基础工程的概念精选(九篇)

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第1篇：基础工程的概念范文

基于振型的位移展开

1基于振型的位移公式推导

振型是结构空间位移的坐标基，所有位移都可通过振型进行展开。同理，内力和应力也可由振型展开，据此可定量化反映结构某方向上的变形状态。结构位移的展开公式如下，设结构的位移表达式为其中，s为位移空间向量;v为位移的幅值，即最大值。式(1)展开的关键是s向量的推导，假定s向量可展开为在式(2)两侧前乘Tr，并利用振型展开的正交性，可以得到利用式(3)和式(4)可将任意空间向量展开成以结构振型为坐标基的空间向量之和的形式。

2基于振型的位移展开

(1)平面问题的振型展开某5层框架结构，如图1所示，每层的质量和刚度均为m和k，结构的位移有以下两种形状，应用本结构的振型加以展开。利用以上推导出来的公式，可求出A和B展开以Φ为坐标基的式子AT和BT，见下页式(7)和式(8)所示。

从式(7)、式(8)可以看出，对于位移形式较为简单的A式，第一振型占主导地位，各自由度处几乎占总反应的80%以上;相对较为复杂的B式，第一振型占总反应的比例有所下降，但仍以第一振型为主。所以对于中、低高度类型结构，传统的Pushover方法具有一定的使用价值。(2)空间位移的振型展开假定某3层5榀3跨规则框架结构，如图2所示，长度方向5跨40m，宽度方向为3跨13m，层高3m。坐标轴方向:长度方向为x轴，宽度方向为y轴，高度方向为z轴。混凝土强度等级为C40。

结构除承担自重外，另外沿X轴和Y轴正方向每层梁柱交点施加集中荷载。对结构进行动力特性分析，前5阶频率和振动形态如图3所示。取结构中某一榀框架柱空间位移值，用前8阶振型展开，并观察各方向上位移量所占比例。某柱的位移分量为:［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］，表示单元i端和j端自由度位移，分别为每端的3个平动和3个转动，共12个位移量。位移用前8阶振型展开式如式(11)所示。

从式(11)可以看出，由前8阶振型的位移展开式基本上达到了总位移的80%以上，满足一般结构设计精度的需要，故用振型指导概念设计仅需观察前几阶振型即可。

基于振型的概念设计

对于一般建筑，概念设计时，平面和空间布置尽可能规则、刚度连续;在振型上，前几阶振型以平动或弯曲振型为主，推迟或减小剪切振型、扭转振型、局部振型和耦合振型。结构的变形主要表现为4种情况:平动变形、纯扭变形、平动耦联变形和平扭耦联变形。平动和扭转振型方向因子计算公式如下。平动振型方向因子:当结构的外形确定后，平动振型方向因子和扭转振型方向因子完全确定。振型方向因子的大小决定了各阶振型中不同方向上变形状态及所占比例，对分析结构在荷载作用下的力学性能具有重要意义。图2中框架结构振型方向因子如表1所示。

由于本框架横向宽度13m，纵向长度40m，前两阶振型为平动振型，分别为纵向和横向变形;第3阶振型为弱平动耦联，同时伴有扭转变形;第4阶基本上还表现为横向平动;第5阶为较强的平动耦联，伴有扭转变形。因此，在结构设计时，要注意角柱的配筋，同时边柱的配筋也要引起注意，防止扭转破坏。利用振型指导结构概念设计的步骤如下:

(1)建立结构模型，对其进行动力特性分析，结构频率避开场地特征频率、设备工作频率和人的敏感频率等范围，满足适用性和安全性要求。

(2)观察结构振型模式，利用振型方向系数量化各阶振型中不同方向上变形量，判断结构的变形状态。

(3)对于某些不规则结构的角柱和边柱，鉴于其变形的特殊性，应采取必要的构造措施，防止脆性破坏。

(4)对于特别不规则结构，应加强某些楼层或某些杆件的构造措施，提高结构的延性性能。

结论

利用结构振型为坐标基，对任意位移进行展开，进而利用振型方向因子对各振型不同方向上的变形值进行量化，得到以下结论:

(1)任意位移均能以振型为空间坐标基进行展开，并且根据结构的规则程度，仅需前几阶振型就能满足工程精度需要。

(2)利用振型方向因子可以量化结构在荷载作用下的变形顺序及平扭振型所占的比例。

第2篇：基础工程的概念范文

长久以来，除了高等数学外，自动化专业所需要的工程数学知识散见于多门课程之中，例如线性代数、复变函数理论，积分变换等。各个课程通常强调各自的理论体系，一些知识学习理解比较困难，但后续专业课程甚至专业生涯中都很少用到。因此，在精简教学课时的教改大潮中，一些学校将某些工程数学课程逐出教学计划，以腾出足够的课时给随着信息技术迅速发展而需要开设的课程。但是，这样又给学生造成知识体系的缺失，不利于构建学生完整的知识结构。因此，如何用不多的课时，教给学生必要而足够的工程数学知识，就成为应用技术主导型自动化专业教学改革的一个值得注意的课题。

北京信息科技大学自动化专业是国家级特色建设专业“控制工程数学基础”课程是我校自动化学院的公共专业基础课，是重点建设的课程之一。为我校自动化、智能科学技术、电气工程及自动化等专业本科生开设的必修课，其先修课程为高等数学，后续课程有电路分析基础、自动控制原理、现代控制理论、系统仿真、数字信号处理、计算机控制系统等，它是一门理论性和实践性较强的工具类课程。

“控制工程数学基础”课程对培养学生学习兴趣、夯实学生基础知识、进行后续课程的学习起着非常重要的作用。也可以这样说，本课程教学的成功与否直接关系到学生基本素质与能力的培养与发展。学生对该课程学习的好坏、对有关知识点掌握的熟练程度如何，能否有效地实施相关实践教学环节，将直接关系到学生运用专业知识解决实际问题的能力。因此，我们在“控制工程数学基础”课程的教学内容安排上进行了改革，修订了新的教学大纲。

2.教材改革

我校“控制工程数学基础”课程的教学以前选用的教材是“信号与系统教程”学生普遍对该课程非常重视，但其内容对于大一学生来说，有很大的难度，不容易学懂。为了调动学生学习的积极性，堤高教学效果，促进教学质量的堤高，我们课程组探索和尝试着对课程的教学内容进行改革，出版“控制工程数学基础”教材，以堤高教学的实际效果。

本课程教材改革是由该学科内容的抽象性、逻辑性和系统性以及所要求的基础知识的广博性所决定的。课程教材的编写应该考虑到以下三个问题：首先是对于自动控制的相关基本概念、原理和方法应有明确的表述，使学生形成对整个理论体系一个总体的把握。其次是适当增加控制理论教材中工程应用的例子，把新的知识建构在学生已有的知识结构的基础上。第三，在改革教材方面，采取以教材为主，与之对应的辅导材料为辅的教学参考模式。

