淺議概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

邵偉

【摘要】伴隨我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑業(yè)的規(guī)模和領(lǐng)域不斷深化，尤其是建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平得到了明顯提升，而時代進(jìn)步對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了越來越高的要求。在這樣的大背景下，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)擺脫傳統(tǒng)設(shè)計(jì)形態(tài)下的單調(diào)、缺乏創(chuàng)新性的不足，將概念設(shè)計(jì)引入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很好的順應(yīng)了新時代的發(fā)展要求，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢。概念設(shè)計(jì)需要工程師有著眼于整體的設(shè)計(jì)理念，形成建筑結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案，它很好地彌補(bǔ)了計(jì)算機(jī)程序化、刻板化的缺點(diǎn)，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案更具有靈活性和創(chuàng)新性。本文首先介紹了概念設(shè)計(jì)的相關(guān)概念及其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要作用，并就概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用方式進(jìn)行了分析，以期為提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體水平提供借鑒。

【關(guān)鍵字】概念設(shè)計(jì)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；作用；應(yīng)用

中圖分類號：TB482文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

0.引言

我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展推動了房地產(chǎn)行業(yè)的興起與繁榮，這就給建筑行業(yè)的興盛注入了新的動力。在建筑工程中，工程的整體設(shè)計(jì)、施工技術(shù)等是影響工程質(zhì)量的重要因素，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、美觀性及科學(xué)性對建筑投入使用后是否實(shí)用、安全、可靠都有十分深遠(yuǎn)的影響。一般來說，目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多采用的是計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方法，該方法的設(shè)計(jì)依據(jù)是物理學(xué)中的相關(guān)理論知識，符合建筑實(shí)用的安全性特征，但這種設(shè)計(jì)方法存在刻板化的缺點(diǎn)，不能體現(xiàn)建筑的地域性特點(diǎn)和城市差別。因此，概念設(shè)計(jì)被應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)能很好的解決計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的刻板性缺點(diǎn)，將建筑所處的實(shí)際環(huán)境融入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)出有特色的建筑?；诖耍拍钤O(shè)計(jì)也逐步被建筑行業(yè)所接受并得到廣泛推廣。

1.概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵及基本步驟

1.1 概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

概念設(shè)計(jì)要求工程設(shè)計(jì)師以自身的建筑學(xué)專業(yè)知識和豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)為設(shè)計(jì)依托，從宏觀的思維角度進(jìn)行設(shè)計(jì)思考，做出概念性的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略評價(jià)與選擇的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的過程中，工程設(shè)計(jì)師要充分考慮建筑結(jié)構(gòu)的總體布置，在設(shè)計(jì)中融入必要的抗震設(shè)計(jì)，能有效保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。概念設(shè)計(jì)是一種定性設(shè)計(jì)，通過概念設(shè)計(jì)獲得的方案具有定位準(zhǔn)確、概念清楚和方便手算的特點(diǎn)，能夠避免后期設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行的繁瑣運(yùn)算，有利于提高設(shè)計(jì)的可靠性。

1.2 概念設(shè)計(jì)的基本步驟

第一是設(shè)計(jì)的分析階段。分析階段要求設(shè)計(jì)師對建筑問題進(jìn)行全面性的理解與思考，該階段的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)信息的模糊性，可供設(shè)計(jì)師選擇的資料和數(shù)據(jù)不全面，需要進(jìn)一步充實(shí)；

第二是設(shè)計(jì)的綜合階段。綜合階段要求設(shè)計(jì)師將其累積的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)與所學(xué)的建筑專業(yè)知識相結(jié)合，形成建筑設(shè)計(jì)的大致思路，并通過圖紙的方式形成初步的方案。該階段對設(shè)計(jì)師的專業(yè)知識要求嚴(yán)格，并以設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)靈感為主導(dǎo)；

第三是設(shè)計(jì)的評估階段。評估階段需要對綜合階段的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行策略性評價(jià)和選擇，該階段的最大特點(diǎn)是需要反復(fù)不斷的斟酌與修改，直至形成相關(guān)主體都較為滿意的方案為止。評估過程需要借助不同的功能模型和計(jì)算方法等工具，使設(shè)計(jì)人員對每個方案做出正確的評價(jià)，保證設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。

2.概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要作用

2.1 概念設(shè)計(jì)克服計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)

