概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

周俏

摘? ? 要：把概念設(shè)計(jì)的理念融入到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中能夠在很大程度上確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和標(biāo)準(zhǔn)性，提升其設(shè)計(jì)水平，滿足人們的實(shí)際需求，并提升施工效率與質(zhì)量。本文從概念設(shè)計(jì)的概念入手，明確其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則與內(nèi)容。

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

1? 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)充分發(fā)揮了自身的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，從而在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用，促使整體結(jié)構(gòu)效果得到提升，適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。

2? 概念設(shè)計(jì)含義

概念設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)，通過不斷挖掘設(shè)計(jì)意圖來決定建筑的使用性質(zhì)。實(shí)現(xiàn)過程中建筑設(shè)計(jì)師與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師根據(jù)實(shí)際要求，建筑特點(diǎn)，設(shè)計(jì)理論，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等，規(guī)劃建筑抗震狀況和全面布局，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的優(yōu)化，并結(jié)合要求對(duì)設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行分解與組合，重新形成一套最符合要求的建筑設(shè)計(jì)方案，保證其構(gòu)思的科學(xué)性。概念設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)步驟：分析、綜合與評(píng)估。這三個(gè)步驟是從設(shè)計(jì)的外圍逐漸向最優(yōu)設(shè)計(jì)靠攏。分析階段，設(shè)計(jì)人員確定模糊數(shù)據(jù)，并進(jìn)行驗(yàn)證;綜合階段，設(shè)計(jì)人員通過收集的數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)計(jì)想象，勾勒設(shè)計(jì)的雛形;評(píng)價(jià)階段，設(shè)計(jì)人員要在所有的設(shè)計(jì)中選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。當(dāng)前的概念設(shè)計(jì)主要是提升設(shè)計(jì)者的瞬間思維與復(fù)雜的感性，通過呈現(xiàn)出的統(tǒng)一理性進(jìn)行合理的優(yōu)化，進(jìn)而對(duì)建筑的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，以設(shè)計(jì)要求為基礎(chǔ)，綜合分析建筑的設(shè)計(jì)因素，科學(xué)合理的進(jìn)行宏觀框架的構(gòu)建，滿足當(dāng)前的需求。

3? 概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則

3.1? 合理受力原則

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還必須充分考慮建筑物的合理受力特點(diǎn)，這也是概念設(shè)計(jì)應(yīng)用的一個(gè)基本要求，從受力的方向與變形因素入手進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)均勻受力的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于集中受力，并且其多跨連續(xù)效果比單跨效果更佳。 在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中，應(yīng)合理遵循受力原則，優(yōu)化空間內(nèi)作用效果、剛性梁連接效果以及受力結(jié)構(gòu)體系等，合理進(jìn)行受力分析，加強(qiáng)對(duì)變形的重視力度，保證其受力合理，滿足設(shè)計(jì)的整體要求。盡可能的使建筑物的受力狀態(tài)較為平均，尤其是要使其在整個(gè)的建筑物空間結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行平均分布，避免力作用于一點(diǎn)或者是一個(gè)平面，盡可能的避免建筑物發(fā)生形變的可能性。

3.2? 優(yōu)化選擇原則

建筑結(jié)構(gòu)體系是概念設(shè)計(jì)的重要表達(dá)方式，使整個(gè)建筑的構(gòu)成完整、清晰地表出來。對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化，以結(jié)構(gòu)的實(shí)際特點(diǎn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行合理的分析，并以當(dāng)前的建筑、環(huán)境、載荷等因素為依據(jù)，對(duì)當(dāng)前的符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化選擇，明確其自身判定的關(guān)系，結(jié)合要求構(gòu)建完善的支撐法與結(jié)構(gòu)單元，合理進(jìn)行應(yīng)用，通過交叉、線型、平面以及疊合等方式進(jìn)行完善，提升整體設(shè)計(jì)效果，通過明確建筑的承載能力、地質(zhì)條件以及側(cè)向變化等結(jié)構(gòu)性問題，可以合理對(duì)其優(yōu)越性進(jìn)行判斷，提升建筑的安全性能。

4? 概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1? 在方案選擇環(huán)節(jié)的應(yīng)用

在選擇方案時(shí)，要充分考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的安全性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性以及合理性。 在建筑設(shè)計(jì)過程中，不同的設(shè)計(jì)方案涉及的因素較多，如建筑的地質(zhì)環(huán)境、地形特點(diǎn)、水文條件、負(fù)載因素等。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(yàn)數(shù)據(jù)、公式來初步選擇和布置，切記不能盲目布置。因此，在設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合實(shí)際情況建立最合理的設(shè)計(jì)方案，以滿足建設(shè)需求，從整體到局部、從局部到整體，經(jīng)過不斷的優(yōu)化整合，促使設(shè)計(jì)過程中所有的細(xì)節(jié)都得到考慮，并保證其設(shè)計(jì)質(zhì)量提升，多方面優(yōu)化，提升設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性與完整性。