3.教学内容体系研究

教学内容是教学改革的重要一环。针对教学实际情况，结合专业培养人才目标的需要，我们对本课程内容进行了调整和充实。基本概念、基本原理、基本方法必须要牢固掌握，加强训练的力度和内容。一些定理的证明不追求其严密性，只给出简要的解释或说明，重点强调结论的正确内涵直观意义和满足条件。面向实际应用的问题，强调其来龙去脉，便于面向对象处理问题。具有物理背景内容的教学，如滤波器等，增加物理系统的实例。物理意义弄清楚，不仅有利于学生理解内容，而且便于记忆一些传统教学内容不便表述或计算的问题。

教学内容要使学生明了怎样把所学理论用于工程实际，促进课程教学内容的改革。在教学内容的组织与安排上，将各章节定为既相对独立的教学周期，又与下一章节内容有机结合，相辅相成。这样所有的教学内容通过这种周期循环和相互连接、重复与不断强化的过程，就可以达到使学生理解所学理论的知识体系和扎实学生理论知识的目的。比如教学过程中，通过一个运动控制系统的实例，就可以给出一些基本控制理论概念，然后用基本物理知识和数学知识对它建立数学模型。

傅里叶变换、拉普拉斯变换和z变换是工程实践中用来求解线性常微分方程的简便工具，同时也是建立系统在频率域数学模型-频率特性、复数域的数学模型-传递函数和z域的数学模型-脉冲传递函数的工程数学基础。这些工程数学的运算能力是自动化及相关专业从事科研和技术工作的基本功，而在目前的课程体系中，像傅里叶变换、拉普拉斯变换和z变换是分别在不同学期、不同课程中讲授的，学时又较少，这样就造成学生对这些知识的掌握缺乏系统性和扎实性，在本科生毕业设计和研究生教学中明显地暴露出来这方面的弱点。

本教学改革以控制工程所需要解决的问题为出发点，在教学内容的组织上采取循序渐进，逐步深化，强调基本概念的理解和应用，减少一些定理和公式的太细的推演过程。在教学过程中，我们在确保课程体系完整的情况下，注重教学内容的整合和更新，因材施教。在授课内容上，分别讲解复变函数基础知识、微分方程、傅里叶变换、拉普拉斯变换、Z变换等方面的工程数学知识。为了使自动化专业学生对工程数学的应用背景有足够的了解，单辟一章讲解控制工程导论，这对于学生站在一个较高的层面来工程数学的作用很有帮助。不仅如此，在相关章节中，还分别介绍了相关数学知识在滤波器、电路分析、脉冲传递函数等方面的应用。由于是从专业的角度来叙述相关应用，不仅有助于学生理解数学知识，对将来专业课程的学习也会很有裨益。在教学的结构安排上，先讲述时域分析法，然后变换域（频域、复频域和z域）分析的方法。

4.制定教学大纲

课程教学大纲决定了课程性质、知识点以及能力培养的目标。为了制定有针对性的教学大纲，我们课程组反复讨论该课程在专业中的地位及与其它课程间的联系，从而形成了该课程的知识点及能力培养模块。“控制工程数学基础”是一门理论性较强的专业基础课。本课程的目的和任务是使学生掌握控制工程数学基础的基本概念、基本理论和基本分析方法，为后续课程的学习奠定必要的基础。

根据重点突出、系统性强的要求，并针对本课程在低年级开设的实际情况，学生们还没有关于自控等的概念的情况，本课程安排48学时。主要强调“三大变换”的数学概念，物理概念和工程概念，重点突出信号的时域和变换域分析、信号传输与处理。我们设计的课程教学内容和基本要求如下：

1.控制工程导论。

这一章主要是明确课程的内容、作用和培养目标。要求是了解控制工程、控制理论的一些概念；掌握线性系统的性质等内容。约3学时。

2.复数与复变函数基础。

这一部分是基础，需要进行深入、细致的讲解。主要是掌握复数、复变函数的概念；掌握复数的乘幂与方根的求解方法；理解映射的概念。约6学时。

3.连续系统时域分析。

这一部分是重点，要求掌握一些常用的控制信号及其运算，掌握时域系统数学模型微分方程的求解；理解并掌握系统的时域响应，特别是阶跃响应和冲激响应。约9学时。

4.连续系统频域分析的工程数学基础。

这一部分是基础性的重点，要理解傅里叶变换及其反变换；掌握傅里叶变换的性质与应用；了解频域数学模型-频率特性的基本概念及傅里叶变换在系统频域分析中应用。约6学时。

5.连续系统复频域分析的工程数学基础。

这一章是关键的内容，要理解拉普拉斯变换及反变换；能灵活运用拉普拉斯变换的性质；掌握拉普拉斯变换在系统复频域分析中应用；了解并掌握传递函数的基本概念。约11学时。

6.离散系统的工程数学基础。

这一部分是课程的另一个重点内容，讲述离散系统。要求理解采样的基本概念；掌握一些典型的离散序列；掌握差分方程及其求解；掌握z变换及其性质；掌握脉冲传递函数的基本概念；掌握z变换在系统分析中的应用。约13学时。

通过制定教学大纲，体现了数学理论、物理概念和工程应用的三结合，如不同变换域间的内在关系；还体现了课程群间的相互联系。在结构安排上，以连续控制系统和离散控制系统的分析处理为主线，先时域分析法后工程数学分析法（积分变换法）。突出概念，层层展开，逐步加深，体系严密，选材丰富，浅显易懂，以介绍结论为重点，易于大学低年级学生的理解。

5.结语

第3篇：基础工程的概念范文

关键词：结构设计;概念设计;措施

1 在建筑设计中，概念设计至关重要

它反映了结构工程师的水平，下面就这个问题谈谈本人的看法

1.1 概念设计的重要性 概念设计是展现先进设计思想的关键,一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计,并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。一般认为,概念设计做得好的结构工程师,随着他的不懈追求,其结构概念将随他的年龄与实践的增长而越来越丰富,设计成果也越来越创新、完善。遗憾的是,随着社会分工的细化,大部分结构工程师只会依赖规范、设计手册、计算机程序做习惯性传统设计,缺乏创新,更不愿(不敢)创新,有的甚至拒绝对新技术、新工艺的采纳(害怕承担创新的责任)。大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天,对计算机结果明显不合理、甚至错误而不能及时发现。随着年龄的增长,导致他们在大学的那些孤立的概念都被逐渐忘却,更谈不上设计成果的不断创新。强调概念设计的重要,主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性,比如对混凝土结构设计,内力计算是基于弹性理论的计算方法,而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法,这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远,为了弥补这类计算理论的缺陷,或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计,都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。同时计算机结果的高精度特点,往往给结构设计人员带来对结构工作性能的误解,结构工程师只有加强结构概念的培养,才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。概念设计之所以重要,还在于在方案设计阶段,初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念,选择效果最好、造价最低的结构方案,为此,需要工程师不断地丰富自己的结构概念,深入、深刻了解各类结构的性能,并能有意识地、灵活地运用它们。

概念设计重要，还在于方案设计阶段，初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构师综合运用其掌握概念，选择效果最好、造价最低的方案，为此，需要工程师不断地丰富自己的结构概念，了解各类结构的性能，并能有意识地运用它们。

