當前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的應(yīng)用

張 嫻

(山西省建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030001)

建筑工程項目實施期間，建筑設(shè)計發(fā)揮著重要作用，其設(shè)計水平與整個項目工程施工質(zhì)量有著直接關(guān)系，特別是就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，其重要性不可忽視。所以，需要加強對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視程度，通過多種方法促進建筑結(jié)構(gòu)效果的提高，在這一過程中，概念設(shè)計的應(yīng)用相對突出，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，合理采用概念設(shè)計能夠?qū)⑵鋺?yīng)用價值充分發(fā)揮出來，以便進一步提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。

1 概念設(shè)計的定義

概念設(shè)計指的是全面而且相對完整的設(shè)計過程，通過概念設(shè)計提高設(shè)計人員瞬間思維和復發(fā)繁瑣的感性，使其以統(tǒng)一的理性思維呈現(xiàn)出來，進而開展完整設(shè)計。換而言之，概念設(shè)計是在不具備準確數(shù)值和精準計算的基礎(chǔ)上，通過感官對整體建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計[1]。聯(lián)合分體結(jié)構(gòu)間的力學關(guān)系與建筑整體結(jié)構(gòu)體系，并以建筑工程設(shè)計為原則進行理念設(shè)計。概念設(shè)計以綜合分析建筑物設(shè)計因素為基礎(chǔ)，以建筑設(shè)計要求以依據(jù)，對合理、科學的宏觀結(jié)構(gòu)框架進行設(shè)計，強化防震對策，控制類型的選擇，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學性與合理性。將概念設(shè)計應(yīng)用于現(xiàn)階段建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要求建筑設(shè)計師具備較高的綜合素質(zhì)，而且工作經(jīng)驗豐富，以此確保各項工作的正常進行。

2 概念設(shè)計在黨建建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用原則

2.1 秉持優(yōu)化選性原則

1)優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系。首先明確建筑中基本結(jié)構(gòu)的特點，這是基本條件。以建筑、環(huán)境、荷載及使用狀況為依據(jù)，對符合標準的基本建筑構(gòu)件進行優(yōu)化選擇，并判定和分析他們間的關(guān)系，以此構(gòu)建其基本性的結(jié)構(gòu)單元和支承作法。然后通過交叉、平面、線型、疊合等集合形式，改變原本的基本型結(jié)構(gòu)單元，使其以主要結(jié)構(gòu)體系呈現(xiàn)出來。

2)優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置。在保證建筑使用意向和需求的同時，優(yōu)化布置建筑物的柱墻豎向支承系統(tǒng)、基礎(chǔ)系統(tǒng)及樓層該水平。在此過程中，明確建筑物的地質(zhì)條件、承載能力、豎向及側(cè)向的變形和支承作法等結(jié)構(gòu)性問題，與此同時，對該類問題進行對比，對其合理性及優(yōu)越性進行簡單判斷。

2.2 秉持合理受力的原則

從變形與受力方向來看，均勻受力效果顯著優(yōu)于集中受力，多跨連續(xù)效果較單跨簡支效果更優(yōu)[2]。此外，空間內(nèi)作用效果、剛性梁的連接效果及超靜定受力結(jié)構(gòu)體系受力效果均優(yōu)于平面內(nèi)作用效果、鉸接梁的受力效果和靜定的受力結(jié)構(gòu)體系的受力效果。除此之外，應(yīng)加強對建筑變形的協(xié)調(diào)性、剛度及結(jié)構(gòu)的對稱性的重視程度。不僅需要合理分析其部分構(gòu)件的受力狀況，同時也需要從整體上分析結(jié)構(gòu)的宏觀受力狀況。加強對重要變形和受力狀況的重視程度，就非重點的變形和受力可以忽略。

3 現(xiàn)階段概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 方案選擇期間應(yīng)用概念設(shè)計

每套被提出的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其均需要涉及諸多因素，包括地形特點、建筑場地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)及負載條件等。對于建筑結(jié)構(gòu)的決策者及設(shè)計者來講，應(yīng)盡可能的保證設(shè)計方案的合理性和經(jīng)濟性。詳細來講，在對基礎(chǔ)設(shè)計方案進行選擇的過程中，應(yīng)從多個角度考慮相關(guān)問題，包括用戶個人需求、建筑場地的地質(zhì)條件、荷載分布狀況及施工條件，以此對最合理的基礎(chǔ)方案進行制定。例如，在對房屋地基進行設(shè)計的過程中，首先應(yīng)以前期獲取的建筑場地為依據(jù)開展設(shè)計工作，與此同時，設(shè)計人員需要對場地有關(guān)信息資料進行收集，確保萬無一失。概念設(shè)計秉持由整體到局部、由局部再到整體的原則，設(shè)計期間任意一個細節(jié)均需要考慮其中，基于此，需要從多個方面獲取信息，以此保證設(shè)計方案的合理性和經(jīng)濟性。

