簡(jiǎn)述概念設(shè)計(jì)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用

蔣明

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，物質(zhì)生活和精神生活愈來愈受到人們的普遍關(guān)注。對(duì)于居住條件更是提出了苛刻的要求。因此，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更做出了方方面面的要求。從多年的工作經(jīng)驗(yàn)和未來建筑發(fā)展的趨勢(shì)來看，在建筑行業(yè)中引進(jìn)概念設(shè)計(jì)，能夠正確的處理建藐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的很多問題，使建筑設(shè)計(jì)更能迎合人們的要求，將居住環(huán)境的價(jià)值發(fā)揮到極致。本文從概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵以及概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的區(qū)別等方面進(jìn)行闡述，讓人們充分體會(huì)概念設(shè)計(jì)在建筑行業(yè)中的有效應(yīng)用，從而對(duì)此有更深的理解，這也要求建筑行業(yè)的從業(yè)人員能跟上時(shí)代的步伐，能夠建造出更為安全、適用、可靠經(jīng)濟(jì)的工程項(xiàng)目。

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

前言

改革開放以來，中國(guó)的發(fā)展可以說是驚壓全世界，有些國(guó)家把中國(guó)的發(fā)展和存在已經(jīng)當(dāng)成是一種威脅。計(jì)算機(jī)是時(shí)代快速發(fā)展下的產(chǎn)物，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)的利用是不可或缺的，我們對(duì)計(jì)算機(jī)的合理馴熟運(yùn)用，極大的提高了工作效率。在建筑行業(yè)也同樣如此，我們引進(jìn)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)程序，這樣不但大大提高了設(shè)計(jì)的速度，設(shè)計(jì)出來的作品也更多、更優(yōu)秀和精確了，給設(shè)計(jì)工作帶來了極大的方便。但是在設(shè)計(jì)的過程也出現(xiàn)了很多不良的現(xiàn)象。不少設(shè)計(jì)人員對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)過分的依賴，認(rèn)為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作很簡(jiǎn)單，只需要利用相關(guān)的軟件，并按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)就可以輕松的完成。在使用的過程中對(duì)軟件計(jì)算結(jié)果也不進(jìn)行論證。甚至有些設(shè)計(jì)人員沒有考慮設(shè)計(jì)規(guī)范和軟件之間的差別，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體性和合理性缺乏思考。研究出更為先進(jìn)的理論，并靈活的運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，認(rèn)真分析優(yōu)質(zhì)建筑材料的運(yùn)用，使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加合理化、科學(xué)化和人性是現(xiàn)在建筑行業(yè)應(yīng)該認(rèn)真思考的問題。這就要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要善于創(chuàng)新，打破傳統(tǒng)思維定式，撲捉設(shè)計(jì)靈感，并想法設(shè)法將其表現(xiàn)出來。除了具備較高的審美素養(yǎng)，建筑結(jié)構(gòu)分析師還需要有扎實(shí)可靠的理論基礎(chǔ)。能夠很好的處理建筑結(jié)構(gòu)中整體結(jié)構(gòu)和局部結(jié)構(gòu)的力學(xué)關(guān)系，同時(shí)將概念設(shè)計(jì)融入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，創(chuàng)造出更為杰出的作品。

1概念設(shè)計(jì)介紹

在運(yùn)用概念設(shè)計(jì)之前，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們需要對(duì)概念設(shè)計(jì)有個(gè)充分、清楚的了解，這樣才能在實(shí)際工作中靈活的運(yùn)用。只有深刻的把握概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)中的表現(xiàn)形式，才能將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的別具一格。不管是從審美角度還是從居住的舒適度上分析都能給人耳目一新的感覺。

（1）概念設(shè)計(jì)一般是指對(duì)建筑結(jié)構(gòu)不經(jīng)過數(shù)值的計(jì)算，尤其是在一些沒法做出精確理性分析或者是規(guī)范中也難以規(guī)定的問題，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的把握，從感官上進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是它并不意味著，結(jié)構(gòu)分析師可以根據(jù)自己的思想天馬行空的想象。為了能夠順利的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的最終結(jié)果，結(jié)構(gòu)分析師需要準(zhǔn)確的把握整體結(jié)構(gòu)體系和分體系之間的力學(xué)關(guān)系，并遵循工程設(shè)計(jì)的基本程序和原則，運(yùn)用一定的設(shè)計(jì)思想，從整體的角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)布局和抗震細(xì)節(jié)上進(jìn)行宏觀的控制。

