建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)措施

柴迎春

(懷化市建筑設(shè)計(jì)研究院，湖南 懷化 418000)

前言：

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)措施是極為重要的。設(shè)計(jì)是建筑工程的基礎(chǔ)，概念設(shè)計(jì)是建筑工程體現(xiàn)先進(jìn)思想與規(guī)范精神的重點(diǎn)所在。一個優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)人員，對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，除去要依靠自身的經(jīng)驗(yàn)之外，還必須要充分運(yùn)用整體概念設(shè)計(jì)的方式去把建筑結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)自身以及外部環(huán)境結(jié)合在一起，并且還需要有意識的處理建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件之間的關(guān)系，不斷完善建筑結(jié)構(gòu)的概念，深刻了解各種類型的結(jié)構(gòu)性能，只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的融合。

一、建筑工程概念設(shè)計(jì)簡述

結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)是無須人具體采用數(shù)值計(jì)算，而是全方位的考慮建筑工程的結(jié)構(gòu)特征，對各分支體之間的關(guān)聯(lián)與建筑結(jié)構(gòu)的機(jī)理和傳統(tǒng)的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，有效的去掌握建筑工程結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)原則，并確定具體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路。總的來說，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)活動中，必須進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，然而概念設(shè)計(jì)的方式應(yīng)用也在一定程度上是存在無意識狀態(tài)方面。當(dāng)前，我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，城市居住人們對于建筑工程的要求也在不斷攀升中，因此，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度也有所提高，所以在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)活動中，相關(guān)設(shè)計(jì)工作人員還需要積極的運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的方法，將其運(yùn)用在其中。目前，我國建筑工程結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的發(fā)展還相對較慢，還處于初級發(fā)展階段，在實(shí)際應(yīng)用期間，還有很多建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對于概念設(shè)計(jì)的理解和實(shí)際應(yīng)用方式有著多方面的不同見解，這種情況的出現(xiàn)會直接影響到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)理念在實(shí)際應(yīng)用中有所偏差，在實(shí)際應(yīng)用中的效果不能得到體現(xiàn)。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施分析

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)活動中，往往需要對建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行相應(yīng)的概念設(shè)計(jì)，并針對具體建筑功能進(jìn)行優(yōu)化，從而提升建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和質(zhì)量，提升建筑整體的抗震性能，降低建筑結(jié)構(gòu)變形等。所以，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是需要從整體概念設(shè)計(jì)作為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員需要把建筑結(jié)構(gòu)分為多個階段進(jìn)行概念細(xì)化完善，這樣能夠從整體上去掌握建筑結(jié)構(gòu)自身和空間結(jié)構(gòu)以及環(huán)境結(jié)構(gòu)之間協(xié)調(diào)合理，只有這樣才能夠讓建筑結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定性和安全性的基礎(chǔ)上得到合理的經(jīng)濟(jì)性，從而保障建筑既安全，又經(jīng)濟(jì)，且與周邊環(huán)境和諧共處。

圖一：剪力墻設(shè)計(jì)

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)分析

剪力墻結(jié)構(gòu)是使用鋼筋混凝土墻板作為豎向承重與抵抗向側(cè)力的結(jié)構(gòu)，這種使用鋼筋混凝土墻板來承受水平力的結(jié)構(gòu)被稱之為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)通常是使用平面布置的形式來完成的，剪力墻雙向或者多向的結(jié)構(gòu)布置剪力。其剛度比相同材料用量的框架體構(gòu)大，常運(yùn)用在30層以下的高層住宅建筑。剪力墻結(jié)構(gòu)適用高寬比6度，7度地震還不大于6，8度地震還不大于5，9度地震還不大于4，因此墻體高度在設(shè)計(jì)過程中必須要充分考慮到結(jié)構(gòu)抗震的需求。

（二）框架剪力墻結(jié)構(gòu)分析

框架剪力墻（圖一）的結(jié)構(gòu)主要是由框架與剪力墻所組成的結(jié)構(gòu)體系。其中剪力墻承受了大多數(shù)的水平荷載，框架所承受到的荷載主要是豎向荷載，這兩者之間是協(xié)同合作，分工較為合理。

