當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用

陳一鳴

【摘要】近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)發(fā)展比較迅速，國(guó)民生活水平也不斷提高，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也在逐漸提高。作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中較為重要的概念設(shè)計(jì)應(yīng)運(yùn)而生，而且發(fā)展越來(lái)越快，不僅能將設(shè)計(jì)過程中遇到的問題都較好地解決，也使建筑結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、適用性得到了進(jìn)一步的提高。本文主要針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要的探討。

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

引言：

概念是對(duì)事物本質(zhì)的直接反映，是思維的一種形式，它是在實(shí)踐的過程中，感性認(rèn)識(shí)向理性認(rèn)識(shí)升華的結(jié)果。建筑行業(yè)中，設(shè)計(jì)人員還不是很了解空間結(jié)構(gòu)的整體性，在進(jìn)行具體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)運(yùn)用一些假定理論和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，所以，這就要求相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要對(duì)整體結(jié)構(gòu)與局部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系做以透徹地了解，同時(shí)融入概念設(shè)計(jì)的理念，要從概念設(shè)計(jì)的角度來(lái)促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體發(fā)展。

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用

1.1方案選擇時(shí)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用較為廣泛，首先就是在設(shè)計(jì)方案的選擇上要應(yīng)用概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)并不是毫無(wú)依據(jù)的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)要以方案的經(jīng)濟(jì)適用為前提，同時(shí)要體現(xiàn)出創(chuàng)新之處。在方案選擇的過程中運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的理念，可以使所選方案更具合理性。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)體系的選擇時(shí)，可以結(jié)合自身的專業(yè)知識(shí)和以往的工作經(jīng)驗(yàn)，從而使選擇更加的切實(shí)可行，主要就是總體布局一定要明確清晰，以建筑的目標(biāo)職能為出發(fā)點(diǎn)，使結(jié)構(gòu)的高效規(guī)劃得以實(shí)現(xiàn)。在概念設(shè)計(jì)的理論運(yùn)用過程中，我們需要綜合考慮地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)類型、荷載分布、施工條件等，最后選擇最佳方案。即使是進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的時(shí)候，也不能將概念設(shè)計(jì)思想的應(yīng)用忽略掉，設(shè)計(jì)必須以實(shí)地勘察報(bào)告為依據(jù)，調(diào)查清楚相關(guān)的資料，只有將這些前期工作準(zhǔn)備到位，才能使后期的設(shè)計(jì)更加準(zhǔn)確。

1.2建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗震設(shè)計(jì)一直是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員關(guān)注的重點(diǎn)問題。概念設(shè)計(jì)在抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，要以地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，結(jié)合抗震規(guī)范要求的抗震設(shè)防“三水準(zhǔn)”和抗震設(shè)計(jì)“兩階段”，形成設(shè)計(jì)的基本原則和理論，從而指導(dǎo)建筑結(jié)構(gòu)的總體布置并確定結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)造。概念設(shè)計(jì)的運(yùn)用，著重需要把握好結(jié)構(gòu)體系平面與立面的規(guī)則性，在進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過調(diào)整結(jié)構(gòu)剛心、建筑物質(zhì)心及平面形心的位置，使三者盡可能靠近，并盡量避免結(jié)構(gòu)的豎向剛度突變，從而使建筑形體和結(jié)構(gòu)布置更加的合理，這在抗震概念設(shè)計(jì)中是非常重要的。因?yàn)楹?jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱的結(jié)構(gòu)在遭受地震作用時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)更小，而豎向剛度的均勻連續(xù)則能避免結(jié)構(gòu)薄弱層的出現(xiàn)，因此，如果能在概念設(shè)計(jì)階段就要充分考慮這幾點(diǎn)因素，就能盡早地發(fā)現(xiàn)并避免后續(xù)潛在的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，使結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、整體性得到保證，使地震作用的不利影響減到最小。另外，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)細(xì)部的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要以概念設(shè)計(jì)原則為指導(dǎo)，著重把握好強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件等抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)，因?yàn)樵诳拐鹪O(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的延性是需要高度關(guān)注的問題，具有良好延性和變形性能的結(jié)構(gòu)能在地震發(fā)生時(shí)能耗散更多的能量，通過產(chǎn)生一定的變形保證結(jié)構(gòu)塑性內(nèi)力重分布，避免出現(xiàn)脆性破壞，更好地減小災(zāi)害影響并保障人員和財(cái)產(chǎn)安全。

