北京信息科技大學自動化專業是國家級特色建設專業“控制工程數學基礎”課程是我校自動化學院的公共專業基礎課，是重點建設的課程之一。為我校自動化、智能科學技術、電氣工程及自動化等專業本科生開設的必修課，其先修課程為高等數學，后續課程有電路分析基礎、自動控制原理、現代控制理論、系統仿真、數字信號處理、計算機控制系統等，它是一門理論性和實踐性較強的工具類課程。

“控制工程數學基礎”課程對培養學生學習興趣、夯實學生基礎知識、進行后續課程的學習起著非常重要的作用。也可以這樣說，本課程教學的成功與否直接關系到學生基本素質與能力的培養與發展。學生對該課程學習的好壞、對有關知識點掌握的熟練程度如何，能否有效地實施相關實踐教學環節，將直接關系到學生運用專業知識解決實際問題的能力。因此，我們在“控制工程數學基礎”課程的教學內容安排上進行了改革，修訂了新的教學大綱。

2.教材改革

我校“控制工程數學基礎”課程的教學以前選用的教材是“信號與系統教程”學生普遍對該課程非常重視，但其內容對于大一學生來說，有很大的難度，不容易學懂。為了調動學生學習的積極性，堤高教學效果，促進教學質量的堤高，我們課程組探索和嘗試著對課程的教學內容進行改革，出版“控制工程數學基礎”教材，以堤高教學的實際效果。

本課程教材改革是由該學科內容的抽象性、邏輯性和系統性以及所要求的基礎知識的廣博性所決定的。課程教材的編寫應該考慮到以下三個問題：首先是對于自動控制的相關基本概念、原理和方法應有明確的表述，使學生形成對整個理論體系一個總體的把握。其次是適當增加控制理論教材中工程應用的例子，把新的知識建構在學生已有的知識結構的基礎上。第三，在改革教材方面，采取以教材為主，與之對應的輔導材料為輔的教學參考模式。

3.教學內容體系研究

教學內容是教學改革的重要一環。針對教學實際情況，結合專業培養人才目標的需要，我們對本課程內容進行了調整和充實。基本概念、基本原理、基本方法必須要牢固掌握，加強訓練的力度和內容。一些定理的證明不追求其嚴密性，只給出簡要的解釋或說明，重點強調結論的正確內涵直觀意義和滿足條件。面向實際應用的問題，強調其來龍去脈，便于面向對象處理問題。具有物理背景內容的教學，如濾波器等，增加物理系統的實例。物理意義弄清楚，不僅有利于學生理解內容，而且便于記憶一些傳統教學內容不便表述或計算的問題。

教學內容要使學生明了怎樣把所學理論用于工程實際，促進課程教學內容的改革。在教學內容的組織與安排上，將各章節定為既相對獨立的教學周期，又與下一章節內容有機結合，相輔相成。這樣所有的教學內容通過這種周期循環和相互連接、重復與不斷強化的過程，就可以達到使學生理解所學理論的知識體系和扎實學生理論知識的目的。比如教學過程中，通過一個運動控制系統的實例，就可以給出一些基本控制理論概念，然后用基本物理知識和數學知識對它建立數學模型。

傅里葉變換、拉普拉斯變換和z變換是工程實踐中用來求解線性常微分方程的簡便工具，同時也是建立系統在頻率域數學模型-頻率特性、復數域的數學模型-傳遞函數和z域的數學模型-脈沖傳遞函數的工程數學基礎。這些工程數學的運算能力是自動化及相關專業從事科研和技術工作的基本功，而在目前的課程體系中，像傅里葉變換、拉普拉斯變換和z變換是分別在不同學期、不同課程中講授的，學時又較少，這樣就造成學生對這些知識的掌握缺乏系統性和扎實性，在本科生畢業設計和研究生教學中明顯地暴露出來這方面的弱點。

本教學改革以控制工程所需要解決的問題為出發點，在教學內容的組織上采取循序漸進，逐步深化，強調基本概念的理解和應用，減少一些定理和公式的太細的推演過程。在教學過程中，我們在確保課程體系完整的情況下，注重教學內容的整合和更新，因材施教。在授課內容上，分別講解復變函數基礎知識、微分方程、傅里葉變換、拉普拉斯變換、Z變換等方面的工程數學知識。為了使自動化專業學生對工程數學的應用背景有足夠的了解，單辟一章講解控制工程導論，這對于學生站在一個較高的層面來工程數學的作用很有幫助。不僅如此，在相關章節中，還分別介紹了相關數學知識在濾波器、電路分析、脈沖傳遞函數等方面的應用。由于是從專業的角度來敘述相關應用，不僅有助于學生理解數學知識，對將來專業課程的學習也會很有裨益。在教學的結構安排上，先講述時域分析法，然后變換域（頻域、復頻域和z域）分析的方法。

4.制定教學大綱

課程教學大綱決定了課程性質、知識點以及能力培養的目標。為了制定有針對性的教學大綱，我們課程組反復討論該課程在專業中的地位及與其它課程間的聯系，從而形成了該課程的知識點及能力培養模塊。“控制工程數學基礎”是一門理論性較強的專業基礎課。本課程的目的和任務是使學生掌握控制工程數學基礎的基本概念、基本理論和基本分析方法，為后續課程的學習奠定必要的基礎。

根據重點突出、系統性強的要求，并針對本課程在低年級開設的實際情況，學生們還沒有關于自控等的概念的情況，本課程安排48學時。主要強調“三大變換”的數學概念，物理概念和工程概念，重點突出信號的時域和變換域分析、信號傳輸與處理。我們設計的課程教學內容和基本要求如下：

1.控制工程導論。

這一章主要是明確課程的內容、作用和培養目標。要求是了解控制工程、控制理論的一些概念；掌握線性系統的性質等內容。約3學時。

2.復數與復變函數基礎。

這一部分是基礎，需要進行深入、細致的講解。主要是掌握復數、復變函數的概念；掌握復數的乘冪與方根的求解方法；理解映射的概念。約6學時。

3.連續系統時域分析。

這一部分是重點，要求掌握一些常用的控制信號及其運算，掌握時域系統數學模型微分方程的求解；理解并掌握系統的時域響應，特別是階躍響應和沖激響應。約9學時。

4.連續系統頻域分析的工程數學基礎。

這一部分是基礎性的重點，要理解傅里葉變換及其反變換；掌握傅里葉變換的性質與應用；了解頻域數學模型-頻率特性的基本概念及傅里葉變換在系統頻域分析中應用。約6學時。

5.連續系統復頻域分析的工程數學基礎。

這一章是關鍵的內容，要理解拉普拉斯變換及反變換；能靈活運用拉普拉斯變換的性質；掌握拉普拉斯變換在系統復頻域分析中應用；了解并掌握傳遞函數的基本概念。約11學時。

6.離散系統的工程數學基礎。

這一部分是課程的另一個重點內容，講述離散系統。要求理解采樣的基本概念；掌握一些典型的離散序列；掌握差分方程及其求解；掌握z變換及其性質；掌握脈沖傳遞函數的基本概念；掌握z變換在系統分析中的應用。約13學時。