（2）運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的思想進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以表現(xiàn)出很多的優(yōu)勢(shì)，比如可以讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路突破傳統(tǒng)的局限，達(dá)到進(jìn)一步的拓寬。在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師往往將設(shè)計(jì)的重點(diǎn)集中在提高結(jié)構(gòu)的抵抗力概念設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)需要豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程先粗后細(xì)（確定方案后估算，按構(gòu)造要求確定幾何尺寸）先細(xì)后粗（計(jì)算后確定幾何尺寸）知識(shí)要求政策，法規(guī)，施工技術(shù)，建筑力學(xué)，數(shù)學(xué)，專業(yè)知識(shí)，規(guī)范應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)，應(yīng)用專業(yè)和成果設(shè)計(jì)成果定性定量主要工作內(nèi)容收集分析資料和建筑方案計(jì)算和繪制施工圖影響造價(jià)的方法結(jié)構(gòu)體系優(yōu)選優(yōu)化理論的應(yīng)用影響造價(jià)幅度非常大一般決定施工的難度概念設(shè)計(jì)決定影響很小質(zhì)量偏差造成的危害致命性的整體危害局部性的不安全表。

（3）概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的對(duì)比上。為了達(dá)到這個(gè)目的，在施工的過程中，就會(huì)使用等級(jí)比較高的混凝土，并增加鋼筋的使用量，對(duì)工程的設(shè)計(jì)沒有整體的把握，使工程的造價(jià)不菲。因此，我們對(duì)一些工程中出現(xiàn)肥梁、肥柱的現(xiàn)象也就見怪不怪了。舉個(gè)很簡(jiǎn)單的例子，在建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一般先根據(jù)初定的尺寸計(jì)算出整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度，并計(jì)算出抗震力，最后進(jìn)行配筋。但是我們不能忽略結(jié)構(gòu)剛度越大，其地震的效應(yīng)也就越強(qiáng)烈這個(gè)問題。剛度越大，地震力就越強(qiáng)，產(chǎn)生的破壞作用也會(huì)隨之增大。所以為了增加抗震力，而采用多配筋的方法是不可取的。

（4）為了減少建筑物在震中的破壞，設(shè)計(jì)師通常會(huì)采取一定的隔震消能的措施。這種措施有很多，一般是在建筑物基礎(chǔ)和主體之間設(shè)置一個(gè)柔性的隔震層，它能減少地震能量從基礎(chǔ)到主體的傳遞。還有的為了達(dá)到隔震消能的目的，在建筑物的頂部設(shè)置反擺裝置，在地震的時(shí)候這個(gè)裝置的位移方向和建筑物頂部的位移方向相反，這就加大了建筑物在振動(dòng)過程中的阻尼，降低地震對(duì)其產(chǎn)生的破壞。只要設(shè)計(jì)的合理，這種方法降低地震破壞的作用非常明顯。

（5）在建筑的抗震設(shè)計(jì)中，更應(yīng)該注重概念設(shè)計(jì)的運(yùn)用。我們知道由于建筑結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在發(fā)生地震時(shí)，所受到的地震力不確定性比較大。這主要是因?yàn)槿藗儗?duì)抗震結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)比較模糊，對(duì)抗震設(shè)計(jì)分析和計(jì)算的結(jié)果精度，不能準(zhǔn)確的把握，加上使用建筑材料的性能和其它不可預(yù)測(cè)的因素影響，甚至有些效應(yīng)現(xiàn)在也無法研究清楚，最終使設(shè)計(jì)的結(jié)果和預(yù)期的效果相差甚遠(yuǎn)。同時(shí)在震中會(huì)遇到很多不確定因素，給建筑物帶來損壞，這種不確定因素在設(shè)計(jì)時(shí)很難把握，因此，建筑結(jié)構(gòu)師們必須重視整體的概念設(shè)計(jì)，從某種方面考慮，概念設(shè)計(jì)取得的效果比分析計(jì)算得來的效果更顯著。

2概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的區(qū)別

概念設(shè)計(jì)的過程主要是根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合建筑物的功能要求，以及各種安全等級(jí)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的定性設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)包括的內(nèi)容比較多，主要有結(jié)構(gòu)體系、基礎(chǔ)形式和三縫設(shè)置等。結(jié)構(gòu)性設(shè)計(jì)是概念設(shè)計(jì)的逆過程，它主要根據(jù)概念設(shè)計(jì)的總體要求和工程設(shè)計(jì)理論，經(jīng)過計(jì)算等環(huán)節(jié)后，實(shí)現(xiàn)從定量到定性的轉(zhuǎn)變。如表1具體展示了這兩者的主要區(qū)別。

從表中我們可以清楚的看出，概念設(shè)計(jì)在建筑設(shè)計(jì)中表現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)。然而現(xiàn)在很多設(shè)計(jì)人員只重視建筑結(jié)果的外觀實(shí)現(xiàn)，過于強(qiáng)調(diào)理論的作用。不管在什么情況下，強(qiáng)調(diào)最多的是計(jì)算結(jié)果，認(rèn)為計(jì)算結(jié)果最有說服力，從而忽略了對(duì)建筑結(jié)構(gòu)整體把握。有不少單位的總工程師根本不參與前期概念的設(shè)計(jì)，而只是拿著計(jì)算書審核設(shè)計(jì)圖紙。

3概念設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

進(jìn)行任何的設(shè)計(jì)都要遵守一定的原則，注意在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，只有這樣才能為實(shí)際的工作做出正確指導(dǎo)，發(fā)揮其設(shè)計(jì)的價(jià)值。概念設(shè)計(jì)同樣也不例外，在設(shè)計(jì)過程中，要注意下面的問題：