2 协同工作与结构体系

协同工作的概念广泛存在于设计中，我们均不希望其在未达设计寿命时，某些部件出现破坏。对于建筑结构，协同工作的概念是要求结构内部各构件相互配合，共同工作。这不仅要求结构构件在承载能力极限状态能共同受力，协同工作，同时达到极限状态，还要有相同的耐久性。结构协同工作表现在基础与上部结构的关系上，必须视基础与上部结构为一个有机整体，不能把两者分开处理。如砖混结构，必须依靠圈梁和构造柱将上部结构与基础连成整体，而不能单纯依靠基础刚度来抵御不均匀沉降，所有圈梁和构造柱设置，必须围绕这个中心。

协同工作还在于当结构受力时，结构中各构件能同时达到较高的应力水平。在多高层结构设计时，应尽量避免短柱，其目的是使同层各柱在相同水平位移时，能同时达到最大承载能力，但随着建筑物高度不断增大，巨大的竖向和水平荷载使底层柱截面越来越大，从而造成高层建筑底部数层出现大量短柱，为了避免这种现象，对大截面柱，可以通过对柱截面开竖槽，使矩形柱成为田形柱，来增大长细比，避免短柱出现，这样就使同层抗侧力结构在相近的水平位移下，达到最大水平承载力；而对于梁的跨高比，长、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、负弯矩也很大，其配筋由水平力决定，竖向荷载基本不起作用，甚至梁端正弯矩钢筋会出现超筋现象，同时梁剪力增大，使柱的轴力增大，这是不符合协同工作原。多高层结构设计目的是抵抗水平力作用，防止扭转，为有效的抵抗水平力作用，平面上两个正交方向的尺寸宜尽量接近，保证这两个方向上惯性矩相等，防止一个方向强度太大，另一方向较弱，因此，抗侧力结构（柱、剪力墙）宜设置在四周，以增大整体抗侧刚度及抗扭惯性矩，并加大梁或楼层的刚度，使柱或剪力墙能承担较大整体弯矩。防止扭转是因在扭转发生时，各柱节点水平位移不等，距扭转中心较远的角柱剪力很大，中柱剪力较小，破坏由外向里。为防止扭转，抗侧力结构应对称布置，宜设在结构两端，紧靠四周设置，以增大抗扭惯性矩。因此，高层建筑中，尽管角柱轴压比较小，但其在抗扭过程中作用很大；在水平力作用下，角柱轴力变化幅度很大，这样势必要求角柱有较大变形能力。由于角柱上述作用，角柱设计时在承载力和变形能力上都应有较多考虑，如加大配箍，采用密排箍筋柱等。

3 建筑结构的简化计算

3.1 结构安全度的人为控制 高层建筑结构的设计计算，目前结构工程师都已广泛采用各类结构软件电算程序进行。在这种情况下，高层结构的简化计算还要不要如果要，深度应该达到什么程度结构工程师根据实际工程设计的经验，一致认为答案是明确的，要简化计算，而且要达到一定的深度，但也不必过于繁琐，要力求快速，简捷，明了，并能把握结构的主要受力特征。

3.2 结构设计的经济合理 结构工程师通过高层建筑结构的简化设算，可以在正式电算前得到主体抗侧力结构及其楼盖结构的合理布置和截面的合理确定，下一步的电算实际上成为简化计算的辅证和深化，这样一方面，可以不必在上机后来回调整，节省电算时间，使电算更快捷有效，电算结果也容易比较放心，另一方面结构的布置，断面的确定比较快的得到经济合理的实现，从而使结构设计更加经济合理。

4 概念设计在建筑结构设计中的应用

4.1 平面设计 在水平荷载作用下结构侧移已成为高层建筑设计中的关键控制因素，如何在满足相关要求的前提下选择更好的抗侧力体系成了结构工程师追求的重大目标。建筑平面的形状宜选用风压较小的形式，并应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响，还必须考虑有利于抵抗能力和竖向荷载，在地震作用下，建筑平面要力求简单规则。风荷载作用下则可适当放宽，因为结构整体弯曲变形所引起的侧移与结构体系抵抗倾覆力矩的有效宽度的三次方成反比例关系，所以不宜建筑宽度很小的建筑物。

4.2 剖面设计 竖向传力体系设计 1)应注意控制建筑的高度比。2)高层建筑的抗侧力结构刚度，应注意由基础向顶层逐渐过渡，要尽量避免出现在竖向上刚度发生突变的现象，以免由于刚度的较大突变而削弱其抵抗水平荷载的能力。3)由于使用上的要求造成刚度变化特别大，或结构布置发生变化时必须设置结构转换层。4)高层建筑必须有相应的锚固深度，此锚固深度可结合布置设备用房和地下停车库的需要，作为一层或多层地下空问，这对降低高层建筑的心有利，可提高建筑抗震能力及抗倾覆能力。

竖向形体设计 1)截锥形。采用由下而上分段逐渐减小楼层面积阶梯状体型，能使房屋刚度大大增加，由于房屋顶部的楼面尺寸比底部小，除『在建筑使用功能方面存在优点外，在抗风和抗震方面也具有一定的优越性。2)上窄下宽形。高层建筑随着高度的增加在符合竖向结构的要求下，楼身向上不断收进与变细，这样可减轻承受的风力，降低楼体的重心，加强结构的稳定性，这种形体主要包括上削楔形体和退缩体，上削楔形体利于抗风，抗震，并呈现稳固坚韧的特性，退缩体的形式比较多样，有收进式，截切式，台阶式。3)新月形。新月形房屋就像一个竖向的悬臂壳体一样，能有效地增加它低抗侧向力的刚度，它的作用就像波形的屋面壳体能有效地抵抗重力荷载一样，重力荷载由柱―壳一框架承受，侧向荷载由竖向的壳体抵抗，该壳体由于楼面结构的加劲作用而得以加强，新月形的壳体形式能有效地抵抗对称作用与它的侧向力。

4.3 基础设计概念 基础选型及特点。根据不同建筑的地理位置结构形式可选择桩基础，箱形基础和筏形基础。桩基础，当地基土质较软弱，建筑物层数较多，荷载较大的情况下，天然地基不能满足地基承载力的要求可以采用桩基将上部结构荷载直接传到下部坚实的持力层，高层建筑的桩基础可采用预制钢筋混凝土桩，混凝土灌注桩和钢管桩。箱形基础，箱开基础在高层建筑中广泛应用。它整体刚度好，能将上部结构的荷载均匀地传给基础，对上部结构能良好地嵌固，箱基有效地抵抗不均匀沉降，并与周围土体协同工作，提高建筑物的抗震和抗风能力。筏形基础，筏形基础适用于上部结构荷载较大，地基承载力较低的工程，筏形基础整体较好，刚度大，能有效地分散上部结构的荷载，调整基底的压力和不均匀沉降。

5 结束语

概念设计，从某种程度上可以认为是整体工作的原则，在计算机辅助设计日益广泛的今天，要求结构工程师具有深厚的基本理论基础，清晰的结构整体概念，这样才能做出更安全，更经济，更高效的作品。

参考文献

［1］王树中.建筑结构的方案设计［J］.山西建筑，2004，30(6)：14.