（三）輕型鋼結(jié)構(gòu)體系分析

協(xié)同工作的相關(guān)概念在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制作過程中現(xiàn)已經(jīng)有了比較廣泛的使用了，其主要的目的就是把內(nèi)部的結(jié)構(gòu)體系能夠有效的去進(jìn)行優(yōu)化配合，從而去實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的使用壽命。當(dāng)前，有很多輕型的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用是協(xié)同工作的概念與建筑結(jié)構(gòu)體系的結(jié)合案例。在一定程度上輕型鋼結(jié)構(gòu)其自身的特征是價(jià)格低，質(zhì)量輕以及施工速度較快，在受到現(xiàn)場施工環(huán)境的影響是相對較小的，在抗變形等特征在工業(yè)廠房中的應(yīng)用是相對廣泛的。因?yàn)檩p型鋼結(jié)構(gòu)的抗拉性能是要比普通的混凝土強(qiáng)度高上二十多倍左右，并且在不出現(xiàn)裂縫的情況下，其在建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中也是有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性能的。基于此，在鋼結(jié)構(gòu)中具有較好的變形特征，在當(dāng)某一種原因所引發(fā)其他建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂時，同時所發(fā)生在鋼結(jié)構(gòu)上面的只會表現(xiàn)出塑性變形，并且變形自身也是具有相應(yīng)的緩沖期的，這個緩沖期能夠?yàn)榘踩冯x提供充足的時間。因此，對建筑結(jié)構(gòu)的受力進(jìn)行相應(yīng)的研究分析，以保障在同一層建筑各個柱體相同的水平位移時，是能夠同時讓其達(dá)到最佳的承載能力。

（四）鋼管混凝土混結(jié)構(gòu)分析

在一定程度上鋼管混凝土在當(dāng)前建筑施工過程中是最為常用的，其也是一種把混凝土和剛才進(jìn)行結(jié)合，這樣能夠充分發(fā)揮出這兩者的全部性能的新模式，也能夠保持建筑的穩(wěn)定性和剛度的提高。充分運(yùn)用混凝土和鋼管組合在一起的方式能夠從下面兩個層面得到體現(xiàn)：第一是建筑內(nèi)部的混凝土能夠?qū)ν獠夸摴茏鳛橛行У闹涡阅?，建筑?nèi)部與鋼管的混凝土能夠有效的結(jié)合在一起，這樣能夠讓其具備較強(qiáng)的優(yōu)勢效果，讓這兩者自身的優(yōu)勢都得到很好的補(bǔ)充，從而保障建筑的承受何在有所增加；第二是建筑外部鋼管能夠較好的對內(nèi)部混凝土進(jìn)行有關(guān)的約束，這樣能夠讓混凝土的強(qiáng)度得到更進(jìn)一步的提升，科學(xué)合理的去解決高層建筑物底層柱軸壓的超限等問題。

（五）懸索結(jié)構(gòu)分析

懸索結(jié)構(gòu)所采用的全部都是拉桿，這樣的結(jié)構(gòu)讓材料的利用率和結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力水平都得到了一定程度上的提升，充分利用高強(qiáng)度的懸索材料，是能夠增加預(yù)應(yīng)力的。與此同時這也包含了懸索結(jié)構(gòu)相互結(jié)合的結(jié)構(gòu)模式等等，因此建筑懸索結(jié)構(gòu)是比較適用在跨度較大的建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中。比如在江蘇省的體育館就是采用的懸索結(jié)構(gòu)，其懸索結(jié)構(gòu)主要是由邊緣構(gòu)件和索網(wǎng)構(gòu)成的。為了能夠讓建筑物的穩(wěn)定性得到提升，在建筑物概念設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員把預(yù)應(yīng)力錨懸索固定在環(huán)形梁柱上面，并且把輔助索底座上面的設(shè)計(jì)承受平均水平拉力以環(huán)形彎梁的方式去降低，這樣做能夠極大的提升懸索結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，從而保障建筑物覆蓋的安全性。

結(jié)語：

總而言之，為了能夠保障建筑工程的整體質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員必須要優(yōu)化建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且還需要結(jié)合工程現(xiàn)場情況，去制定出更貼合實(shí)際工程的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，只有通過這樣的方式才能夠?qū)崿F(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整性和安全性，從而去保障建筑工程的質(zhì)量，保障建筑工程的使用壽命，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中充分加入概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)措施對于建筑工程有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。