建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計

張延林

摘要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是結(jié)構(gòu)工程師運用結(jié)構(gòu)語言去表達(dá)他想要表達(dá)的一些東西。本篇文章是對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析了解后，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計進(jìn)行了簡要的闡述。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；概念設(shè)計

前言

在我國建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，基本上采用的是概念極限狀態(tài)理論，這個理論雖然可以在一定程度上提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)水平，但是在實際應(yīng)用過程中由于許多其它條件的限制，還是會存在一些問題。所以為了保證在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中能精確控制和實現(xiàn)建筑物在水平力下的變形和承載能力，我們需要引入概念設(shè)計，從而實現(xiàn)建筑物性能化設(shè)計目標(biāo)。

1 概念設(shè)計的內(nèi)涵

就概念設(shè)計而言，其建立的基礎(chǔ)就是工程建筑，需要在支撐數(shù)據(jù)下，通過常用措施調(diào)控設(shè)計的對象，如果存在一些不精確的地方，就結(jié)合建筑物實際制定對癥的調(diào)控計劃。

2 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的必要性

（1）所謂的概念設(shè)計主要就是指在進(jìn)行建筑設(shè)計的過程中，相應(yīng)的建筑設(shè)計人員根據(jù)自身的設(shè)計經(jīng)驗以及一些普遍的設(shè)計理念，針對建筑工程項目的整體進(jìn)行設(shè)計，確定一個最佳的設(shè)計方案，可以說這種概念設(shè)計的應(yīng)用是一種宏觀方面的應(yīng)用，其對于建筑物的整體布局和設(shè)置存在著較為重要的作用，并且因為這種概念設(shè)計的應(yīng)用結(jié)合了較為準(zhǔn)確的設(shè)計理念和設(shè)計經(jīng)驗，所以其設(shè)計的結(jié)果一般來說具備著較強(qiáng)的清晰性和可靠性，并且在具體的運算方面也存在著一些較為突出的優(yōu)勢。針對這種概念設(shè)計的具體應(yīng)用過程來說，其主要就涉及到了分析、綜合以及評估等三個環(huán)節(jié)，分析主要就是針對具體的設(shè)計問題進(jìn)行深入的分析了解，進(jìn)而提升其可用價值，綜合主要是結(jié)合各方面的信息來產(chǎn)生一個相對而言較為合理的設(shè)計方案，而最終的評估就是針對這一設(shè)計方案進(jìn)行相應(yīng)的評價和預(yù)估，進(jìn)而也就能夠進(jìn)一步的優(yōu)化其設(shè)計方案，提升其設(shè)計的水平。

（2）從概念設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容上，我們就可以看出，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中也可以充分運用這種概念設(shè)計，并且其適用性也是比較明顯的，就近幾年來的實際應(yīng)用過程來看，概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要價值和必要性體現(xiàn)在以下幾個方面：a.從設(shè)計人員的角度來看，合理的應(yīng)用這種概念設(shè)計能夠在較大程度上提升其建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平，進(jìn)而促使其能夠在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮出更好的作用和價值，最終提升其建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的效果，這是概念設(shè)計的一個最終目的所在。b.對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的應(yīng)用來說，其還能夠在較大程度上彌補其它建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計手段的不足和缺陷，尤其是對于當(dāng)前比較常用的一些計算機(jī)設(shè)計軟件來說，這種概念設(shè)計的優(yōu)勢更是極為凸顯，在初步設(shè)計中的整體把握上，這一點表現(xiàn)的最為明顯；c.在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中充分的應(yīng)用概念設(shè)計還具備著一定的創(chuàng)新作用和價值，相對于完全照搬建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的設(shè)計模式來說，這種概念設(shè)計的應(yīng)用確實能夠在較大程度上具備著創(chuàng)新性，因為相關(guān)的設(shè)計人員可以根據(jù)自身的經(jīng)驗極其理解進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，進(jìn)而也就避免了循規(guī)蹈矩現(xiàn)象的產(chǎn)生；d.在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中充分的應(yīng)用概念設(shè)計還能夠提升其結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的合理性，因為其經(jīng)過分析、綜合以及預(yù)估等三個基本步驟之后，必然就能夠保障其結(jié)構(gòu)方案的可行性和合理性，提升其設(shè)計的價值。

3 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)方案選擇中的應(yīng)用

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，我們需要選擇合理的設(shè)計方案，一般我們會采用概念設(shè)計中思想比較好的設(shè)計方案，目的是保證方案的合理性和經(jīng)濟(jì)性。我們在選擇基礎(chǔ)設(shè)計方案的過程中，需要對施工現(xiàn)場的不同影響進(jìn)行綜合考慮，比如說地質(zhì)條件、載荷分布情況等等，根據(jù)這些因素來確定最終的設(shè)計方案。在對地基基礎(chǔ)設(shè)計之前，我們應(yīng)該要根據(jù)之前得到的實地勘察報告進(jìn)行分析，之后再進(jìn)行設(shè)計，如果沒有及時得到實地勘察報告，設(shè)計人員應(yīng)該要收集一些相關(guān)資料，從而全面掌握施工現(xiàn)場的情況。我們只有在掌握比較完整的信息的前提下，才能夠保證設(shè)計工作的合理性和準(zhǔn)確性，設(shè)計人員同時也要注意在同一單元中要采用同一單元結(jié)構(gòu)體系。