第4篇：基础工程的概念范文

关键词：建筑结构；概念设计；结构设计

概念设计的宗旨是在特定的建筑空间及环境条件下, 用整体概念来考虑结构的总体方案, 并能有意识地发挥和利用结构总体系和各基本分体系之间的力学特性与关系。建筑物是一个整体空间结构, 各种构件以相当复杂的方式共同工作, 并不是脱离总的结构体系的单独构件。作为结构工程师, 不应过度依赖计算机和盲目照搬规范, 应把概念设计应用到实际工作中去。

1概念设计的定义

结构设计分为理论和概念设计。理论设计是结构工程师根据计算理论和规范, 在对结构进行计算模型的假设及受力状态的假定的前提下, 对结构进行计算分析, 得出数据式的结果, 然后利用结果进行设计。概念设计是指不经数值计算, 尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中, 依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想, 从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。

在建筑设计的方案阶段, 从总体出发, 采用概念性近似计算方法, 能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。这种方法虽有一定误差, 但概念清楚、定性准确、手算简单快捷, 能很快选择出最佳方案, 具有较好的经济、可靠性能, 同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

2概念设计的意义

概念设计的应用面非常广泛,几乎蕴含了所有的结构设计。在不确定因素多、受力状况变化较大的抗震设计、高层建筑设计、基础设计中, 概念设计的应用尤显重要和突出。

概念设计的重要性, 主要体现在三方面：一是因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性。为了弥补计算理论的缺陷, 或实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计, 都需要用概念设计来满足结构设计的目的。二是由于在方案设计阶段, 初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念, 选择效果最好、造价最低的结构方案。概念设计在设计人员中提得比较多, 但往往被人们片面地理解, 认为其主要是用于一些大的原则, 如确定结构方案、结构布置等。其实, 在设计中任何地方都离不开科学的概念作指导。三是由于计算机计算结果的高精度, 容易给结构设计人员带来对结构工作性能的误解, 过分地依赖于计算机和设计软件, 进行习惯性、传统的结构设计, 对计算结果明显不合理、甚至错误的地方不能及时发现, 使许多的建筑结构留下安全隐患因此, 概念设计在结构设计中具有重要的地位。

3 概念设计的一般原则

3.1合理选择结构方案, 形成良好结构体系

一个成功的设计必须选择一个经济合理的结构方案,即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。必须对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析, 并与建筑、水、电等专业充分比商, 在此基础上进行结构选型, 确定结构方案, 必要时还应进行多方案比较,择优选用。

要形成良好的结构体系, 要求结构构件在承载能力极限状态下能共同受力、共同变形、协同工作, 有相同的耐久性, 同时达到极限状态。还要正确处理基础与上部结构之间的关系, 必须把基础与上部结构视为一个有机的整体, 不能把二者割裂开来。

3.2恰当选用计算简图, 正确分析计算结果

结构计算是在计算简图的基础上进行的, 计算简图选用不当而导致结构安全事故屡有发生, 因此选择恰当的计算简图是确保结构安全的重要条件。计算简图应有相应的构造措施来保证。

由于软件种类繁多, 不同软件往往会导致不同的计算结果, 加之由于程序与结构某处实际情况不相符合、或人工输入有误、或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果, 因此工程师的知识、经验是不可缺少的, 工程师应全面了解程序的适用范围、技术条件等, 认真分析计算结果, 慎重校核, 做出合理判断, 不可迷信电脑。

4概念设计的应用

4.1抗震概念设计

地震具有难以把握的复杂性和动态变化的特点, 要准确地预见建筑物所遭遇的地震特性及详细参数, 是难以做到的。只有辅以准确的概念设计, 在宏观上对抗震结构进行控制，正确分析计算结果, 合理地对薄弱环节采取构造加强措施,才能在经济合理的前提下, 设计出抗震性能优良的建筑。为了保证建筑具有足够的抗震能力, 通过概念设计从宏观上控制结构的抗震性能应充分考虑以下环节：①选择对抗震有利的场地及地基, 避免地面变形的直接危害, 采取措施保证地基的稳定性。②进行合理的基础设计, 同一结构单元不宜设置在性质不同的地基土上, 不宜采用不同的基础形式, 设计时宜最大限度地发挥地基的潜力。③建筑物的体型应力求简单、规则、对称, 质量和刚度变化均匀, 以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。④选择合理的结构体系, 抗侧力构件力求均匀对称, 设多道抗震防线, 避免局部出现薄弱部位, 要求结构布置受力明确, 传力简捷。⑤各类构件之间要有可靠的连接, 并具有必要的强度和变形能力, 从而获得整个结构良好的抗震性能。⑥强调结构空间整体性, 平面加强连接, 竖向确保足够的整体刚度。⑦重视对非结构构件的处理, 利用其对主体结构的有利影响, 避免不合理设置导致对主体结构的不利影响。⑧尽量减轻结构自重,减少地基土压力, 从而降低向建筑物传输的地震力。

4.2高层建筑结构概念设计

高层建筑结构概念设计中以下几个问题值得重视：①正确认识高层建筑的受力特点, 选择合理的结构类型。高层建筑的受力特点不同于低层建筑。高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构, 水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响, 水平荷载是结构设计的控制因素。结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度和足够的刚度, 使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。由于高层建筑的受力特点, 选择切实可行的结构类型是非常必要的。②正确选择合理的结构体系。由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾, 因此采用何种抗侧力结构是结构设计的关键性问题。选择高层建筑结构抗侧力体系通常需要考虑的两个主要原因是建筑物的高度和用途。③选择合理的结构布置。结构布置的合理与否很大程度影响着建筑的使用、结构的经济性和施工的合理性。结构布置不当,常常造成薄弱环节, 引起震害。在结构布置时, 应加强结构的整体性及刚度, 加强构件的连接, 加强结构的薄弱部位和应力复杂部位的强度。④提高结构的抗震性能。由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑, 因此在地震区进行高层建筑结构设计时, 除应保证结构具有足够的强度和刚度外, 还应具有良好的抗震性能, 结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量, 减弱地震破坏的影响。

4.3基础中的概念设计

地基土的不确定性很强, 至今还没有哪个模型能够对其作精确的描述。因此, 在基础的设计中, 更需要根据基本理论知识及丰富的实践经验, 分析、预见可能出现的各种问题,从而找到合理的处理方案。因此, 概念设计在基础设计中的作用尤为重要。建筑结构设计常规的方法是将上部结构、基础作为彼此独立、离散的结构单元进行力学分析。实践表明, 这种常规法计算得到的基底应力和基础沉降量往往与实测值相差甚远。事实上, 基础问题的解决不宜单纯只着眼于基础。在上部结构设计过程中, 应该注意由于地基沉降变形差异而引起的上部结构次应力、开裂等不良现象。所以应该把基础和上部结构视为一个统一的整体, 从二者相互作用的概念出发来考虑基础方案。当然, 整体的相互作用分析相当复杂, 合理的方法应该从二者之间满足静力平衡和变形协调两个条件出发进行分析。设计人员除了具备土力学、地基基础的基本理论知识外, 还应该掌握基础与上部结构相互作用的基本概念、原理, 了解基础刚度变化对上部结构内力的影响、上部结构对基础变形的约束作用, 以及采用不同地基计算模型可能在基础和上部结构中产生的差异。这样, 在基础选型、布置以及地基模型、参数的选取时, 才能够从共同作用的角度加以考虑, 力求设计出最为经济、合理的基础方案。