1.3電算分析時(shí)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用

近年來(lái)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)緊密地聯(lián)系在一起，但是其中隱藏的問題也在不斷地顯現(xiàn)出來(lái)。一旦計(jì)算軟件出現(xiàn)程序問題，或者在建模過程中由于軟件本身的差異性而產(chǎn)生不同的計(jì)算結(jié)果，這時(shí)我們就需要運(yùn)用已有的概念設(shè)計(jì)知識(shí)對(duì)不同的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析和判斷。由于概念設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)計(jì)者的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有較高的要求，所以，在平時(shí)的工作中設(shè)計(jì)人員需要有意識(shí)地進(jìn)行概念設(shè)計(jì)方面的訓(xùn)練和相關(guān)知識(shí)的積累。

1.4結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)時(shí)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用

常規(guī)的建筑結(jié)構(gòu)，一般都是由水平構(gòu)件與豎向構(gòu)件共同組成受力體系，水平構(gòu)件將樓面、屋面等豎向面荷載傳遞給豎向構(gòu)件，并同豎向構(gòu)件一起組成結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系，共同承擔(dān)風(fēng)荷載和地震作用等水平作用。不同的豎向構(gòu)件形式形成的抗側(cè)力體系也不盡相同，常見的抗側(cè)力體系主要有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)等。建筑結(jié)構(gòu)是否安全、經(jīng)濟(jì)和合理，抗側(cè)力體系的選擇和設(shè)計(jì)在其中占有重要的主導(dǎo)作用。所以，在結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，主要是以建筑物的抗震需求和建筑高度為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際情況，使所選擇的抗側(cè)力體系及其結(jié)構(gòu)布置更加安全、經(jīng)濟(jì)和合理。

2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

2.1合理選擇建筑場(chǎng)地和基礎(chǔ)類型

建筑場(chǎng)地的選擇與設(shè)計(jì)關(guān)系緊密。項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地的合理選擇，有利于之后各階段的工作開展。選擇建筑場(chǎng)地的時(shí)候，有幾個(gè)基本要素是要遵循的，分別是地質(zhì)條件、防護(hù)距離、周邊建筑情況、建筑控制高度、防噪間距、通視要求以及現(xiàn)有地形的分析等等。另外在結(jié)構(gòu)抗震的概念設(shè)計(jì)中，建設(shè)的場(chǎng)地盡量選擇對(duì)抗震有利的地段，如果實(shí)在沒有辦法避開抗震不利的危險(xiǎn)地段，也需要通過采取有效措施，盡量使不利因素減少直至消除。因此，在初步設(shè)計(jì)以前，一定要做好勘探和選址的工作。

完成建筑場(chǎng)地的選擇后，再根據(jù)建筑所處場(chǎng)地的地勘報(bào)告和預(yù)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式選擇合適的基礎(chǔ)持力層以及相應(yīng)的基礎(chǔ)類型。這個(gè)概念設(shè)計(jì)階段對(duì)于建設(shè)項(xiàng)目的總造價(jià)有一定的影響，通常需要經(jīng)過基礎(chǔ)方案對(duì)比由經(jīng)濟(jì)分析最終確定。對(duì)于常規(guī)結(jié)構(gòu)，常用的有柱下獨(dú)立基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等幾種基礎(chǔ)形式。

2.2體現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師理念

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)觀念對(duì)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響比較大，現(xiàn)如今建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的守舊思想還是較為普遍的，很多建筑產(chǎn)品都缺乏足夠的創(chuàng)新意識(shí)。概念設(shè)計(jì)對(duì)于增加建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中創(chuàng)新性非常有利，能夠使建筑設(shè)計(jì)風(fēng)格與實(shí)際需求更加的符合，使建筑產(chǎn)品的藝術(shù)內(nèi)涵得到提高。現(xiàn)在不少建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師都了解一些概念設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，但是還沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用受到一定的限制，從而使概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如結(jié)構(gòu)布置、確定結(jié)構(gòu)方案）中的擴(kuò)展也受到了阻礙。最近幾年，計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步較快，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性不斷的提高，然而計(jì)算機(jī)技術(shù)畢竟只是一種輔助性的技術(shù)，不能將建筑中的人性化設(shè)計(jì)完整地體現(xiàn)出來(lái)。而概念設(shè)計(jì)能夠?qū)⑦@個(gè)問題有效地解決，它能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)理念充分地體現(xiàn)出來(lái)。所以，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用一定要理性，不能過分依賴計(jì)算軟件，因?yàn)楦拍钤O(shè)計(jì)可以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)軟件某些方面存在的不足，能更好得滿足人們的生理需求與心理需求。

小結(jié)：

概念設(shè)計(jì)的引入能較好地滿足建筑行業(yè)的未來(lái)發(fā)展需求，也能夠較好的順應(yīng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新特點(diǎn)，可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容更加的豐富，使設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)能力得到提高。概念設(shè)計(jì)在現(xiàn)如今的建筑行業(yè)中認(rèn)可度是比較高的，不少設(shè)計(jì)人員已經(jīng)通過概念設(shè)計(jì)使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體內(nèi)容得到了優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

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