通過制定教學大綱，體現了數學理論、物理概念和工程應用的三結合，如不同變換域間的內在關系；還體現了課程群間的相互聯系。在結構安排上，以連續控制系統和離散控制系統的分析處理為主線，先時域分析法后工程數學分析法（積分變換法）。突出概念，層層展開，逐步加深，體系嚴密，選材豐富，淺顯易懂，以介紹結論為重點，易于大學低年級學生的理解。

5.結語

第3篇：基礎工程的概念范文

關鍵詞：結構設計;概念設計;措施

1 在建筑設計中，概念設計至關重要

它反映了結構工程師的水平，下面就這個問題談談本人的看法

1.1 概念設計的重要性 概念設計是展現先進設計思想的關鍵,一個結構工程師的主要任務就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結構總體方案的設計,并能有意識地處理構件與結構、結構與結構的關系。一般認為,概念設計做得好的結構工程師,隨著他的不懈追求,其結構概念將隨他的年齡與實踐的增長而越來越豐富,設計成果也越來越創新、完善。遺憾的是,隨著社會分工的細化,大部分結構工程師只會依賴規范、設計手冊、計算機程序做習慣性傳統設計,缺乏創新,更不愿(不敢)創新,有的甚至拒絕對新技術、新工藝的采納(害怕承擔創新的責任)。大部分工程師在一體化計算機結構程序設計全面應用的今天,對計算機結果明顯不合理、甚至錯誤而不能及時發現。隨著年齡的增長,導致他們在大學的那些孤立的概念都被逐漸忘卻,更談不上設計成果的不斷創新。強調概念設計的重要,主要還因為現行的結構設計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性,比如對混凝土結構設計,內力計算是基于彈性理論的計算方法,而截面設計卻是基于塑性理論的極限狀態設計方法,這一矛盾使計算結果與結構的實際受力狀態差之甚遠,為了彌補這類計算理論的缺陷,或者實現對實際存在的大量無法計算的結構構件的設計,都需要優秀的概念設計與結構措施來滿足結構設計的目的。同時計算機結果的高精度特點,往往給結構設計人員帶來對結構工作性能的誤解,結構工程師只有加強結構概念的培養,才能比較客觀、真實地理解結構的工作性能。概念設計之所以重要,還在于在方案設計階段,初步設計過程是不能借助于計算機來實現的。這就需要結構工程師綜合運用其掌握的結構概念,選擇效果最好、造價最低的結構方案,為此,需要工程師不斷地豐富自己的結構概念,深入、深刻了解各類結構的性能,并能有意識地、靈活地運用它們。

概念設計重要，還在于方案設計階段，初步設計過程是不能借助于計算機來實現的。這就需要結構師綜合運用其掌握概念，選擇效果最好、造價最低的方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結構概念，了解各類結構的性能，并能有意識地運用它們。

2 協同工作與結構體系

協同工作的概念廣泛存在于設計中，我們均不希望其在未達設計壽命時，某些部件出現破壞。對于建筑結構，協同工作的概念是要求結構內部各構件相互配合，共同工作。這不僅要求結構構件在承載能力極限狀態能共同受力，協同工作，同時達到極限狀態，還要有相同的耐久性。結構協同工作表現在基礎與上部結構的關系上，必須視基礎與上部結構為一個有機整體，不能把兩者分開處理。如磚混結構，必須依靠圈梁和構造柱將上部結構與基礎連成整體，而不能單純依靠基礎剛度來抵御不均勻沉降，所有圈梁和構造柱設置，必須圍繞這個中心。

協同工作還在于當結構受力時，結構中各構件能同時達到較高的應力水平。在多高層結構設計時，應盡量避免短柱，其目的是使同層各柱在相同水平位移時，能同時達到最大承載能力，但隨著建筑物高度不斷增大，巨大的豎向和水平荷載使底層柱截面越來越大，從而造成高層建筑底部數層出現大量短柱，為了避免這種現象，對大截面柱，可以通過對柱截面開豎槽，使矩形柱成為田形柱，來增大長細比，避免短柱出現，這樣就使同層抗側力結構在相近的水平位移下，達到最大水平承載力；而對于梁的跨高比，長、短梁在同一榀框架中并存，也是不利的，短跨梁在水平力作用下，剪力很大，梁端正、負彎矩也很大，其配筋由水平力決定，豎向荷載基本不起作用，甚至梁端正彎矩鋼筋會出現超筋現象，同時梁剪力增大，使柱的軸力增大，這是不符合協同工作原。多高層結構設計目的是抵抗水平力作用，防止扭轉，為有效的抵抗水平力作用，平面上兩個正交方向的尺寸宜盡量接近，保證這兩個方向上慣性矩相等，防止一個方向強度太大，另一方向較弱，因此，抗側力結構（柱、剪力墻）宜設置在四周，以增大整體抗側剛度及抗扭慣性矩，并加大梁或樓層的剛度，使柱或剪力墻能承擔較大整體彎矩。防止扭轉是因在扭轉發生時，各柱節點水平位移不等，距扭轉中心較遠的角柱剪力很大，中柱剪力較小，破壞由外向里。為防止扭轉，抗側力結構應對稱布置，宜設在結構兩端，緊靠四周設置，以增大抗扭慣性矩。因此，高層建筑中，盡管角柱軸壓比較小，但其在抗扭過程中作用很大；在水平力作用下，角柱軸力變化幅度很大，這樣勢必要求角柱有較大變形能力。由于角柱上述作用，角柱設計時在承載力和變形能力上都應有較多考慮，如加大配箍，采用密排箍筋柱等。

3 建筑結構的簡化計算

3.1 結構安全度的人為控制 高層建筑結構的設計計算，目前結構工程師都已廣泛采用各類結構軟件電算程序進行。在這種情況下，高層結構的簡化計算還要不要如果要，深度應該達到什么程度結構工程師根據實際工程設計的經驗，一致認為答案是明確的，要簡化計算，而且要達到一定的深度，但也不必過于繁瑣，要力求快速，簡捷，明了，并能把握結構的主要受力特征。

3.2 結構設計的經濟合理 結構工程師通過高層建筑結構的簡化設算，可以在正式電算前得到主體抗側力結構及其樓蓋結構的合理布置和截面的合理確定，下一步的電算實際上成為簡化計算的輔證和深化，這樣一方面，可以不必在上機后來回調整，節省電算時間，使電算更快捷有效，電算結果也容易比較放心，另一方面結構的布置，斷面的確定比較快的得到經濟合理的實現，從而使結構設計更加經濟合理。