第5篇：基础工程的概念范文

【关键词】概念设计的重要性；桩基础；剪力墙

概念设计至关重要。一定程度上它反映了一个结构工程师的设计水平，以下结合本人多年的设计实例，对概念设计的应用浅谈一下自已的一点看法。

一.概念设计的重要性

强调概念设计的重要，第一是因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷，比如：混凝土结构设计中，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，为了弥补这类计算理论的缺陷，就需要工程师有用清晰的概念设计，采取一些应对的措施。

强调概念设计的重要，第二是计算机的普遍应用，也使得结构设计人员对软件的过份依懒，对计算机结果明显不合理、甚至错误而不能及时发现，未进行相关的补充计算就认为设计没问题，而忽略程序的假定、适用范围、结构构件的实际受力状态等。说到底还是工程师的结构概念设计不够清楚。

强调概念设计的重要，第三是可以突破传统的一些观念，有所创新。比如：砼主梁高遇到建筑净高有特殊要求梁高不满足一般1/10～1/18的梁跨时、地下室顶板采用空心楼盖时、高层建筑采用厚（薄）空心板结构时，这时概念设计就显得特别重要了。

强调概念设计的重要，最后还在于方案设计阶段。方案设计过程需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择效果最好、造价最低的结构方案，为此，需要工程师不断地丰富自己的结构概念，深入、深刻了解各类结构的性能，灵活地运用它们.

以下为本人设计的某住宅小区的一幢高层建筑.

二.工程概况

本工程是湖南娄底某小区（总建筑面积45万平米）其中的一栋高层商住楼，地下一层为大型地下停车场及设备用房（总共约3.5万平米），地上为33层剪力墙结构住宅，高99.8m，，单体建筑面积约2.1万平方米，6度抗震设防区，设计地震基本加速度为0.05g，，设计地震分组为第一组，50年一遇基本风压为0.35KN/M2，场地类别Ⅱ类，剪力墙抗震等级为三级，由于地质条件较复杂（局部有溶洞、孤石），基础应业主要求采用无承台的人工挖孔灌注桩基础。为尽可能的满足建筑使用功能和业主的要求，结构必须处理好以下问题：

①中间楼梯、电梯楼板由于开洞，楼板在水平方向的有效长度小于5m，，不满足高层建筑技术规程相关的要求。

②由于结构体形较特殊，剪力墙结构布置既要满足地下室车库车位的需要，又要满足上部建筑使用功能的需要。

③由于业主要求桩基础设计为无承台，这样基础梁就成为了转换梁（局部还有悬挑转换梁），承载上部结构全部的荷载，而现行高层建筑技术规程没有地下室基础转换梁的介绍，因此地下室桩基结构模型如何进行模拟计算成为关键。

④业主为节约成本，要求我方对地上结构含钢量控制在36kg/m2，由于地下室净高受限制地下室的顶板采用了无梁的密肋楼盖，且顶板采用空心楼盖，即采用了新技术及新工艺，这样上部结构的嵌固部位的确定又成为关键。

三.根据概念设计采取的措施

针对以上情况，我们采取了如下措施：

①对于楼板水平方向有效宽度不满足现行《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）的要求，采取在楼梯间（剪刀楼梯）中部增设一片钢筋混凝土剪力墙予以加强。相应的，为控制结构振动的周期比，增加了各转角部位剪力墙的刚度（如加长剪肢长度）。

②剪力墙结构中尽可能多布置长肢剪力墙，尽量避免短肢剪力墙（因为短肢剪力墙受力性能较差，构造配筋率又较高，不经济）。由于本工程体型较特殊，除底层及地下室墙厚为250mm外，其它均为200mm厚，墙肢长度大多均大于1800mm，仅局部由于建筑开洞布置了二片短肢剪力墙。

③对于地下室桩基础层的模拟，为对桩长进行模拟，采用层高H≥4D的长柱（D为挖孔桩直径，本工程取1.5m），由于无承台，在SATWE模块中指定特殊构件为转换梁和框支柱进行模型计算。

④对于上部结构的嵌固部位，由于采用了无梁密肋楼板，与《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第3.6.3条中“作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构，”相悖，因此嵌固部位取用地下室的底板。

⑤对于电梯井处上、下的连接部分，为结构薄弱处，采取增大板厚及双层双向的配筋率。

四.结构整体计算数据分析

本工程整体结构计算采用PKPM中的SATWE和广厦GSCAD中的GSSAP两种不同软件程序进行计算对比。经分析比较，取终采用SATWE计算结果进行设计。

以上情况及计算结果表明：墙体采用fy=360N/mm2钢筋，墙体水平及竖向均为构造配筋。上部结构梁（包括连梁）采用fy=360N/mm2配筋面积均在2000mm2内，钢筋用钢量较省，也便于施工（最多上下双排各2根25）。受到了各方的好评。

五.结束语

1.对于高层建筑结构设计，必须认认真做好概念设计工作，分析总体结构特点和和结构难点，作出总体结构布置，建立较为简洁、可靠且符合实际的结构计算模型。

2.结构概念设计是一项集结构分析、结构优化方法以及计算机技术于一体的综合性技术工作，同时，亦是一门实用性很强的工作。它决定着一个项目建设的资金及成本，一个好的结构设计方案亦是安全的、经济的和美观的统一，并尽可能实现建筑师的构想。

3、概念设计是展现先进设计思想的关键，一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。一般认为，概念设计做得好的结构工程师，随着他的不懈追求，其结构概念将随他的年龄与实践的增长而越来越丰富，设计成果也越来越创新、

参考文献

第6篇：基础工程的概念范文

关键词：概念设计；结构设计；措施

前言

近年来，建筑产业突飞猛进的发展，带动了建筑结构方面的进步，也对建筑设计提出了更高的要求，在此种形势下，概念设计因为自身的优越性被得到了广泛的应用。概念设计无论从思想、方式方法、采用的手段、理论知识等方面都为建筑结构方面提供了科学有效的技术平台，同时也为建筑结构设计中出现的不确定因素提供了解决方法。因此，建筑结构设计中的概念设计与结构措施的分析具有重要研究价值的。

一、 概念设计的概念和步骤

概念设计是设计工程师根据设计理论、设计经验以及建设工程项目特点，通过对建筑结构的总体布局和布置抗震结构的措施，在建设工程项目结构设计初期对设计方案进行概念性的分析估算和比较，实现结构设计的多方面要求的目标。

