概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探索

王樂 劉育平

【摘要】概念設(shè)計(jì)是一種設(shè)計(jì)思維，是一種從整體出發(fā)的布局方式，更加合理的維護(hù)了建筑整體結(jié)構(gòu)和分體系之間的內(nèi)在關(guān)系，協(xié)調(diào)了建筑結(jié)構(gòu)中存在的一些問題，提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。本文就以概念設(shè)計(jì)為中心，對(duì)其定義、意義和應(yīng)用做了探討，以期為建筑設(shè)計(jì)人員提供一定的參考。

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

【Abstract】The concept design is a design thinking is a departure from the overall layout more reasonable to maintain the intrinsic relationship between architecture and the overall structure of sub-system， coordinating some problems that exist in the building structure， improve the design of building structures superiority. This paper focuses on the conceptual design of the center， its definition， significance and applications that are discussed in order to provide a reference for the architectural design staff.

【Key words】Conceptual design；Architectural design；Applications

科技和社會(huì)的不斷發(fā)展，促進(jìn)我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也逐漸趨于完善。概念設(shè)計(jì)作為一種設(shè)計(jì)思維，以總體設(shè)計(jì)布局出發(fā)，經(jīng)過了設(shè)計(jì)人員的分析，以更加清晰、具體、精細(xì)的設(shè)計(jì)融入到建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，不僅維護(hù)了建筑整體結(jié)構(gòu)和分體系之間的內(nèi)在關(guān)系，也提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員可以借助這個(gè)概念設(shè)計(jì)的思想，對(duì)一些設(shè)計(jì)問題進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系和分體系的分析，同時(shí)設(shè)計(jì)人員的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作可以加快總體布置工作、建筑抗震設(shè)計(jì)的完成。

1. 概念設(shè)計(jì)定義

建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)是不經(jīng)數(shù)值計(jì)算，按照建筑整體結(jié)構(gòu)與分體系之間的關(guān)系，如：力學(xué)關(guān)系、震害關(guān)系、破壞關(guān)系等，結(jié)合實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果提出的設(shè)計(jì)原則與方法[1]。概念設(shè)計(jì)是基于整體角度的布局方式，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)總體布局、內(nèi)外結(jié)構(gòu)等詳細(xì)規(guī)劃，按照概念設(shè)計(jì)思想，融入建筑工程客觀規(guī)律及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的新方法。概念設(shè)計(jì)中，要綜合考慮多方面因素，對(duì)方案的合理性、針對(duì)性、處理方式等，提供切實(shí)可行的指導(dǎo)依據(jù)。具體來說，工程結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，是基于結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)理論展開的一系列運(yùn)作，包括：判斷推理、改良、決策等過程。

2. 概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要性的分析

2.1概念設(shè)計(jì)有效的彌補(bǔ)了計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中的缺陷和不足。采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，容易使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作受限，因此，設(shè)計(jì)工作無法預(yù)期完成。計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用是最為廣泛的，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作人員都會(huì)依賴計(jì)算機(jī)來進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，覺得這是很簡單又快的方式，對(duì)于完成設(shè)計(jì)工作的時(shí)間可以縮短很多，但也在無形中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)能力逐漸下降，忽視了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)就像一把雙刃劍，雖然可以提高設(shè)計(jì)的效率，但使用不當(dāng)，就會(huì)衍生出一些問題和隱患。因此，設(shè)計(jì)師應(yīng)深入的理解和學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)概念，應(yīng)用概念設(shè)計(jì)，掌握全面的設(shè)計(jì)內(nèi)容，從而設(shè)計(jì)出最為合理和科學(xué)的方案[2]。

2.2概念設(shè)計(jì)可以讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作加快完成。設(shè)計(jì)師必須清楚的掌握結(jié)構(gòu)概念，只有具備先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和清晰的設(shè)計(jì)思路，才能夠?qū)τ诟拍罨靵y問題有效地預(yù)防，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的技術(shù)問題，也能快速找到有效的解決措施?？偠灾?，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用好概念設(shè)計(jì)，可以使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加完善和可靠。

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

3.1電算分析中概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用。 在信息時(shí)代的背景下，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)被很多不同的行業(yè)應(yīng)用。同樣，在建筑設(shè)計(jì)行業(yè)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)也得到廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，雖然減輕了設(shè)計(jì)人員的工作負(fù)擔(dān)，但在很多因素的影響下，計(jì)算機(jī)的一些軟件存在缺陷，如果沒有應(yīng)用好計(jì)算機(jī)軟件，那計(jì)算的結(jié)果就會(huì)受到很大的影響。而概念設(shè)計(jì)的理念與思想，可以對(duì)計(jì)算機(jī)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中產(chǎn)生的隱患可以有效地預(yù)防，并且，當(dāng)問題來臨時(shí)可以及時(shí)解決，讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師對(duì)于計(jì)算機(jī)的依賴沒有那么嚴(yán)重，使得設(shè)計(jì)師在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，融入自己的理解與概念。所以也應(yīng)將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到電算分析的工作中，然后設(shè)計(jì)人員再根據(jù)自己的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電算與概念設(shè)計(jì)結(jié)合的結(jié)果進(jìn)行判斷，這樣可以保證計(jì)算結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。