4 概念設計在建筑結構設計中的應用

4.1 平面設計 在水平荷載作用下結構側移已成為高層建筑設計中的關鍵控制因素，如何在滿足相關要求的前提下選擇更好的抗側力體系成了結構工程師追求的重大目標。建筑平面的形狀宜選用風壓較小的形式，并應考慮鄰近高層建筑對其風壓分布的影響，還必須考慮有利于抵抗能力和豎向荷載，在地震作用下，建筑平面要力求簡單規則。風荷載作用下則可適當放寬，因為結構整體彎曲變形所引起的側移與結構體系抵抗傾覆力矩的有效寬度的三次方成反比例關系，所以不宜建筑寬度很小的建筑物。

4.2 剖面設計 豎向傳力體系設計 1)應注意控制建筑的高度比。2)高層建筑的抗側力結構剛度，應注意由基礎向頂層逐漸過渡，要盡量避免出現在豎向上剛度發生突變的現象，以免由于剛度的較大突變而削弱其抵抗水平荷載的能力。3)由于使用上的要求造成剛度變化特別大，或結構布置發生變化時必須設置結構轉換層。4)高層建筑必須有相應的錨固深度，此錨固深度可結合布置設備用房和地下停車庫的需要，作為一層或多層地下空問，這對降低高層建筑的心有利，可提高建筑抗震能力及抗傾覆能力。

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

4.3 基礎設計概念 基礎選型及特點。根據不同建筑的地理位置結構形式可選擇樁基礎，箱形基礎和筏形基礎。樁基礎，當地基土質較軟弱，建筑物層數較多，荷載較大的情況下，天然地基不能滿足地基承載力的要求可以采用樁基將上部結構荷載直接傳到下部堅實的持力層，高層建筑的樁基礎可采用預制鋼筋混凝土樁，混凝土灌注樁和鋼管樁。箱形基礎，箱開基礎在高層建筑中廣泛應用。它整體剛度好，能將上部結構的荷載均勻地傳給基礎，對上部結構能良好地嵌固，箱基有效地抵抗不均勻沉降，并與周圍土體協同工作，提高建筑物的抗震和抗風能力。筏形基礎，筏形基礎適用于上部結構荷載較大，地基承載力較低的工程，筏形基礎整體較好，剛度大，能有效地分散上部結構的荷載，調整基底的壓力和不均勻沉降。

5 結束語

概念設計，從某種程度上可以認為是整體工作的原則，在計算機輔助設計日益廣泛的今天，要求結構工程師具有深厚的基本理論基礎，清晰的結構整體概念，這樣才能做出更安全，更經濟，更高效的作品。

參考文獻

［1］王樹中.建筑結構的方案設計［J］.山西建筑，2004，30(6)：14.

第4篇：基礎工程的概念范文

關鍵詞：建筑結構；概念設計；結構設計

概念設計的宗旨是在特定的建筑空間及環境條件下, 用整體概念來考慮結構的總體方案, 并能有意識地發揮和利用結構總體系和各基本分體系之間的力學特性與關系。建筑物是一個整體空間結構, 各種構件以相當復雜的方式共同工作, 并不是脫離總的結構體系的單獨構件。作為結構工程師, 不應過度依賴計算機和盲目照搬規范, 應把概念設計應用到實際工作中去。

1概念設計的定義

結構設計分為理論和概念設計。理論設計是結構工程師根據計算理論和規范, 在對結構進行計算模型的假設及受力狀態的假定的前提下, 對結構進行計算分析, 得出數據式的結果, 然后利用結果進行設計。概念設計是指不經數值計算, 尤其在一些難以做出精確理性分析或在規范中難以規定的問題中, 依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想, 從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。

在建筑設計的方案階段, 從總體出發, 采用概念性近似計算方法, 能迅速、有效地對結構體系進行構思、比較和選擇。這種方法雖有一定誤差, 但概念清楚、定性準確、手算簡單快捷, 能很快選擇出最佳方案, 具有較好的經濟、可靠性能, 同時也是施工圖設計階段判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。

2概念設計的意義

概念設計的應用面非常廣泛,幾乎蘊含了所有的結構設計。在不確定因素多、受力狀況變化較大的抗震設計、高層建筑設計、基礎設計中, 概念設計的應用尤顯重要和突出。

概念設計的重要性, 主要體現在三方面：一是因為現行的結構設計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性。為了彌補計算理論的缺陷, 或實現對實際存在的大量無法計算的結構構件的設計, 都需要用概念設計來滿足結構設計的目的。二是由于在方案設計階段, 初步設計過程是不能借助于計算機來實現的。這就需要結構工程師綜合運用其掌握的結構概念, 選擇效果最好、造價最低的結構方案。概念設計在設計人員中提得比較多, 但往往被人們片面地理解, 認為其主要是用于一些大的原則, 如確定結構方案、結構布置等。其實, 在設計中任何地方都離不開科學的概念作指導。三是由于計算機計算結果的高精度, 容易給結構設計人員帶來對結構工作性能的誤解, 過分地依賴于計算機和設計軟件, 進行習慣性、傳統的結構設計, 對計算結果明顯不合理、甚至錯誤的地方不能及時發現, 使許多的建筑結構留下安全隱患因此, 概念設計在結構設計中具有重要的地位。

3 概念設計的一般原則

3.1合理選擇結構方案, 形成良好結構體系

一個成功的設計必須選擇一個經濟合理的結構方案,即要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系。必須對工程的設計要求、地理環境、材料供應、施工條件等情況進行綜合分析, 并與建筑、水、電等專業充分比商, 在此基礎上進行結構選型, 確定結構方案, 必要時還應進行多方案比較,擇優選用。

要形成良好的結構體系, 要求結構構件在承載能力極限狀態下能共同受力、共同變形、協同工作, 有相同的耐久性, 同時達到極限狀態。還要正確處理基礎與上部結構之間的關系, 必須把基礎與上部結構視為一個有機的整體, 不能把二者割裂開來。

3.2恰當選用計算簡圖, 正確分析計算結果

結構計算是在計算簡圖的基礎上進行的, 計算簡圖選用不當而導致結構安全事故屢有發生, 因此選擇恰當的計算簡圖是確保結構安全的重要條件。計算簡圖應有相應的構造措施來保證。

由于軟件種類繁多, 不同軟件往往會導致不同的計算結果, 加之由于程序與結構某處實際情況不相符合、或人工輸入有誤、或軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結果, 因此工程師的知識、經驗是不可缺少的, 工程師應全面了解程序的適用范圍、技術條件等, 認真分析計算結果, 慎重校核, 做出合理判斷, 不可迷信電腦。