概念设计的步骤包括分析、综合、评估的不断接近满意的三个阶段构成。

（1）分析：对问题过程进行全民的了解。它的特点是所分析的数据不完整，具有模糊性质。

（2）综合：产生解决问题的过程。这个过程是工程师将理论知识结合自己的经验，并发挥自己的想象力和创新意识，将工程设计规划落实到图纸的过程。

（3）评估：判断和比较选择方案的阶段。这个阶段是循环实施的过程，它的循环时间为选择到合适的方案为止，设计人员评估时，采用功能模型方式运用数据统计计算等其它手段进行，已获得具有经济合理性和技术可行性的方案。

二、 概念设计在建筑结构设计中的应用

（1） 建设场地合理化选择

建筑场地的选择是进行设计时首先要考虑和必须经历的阶段，一个合理的建筑场地对于建筑设计起着基础性和决定性的作用。在场地的选择过程中通常要考虑以下几大因素：建筑退界、防护距离、日照间距等。同时，在建筑结构设计过程当中，要充分考虑抗震的因素，避免在危险地段进行建设。如不能避免，应结合抗震措施消除危险，对于抗震地点的分析和选址、勘测一般在初步设计前进行。

（2） 根据现场情况选择建筑基础

建筑场地的选择完成后，再根据建筑的结构形式和地形特点选择合适的建筑基础。经常使用的基础包括：桩基础、箱型基础和筏型基础。其中在土质松软负载较大的多层结构中桩基础被普遍使用。在天然地基中，桩基础还可将荷载由上部结构传到下部坚实的持力层上，达到稳定可靠的目的。箱型基础整体刚度好，荷载从上部结构均匀传至下部结构中，从而保证结构的整体稳定性，减小了箱基础不均匀沉降的尺度，提高建筑结构的抗震能力，被广泛应用于高层结构中。

（3） 建筑主体结构的选择

建筑结构的选择以合理、对称为原则，因为布局合理的结构会降低扭转力，使非结构构件保持稳定的工作状态并降低材料的耗用。通常建筑结构的对称是以抗侧力结构主体为对称，如：剪力墙结构等。此外，建筑内结构的对称的实现需通过建筑平面工程按规定进行布置。实现结构对称的方法有：调整结构侧心、建筑物质心、平面形心的距离。通过对这三种方法的调整，使他们尽可能靠近，达到结构的对称。

（4） 建筑结构刚度的选择

建筑结构的刚度是设计中极为重要的指标之一，因此必须在设计中选择合理的刚度。合理的建筑刚度可以加长结构基本自振周期，从而降低地震带来的灾害，同时，采用合理的建筑刚度不仅可以减少消耗的建筑材料的数量，还可降低结构对空间的占用率，提高整个建筑平面的利用率，达到设计合理的效果。

三、 建筑结构设计中的结构措施

（1） 结构体系中保持协同工作

概念设计中的协同工作被广泛应用于建筑结构中，它要求结构内部各个部件之间相互协作，共同工作。这就要求结构构件不仅在承载力极限状态下能保持共同工作，还要求他们具有共同的耐久时间。建筑结构中的基础与上部工作，依据协同工作的理念，保持着一个统一的整体，共同承受荷载。还有砖混结构中的上部结构与基础之间必须通过构造柱与圈梁组合成统一的整体进行受力，而不能单独依靠建筑基础结构自身的刚度来承受荷载。所以，在建筑结构设计中，要以协同工作做为设计的理论依据。

在结构受力时，每个构件均能达到较高的应力水平为设计较为理想的状态，在多层结构进行设计时，就要避免各层短柱的出现，目的是提高相同平面处承受荷载的能力，在日益增多的高层建筑结构中，短柱出现的现象也逐渐增多，为了避免这种情况，需要使同层的抗侧力结构在相近的水平位移下。

（2） 协同工作中材料利用率

协同工作不仅能够提高结构的稳定性，同时还能提高材料的利用率。一般来说，材料利用率越高，结构的稳定性和协同工作能力也越高。在我国的建筑结构设计中，要求用最少的投入获得最大的产出是根本的目标，所以，对材料的充分利用是结构设计的基本要求。例如：矩形截面是最为常见的受压构件，它的构成材料在使用过程利用率很低，分析有两种原因：首先是梁的中和轴附近的材料应力水平低，另外一点是梁的弯矩随着梁长的变化而变化。这样，对于等截面梁来说，很多区段应力水平低。基于这种受力状态，采用了概念设计结构进行分析，调整梁截面的应变梯度，使构件保持轴心受力，才能提高材料的利用率。于是，经过一段时间的探索与研究，出现了平面桁架结构，这种结构是将多余材料去掉，既节约成本又降低了材料自重。

四、概念设计在建筑结构设计中的意义

（1）概念设计之的重要性在于它弥补了结构设计理论和计算机理论相互矛盾的缺点和不足。比如在进行混凝土结构设计中，内力计算和截面设计是根据不同的理论计算方法，而得出计算结构与实际受力状态不符的结果。为了弥补这种缺陷，或者实现在对某些难于计算的结构构件的设计，出现了概念设计与结构措施。

（2）采用概念设计体现了设计的创新性。目前工程师的设计还处于依赖手册、循规蹈矩和使用计算机程序进行设计的方式，这种设计方式没有创新和风格特点。采用概念设计，工程师可以根据自己丰富的工作经验及理论知识，结合概念设计中的新思路、新方法创造出具有创新性、合理性的设计。

（3）采用概念设计创造更为合理的设计

在建筑设计阶段采用概念设计，可以更加合理的构建结构体系，通过方案的对比选择出更加优秀的设计。最终选取的设计方案，也体现了方案的经济性、可靠性等特点，同时也避免了在设计后期阶段产生的繁琐运算。

（4）概念设计可以提高工程师的设计能力

概念设计是以正确的设计理念和原则为基础，可以解决设计过程中存在的问题，提高设计水平。并且利用概念设计可以判断和分析设计中出现的问题，从根源处解决问题，最后使计算的结果更加准确。

四、 总结

国民经济的发展带动了建筑行业的发展，像我国这种处在发展中国家的建筑行业，低投入和高产出是最终目标，此外，在满足这种目标的情况下，建筑还有体现出自身独特的风格。基于这种情况，出现了概念设计，概念设计是经济发展的必然产物，在结构设计中使用概念设计体现出了结构体系的合理性。概念设计在被逐渐使用的过程中被越来越多的设计师们接受，成为目前结构设计的主导思想。因此，概念设计在建筑结构中会有更大的发展，也会为建筑设计带来更加深远的影响。