3.2 概念設(shè)計在建筑物抗震設(shè)計中的具體應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，一般情況下都是通過設(shè)計人員確定建筑的初始尺寸，之后再計算出節(jié)后的實際剛度，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。在建筑設(shè)計的過程中，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)量之間在一定范圍內(nèi)成正比關(guān)系，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的剛度越來越大時，地震力也隨之變大，配置鋼筋的數(shù)量也會增加，結(jié)構(gòu)的剛度就會更加強(qiáng)，相應(yīng)的地震力也會增大。所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中盲目的增加鋼筋數(shù)量會起到相反的作用，不僅不會減小震力，反而會使得地震的效果增強(qiáng)，對于抗震的效果也不是很理想。我們將概念設(shè)計應(yīng)用到抗震設(shè)計中能夠拓寬設(shè)計思路，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 概念設(shè)計在建筑平面中的具體應(yīng)用

在一些高層建筑的設(shè)計過程中，通常需要考慮到風(fēng)荷的影響，一般建筑物越高，受到的風(fēng)荷影響就越大，再加上建筑物長時間承受水平力的作用，會引起建筑物側(cè)面移動。我們將概念設(shè)計引入到建筑物的平面設(shè)計中，就需要考慮到建筑物結(jié)構(gòu)的側(cè)移現(xiàn)象。設(shè)計師在選擇建筑物形狀時。要考慮到建筑物能否承受風(fēng)荷的影響或者是建筑物能否將風(fēng)荷影響降到最低。我們在對建筑物承受風(fēng)荷影響進(jìn)行分析的時候，首先要正確分析與其相鄰的建筑物對風(fēng)荷分布的影響情況，這樣設(shè)計出來的建筑物才能夠確保對風(fēng)荷有一定的抵抗能力。

4 進(jìn)行概念設(shè)計應(yīng)該注意的幾點問題

4.1 選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

結(jié)構(gòu)方案的選擇包括結(jié)構(gòu)性形式、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)設(shè)計的概念設(shè)計中，最重要的是選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，在選擇方案時，要充分考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的安全性、經(jīng)濟(jì)性、實用性以及合理性。設(shè)計師也要在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時運用自己積累的理論知識和工作經(jīng)驗，對可能出現(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，運用多種設(shè)計方法選出合理化并結(jié)合實際情況的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，比如我們在選擇結(jié)構(gòu)體系時，首先我們要熟悉各種結(jié)構(gòu)體系的特點，再結(jié)合建筑的實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面積和建筑層數(shù)、建筑空間以及功能等，利用積累的經(jīng)驗數(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)的合理性將會直接影響到結(jié)構(gòu)設(shè)計的進(jìn)度和質(zhì)量。

4.2 選擇合適的計算簡圖

計算簡圖是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須要使用到的工具，她會輔助設(shè)計師來開展相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，所以在進(jìn)行概念設(shè)計時，我們必須要保證計算簡圖的正確性，同時要結(jié)合實際情況判斷構(gòu)件會受到哪個方向的力，判斷出受荷是否均勻，合理的受力分析是計算簡圖是否正確的前提，而錯誤的計算簡圖會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(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)計師要充分考慮到實際結(jié)構(gòu)中的節(jié)點應(yīng)該是鋼接點或者是鉸接點，總之要保證計算簡圖的設(shè)計誤差要在允許的范圍之內(nèi)。

4.3 正確分析計算結(jié)果

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，肯定會應(yīng)用計算機(jī)軟件進(jìn)行輔助設(shè)計，但因為目前計算機(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)計師要對計算機(jī)軟件的計算過程有所了解，不能完全照搬計算軟件的計算結(jié)果，要在驗證計算結(jié)果的基礎(chǔ)上再加以利用，避免因為計算結(jié)果的失誤給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作帶來影響。在計算前要輸入正確的計算參數(shù)，得到數(shù)據(jù)后要做出合理的判斷，正確取舍數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語

伴隨著不斷發(fā)展的建筑行業(yè)，概念設(shè)計也將成為今后的設(shè)計主流，因而就結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者而說，應(yīng)該在不斷充實自身專業(yè)理論的同時，堅持協(xié)同工作的原則，不斷努力學(xué)習(xí)，不斷充實自身經(jīng)驗，不斷創(chuàng)新自身設(shè)計，從而為更好的推動我國建筑業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)自身力量。