4概念設計的應用

4.1抗震概念設計

地震具有難以把握的復雜性和動態變化的特點, 要準確地預見建筑物所遭遇的地震特性及詳細參數, 是難以做到的。只有輔以準確的概念設計, 在宏觀上對抗震結構進行控制，正確分析計算結果, 合理地對薄弱環節采取構造加強措施,才能在經濟合理的前提下, 設計出抗震性能優良的建筑。為了保證建筑具有足夠的抗震能力, 通過概念設計從宏觀上控制結構的抗震性能應充分考慮以下環節：①選擇對抗震有利的場地及地基, 避免地面變形的直接危害, 采取措施保證地基的穩定性。②進行合理的基礎設計, 同一結構單元不宜設置在性質不同的地基土上, 不宜采用不同的基礎形式, 設計時宜最大限度地發揮地基的潛力。③建筑物的體型應力求簡單、規則、對稱, 質量和剛度變化均勻, 以減少地震作用產生的變形、應力集中及扭轉反應。④選擇合理的結構體系, 抗側力構件力求均勻對稱, 設多道抗震防線, 避免局部出現薄弱部位, 要求結構布置受力明確, 傳力簡捷。⑤各類構件之間要有可靠的連接, 并具有必要的強度和變形能力, 從而獲得整個結構良好的抗震性能。⑥強調結構空間整體性, 平面加強連接, 豎向確保足夠的整體剛度。⑦重視對非結構構件的處理, 利用其對主體結構的有利影響, 避免不合理設置導致對主體結構的不利影響。⑧盡量減輕結構自重,減少地基土壓力, 從而降低向建筑物傳輸的地震力。

4.2高層建筑結構概念設計

高層建筑結構概念設計中以下幾個問題值得重視：①正確認識高層建筑的受力特點, 選擇合理的結構類型。高層建筑的受力特點不同于低層建筑。高層建筑從本質上講是一個豎向懸臂結構, 水平荷載的影響要遠遠大于垂直荷載的影響, 水平荷載是結構設計的控制因素。結構抵抗水平荷載產生的彎矩、剪力以及拉應力和壓應力應有較大的強度和足夠的剛度, 使隨著高度增加所引起的側向變形限制在結構允許范圍內。由于高層建筑的受力特點, 選擇切實可行的結構類型是非常必要的。②正確選擇合理的結構體系。由于高層建筑中抗水平力成為設計的主要矛盾, 因此采用何種抗側力結構是結構設計的關鍵性問題。選擇高層建筑結構抗側力體系通常需要考慮的兩個主要原因是建筑物的高度和用途。③選擇合理的結構布置。結構布置的合理與否很大程度影響著建筑的使用、結構的經濟性和施工的合理性。結構布置不當,常常造成薄弱環節, 引起震害。在結構布置時, 應加強結構的整體性及剛度, 加強構件的連接, 加強結構的薄弱部位和應力復雜部位的強度。④提高結構的抗震性能。由于高層建筑的受力特點不同于低層建筑, 因此在地震區進行高層建筑結構設計時, 除應保證結構具有足夠的強度和剛度外, 還應具有良好的抗震性能, 結構必須具有一定的塑性變形能力來吸收地震所產生的能量, 減弱地震破壞的影響。

4.3基礎中的概念設計

地基土的不確定性很強, 至今還沒有哪個模型能夠對其作精確的描述。因此, 在基礎的設計中, 更需要根據基本理論知識及豐富的實踐經驗, 分析、預見可能出現的各種問題,從而找到合理的處理方案。因此, 概念設計在基礎設計中的作用尤為重要。建筑結構設計常規的方法是將上部結構、基礎作為彼此獨立、離散的結構單元進行力學分析。實踐表明, 這種常規法計算得到的基底應力和基礎沉降量往往與實測值相差甚遠。事實上, 基礎問題的解決不宜單純只著眼于基礎。在上部結構設計過程中, 應該注意由于地基沉降變形差異而引起的上部結構次應力、開裂等不良現象。所以應該把基礎和上部結構視為一個統一的整體, 從二者相互作用的概念出發來考慮基礎方案。當然, 整體的相互作用分析相當復雜, 合理的方法應該從二者之間滿足靜力平衡和變形協調兩個條件出發進行分析。設計人員除了具備土力學、地基基礎的基本理論知識外, 還應該掌握基礎與上部結構相互作用的基本概念、原理, 了解基礎剛度變化對上部結構內力的影響、上部結構對基礎變形的約束作用, 以及采用不同地基計算模型可能在基礎和上部結構中產生的差異。這樣, 在基礎選型、布置以及地基模型、參數的選取時, 才能夠從共同作用的角度加以考慮, 力求設計出最為經濟、合理的基礎方案。

第5篇：基礎工程的概念范文

【關鍵詞】概念設計的重要性；樁基礎；剪力墻

概念設計至關重要。一定程度上它反映了一個結構工程師的設計水平，以下結合本人多年的設計實例，對概念設計的應用淺談一下自已的一點看法。

一.概念設計的重要性

強調概念設計的重要，第一是因為現行的結構設計理論與計算理論存在許多缺陷，比如：混凝土結構設計中，內力計算是基于彈性理論的計算方法，而截面設計卻是基于塑性理論的極限狀態設計方法，為了彌補這類計算理論的缺陷，就需要工程師有用清晰的概念設計，采取一些應對的措施。

強調概念設計的重要，第二是計算機的普遍應用，也使得結構設計人員對軟件的過份依懶，對計算機結果明顯不合理、甚至錯誤而不能及時發現，未進行相關的補充計算就認為設計沒問題，而忽略程序的假定、適用范圍、結構構件的實際受力狀態等。說到底還是工程師的結構概念設計不夠清楚。

強調概念設計的重要，第三是可以突破傳統的一些觀念，有所創新。比如：砼主梁高遇到建筑凈高有特殊要求梁高不滿足一般1/10～1/18的梁跨時、地下室頂板采用空心樓蓋時、高層建筑采用厚（薄）空心板結構時，這時概念設計就顯得特別重要了。

強調概念設計的重要，最后還在于方案設計階段。方案設計過程需要結構工程師綜合運用其掌握的結構概念，選擇效果最好、造價最低的結構方案，為此，需要工程師不斷地豐富自己的結構概念，深入、深刻了解各類結構的性能，靈活地運用它們.

以下為本人設計的某住宅小區的一幢高層建筑.

