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

王雪鵬 張曉禹

摘要：近年來，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，高層建筑數(shù)量持續(xù)增多，建筑結(jié)構(gòu)也變得十分復(fù)雜。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計直接決定著建筑工程的安全性與可靠性，必須高度重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。而概念設(shè)計作為一種全新的設(shè)計理念，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計，能夠保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性、可行性以及合理性，切實保證建筑工程的質(zhì)量。

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

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個建筑施工流程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的高低也會對建筑施工質(zhì)量造成直接的影響，而且現(xiàn)代化建筑體系中通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可提前對整個施工項目重難點、部門銜接、風(fēng)險預(yù)制等方面加以事前規(guī)劃，對提升建筑質(zhì)量和適用性均有積極推動作用。概念設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中創(chuàng)新突破點，往往打破常規(guī)結(jié)構(gòu)局限，將設(shè)計者的經(jīng)驗和知識充分結(jié)合起來，從更全局化角度對建筑結(jié)構(gòu)加以分析，以促進(jìn)其更加安全、美觀、舒適等，是當(dāng)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可或缺的關(guān)鍵要素。

1 概念設(shè)計的概述

概念設(shè)計是指在未經(jīng)過詳細(xì)的數(shù)據(jù)計算，通過感官以及經(jīng)驗來對建筑的構(gòu)造進(jìn)行布局，利用工程設(shè)計方面的知識和原理來開展理念設(shè)計，從而對建筑設(shè)計制定科學(xué)的結(jié)構(gòu)框架，在宏觀層次上，保證建筑的穩(wěn)定，探究在施工過程中的難度和問題。建筑的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計工作需要設(shè)計師具有較高的專業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗，對建筑知識以及工程力學(xué)方面需要有獨到的見解，在設(shè)計過程中還需要將地理位置的不安全因素（地震、臺風(fēng)等）考慮其中，從而使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計更加合理和科學(xué)。概念設(shè)計大致可循序漸進(jìn)分為三個階段，其中每個階段之間均可以互相協(xié)調(diào)進(jìn)行，第一個階段為分析階段，首先需要對建筑的用途和目的進(jìn)行了解，在展開設(shè)計之前，要對提出的要求和標(biāo)準(zhǔn)以及特點進(jìn)行分析，嘗試找出解決問題的設(shè)計理念。第二個階段為綜合階段，期間需要調(diào)用建筑經(jīng)驗和工程知識來對設(shè)計理念進(jìn)行整體的規(guī)劃，可以通過圖紙等方式把設(shè)計師的抽象想法描繪出來。第三個階段為評估階段，通過前邊的理念設(shè)計，會產(chǎn)生多種設(shè)計思路和結(jié)果，需要開展綜合評估分析，對各種設(shè)計的特征以及可實施性進(jìn)行評判，選取最佳的設(shè)計理念作為建筑的參考。

2 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中具體應(yīng)用

2.1 根據(jù)施工現(xiàn)場選擇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

在建筑場地選定后，就要依照建筑的地質(zhì)地形特點和設(shè)計建筑的形式對建筑設(shè)計開展選擇。通常情況下在工作中能夠使用的基礎(chǔ)主要有樁基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)等。在這兩種基礎(chǔ)中，樁基礎(chǔ)更加適用于地質(zhì)土壤松軟和負(fù)荷巨大的多層建筑結(jié)構(gòu)，在各種高層的建筑中有著極為廣泛的應(yīng)用，特別是在一些天然地基中使用樁基礎(chǔ)能夠讓建筑的壓力從上向下傳遞，進(jìn)而保障建筑的穩(wěn)定性和實用性。而箱型基礎(chǔ)有很優(yōu)良的整體剛度，能夠把建筑承載壓力均勻地傳遞到下方結(jié)構(gòu)，保障建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，能夠切實減少出現(xiàn)基礎(chǔ)不均勻降沉情況，保障建筑的使用價值，進(jìn)一步做到保障建筑的抗震性能，對做好抗震工作有極為重要的意義。為此，相關(guān)設(shè)計人員要根據(jù)施工現(xiàn)場情況選定建筑設(shè)計方案，進(jìn)而做出最佳的設(shè)計方案，切實提升建筑質(zhì)量，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益，讓施工單位得到充分的發(fā)展與進(jìn)步。

2.2 科學(xué)合理地選擇建筑場地

項目工程設(shè)計中最重要的是施工場地的選擇，這是決定該項工程能否順利竣工的核心要素，在建筑設(shè)計中起到?jīng)Q定性的作用。在開展建筑施工場地的選擇中，要充分考慮到防護(hù)安全距離、建筑結(jié)構(gòu)是否牢固、日光照射具體時長等要素。除此之外，還要在建筑設(shè)計環(huán)節(jié)中充考慮到抗震因素，盡量避開一些危險地段的選址，主動放棄一些在地震帶或者容易出現(xiàn)自然災(zāi)害的地方，在不能避免出現(xiàn)問題的時候要充分增加抗震措施，進(jìn)而保障建筑的安全使用。在開始設(shè)計工作之前，工作人員需要觀測建筑物抗震點是否可發(fā)揮實際作用，并對施工場地的地質(zhì)情況加以調(diào)查。這樣能夠盡量減少安全隱患問題的出現(xiàn)。相關(guān)設(shè)計人員要根據(jù)實際情況制定科學(xué)合理的設(shè)計方案，不斷強化設(shè)計量，保障建筑施工順利進(jìn)行。

