淺論建筑概念設(shè)計

蔡杰 戚億里

摘要：通過介紹概念設(shè)計的內(nèi)容、發(fā)展?fàn)顩r、特點以及比較了概念設(shè)計和理論計算的異同，指出概念設(shè)計的重要性，并為今后的建筑概念設(shè)計提供參考依據(jù)。呼吁能進一步加強研究，逐步改變設(shè)計人員目前在工程中的理論計算重于概念設(shè)計的理念。

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計，理論計算，重要性，區(qū)別

概念設(shè)計的重要性在20世紀70年代的唐山大地震后被國人所認識，逐漸開始在建筑工程中使用。在后來的地震中均取得了顯著的效果，保護了人們的生命與財產(chǎn)的安全。在21世紀里，隨著我國路梁、碼頭、房建等基建工程的快速發(fā)展，相關(guān)的概念設(shè)計在設(shè)計中的運用也受到應(yīng)有的重視，而且其優(yōu)勢和特點在實際工程的應(yīng)用中也得到了體現(xiàn)。

1 概念設(shè)計和理論計算的內(nèi)容

概念設(shè)計一般是指不經(jīng)過數(shù)值計算，而根據(jù)人們已有的目標(biāo)設(shè)計的經(jīng)驗和深刻理解的基本概念，結(jié)合地質(zhì)資料，安全等級，房屋功能，當(dāng)?shù)刭Y源及抗震設(shè)防等，從整體的角度進行建筑平面的布置，結(jié)構(gòu)體系的選擇等一系列定性（包括規(guī)范要求的一些構(gòu)造做法）的設(shè)計過程。其內(nèi)容有：建筑的選址，結(jié)構(gòu)的體系，基礎(chǔ)的形式，構(gòu)件的尺寸等。

理論計算從某種角度來說，是概念設(shè)計的反向過程。其根據(jù)概念設(shè)計的總要求，數(shù)學(xué)和力學(xué)等學(xué)科的各種原理一系列定量（強度、剛度、穩(wěn)定性以及變形）的設(shè)計過程。

2 概念設(shè)計的發(fā)展簡況

概念設(shè)計首先源于抗震的概念設(shè)計。

20世紀初期，世界上幾個地震活動性頻繁的國家在建筑規(guī)范中首先提出抗震設(shè)計條款，隨著地震工程科學(xué)的發(fā)展，這些早期的抗震規(guī)范條款不斷地補充、升級。

1984年第八屆世界地震工程會議上，人們總結(jié)了大地震災(zāi)害的經(jīng)驗，抗震概念設(shè)計問題得到了國內(nèi)外工程界的普遍重視。

1990年起中國開始施行的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GBJ11-89中，列出了結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中必須符合的規(guī)定，以保證“概念設(shè)計”在抗震設(shè)計中得以實現(xiàn)。

在20世紀90年代，歐洲結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范（Eurocode 8 簡稱 EN 1998）的制定，從抗震設(shè)計基本要求、建筑抗震概念設(shè)計基本原則、場地類別、地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算等幾個方面來保證“概念設(shè)計”的實現(xiàn)。歐洲于2003年修改完成的草案6（prEN 1998-1：200X DRAFT No6）更是具體到十個部分來細化“概念設(shè)計”的規(guī)定。[1]

2002年1月中國實施的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2001對概念設(shè)計的要求做了更全面、更符合實際的規(guī)定，尤其是增加了“不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計”，使得概念設(shè)計在工程中的應(yīng)用更具體更明確的落到了實處，切實提高了結(jié)構(gòu)的抗震能力。

2010年12月中國實施的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010總結(jié)了近年來國內(nèi)外大地震的經(jīng)驗和教訓(xùn)，肯定了概念設(shè)計的運用，修訂后的規(guī)范中不少的概念設(shè)計以強制性條文的形式出現(xiàn)。[2]

3 概念設(shè)計的特點

對概念設(shè)計的分析研究和大量的工程實際應(yīng)用證明，概念設(shè)計是建筑工程中設(shè)計的靈魂。概念設(shè)計是一種設(shè)計的思路，它具有明顯的特點，主要表現(xiàn)為：1.概念設(shè)計能全面合理地解決設(shè)計中的基本問題；2.既注意總體布置上的大原則，又顧及到關(guān)鍵部位的細節(jié)；3.從根本上提高結(jié)構(gòu)的可靠度；4.節(jié)約原材料、縮短工期、降低工程造價，綜合經(jīng)濟效益顯著。

4 概念設(shè)計與理論計算的異同

概念設(shè)計與理論計算有區(qū)別嗎？答案是肯定的。我們可以通過下面的表格（表1-1）來明白概念設(shè)計與理論計算的區(qū)別。

從對比中我們可以看出建筑的設(shè)計分為概念設(shè)計和理論計算，概念設(shè)計是除了理論計算以外所有的設(shè)計內(nèi)容。其重要性不言而喻，但是現(xiàn)在我們很多設(shè)計人員過于理論化，任何情況下首先講的是計算結(jié)果，而忽視計算背后的概念。特別是在結(jié)構(gòu)分析方面由于不可能完全充分的考慮結(jié)構(gòu)空間作用，結(jié)構(gòu)材料性質(zhì)，特別是結(jié)構(gòu)進入彈塑性以后材料非彈性性質(zhì)、阻尼變化等因素，結(jié)構(gòu)計算也有其不準(zhǔn)確性，因此結(jié)構(gòu)不能完全依賴理論計算而必須強調(diào)概念設(shè)計。而概念設(shè)計能對以上的一些問題進行度的把握，因此體現(xiàn)出其無比重要。

當(dāng)然了，不能因為強調(diào)了概念設(shè)計的重要性，就輕視了設(shè)計過程的計算，沒有單根構(gòu)件的安全就沒有整體結(jié)構(gòu)的安全。林同炎老先生在《結(jié)構(gòu)概念和體系》[4]書中也強調(diào)概念和計算要結(jié)合起來。

4 結(jié)論

經(jīng)過多年的經(jīng)驗證明，概念設(shè)計在設(shè)計中的經(jīng)濟效益十分顯著，其應(yīng)用前景十分廣闊。但是國內(nèi)外對于建筑概念設(shè)計的認識仍然不足，阻礙了概念設(shè)計在建筑工程中的推廣及運用。建筑設(shè)計不能完全依賴“理論計算”解決，需要通過良好的“概念設(shè)計”來把握。事實上在建筑設(shè)計中概念設(shè)計和理論計算同等重要。因此，這需要設(shè)計人員不斷地豐富自己的設(shè)計理念，使工程的設(shè)計方案經(jīng)濟、合理，保證項目的施工能“又快、又好、又省”。

參考文獻：

[] Eurocode 8， Design of structures for earthquake resistance， Part 1：General rules， seismic actions and rules for buildings， Draft No6 [S]. Ref No： prEN 1998-1： 200X， CEN： European Committee for Standardization， Janurary 2003.

[2] GB50011-2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S]。

[3] 付向紅. 建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計[J]. 住宅科技， 2007，32（7）：31-34.

[4] Tung-yen Lin、Sidney D. Stotesbury. Structural Concepts And Systems For Architects And Engineers[M]. Unite States Of America，John Wiley & Sons Inc， 1981.