二.工程概況

本工程是湖南婁底某小區（總建筑面積45萬平米）其中的一棟高層商住樓，地下一層為大型地下停車場及設備用房（總共約3.5萬平米），地上為33層剪力墻結構住宅，高99.8m，，單體建筑面積約2.1萬平方米，6度抗震設防區，設計地震基本加速度為0.05g，，設計地震分組為第一組，50年一遇基本風壓為0.35KN/M2，場地類別Ⅱ類，剪力墻抗震等級為三級，由于地質條件較復雜（局部有溶洞、孤石），基礎應業主要求采用無承臺的人工挖孔灌注樁基礎。為盡可能的滿足建筑使用功能和業主的要求，結構必須處理好以下問題：

①中間樓梯、電梯樓板由于開洞，樓板在水平方向的有效長度小于5m，，不滿足高層建筑技術規程相關的要求。

②由于結構體形較特殊，剪力墻結構布置既要滿足地下室車庫車位的需要，又要滿足上部建筑使用功能的需要。

③由于業主要求樁基礎設計為無承臺，這樣基礎梁就成為了轉換梁（局部還有懸挑轉換梁），承載上部結構全部的荷載，而現行高層建筑技術規程沒有地下室基礎轉換梁的介紹，因此地下室樁基結構模型如何進行模擬計算成為關鍵。

④業主為節約成本，要求我方對地上結構含鋼量控制在36kg/m2，由于地下室凈高受限制地下室的頂板采用了無梁的密肋樓蓋，且頂板采用空心樓蓋，即采用了新技術及新工藝，這樣上部結構的嵌固部位的確定又成為關鍵。

三.根據概念設計采取的措施

針對以上情況，我們采取了如下措施：

①對于樓板水平方向有效寬度不滿足現行《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）的要求，采取在樓梯間（剪刀樓梯）中部增設一片鋼筋混凝土剪力墻予以加強。相應的，為控制結構振動的周期比，增加了各轉角部位剪力墻的剛度（如加長剪肢長度）。

②剪力墻結構中盡可能多布置長肢剪力墻，盡量避免短肢剪力墻（因為短肢剪力墻受力性能較差，構造配筋率又較高，不經濟）。由于本工程體型較特殊，除底層及地下室墻厚為250mm外，其它均為200mm厚，墻肢長度大多均大于1800mm，僅局部由于建筑開洞布置了二片短肢剪力墻。

③對于地下室樁基礎層的模擬，為對樁長進行模擬，采用層高H≥4D的長柱（D為挖孔樁直徑，本工程取1.5m），由于無承臺，在SATWE模塊中指定特殊構件為轉換梁和框支柱進行模型計算。

④對于上部結構的嵌固部位，由于采用了無梁密肋樓板，與《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）第3.6.3條中“作為上部結構嵌固部位的地下室樓層的頂樓蓋應采用梁板結構，”相悖，因此嵌固部位取用地下室的底板。

⑤對于電梯井處上、下的連接部分，為結構薄弱處，采取增大板厚及雙層雙向的配筋率。

四.結構整體計算數據分析

本工程整體結構計算采用PKPM中的SATWE和廣廈GSCAD中的GSSAP兩種不同軟件程序進行計算對比。經分析比較，取終采用SATWE計算結果進行設計。

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

五.結束語

1.對于高層建筑結構設計，必須認認真做好概念設計工作，分析總體結構特點和和結構難點，作出總體結構布置，建立較為簡潔、可靠且符合實際的結構計算模型。

2.結構概念設計是一項集結構分析、結構優化方法以及計算機技術于一體的綜合性技術工作，同時，亦是一門實用性很強的工作。它決定著一個項目建設的資金及成本，一個好的結構設計方案亦是安全的、經濟的和美觀的統一，并盡可能實現建筑師的構想。

3、概念設計是展現先進設計思想的關鍵，一個結構工程師的主要任務就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結構總體方案的設計，并能有意識地處理構件與結構、結構與結構的關系。一般認為，概念設計做得好的結構工程師，隨著他的不懈追求，其結構概念將隨他的年齡與實踐的增長而越來越豐富，設計成果也越來越創新、

參考文獻

第6篇：基礎工程的概念范文

關鍵詞：概念設計；結構設計；措施

前言

近年來，建筑產業突飛猛進的發展，帶動了建筑結構方面的進步，也對建筑設計提出了更高的要求，在此種形勢下，概念設計因為自身的優越性被得到了廣泛的應用。概念設計無論從思想、方式方法、采用的手段、理論知識等方面都為建筑結構方面提供了科學有效的技術平臺，同時也為建筑結構設計中出現的不確定因素提供了解決方法。因此，建筑結構設計中的概念設計與結構措施的分析具有重要研究價值的。

一、 概念設計的概念和步驟

概念設計是設計工程師根據設計理論、設計經驗以及建設工程項目特點，通過對建筑結構的總體布局和布置抗震結構的措施，在建設工程項目結構設計初期對設計方案進行概念性的分析估算和比較，實現結構設計的多方面要求的目標。

概念設計的步驟包括分析、綜合、評估的不斷接近滿意的三個階段構成。

（1）分析：對問題過程進行全民的了解。它的特點是所分析的數據不完整，具有模糊性質。

（2）綜合：產生解決問題的過程。這個過程是工程師將理論知識結合自己的經驗，并發揮自己的想象力和創新意識，將工程設計規劃落實到圖紙的過程。

（3）評估：判斷和比較選擇方案的階段。這個階段是循環實施的過程，它的循環時間為選擇到合適的方案為止，設計人員評估時，采用功能模型方式運用數據統計計算等其它手段進行，已獲得具有經濟合理性和技術可行性的方案。

二、 概念設計在建筑結構設計中的應用

（1） 建設場地合理化選擇

建筑場地的選擇是進行設計時首先要考慮和必須經歷的階段，一個合理的建筑場地對于建筑設計起著基礎性和決定性的作用。在場地的選擇過程中通常要考慮以下幾大因素：建筑退界、防護距離、日照間距等。同時，在建筑結構設計過程當中，要充分考慮抗震的因素，避免在危險地段進行建設。如不能避免，應結合抗震措施消除危險，對于抗震地點的分析和選址、勘測一般在初步設計前進行。

（2） 根據現場情況選擇建筑基礎

建筑場地的選擇完成后，再根據建筑的結構形式和地形特點選擇合適的建筑基礎。經常使用的基礎包括：樁基礎、箱型基礎和筏型基礎。其中在土質松軟負載較大的多層結構中樁基礎被普遍使用。在天然地基中，樁基礎還可將荷載由上部結構傳到下部堅實的持力層上，達到穩定可靠的目的。箱型基礎整體剛度好，荷載從上部結構均勻傳至下部結構中，從而保證結構的整體穩定性，減小了箱基礎不均勻沉降的尺度，提高建筑結構的抗震能力，被廣泛應用于高層結構中。

（3） 建筑主體結構的選擇

建筑結構的選擇以合理、對稱為原則，因為布局合理的結構會降低扭轉力，使非結構構件保持穩定的工作狀態并降低材料的耗用。通常建筑結構的對稱是以抗側力結構主體為對稱，如：剪力墻結構等。此外，建筑內結構的對稱的實現需通過建筑平面工程按規定進行布置。實現結構對稱的方法有：調整結構側心、建筑物質心、平面形心的距離。通過對這三種方法的調整，使他們盡可能靠近，達到結構的對稱。

