試論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施

■王 斌，鄭宇川 ■．吉林建筑大學(xué)城建學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 30;．吉林省維林建筑科技有限公司，吉林 長(zhǎng)春 30000

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人們生活水平的提高，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，其在建筑行業(yè)中占據(jù)著重要位置，因此，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，注重概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的關(guān)系，提高工程師的設(shè)計(jì)水平，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取得良好的成果。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)闡述

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與理論還存在一定的差異，尤其是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不可計(jì)算性方面，因此，注重概念設(shè)計(jì)是非常有必要的。所謂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是指建筑與其他設(shè)備等各種結(jié)構(gòu)元素所表達(dá)出來(lái)的結(jié)構(gòu)語(yǔ)言的過(guò)程，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要包括結(jié)構(gòu)方案、建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算、施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等三個(gè)階段，第一，結(jié)構(gòu)方案，其主要任務(wù)是根據(jù)各項(xiàng)參考指標(biāo)來(lái)確定出建筑的結(jié)構(gòu)形式，如地質(zhì)勘查、現(xiàn)場(chǎng)施工類(lèi)別及建筑高度、層數(shù)等，并根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)形式來(lái)布置結(jié)構(gòu)承載體系和受力構(gòu)件等，在結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段中，其遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、合理性，采用的方法主要是根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的適用范圍來(lái)確定的，最終確定最佳的結(jié)構(gòu)方案;第二，結(jié)構(gòu)計(jì)算階段，其主要任務(wù)通過(guò)選擇科學(xué)、適用的計(jì)算方法來(lái)進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算，如荷載、構(gòu)件受力大小等;第三，施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，確定構(gòu)建布置、配筋數(shù)量及構(gòu)件構(gòu)造措施，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，尤其是設(shè)計(jì)人員，不僅要充分、全面地了解相關(guān)規(guī)范要求，還需要全面掌握整個(gè)施工工程的施工工藝和流程，以保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適用于建筑施工中。

2 概念設(shè)計(jì)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的關(guān)系探討

概念設(shè)計(jì)是指以設(shè)計(jì)師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行的定性設(shè)計(jì)，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)概念設(shè)計(jì)的要求及力學(xué)等定量設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)逆向過(guò)程，其中，定量設(shè)計(jì)主要包括建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力、配筋數(shù)量及結(jié)構(gòu)變形等參數(shù)。若概念設(shè)計(jì)不合理，將會(huì)影響整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于概念設(shè)計(jì)是體現(xiàn)出設(shè)計(jì)師的一種先進(jìn)設(shè)計(jì)思想，因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師需要根據(jù)建筑的整個(gè)概念進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)構(gòu)件與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行協(xié)同處理。所以，概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩者之間的關(guān)系是相輔相成的。

3 結(jié)構(gòu)措施

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在結(jié)構(gòu)方案制定、結(jié)構(gòu)計(jì)算和施工圖紙繪制等各個(gè)環(huán)節(jié)中，都需要根據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)的理念來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)做以下措施:

(1)合理選擇結(jié)構(gòu)材料。第一，在選擇鋼筋、混凝土中，根據(jù)相關(guān)規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)來(lái)選擇混凝土與鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)，一般箍筋與混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不低于C20，對(duì)于直徑為10mm的縱筋，其強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于C25，只有確保建筑材料滿(mǎn)足了強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)要求后，材料的強(qiáng)度才能得到充分發(fā)揮;第二，確保結(jié)構(gòu)的整體性，根據(jù)鋼筋的一級(jí)抗震等級(jí)和二級(jí)抗震等級(jí)進(jìn)行抗震構(gòu)造連接，在節(jié)點(diǎn)連接中，應(yīng)遵循強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱桿件的設(shè)計(jì)原則，注重構(gòu)造連接度的把握，以保證整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)造的整體性。

(2)選擇建筑場(chǎng)地，應(yīng)選擇抗震性比較好的地方，在地震場(chǎng)地條件下，應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)破壞的因素，根據(jù)結(jié)構(gòu)體系方案和設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理性來(lái)確定結(jié)構(gòu)體系，確保建筑結(jié)構(gòu)的延性、勻質(zhì)性得到提升。另外，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，由于地震將會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，這就要求需要設(shè)計(jì)多道抗震防線(xiàn)，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系滿(mǎn)足抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而提高整個(gè)建筑的抗震能力。

(3)結(jié)構(gòu)剛度及構(gòu)件受力應(yīng)符合要求，通過(guò)降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性指標(biāo)來(lái)提高結(jié)構(gòu)剛度，然而，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了準(zhǔn)確判斷出計(jì)算方法的正確性，則可以根據(jù)相關(guān)概念設(shè)計(jì)的延伸來(lái)確定。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，大多數(shù)設(shè)計(jì)都是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，若只利用計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算，由于計(jì)算結(jié)果未作科學(xué)分析，這必然導(dǎo)致計(jì)算機(jī)計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際情況不一致，因此，將實(shí)踐與設(shè)計(jì)理論有效結(jié)合起來(lái)，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析，合理對(duì)施工圖紙進(jìn)行調(diào)整，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性。

(4)注重施工現(xiàn)場(chǎng)處理，在施工現(xiàn)場(chǎng)中，由于一些不確定因素將會(huì)影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果，若僅僅依靠單純的計(jì)算方式，其是不能有效解決此類(lèi)問(wèn)題的，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員不僅要結(jié)合概念設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還需要依靠自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)技術(shù)，加強(qiáng)與施工單位、監(jiān)理單位的交流，最終提出科學(xué)、合理的解決方案。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與概念設(shè)計(jì)協(xié)同工作的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，協(xié)同工作的定義是將建筑工程中的每個(gè)構(gòu)件的性能和作用充分到極致，并實(shí)現(xiàn)與其他部件的相互配合，在協(xié)同工作中，要求與各個(gè)產(chǎn)品零部件的使用壽命相似，并且具有相同的荷載，正確處理基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，確保兩者之間形成一個(gè)有機(jī)的整體。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)同工作中，由于磚混結(jié)構(gòu)容易受自身結(jié)構(gòu)剛度的影響，當(dāng)磚混結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象，則可以利用鋼圈、構(gòu)造柱兩者之可以形成一個(gè)有機(jī)的整體的協(xié)同工作原理來(lái)抵御不均勻沉降的現(xiàn)象，總的來(lái)說(shuō)，利用協(xié)同工作的概念，其可以確保結(jié)構(gòu)中各個(gè)部件的受力均勻。

另外，對(duì)于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)避免短柱對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，確保各個(gè)柱子的水平應(yīng)力和最大承載能力，隨著建筑物樓層的增高，無(wú)論是在水平方向上，還是在豎向方向上，其荷載力將會(huì)變大，針對(duì)這種情況，可以通過(guò)在在柱截面設(shè)置田形柱來(lái)提高整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的承載能力，進(jìn)而減少短柱現(xiàn)象。

5 結(jié)語(yǔ)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和實(shí)用性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)建筑的概念來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅要根據(jù)相關(guān)概念和設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，還需要結(jié)合個(gè)人設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一套適用于施工的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，才能確保建筑施工順利進(jìn)行。

［1］張英迪．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)措施略論［J］．科技與企業(yè)，2012，21∶227．

［2］鄭軍輝．概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］．城市建筑，2012，15∶13．

［3］魏興濤．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施［J］．科技與企業(yè)，2013，08∶174．

［4］張廣生．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施［J］．中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，06∶187．