参考文献：

[1] 林同炎.结构概念和体系[M].北京：中国建筑工业出版社

第7篇：基础工程的概念范文

一、教学方法的改变

由于基础工程是一门实践性非常强的科目，也是注册土木工程师专业考试中的一个主要考试科目，考试中主要包括基本理论的考查和会用基本理论进行案例分析。因此，教师在进行某一章内容教学之前，预先给学生一个具体的题目或者案例，将学生置于一定的问题情境中，使学生明确通过该部分内容的学习能掌握的知识和解决的实际问题，激发学生的学习动机和学习热情。在教学过程中，将教材上提供的知识密切与问题案例联系，使学生在学习的过程中了解应该如何逐步分析问题、解决问题，并最终应用知识完成案例所布置的任务。在基础工程的教学中可以比较多的使用这种案例法。例如，基础的埋置深度是一个非常基本而重要的概念，如果直接灌输概念，学生对埋置深度的理解还停留在表面，遇到实际工程问题（尤其是有地下室，或者主楼旁有裙楼时等）还是不知如何确定。这时，我们可以先以一个实际的小案例引出这个概念，首先让学生处于一个实际工程的情境中，带着问题去思考。我们可以给出如下一个工程情境：某工程主楼12层，裙楼3层，包围主楼三边，主楼88m长，17m宽，裙楼宽15m，主楼用筏板基础，裙楼用独立基础，地下室均为5m，主楼地基承载力修正时，主楼埋深取多少？提出这个问题让学生思考，学生会产生思考的兴趣，然后再逐步引导，这样学生对埋置深度在不同情况下如何正确选取就基本掌握了。又如，在讲解桩基础中摩擦桩和端承桩时，可以以“玉林电厂的悬桩”这个案例引入：玉林电厂是一个大型火力发电厂，在其施工过程中发生了一个不应发生的错误，此场地在地面以下40～70m为基岩，岩石为凝灰岩。原设计的锅炉和烟囱等主体建筑物的地基基础采用桩基础，钻孔灌注桩以凝灰岩基岩为持力层，属于端层型桩。设计承载力和沉降均满足要求。但是在勘察、施工中，把含粘土的碎石层（其中所含碎石的岩性也是凝灰岩）误认为是凝灰岩基岩，致使大量的钻孔灌注桩桩端落在这些黏土层上。竣工以后才发现这一错误。通过这个案例，详细分析为什么在端承桩和摩擦桩处于同一个刚性承台下施加荷载时，摩擦桩常常会成为“悬桩”，二者无法共同工作，发生渐进破坏的。这样的授课方式比单纯地告诉学生概念显得更生动、更立体，更能激发学生的学习兴趣，提高学生根据基本理论分析解决实际问题的能力。

二、考核方法的改变

《基础工程》课程的教学目的：一是要求学生掌握基础工程设计中的基本概念、基本理论、基本方法；二是会应用基本知识去分析解决一些实际的工程问题。因此，基础工程的考核可以分为两阶段的考试：第一阶段为闭卷，主要考核学生对基础理论知识的掌握，我们希望学生掌握基础知识，在将来的工作中有更大的潜力；第二阶段为开卷，主要考核学生的实际工程应用能力，当学生完成第一阶段闭卷考题后，交上考卷，就可以拿到第二阶段的开卷题，开卷题中要求学生正确、熟练地应用规范、教材等辅助材料完成基础工程设计，或者给出一些工程中的案例，让学生去分析解决实际中的基础工程问题，又或者是一些实际发生的重大工程事故，让学生分析原因。问题的来源要选取工程中经常遇到的问题，有实际意义的问题，难度要中等。这种考试更注重能力考核，不局限在要求死记硬背的内容上，试题选择的原则要能够充分体现素质教育要求的知识，突出学生能力的训练和考核。

作者：王飞 宋雪琳 单位：石家庄经济学院勘察技术与工程学院

第8篇：基础工程的概念范文

关键词：建筑环境与能源应用工程;核心课程群;建筑环境学;流体输配管网

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）06-0087-02

一、引言

建筑环境与能源应用工程专业培养目标是培养具备室内环境设备系统及建筑公共设施系统的设计、安装调试、运行管理以及建筑自动化的方案制定，并具有初步的建筑环境设备系统的应用研究和开发能力，很显然这个专业是工程性非常强的专业，那么对于该专业课程体系的建设以及课程的内容应该体现工程的系统性和整体性。

二、建筑环境与能源应用工程专业核心课程现状与存在的问题

改革开放以来，我国从计划经济转向市场经济，原供热通风专业考虑的主要是建筑物单纯的供热和空调，缺少建筑物内热、湿、声、光及空气质量等的综合考虑，尤其对创造人工建筑环境的重要性认识不足。所以1998年国家专业调整后，建筑环境与能源应用工程专业又增设了《建筑环境学》、《流体输配管网》和《热质交换原理与设备》等三门专业基础课。在修完共六门专业基础课后，至少要陆续修图1所示的专业课程[1]。

但是新增设的三门专业基础课与图1所示的专业课程内容重复、衔接性差，如《建筑环境学》定位为专业平台课程起主导作用，虽与后续专业课有内容重复之处，但经过实践证明却是起到主导的作用[2]，但是《流体输配管网》和《热质交换原理与设备》却没有起到明显的专业基础平台的作用，内容反而像专业课程共性的提炼和升华，对于未接触过专业知识的人而言过于深奥且难懂。新增设的三门专业基础课必须要开设，学生学时增加，但是效果却不显著，尤其是后两门在这样的定位下显得可有可无。由于内容的重复，教师在授课过程中尽管互相沟通却仍存在内容衔接不合理导致内容重复或重点遗漏等问题。

建筑环境与能源应用工程专业培养目标是高级工程技术应用性人才，既然他们以后要面对的是具体工程，那么应该强化他们工程的概念，并尽量让他们了解整体性和系统性是工程项目必备的特性。根据对本专业毕业生的调查和回访可知，根据专业课程的学习绝大部分毕业生掌握了本专业主要的技术，但是却严重缺乏系统性和整体性的工程概念。

三、建筑环境与设备工程专业系统化核心课程群的建立

在深入研究和掌握新增设的专业基础课和专业课的定位和内容后，确定课程群的元素，即哪几门课成为群的一员;在明确课程群内部各课程关系的基础上，确定课程的先后开设顺序;在掌握课程群内各课程的内容后，优化教学内容、整合理论与实践的教学环节，提升教学实效性。

在明确学生的培养目标后，教师在教学过程中一定要让学生知道：在可持续发展的今天建筑环境与能源应用工程专业的任务，要完成此任务应该采取哪些技术和手段，掌握此技术和手段的方式就是理论与实践相结合，而且让学生知道我们是工科专业，以后接触的都是具体工程，工程的最大特点就是整体性和系统性。课题组成员根据多年来教学经验，根据目前主要课程之间存在的问题，从系统化的角度，将讲述调控和创造建筑环境技术手段的主要相关课程拟定为课程群，具体包括：《建筑环境学》、《供热工程》、《空调工程》、《工业通风》、《建筑给排水》、《流体输配管网》，其中《建筑环境学》是专业基础平台，起到让学生明确专业任务的目的，相当于抛砖引玉的作用;《供热工程》、《空调工程》、《工业通风》、《建筑给排水》是对创造建筑内部环境的技术和手段的讲解和介绍;《流体输配管网》是所有技术和手段共性的提炼和总结。课程群内课程的定位和开设顺序如图2所示[3]。

四、完善核心课程群的必备条件

1.科学设置课程群。课程群是以项目的形式，综合相关几门核心课程的内容，完成从构思-设计-实施到运作的过程，不仅巩固基础知识，还提高了工程应用技能及强化了工程系统性和整体性概念。课程群项目内容涵盖若干门核心课程的内容，具有丰富的题材和实践空间，通过研究和试验，完善项目的合理设置及指导性方法。