（4） 建筑結構剛度的選擇

建筑結構的剛度是設計中極為重要的指標之一，因此必須在設計中選擇合理的剛度。合理的建筑剛度可以加長結構基本自振周期，從而降低地震帶來的災害，同時，采用合理的建筑剛度不僅可以減少消耗的建筑材料的數量，還可降低結構對空間的占用率，提高整個建筑平面的利用率，達到設計合理的效果。

三、 建筑結構設計中的結構措施

（1） 結構體系中保持協同工作

概念設計中的協同工作被廣泛應用于建筑結構中，它要求結構內部各個部件之間相互協作，共同工作。這就要求結構構件不僅在承載力極限狀態下能保持共同工作，還要求他們具有共同的耐久時間。建筑結構中的基礎與上部工作，依據協同工作的理念，保持著一個統一的整體，共同承受荷載。還有磚混結構中的上部結構與基礎之間必須通過構造柱與圈梁組合成統一的整體進行受力，而不能單獨依靠建筑基礎結構自身的剛度來承受荷載。所以，在建筑結構設計中，要以協同工作做為設計的理論依據。

在結構受力時，每個構件均能達到較高的應力水平為設計較為理想的狀態，在多層結構進行設計時，就要避免各層短柱的出現，目的是提高相同平面處承受荷載的能力，在日益增多的高層建筑結構中，短柱出現的現象也逐漸增多，為了避免這種情況，需要使同層的抗側力結構在相近的水平位移下。

（2） 協同工作中材料利用率

協同工作不僅能夠提高結構的穩定性，同時還能提高材料的利用率。一般來說，材料利用率越高，結構的穩定性和協同工作能力也越高。在我國的建筑結構設計中，要求用最少的投入獲得最大的產出是根本的目標，所以，對材料的充分利用是結構設計的基本要求。例如：矩形截面是最為常見的受壓構件，它的構成材料在使用過程利用率很低，分析有兩種原因：首先是梁的中和軸附近的材料應力水平低，另外一點是梁的彎矩隨著梁長的變化而變化。這樣，對于等截面梁來說，很多區段應力水平低。基于這種受力狀態，采用了概念設計結構進行分析，調整梁截面的應變梯度，使構件保持軸心受力，才能提高材料的利用率。于是，經過一段時間的探索與研究，出現了平面桁架結構，這種結構是將多余材料去掉，既節約成本又降低了材料自重。

四、概念設計在建筑結構設計中的意義

（1）概念設計之的重要性在于它彌補了結構設計理論和計算機理論相互矛盾的缺點和不足。比如在進行混凝土結構設計中，內力計算和截面設計是根據不同的理論計算方法，而得出計算結構與實際受力狀態不符的結果。為了彌補這種缺陷，或者實現在對某些難于計算的結構構件的設計，出現了概念設計與結構措施。

（2）采用概念設計體現了設計的創新性。目前工程師的設計還處于依賴手冊、循規蹈矩和使用計算機程序進行設計的方式，這種設計方式沒有創新和風格特點。采用概念設計，工程師可以根據自己豐富的工作經驗及理論知識，結合概念設計中的新思路、新方法創造出具有創新性、合理性的設計。

（3）采用概念設計創造更為合理的設計

在建筑設計階段采用概念設計，可以更加合理的構建結構體系，通過方案的對比選擇出更加優秀的設計。最終選取的設計方案，也體現了方案的經濟性、可靠性等特點，同時也避免了在設計后期階段產生的繁瑣運算。

（4）概念設計可以提高工程師的設計能力

概念設計是以正確的設計理念和原則為基礎，可以解決設計過程中存在的問題，提高設計水平。并且利用概念設計可以判斷和分析設計中出現的問題，從根源處解決問題，最后使計算的結果更加準確。

四、 總結

國民經濟的發展帶動了建筑行業的發展，像我國這種處在發展中國家的建筑行業，低投入和高產出是最終目標，此外，在滿足這種目標的情況下，建筑還有體現出自身獨特的風格。基于這種情況，出現了概念設計，概念設計是經濟發展的必然產物，在結構設計中使用概念設計體現出了結構體系的合理性。概念設計在被逐漸使用的過程中被越來越多的設計師們接受，成為目前結構設計的主導思想。因此，概念設計在建筑結構中會有更大的發展，也會為建筑設計帶來更加深遠的影響。

參考文獻：

[1] 林同炎.結構概念和體系[M].北京：中國建筑工業出版社

第7篇：基礎工程的概念范文

一、教學方法的改變

由于基礎工程是一門實踐性非常強的科目，也是注冊土木工程師專業考試中的一個主要考試科目，考試中主要包括基本理論的考查和會用基本理論進行案例分析。因此，教師在進行某一章內容教學之前，預先給學生一個具體的題目或者案例，將學生置于一定的問題情境中，使學生明確通過該部分內容的學習能掌握的知識和解決的實際問題，激發學生的學習動機和學習熱情。在教學過程中，將教材上提供的知識密切與問題案例聯系，使學生在學習的過程中了解應該如何逐步分析問題、解決問題，并最終應用知識完成案例所布置的任務。在基礎工程的教學中可以比較多的使用這種案例法。例如，基礎的埋置深度是一個非常基本而重要的概念，如果直接灌輸概念，學生對埋置深度的理解還停留在表面，遇到實際工程問題（尤其是有地下室，或者主樓旁有裙樓時等）還是不知如何確定。這時，我們可以先以一個實際的小案例引出這個概念，首先讓學生處于一個實際工程的情境中，帶著問題去思考。我們可以給出如下一個工程情境：某工程主樓12層，裙樓3層，包圍主樓三邊，主樓88m長，17m寬，裙樓寬15m，主樓用筏板基礎，裙樓用獨立基礎，地下室均為5m，主樓地基承載力修正時，主樓埋深取多少？提出這個問題讓學生思考，學生會產生思考的興趣，然后再逐步引導，這樣學生對埋置深度在不同情況下如何正確選取就基本掌握了。又如，在講解樁基礎中摩擦樁和端承樁時，可以以“玉林電廠的懸樁”這個案例引入：玉林電廠是一個大型火力發電廠，在其施工過程中發生了一個不應發生的錯誤，此場地在地面以下40～70m為基巖，巖石為凝灰巖。原設計的鍋爐和煙囪等主體建筑物的地基基礎采用樁基礎，鉆孔灌注樁以凝灰巖基巖為持力層，屬于端層型樁。設計承載力和沉降均滿足要求。但是在勘察、施工中，把含粘土的碎石層（其中所含碎石的巖性也是凝灰巖）誤認為是凝灰巖基巖，致使大量的鉆孔灌注樁樁端落在這些黏土層上。竣工以后才發現這一錯誤。通過這個案例，詳細分析為什么在端承樁和摩擦樁處于同一個剛性承臺下施加荷載時，摩擦樁常常會成為“懸樁”，二者無法共同工作，發生漸進破壞的。這樣的授課方式比單純地告訴學生概念顯得更生動、更立體，更能激發學生的學習興趣，提高學生根據基本理論分析解決實際問題的能力。