3.2 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的應(yīng)用

整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計是其重要組成部分，在設(shè)計基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)式，概念設(shè)計的應(yīng)用能夠?qū)⑾鄬硐氲男Чl(fā)揮出來。由詳細的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計進行表述，在此過程中，其涉及最重要的一個內(nèi)容即為合理選擇基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案類型，以不同的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)特點為依據(jù)，對最為合適、合理、科學的方案進行選擇并設(shè)計，現(xiàn)階段我國應(yīng)用效果相對理想的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類型包括樁地基、箱型基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)等[3]。樁基礎(chǔ)指的是通過相應(yīng)的樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)對相應(yīng)的地基結(jié)構(gòu)進行構(gòu)建，該類樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)能夠盡可能的促進基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承載力的提高，就豎直載荷而言，其作用價值較大；箱型基礎(chǔ)，現(xiàn)階段箱型基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于建筑工程項目中，其特點以整體性和均勻性為主，從而可以盡可能的將建筑物上方結(jié)構(gòu)形成的載荷向地下傳遞，以此促進其穩(wěn)定性的提高。筏形基礎(chǔ)，就現(xiàn)階段規(guī)模較大，而且能夠產(chǎn)生較多載荷的建筑結(jié)構(gòu)而言，筏形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)作用效果更為明顯，而且相對理想。

3.3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計分析計算中概念設(shè)計的應(yīng)用

就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，分析計算是其重要組成部分，特別是在計算機技術(shù)和部分設(shè)計軟件的推廣下，充分展示了分析計算的重要作用，而且分析計算的準確性與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平存在直接關(guān)系，所以，需要加強對分析計算在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重視程度，通常來講，盡管建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，采用計算機技術(shù)可以促進分析計算準確性的提高，但是從整體上來講，一旦計算機計算軟件選擇錯誤，則會對分析計算的結(jié)構(gòu)造成影響。所以，針對分析計算來講，首先需要從多個角度對分析計算軟件進行合理選擇，該步驟是概念設(shè)計最基本的要求。除此之外，根據(jù)概念設(shè)計理念合理掌握分析計算結(jié)果的準確性，以此保證分析計算結(jié)構(gòu)的合理性和充分性。

3.4 抗震設(shè)計中概念設(shè)計的應(yīng)用

在建筑抗震設(shè)計的過程中，設(shè)計人員首先需要全面了解混凝土等級及初始尺寸等，準確計算結(jié)構(gòu)的剛度，并以此為基礎(chǔ)，對建筑結(jié)構(gòu)剛度進行計算，從而準確判斷地震力，對所需配筋數(shù)量進行充分掌握。與此同時，結(jié)構(gòu)剛度、配筋數(shù)量與地震力三者間的管理呈正比，地震力越強，其結(jié)構(gòu)剛度隨著提高，那么配筋數(shù)量也會越來越多。所以，在實際設(shè)計過程中，不能盲目增加配筋數(shù)量，而是根據(jù)地震力實際狀況，合理調(diào)整配筋數(shù)量，以此確保工程建筑抗震效果。應(yīng)用概念設(shè)計，除了能夠豐富抗震設(shè)計思路，同時也可以合理調(diào)整地震力、配筋數(shù)量與結(jié)構(gòu)剛度間的關(guān)系，全工程建筑抗震設(shè)計的合理性，也就是合理應(yīng)用隔震效能的概念設(shè)計，能夠在基礎(chǔ)件與建筑整體間融入隔震層，從而減小地震力。

3.5 建筑平面中概念設(shè)計的應(yīng)用

對于高層建筑物來講，在對結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中，應(yīng)全面考慮其風荷載影響，原因是建筑物層數(shù)越高，其風荷載影響逐漸加大，再加之長時間水平力的作用，使得建筑物逐漸發(fā)生移動。將概念設(shè)計應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)全面考慮建筑結(jié)構(gòu)位移狀況。在對建筑物形狀進行選擇時，應(yīng)加強考慮其承受風荷載壓力的影響，并對其是否能夠利用結(jié)構(gòu)設(shè)計降低風荷載影響進行考慮。除此之外，在對建筑物的風荷載影響承受力進行分析時，首先分析相鄰建筑物風荷載影響分布情況，在此基礎(chǔ)上實施結(jié)構(gòu)設(shè)計，以此確保建筑結(jié)構(gòu)的抵抗能力。

4 結(jié)語

將概念設(shè)計應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可以促進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主觀能動性的提高，根據(jù)建筑設(shè)計師的豐富經(jīng)驗和想象能力，確保建筑機構(gòu)設(shè)計的安全性、合理性和經(jīng)濟性，概念設(shè)計應(yīng)用期間，拓寬了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計思路，推動建筑行業(yè)進一步發(fā)展。