3.1準(zhǔn)確把握剛性設(shè)計(jì)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，合理的確定建筑物的剛性是非常有必要的?？傮w來講建筑物的剛度不能太大，也不能太小，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要根據(jù)具體的情況，進(jìn)行準(zhǔn)確的把握。建筑結(jié)構(gòu)的剛性太大，其自身的自振周期就短，在地震中比較容易傳遞能量，從而給建筑物帶來較大的破壞，并且造成大量的材料浪費(fèi)，增加建造的成本。剛性太小的話，建筑物表現(xiàn)比較柔，在地震中比較容易變形，影響其整體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

3.2注重整體破壞機(jī)制

建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，考慮的破壞機(jī)制有樓層和整體破壞機(jī)制。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)要注重整體破壞機(jī)制，避免樓層破壞機(jī)制的發(fā)生。一般出現(xiàn)樓層破壞說明在設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)細(xì)節(jié)問題考慮不周全，一些部位沒有發(fā)揮其承載能力。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)將設(shè)計(jì)的重心放在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體破壞機(jī)制上，這就需要在適當(dāng)?shù)奈恢貌贾盟苄糟q，并準(zhǔn)確的把握其出現(xiàn)的順序等要點(diǎn)。

3.3注重等強(qiáng)度和耗能設(shè)計(jì)

在建筑物抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，要認(rèn)真考慮設(shè)計(jì)的原則，避免由于考慮的不周造成建筑物局部出現(xiàn)缺陷，在水平作用下造成承重結(jié)構(gòu)的提前垮塌。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，一定要注重建筑結(jié)構(gòu)的等強(qiáng)度設(shè)計(jì)。另外，在關(guān)鍵的部位還需要具有耗能的設(shè)計(jì)，只有這樣才能減弱地震能量造成的破壞。

3.4遵守其它設(shè)計(jì)原則

在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)時(shí)還需要遵守其它的一些設(shè)計(jì)原則。比如，結(jié)構(gòu)延性設(shè)計(jì)原則和強(qiáng)柱弱梁的原則。在設(shè)計(jì)的時(shí)候要盡量的保證結(jié)構(gòu)具有比較好的延性，采用強(qiáng)柱弱粱是為了避免樓層破壞機(jī)制的發(fā)生。

4概念設(shè)計(jì)的意義介紹

（1）運(yùn)用概念設(shè)計(jì)能夠在特定的環(huán)境中，對(duì)建筑空間和地理?xiàng)l件從整體的角度分析建筑結(jié)構(gòu)的整體效果。同時(shí)還能夠充分利用結(jié)構(gòu)和分體系之間的力學(xué)關(guān)系發(fā)揮重要的作用。有利于把握建筑結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能，從而對(duì)分析結(jié)果有個(gè)合理的判斷。

（2）建筑物是一個(gè)完整的空間結(jié)構(gòu)，里面每一個(gè)部件都發(fā)揮著重要的作用。因此，應(yīng)該將其看做是一個(gè)整體來考慮，但是現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在建筑空間的整體研究上仍存在一定的局限性。作為建筑結(jié)構(gòu)工程師，在設(shè)計(jì)的過程中要按照相關(guān)的規(guī)范和原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)一些推薦性的規(guī)范不能盲目的遵守，而應(yīng)該將其作為設(shè)計(jì)中的參考，從而在具體的設(shè)計(jì)中能夠做出正確的判斷。

（3）運(yùn)用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)能夠彌補(bǔ)理論設(shè)計(jì)的缺陷，現(xiàn)在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，并不能完全的保證對(duì)抗震、抗風(fēng)等自然災(zāi)害具有良好的效果。由最近幾年國(guó)內(nèi)發(fā)生的震災(zāi)結(jié)果分析來看，在某個(gè)層面上采用概念設(shè)計(jì)比計(jì)算發(fā)揮的作用更加明顯?，F(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，不管是從理論上還是計(jì)算上都存在著缺陷和不足。例如，對(duì)混凝土內(nèi)力和截面計(jì)算采用的理論不同，這兩者計(jì)算結(jié)果存在的矛盾，使其在實(shí)際的情況下很難發(fā)揮到預(yù)期的效果。因此，運(yùn)用概念設(shè)計(jì)夠有效的彌補(bǔ)設(shè)計(jì)過程中，由計(jì)算理論帶來的偏差。

5結(jié)束語

人性化設(shè)計(jì)是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)的必然趨勢(shì)。在設(shè)計(jì)的過程中運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的理念，通過不斷的創(chuàng)新和合理的分析，能夠達(dá)到減少資源浪費(fèi)保障建筑安全的目的。概念設(shè)計(jì)的突出優(yōu)點(diǎn)將會(huì)受到越來越多人的青睞，它是建筑設(shè)計(jì)思想的提升，在不久的將來將會(huì)有更為廣泛的應(yīng)用。