二、考核方法的改變

《基礎工程》課程的教學目的：一是要求學生掌握基礎工程設計中的基本概念、基本理論、基本方法；二是會應用基本知識去分析解決一些實際的工程問題。因此，基礎工程的考核可以分為兩階段的考試：第一階段為閉卷，主要考核學生對基礎理論知識的掌握，我們希望學生掌握基礎知識，在將來的工作中有更大的潛力；第二階段為開卷，主要考核學生的實際工程應用能力，當學生完成第一階段閉卷考題后，交上考卷，就可以拿到第二階段的開卷題，開卷題中要求學生正確、熟練地應用規范、教材等輔助材料完成基礎工程設計，或者給出一些工程中的案例，讓學生去分析解決實際中的基礎工程問題，又或者是一些實際發生的重大工程事故，讓學生分析原因。問題的來源要選取工程中經常遇到的問題，有實際意義的問題，難度要中等。這種考試更注重能力考核，不局限在要求死記硬背的內容上，試題選擇的原則要能夠充分體現素質教育要求的知識，突出學生能力的訓練和考核。

作者：王飛 宋雪琳 單位：石家莊經濟學院勘察技術與工程學院

第8篇：基礎工程的概念范文

關鍵詞：建筑環境與能源應用工程;核心課程群;建筑環境學;流體輸配管網

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）06-0087-02

一、引言

建筑環境與能源應用工程專業培養目標是培養具備室內環境設備系統及建筑公共設施系統的設計、安裝調試、運行管理以及建筑自動化的方案制定，并具有初步的建筑環境設備系統的應用研究和開發能力，很顯然這個專業是工程性非常強的專業，那么對于該專業課程體系的建設以及課程的內容應該體現工程的系統性和整體性。

二、建筑環境與能源應用工程專業核心課程現狀與存在的問題

改革開放以來，我國從計劃經濟轉向市場經濟，原供熱通風專業考慮的主要是建筑物單純的供熱和空調，缺少建筑物內熱、濕、聲、光及空氣質量等的綜合考慮，尤其對創造人工建筑環境的重要性認識不足。所以1998年國家專業調整后，建筑環境與能源應用工程專業又增設了《建筑環境學》、《流體輸配管網》和《熱質交換原理與設備》等三門專業基礎課。在修完共六門專業基礎課后，至少要陸續修圖1所示的專業課程[1]。

但是新增設的三門專業基礎課與圖1所示的專業課程內容重復、銜接性差，如《建筑環境學》定位為專業平臺課程起主導作用，雖與后續專業課有內容重復之處，但經過實踐證明卻是起到主導的作用[2]，但是《流體輸配管網》和《熱質交換原理與設備》卻沒有起到明顯的專業基礎平臺的作用，內容反而像專業課程共性的提煉和升華，對于未接觸過專業知識的人而言過于深奧且難懂。新增設的三門專業基礎課必須要開設，學生學時增加，但是效果卻不顯著，尤其是后兩門在這樣的定位下顯得可有可無。由于內容的重復，教師在授課過程中盡管互相溝通卻仍存在內容銜接不合理導致內容重復或重點遺漏等問題。

建筑環境與能源應用工程專業培養目標是高級工程技術應用性人才，既然他們以后要面對的是具體工程，那么應該強化他們工程的概念，并盡量讓他們了解整體性和系統性是工程項目必備的特性。根據對本專業畢業生的調查和回訪可知，根據專業課程的學習絕大部分畢業生掌握了本專業主要的技術，但是卻嚴重缺乏系統性和整體性的工程概念。

三、建筑環境與設備工程專業系統化核心課程群的建立

在深入研究和掌握新增設的專業基礎課和專業課的定位和內容后，確定課程群的元素，即哪幾門課成為群的一員;在明確課程群內部各課程關系的基礎上，確定課程的先后開設順序;在掌握課程群內各課程的內容后，優化教學內容、整合理論與實踐的教學環節，提升教學實效性。

在明確學生的培養目標后，教師在教學過程中一定要讓學生知道：在可持續發展的今天建筑環境與能源應用工程專業的任務，要完成此任務應該采取哪些技術和手段，掌握此技術和手段的方式就是理論與實踐相結合，而且讓學生知道我們是工科專業，以后接觸的都是具體工程，工程的最大特點就是整體性和系統性。課題組成員根據多年來教學經驗，根據目前主要課程之間存在的問題，從系統化的角度，將講述調控和創造建筑環境技術手段的主要相關課程擬定為課程群，具體包括：《建筑環境學》、《供熱工程》、《空調工程》、《工業通風》、《建筑給排水》、《流體輸配管網》，其中《建筑環境學》是專業基礎平臺，起到讓學生明確專業任務的目的，相當于拋磚引玉的作用;《供熱工程》、《空調工程》、《工業通風》、《建筑給排水》是對創造建筑內部環境的技術和手段的講解和介紹;《流體輸配管網》是所有技術和手段共性的提煉和總結。課程群內課程的定位和開設順序如圖2所示[3]。

四、完善核心課程群的必備條件

1.科學設置課程群。課程群是以項目的形式，綜合相關幾門核心課程的內容，完成從構思-設計-實施到運作的過程，不僅鞏固基礎知識，還提高了工程應用技能及強化了工程系統性和整體性概念。課程群項目內容涵蓋若干門核心課程的內容，具有豐富的題材和實踐空間，通過研究和試驗，完善項目的合理設置及指導性方法。

2.建立課程群教育模式的高素質的教師隊伍。教師是教學過程的設計者和控制者，他的角色應該是導演。從以教師為中心轉向以學生為中心，引導學生主動學習，引導學生思考研討，增加主動學習和動手實踐，強調分析問題和解決問題的能力，增強概念學習。如何從簡單的知識二傳手向教學過程導演的轉換，提高教師本身的認識和素質以適應高級應用型人才培養模式，是核心課程群建設成功的關鍵之一。

3.以總―分―總系統化思路定位群內元素及其開設順序，最后的“總”其目的是提煉和升華各技術手段的共性和特性，強化學生工程系統化概念，這個過程的教與學是需要花心思設計的，同時也是核心課程群建設的難點所在。

五、結論

建筑環境與能源應用工程專業系統化核心課程群建設首先是以專業基礎課程――《建筑環境學》為平臺進行建設的，是建筑環境與能源應用工程專業特色;其次從工程系統性角度建立專業核心課程群，從系統化角度建立群的元素;最后以總―分―總系統化思路定位群內元素及其開設順序。通過建筑環境與能源應用工程專業系統化核心課程群建設和實施，同時完善和優化培養方案和教學大綱，使本專業的同學建立工程系統性和整體性的概念，進而達到本專業的培養目標。

參考文獻：

[1]付祥釗.建筑環境與設備工程專業本科教育設置平臺課程的研究[J].高等建筑教育，2004，13（3）：58-60.