2.建立课程群教育模式的高素质的教师队伍。教师是教学过程的设计者和控制者，他的角色应该是导演。从以教师为中心转向以学生为中心，引导学生主动学习，引导学生思考研讨，增加主动学习和动手实践，强调分析问题和解决问题的能力，增强概念学习。如何从简单的知识二传手向教学过程导演的转换，提高教师本身的认识和素质以适应高级应用型人才培养模式，是核心课程群建设成功的关键之一。

3.以总―分―总系统化思路定位群内元素及其开设顺序，最后的“总”其目的是提炼和升华各技术手段的共性和特性，强化学生工程系统化概念，这个过程的教与学是需要花心思设计的，同时也是核心课程群建设的难点所在。

五、结论

建筑环境与能源应用工程专业系统化核心课程群建设首先是以专业基础课程――《建筑环境学》为平台进行建设的，是建筑环境与能源应用工程专业特色;其次从工程系统性角度建立专业核心课程群，从系统化角度建立群的元素;最后以总―分―总系统化思路定位群内元素及其开设顺序。通过建筑环境与能源应用工程专业系统化核心课程群建设和实施，同时完善和优化培养方案和教学大纲，使本专业的同学建立工程系统性和整体性的概念，进而达到本专业的培养目标。

参考文献：

[1]付祥钊.建筑环境与设备工程专业本科教育设置平台课程的研究[J].高等建筑教育，2004，13（3）：58-60.

第9篇：基础工程的概念范文

【关键词】概念设计；协同工作；结构体系

在当今的结构设计中，计算机及其结构程序在结构工程中得到大量地应用，少去繁琐的计算过程。这要求结构工程师对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识，把结构基础本概念弄清，受力明确，把概念设计应用到实际工作中去。

1 概念设计的重要性 。

所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的的经济可靠性能。同时，也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。

比如，有的设计人员用多、高层结构三维空间分析程序来计算底层框架，还人为的布置一些抗震墙，即不能满足楼层间的合理刚度比，也不能正确地反映底层框架在地震时受力状态。问题在于结构概念不明确，没考虑这两种结构体系的差异。软件的选择和使用不当，造成危害是不容忽视的。汶川地震中，大部分的底框结构，在设计中没有充分考虑刚度问题，底层框架全部倒塌。美国一些著名学者和专家曾警告工业界：“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”然而避免这种情况，概念设计的思想不妨是个好方法。

运用概念设计的思想，也使得结构设计的思路得到了拓宽。传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R，以至混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果肥梁、胖柱、深基础处处可见。以抗震设计为例，一般是根据初定的尺寸、砼等级算出结构的刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，结构刚度越大，地震作用效应越大，配筋越多，刚度越大，地震力就越强。这样为抵御地震而配的钢筋，增加了结构的刚度，反而使地震作用效应增强。其实，为什么不考虑降低作用效应S呢？对结构概念的不清析，在结构设计中会犯严重的错误。

概念设计是展现先进设计思想的关键 ，一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计 ，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。强调概念设计的重要 ，主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性 ，比如对混凝土结构设计 ，内力计算是基于弹性理论的计算方法 ，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法 ，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远 ，为了弥补这类计算理论的缺陷 ，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计 ，都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。同时计算机结果的高精度特点 ，往往给结构设计人员带来对结构工作性能的误解 ，结构工程师只有加强结构概念的培养 ，才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。概念设计之所以重要 ，还在于在方案设计阶段 ，初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念 ，选择效果最好、造价最低的结构方案 ，为此 ，需要工程师不断地丰富自己的结构概念 ，深入、深刻了解各类结构的性能 ，并能有意识地、灵活地运用它们。

2 协同工作与结构体系 。

著名的美国工程院院士林同炎教授在《结构概念和体系》一书中为结构工程师提供了广泛而又有独特见解的结构概念基础知识和设计实例。该书着重介绍用整体概念来规划结果总体方案的方法，以及结构总体系和个分体系尖的相互力学关系和简化近似设计方法。为结构工程师和建筑师在设计中创造性地相互配合，设计出令人满意的建筑奠定基础。

结构的协同工作表现在基础与上部结构的关系上 ，必须视基础与上部结构为一个有机的整体 ，不能把两者割裂开来处理。举例而言 ，对砖混结构 ，必须依靠圈梁和构造柱将上部结构与基础连接成一个整体 ，而不能单纯依靠基础自身的刚度来抵御不均匀沉降 。在汶川地震中，就砌体房屋总体而言，破坏程度随建造年代的推移而明显减轻。在调查中发现，严格按照规范进行计算并采取设置构造柱等措施的砌体房屋，在遭遇比当地设防烈度高1度的地震影响时，尚无倒塌的情况。实践证明，除高烈度区外，对砌体房屋只要做到合理设计，认真施工，是能够达到相应的抗震设防要求的。对协同工作的理解 ，还在于当结构受力时 ，结构中的各个构件能同时达到较高的应力水平。

在汶川地震中、短柱剪切破坏较多。混凝土柱因填充墙等非结构构件砌筑不当，受到约束而形成短柱，短柱不利抗震，地震中大多发生剪切破坏在多高层结构设计时 ，应尽可能避免短柱 。在多高层结构设计时 ，应尽可能避免短柱 。其主要的目的是使同层各柱在相同的水平位移时 ，能同时达到最大承载能力 ，但随着建筑物的高度与层数的加大 ，巨大的竖向和水平荷载使底层柱截面越来越大 ，从而造成高层建筑的底部数层出现大量短柱 ，为了避免这种现象的出现 ，对于大截面柱 ，可以通过对柱截面开槽 ，使矩形柱成为田形柱 ，从而增大长细比 ，避免短柱的出现 ，这样就能使同层的抗侧力结构在相近的水平位移下 ，达到最大的水平承载力 ;而对于梁的 跨高比的限制 ，一般还没有充分认识到。

在目前建筑结构抗震鉴定及加固中，协同工作与结构体系概念的思想也应得到延伸。在1976年唐山地震中，天津市加固的2万间民房无一倒塌，但天津第二毛纺厂三层的框架厂房，却因偏重于传统构部件的加固 ，忽视结构总体抗震性能的判断，造成不合理的加固使抗震薄弱层转移，仍然倒塌。在汶川地震中进行过抗震加固的房屋，地震中大多数破坏较轻；同一地段未进行加固的房屋，破坏相对要严重的多， 更说明抗震设计和对结构体系的传递受力的清析的的重要性。

3 结语

结构工程师对结构要有整体工作的原则。在概念设计，结构体系，各构件协同工作日益重要的今天 ，要求结构工程师应有深厚的基本理论基础 ，并能不断吸取他人先进的设计思想，做到 :1 .结构功能与外部条件一致 ;2 .充分发展 先进的设计理念 ;3 .发挥结构的功能并取得与经济的协调 ;4.更好地解决构造处理 ;5. 利用定量的计算进行抗震分忻 ;6.用概念来判断计算的合理性。对自己的作品、设计，应经常进行深刻的反思 ，对每一项设计都精益求精。

参考文献

[1]林同炎，结构概念和体系，中国建筑工业出版社