4.2? 合理選擇結(jié)構(gòu)的剛度

建筑結(jié)構(gòu)在剛度的選擇上至關(guān)重要，而且在建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中也必須遵守剛度的要求。合理的選擇設(shè)計(jì)方案，可以延長(zhǎng)建筑的使用壽命，剛度計(jì)算一般遵循保持空間利用率、提升空間利用合理性、低耗材、高美觀度原則。為準(zhǔn)確判斷出計(jì)算方法的正確性，則可以根據(jù)相關(guān)概念設(shè)計(jì)的延伸來確定，不能完全照搬計(jì)算軟件的計(jì)算結(jié)果，要在驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上再加以利用，將實(shí)踐與設(shè)計(jì)理論有效結(jié)合起來，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析，合理對(duì)施工圖紙進(jìn)行調(diào)整，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性。

4.3? 在建筑平面中的具體應(yīng)用

在一些高層建筑的設(shè)計(jì)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(zhǎng)時(shí)間承受水平力的作用，會(huì)引起建筑物側(cè)面移動(dòng)。在對(duì)建筑物承受風(fēng)荷影響進(jìn)行分析的時(shí)候，首先要正確分析與其相鄰的建筑物對(duì)風(fēng)荷分布的影響情況，這樣設(shè)計(jì)出來的建筑物才能夠確保對(duì)風(fēng)荷有一定的抵抗能力。我們將概念設(shè)計(jì)引入到建筑物的平面設(shè)計(jì)中，就需要考慮到建筑物結(jié)構(gòu)的側(cè)移現(xiàn)象。在對(duì)于建筑的水平荷載進(jìn)行考慮時(shí)，平面形狀最好選擇那些風(fēng)壓比較小的那種，對(duì)于建筑周圍的高層建筑所造成的風(fēng)壓影響也要考慮到，從整體角度出發(fā)看待問題，從建筑物抵抗壓力的水平和豎向的荷載壓力角度處理建筑平面的相關(guān)問題。

4.4? 在抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

抗震設(shè)計(jì)是當(dāng)前設(shè)計(jì)的重點(diǎn)， 在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，一般情況下都是通過設(shè)計(jì)人員確定建筑的初始尺寸，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。因此，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)過程中需要從多方面因素進(jìn)行分析，如混凝土的初始尺寸、結(jié)構(gòu)剛度等，以精確的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，明確建筑結(jié)構(gòu)剛度，最終對(duì)建筑的地震力進(jìn)行判斷，設(shè)計(jì)最合理的配筋數(shù)，保證建筑的整體質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到抗震設(shè)計(jì)中能夠拓寬設(shè)計(jì)思路，進(jìn)而獲得理想的抗震效果。比如說我們?cè)诮ㄖ锏闹黧w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。

4.5? 在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較重要的一環(huán)，在這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，概念設(shè)計(jì)確實(shí)能夠發(fā)揮較為理想的作用效果，進(jìn)行合理的整合，達(dá)到理想的效果。以實(shí)際為例，選擇基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類型是當(dāng)前基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，根據(jù)不同的需求，以基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)特點(diǎn)等因素進(jìn)行合理化創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出最合理、最科學(xué)以及最合適的方案。

（1）樁基礎(chǔ)。即采用相應(yīng)的樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來構(gòu)建相應(yīng)的地基結(jié)構(gòu)，這種樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用能夠最大程度上提升基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載力效果，對(duì)于豎直載荷具備著較強(qiáng)的作用價(jià)值，提升整體性能。

（2）箱型基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)廣泛應(yīng)用于高層建筑中，其整體剛度適當(dāng)，可以將荷載通過上部結(jié)構(gòu)均勻地傳至下部基礎(chǔ)中，從而使結(jié)構(gòu)組成良好地得以嵌固，并靈活利用該基礎(chǔ)的均勻性與整體性特點(diǎn)，將其結(jié)構(gòu)的載荷進(jìn)行傳遞，盡量實(shí)現(xiàn)從上傳遞至下，提升其整體性能。

（3）筏型基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)適用于低承載力地基、大荷載上部結(jié)構(gòu)的建筑工程。對(duì)于一些規(guī)模較大，產(chǎn)生載荷較多的建筑結(jié)構(gòu)來說，應(yīng)用這種筏形結(jié)構(gòu)具備著較為理想的適應(yīng)性。

5? 結(jié)論

綜上所述，概念設(shè)計(jì)是一種科學(xué)的建筑設(shè)計(jì)方法，靈活應(yīng)用當(dāng)前的概念設(shè)計(jì)可以從根本上實(shí)現(xiàn)建筑的主觀能動(dòng)性設(shè)計(jì)，促使建筑的結(jié)構(gòu)性、安全性以及合理性得到提升，從而設(shè)計(jì)出更加穩(wěn)定可靠的建筑。

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