3.2概念設(shè)計(jì)在建筑物抗震設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，一般情況下都是通過設(shè)計(jì)人員確定建筑的初始尺寸，之后再計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的實(shí)際剛度，根據(jù)剛度判斷出地震力，最終得到需要配置鋼筋的數(shù)量[3]。在建筑設(shè)計(jì)的過程中，我們可以了解到建筑結(jié)構(gòu)的剛度和地震力以及配置鋼筋數(shù)量之間成正比關(guān)系，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的剛度越來越大時(shí)，地震力也隨之變大，配置鋼筋的數(shù)量也會(huì)增加，結(jié)構(gòu)的剛度就會(huì)更加強(qiáng)，相應(yīng)的地震力也會(huì)增大。所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中盲目的增加鋼筋數(shù)量可能會(huì)起到相反的作用，不僅不會(huì)減小震力，反而會(huì)使得地震的效果增強(qiáng)，對(duì)于抗震的效果也不是很理想。我們將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到抗震設(shè)計(jì)中能夠拓寬設(shè)計(jì)思路，進(jìn)而獲得理想的抗震效果。比如說我們在建筑物的主體和基礎(chǔ)之間設(shè)置一些隔震層，這樣就可以大幅度的降低地震給建筑物帶來的影響。

3.3方案設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用。設(shè)計(jì)人員在選擇合理性和經(jīng)濟(jì)性的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案時(shí)，需要應(yīng)用較好的概念設(shè)計(jì)理念。具體來說，在確定基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)綜含考慮施工現(xiàn)場的結(jié)構(gòu)類型、荷載分布情況、施工條件、地質(zhì)條件這四個(gè)因素。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)地基時(shí)，必須依據(jù)前期實(shí)地勘察得到的報(bào)告再來進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)，假如設(shè)計(jì)人員沒有拿到前期的實(shí)地勘察報(bào)告，就需要親自來施工現(xiàn)場，熟悉施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況，還要帶好相關(guān)的資料。為了保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)人員需要具備完整的信息與材料。

4. 概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)中的注意事項(xiàng)

4.1選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。結(jié)構(gòu)方案的選擇包括結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)體系以及結(jié)構(gòu)布置三者的選定，建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)中，最重要的是選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，在選擇方案時(shí)，要充分考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的安全性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性以及合理性。設(shè)計(jì)師也要在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用自己積累的理論知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行充分考慮，其中包括建筑物受力和抗震性問題，運(yùn)用多種設(shè)計(jì)方法選出合理化并結(jié)合實(shí)際情況的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。比如我們在選擇結(jié)構(gòu)體系時(shí)，首先我們要熟悉各種結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)，再結(jié)合建筑的實(shí)際情況選擇出合理的結(jié)構(gòu)體系。在結(jié)構(gòu)布置一開始，我們要充分考慮到建筑物的受荷情況和建筑層數(shù)、建筑空間以及功能等，利用積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、公式來初步選擇和布置，切記不能盲目布置，結(jié)構(gòu)的合理性將會(huì)直接影響到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的進(jìn)度和質(zhì)量。

4.2選擇合適的計(jì)算簡圖。計(jì)算簡圖是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須要使用到的工具，它會(huì)輔助設(shè)計(jì)師來開展相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，所以在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)時(shí)，我們必須要保證計(jì)算簡圖的正確性，同時(shí)要結(jié)合實(shí)際情況判斷構(gòu)件會(huì)受到哪個(gè)方向的力，判斷出受荷是否均勻。合理的受力分析是使計(jì)算簡圖正確的前提，而錯(cuò)誤的計(jì)算簡圖會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)嚴(yán)重的失誤，直接影響到建筑結(jié)構(gòu)，甚至是安全事故。此外，設(shè)計(jì)師要充分考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)應(yīng)該是剛接點(diǎn)還是鉸接點(diǎn)，總之要保證計(jì)算簡圖的設(shè)計(jì)誤差要在允許的范圍之內(nèi)。

4.3正確分析計(jì)算結(jié)果。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，肯定會(huì)應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。但因?yàn)槟壳坝?jì)算機(jī)軟件的種類太多，不同的軟件之間存在著差異，因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)算過程有所了解，不能完全照搬計(jì)算軟件的計(jì)算結(jié)果，要在驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上再加以利用，避免因?yàn)橛?jì)算結(jié)果的失誤給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作帶來影響。在計(jì)算前要輸入正確的計(jì)算參數(shù)，得到數(shù)據(jù)后要做出合理的判斷，正確取舍數(shù)據(jù)。以上是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)重要性的分析，以及概念設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用及一些注意事項(xiàng)。概念設(shè)計(jì)是一種方法，是從宏觀的角度對(duì)整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)做出整體的分析判斷，作為工程師而言，理論學(xué)習(xí)是一方面，實(shí)際的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)也是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

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