計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)具有刻板性缺點(diǎn)，建筑所處的地理環(huán)境、社會因素等不能在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來。若設(shè)計(jì)師形成過分依賴計(jì)算機(jī)軟件的習(xí)慣，會忽略對建筑結(jié)構(gòu)概念的學(xué)習(xí)，一旦設(shè)計(jì)師選擇了錯誤的計(jì)算機(jī)軟件，而自身又不能及時的察覺，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就會出現(xiàn)問題，并形成惡性循環(huán)。為了克服計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的不足之處，需要將概念設(shè)計(jì)引入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)師自身設(shè)計(jì)能力得到提升，清楚掌握相關(guān)結(jié)構(gòu)概念，選擇最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

2.2 概念設(shè)計(jì)完善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

概念設(shè)計(jì)可以使工程設(shè)計(jì)師形成清晰的設(shè)計(jì)思路，在保證設(shè)計(jì)正確的前提下，減少概念混淆、錯誤定性等問題的出現(xiàn)。若設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)技術(shù)困難，設(shè)計(jì)師可以以自身掌握的概念設(shè)計(jì)專業(yè)知識進(jìn)行問題排除和原因分析，及時解決技術(shù)問題。概念設(shè)計(jì)能夠使設(shè)計(jì)方案更具科學(xué)性，提高了設(shè)計(jì)方案的可靠度和創(chuàng)新度，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案更加完善。

3.概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

概念設(shè)計(jì)很好地克服了計(jì)算機(jī)程序化、刻板化的缺點(diǎn)，并使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案更具有靈活性及創(chuàng)新性。在上文中，筆者對概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要作用進(jìn)行闡述，現(xiàn)就概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方式進(jìn)行探討，包括概念設(shè)計(jì)在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用、概念設(shè)計(jì)在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用以及概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)方案判斷中的運(yùn)用，具體闡述如下：

3.1 概念設(shè)計(jì)在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用要遵守其規(guī)律，做到科學(xué)使用概念設(shè)計(jì)方案：要合理設(shè)計(jì)建筑外形，均勻分布整體建筑質(zhì)量，杜絕局部建筑剛性過大的情況；建筑整體的布局和抗震性是概念設(shè)計(jì)中必須十分重視的問題，簡單有規(guī)則的建筑抗震效果好但外觀不佳，而外觀新穎的建筑抗震效果不好，怎樣實(shí)現(xiàn)抗震效果與美觀兩方面的均衡，是設(shè)計(jì)師要不斷改進(jìn)和研究的重點(diǎn)。

3.2 概念設(shè)計(jì)在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

一般來說，在抗震設(shè)計(jì)中通常采用增加配筋數(shù)量的方法，但根據(jù)配筋數(shù)量、結(jié)構(gòu)剛度和地震力三者的關(guān)系可以得出，地震力同配筋數(shù)量和結(jié)構(gòu)剛度是成正比的，反之亦然。由此可以看出增加配筋數(shù)量的方法并不能起到很好的抗震效果。而將概念設(shè)計(jì)的思維方法運(yùn)用到抗震設(shè)計(jì)中可以轉(zhuǎn)變單一的傳統(tǒng)模式，進(jìn)一步拓寬了設(shè)計(jì)思路，利用降低作用效應(yīng)的全新思路有效的提高抗震效果。比如隔震消能法，該方法是概念設(shè)計(jì)思維方法在抗震設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，通過在基礎(chǔ)層和主體層間增設(shè)隔熱層來提高抗震能力。

3.3 概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)方案判斷中的運(yùn)用

在對基礎(chǔ)方案進(jìn)行判斷選擇時，需要將地質(zhì)、荷載分布、結(jié)構(gòu)類型等多方面因素綜合起來考慮，保證選出的基礎(chǔ)方案是符合設(shè)計(jì)要求的。而在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)的思想也發(fā)揮了重要的作用，方案的設(shè)計(jì)要在有充足的地質(zhì)勘查資料的前提下進(jìn)行，充足的信息量是設(shè)計(jì)正確性的保障，同一結(jié)構(gòu)單元要統(tǒng)一結(jié)構(gòu)體系標(biāo)準(zhǔn)。另外，不同計(jì)算機(jī)軟件的電算分析結(jié)果也會有所不同，需要將概念設(shè)計(jì)引入電算分析中，利用工程設(shè)計(jì)師的專業(yè)知識和工作經(jīng)驗(yàn)，對軟件所得的電算結(jié)果進(jìn)行再判斷，充分保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4．結(jié)語

作為一種定性設(shè)計(jì)，概念設(shè)計(jì)不僅使建筑設(shè)計(jì)方案方案具備定位準(zhǔn)確、概念清晰的優(yōu)點(diǎn)，而且有利于提高設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性及可靠性，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同層面具有不同的效用。

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