2.3 建筑基礎(chǔ)設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的有效應(yīng)用發(fā)揮著重要作用，不僅可以提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)性，還可以實現(xiàn)各項資源的優(yōu)化配置。概念設(shè)計的實踐應(yīng)用，首先需要改造建筑不利影響要素，以使其達(dá)成建筑設(shè)計基本要求。其次結(jié)合概念設(shè)計完成建筑設(shè)計，保證各個方面的設(shè)計都具備可行性、科學(xué)性，同時也使建筑施工更具操作性與實際性，充分滿足現(xiàn)代建筑學(xué)基本要求。如今概念設(shè)計中采用的基礎(chǔ)設(shè)計類型主要分為箱型基礎(chǔ)與筏形基礎(chǔ)，其中筏形基礎(chǔ)設(shè)計不但能夠把地基承受力均勻分散至建筑整體，還能夠防止地基發(fā)生沉降問題。而箱型基礎(chǔ)設(shè)計和筏形基礎(chǔ)設(shè)計正好相反，其可以和建筑底層連接成為一個整體，可以在很大程度上提高地基承載力，保證建筑的穩(wěn)定性與安全性?？偠灾还懿捎媚囊环N基礎(chǔ)設(shè)計類型，都必須以建筑實際情況為依據(jù)，這樣才可以保證建筑工程建設(shè)質(zhì)量。

2.4 結(jié)構(gòu)材料利用率

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計，必須和結(jié)構(gòu)措施同步進(jìn)行，絕不能獨立進(jìn)行，將結(jié)構(gòu)設(shè)計與概念設(shè)計相協(xié)同，才可以實現(xiàn)建筑材料利用率的最大化。隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計與概念設(shè)計協(xié)同度的不斷提升，建筑材料利用率也會持續(xù)提高。但是也存在概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計協(xié)同度比較高，且建筑材料利用率也很低的情況，這就需要制定更好的建筑材料利用方案。近些年來，隨著綠色節(jié)能環(huán)保理念的推廣與普及，在建筑設(shè)計中應(yīng)融入節(jié)能環(huán)保理念，不但提高建筑材料利用率，也是順應(yīng)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要表現(xiàn)。根據(jù)建筑設(shè)計實踐經(jīng)驗，在受彎構(gòu)件設(shè)計中普遍采用矩形截面，但是利用率卻比較低。隨著梁長度的不斷增加，矩形截面梁的邊緣應(yīng)力就會有所減小。結(jié)合梁的基本特點，其梁截面也會受到盈利梯度變化而發(fā)生改變，其利用率也會有所增加?；诖?，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該選擇平面梁架，這樣不但可以減小載重，也可以提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.5 在結(jié)構(gòu)構(gòu)件組合中的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的有序協(xié)調(diào)組合一直都是各建筑設(shè)計環(huán)節(jié)中的核心內(nèi)容，而建筑結(jié)構(gòu)本身就是不同構(gòu)件之間通過傳力實現(xiàn)的架構(gòu)，凸顯建筑的實際功能和外觀美感。概念設(shè)計對此比較強調(diào)的是構(gòu)件類型要與自然生態(tài)、社會經(jīng)濟(jì)、人文藝術(shù)等方面融合，賦予構(gòu)件組合的不僅是結(jié)構(gòu)完整與穩(wěn)定，更要增加空間布局、外象表現(xiàn)等方面的革新，從而使不同的構(gòu)件能實現(xiàn)彼此間的優(yōu)勢互補。以博物館建筑設(shè)計為例，其中構(gòu)件類型與數(shù)量上都相當(dāng)豐富，所能實現(xiàn)的組合內(nèi)容也更加全面，比如可以通過力流優(yōu)化與空間意境、視覺感受、美學(xué)理念之間的結(jié)合，實現(xiàn)多種設(shè)計目標(biāo)的有機(jī)統(tǒng)一，為博物館布局打造更寬闊和聚焦的展示空間，提高構(gòu)件組合有效性。

3 結(jié)語

隨著我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮的作用越來越重要，所以結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該在設(shè)計中科學(xué)地應(yīng)用概念設(shè)計，根據(jù)概念設(shè)計理念合理指導(dǎo)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計各個環(huán)節(jié)與過程。由此不僅能夠保證建筑設(shè)計方案的科學(xué)性、合理性以及可行性，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)建筑材料利用率的最大化，切實提高建筑工程的建設(shè)質(zhì)量，促進(jìn)建筑行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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