第9篇：基礎工程的概念范文

【關鍵詞】概念設計；協同工作；結構體系

在當今的結構設計中，計算機及其結構程序在結構工程中得到大量地應用，少去繁瑣的計算過程。這要求結構工程師對整體結構體系與各基本分體系之間的力學關系有透徹的認識，把結構基礎本概念弄清，受力明確，把概念設計應用到實際工作中去。

1 概念設計的重要性 。

所謂的概念設計一般指不經數值計算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規范中難以規定的問題中，依據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想，從整體的角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法，可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算，具有較好的的經濟可靠性能。同時，也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。

比如，有的設計人員用多、高層結構三維空間分析程序來計算底層框架，還人為的布置一些抗震墻，即不能滿足樓層間的合理剛度比，也不能正確地反映底層框架在地震時受力狀態。問題在于結構概念不明確，沒考慮這兩種結構體系的差異。軟件的選擇和使用不當，造成危害是不容忽視的。汶川地震中，大部分的底框結構，在設計中沒有充分考慮剛度問題，底層框架全部倒塌。美國一些著名學者和專家曾警告工業界：“誤用計算機造成結構破壞而引起災難只是一個時間的問題。”然而避免這種情況，概念設計的思想不妨是個好方法。

運用概念設計的思想，也使得結構設計的思路得到了拓寬。傳統的結構計算理論的研究和結構設計似乎只關注如何提高結構抗力R，以至混凝土的等級越用越高，配筋量越來越大，造價越來越高。結構工程師往往只注意到不超過最大配筋率，結果肥梁、胖柱、深基礎處處可見。以抗震設計為例，一般是根據初定的尺寸、砼等級算出結構的剛度，再由結構剛度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，結構剛度越大，地震作用效應越大，配筋越多，剛度越大，地震力就越強。這樣為抵御地震而配的鋼筋，增加了結構的剛度，反而使地震作用效應增強。其實，為什么不考慮降低作用效應S呢？對結構概念的不清析，在結構設計中會犯嚴重的錯誤。

概念設計是展現先進設計思想的關鍵 ，一個結構工程師的主要任務就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結構總體方案的設計 ，并能有意識地處理構件與結構、結構與結構的關系。強調概念設計的重要 ，主要還因為現行的結構設計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性 ，比如對混凝土結構設計 ，內力計算是基于彈性理論的計算方法 ，而截面設計卻是基于塑性理論的極限狀態設計方法 ，這一矛盾使計算結果與結構的實際受力狀態差之甚遠 ，為了彌補這類計算理論的缺陷 ，或者實現對實際存在的大量無法計算的結構構件的設計 ，都需要優秀的概念設計與結構措施來滿足結構設計的目的。同時計算機結果的高精度特點 ，往往給結構設計人員帶來對結構工作性能的誤解 ，結構工程師只有加強結構概念的培養 ，才能比較客觀、真實地理解結構的工作性能。概念設計之所以重要 ，還在于在方案設計階段 ，初步設計過程是不能借助于計算機來實現的。這就需要結構工程師綜合運用其掌握的結構概念 ，選擇效果最好、造價最低的結構方案 ，為此 ，需要工程師不斷地豐富自己的結構概念 ，深入、深刻了解各類結構的性能 ，并能有意識地、靈活地運用它們。

2 協同工作與結構體系 。

著名的美國工程院院士林同炎教授在《結構概念和體系》一書中為結構工程師提供了廣泛而又有獨特見解的結構概念基礎知識和設計實例。該書著重介紹用整體概念來規劃結果總體方案的方法，以及結構總體系和個分體系尖的相互力學關系和簡化近似設計方法。為結構工程師和建筑師在設計中創造性地相互配合，設計出令人滿意的建筑奠定基礎。

結構的協同工作表現在基礎與上部結構的關系上 ，必須視基礎與上部結構為一個有機的整體 ，不能把兩者割裂開來處理。舉例而言 ，對磚混結構 ，必須依靠圈梁和構造柱將上部結構與基礎連接成一個整體 ，而不能單純依靠基礎自身的剛度來抵御不均勻沉降 。在汶川地震中，就砌體房屋總體而言，破壞程度隨建造年代的推移而明顯減輕。在調查中發現，嚴格按照規范進行計算并采取設置構造柱等措施的砌體房屋，在遭遇比當地設防烈度高1度的地震影響時，尚無倒塌的情況。實踐證明，除高烈度區外，對砌體房屋只要做到合理設計，認真施工，是能夠達到相應的抗震設防要求的。對協同工作的理解 ，還在于當結構受力時 ，結構中的各個構件能同時達到較高的應力水平。

在汶川地震中、短柱剪切破壞較多。混凝土柱因填充墻等非結構構件砌筑不當，受到約束而形成短柱，短柱不利抗震，地震中大多發生剪切破壞在多高層結構設計時 ，應盡可能避免短柱 。在多高層結構設計時 ，應盡可能避免短柱 。其主要的目的是使同層各柱在相同的水平位移時 ，能同時達到最大承載能力 ，但隨著建筑物的高度與層數的加大 ，巨大的豎向和水平荷載使底層柱截面越來越大 ，從而造成高層建筑的底部數層出現大量短柱 ，為了避免這種現象的出現 ，對于大截面柱 ，可以通過對柱截面開槽 ，使矩形柱成為田形柱 ，從而增大長細比 ，避免短柱的出現 ，這樣就能使同層的抗側力結構在相近的水平位移下 ，達到最大的水平承載力 ;而對于梁的 跨高比的限制 ，一般還沒有充分認識到。

在目前建筑結構抗震鑒定及加固中，協同工作與結構體系概念的思想也應得到延伸。在1976年唐山地震中，天津市加固的2萬間民房無一倒塌，但天津第二毛紡廠三層的框架廠房，卻因偏重于傳統構部件的加固 ，忽視結構總體抗震性能的判斷，造成不合理的加固使抗震薄弱層轉移，仍然倒塌。在汶川地震中進行過抗震加固的房屋，地震中大多數破壞較輕；同一地段未進行加固的房屋，破壞相對要嚴重的多， 更說明抗震設計和對結構體系的傳遞受力的清析的的重要性。

3 結語

結構工程師對結構要有整體工作的原則。在概念設計，結構體系，各構件協同工作日益重要的今天 ，要求結構工程師應有深厚的基本理論基礎 ，并能不斷吸取他人先進的設計思想，做到 :1 .結構功能與外部條件一致 ;2 .充分發展 先進的設計理念 ;3 .發揮結構的功能并取得與經濟的協調 ;4.更好地解決構造處理 ;5. 利用定量的計算進行抗震分忻 ;6.用概念來判斷計算的合理性。對自己的作品、設計，應經常進行深刻的反思 ，對每一項設計都精益求精。

參考文獻

[1]林同炎，結構概念和體系，中國建筑工業出版社