簡析概念設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐

周泰華

摘? ? 要：在當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，建筑工程行業(yè)發(fā)展迅速，概念設(shè)計(jì)成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較重要的理念和方法。基于概念化的設(shè)計(jì)，可以確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性及合理性，進(jìn)而確保建筑工程的穩(wěn)定性和安全性。文章首先闡述了建筑設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的基本概念和特點(diǎn)，然后分析了在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用概念設(shè)計(jì)的必要性和重要性。最后，從抗震結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、鋼混結(jié)構(gòu)三個(gè)角度，對(duì)概念設(shè)計(jì)在價(jià)值農(nóng)戶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐要點(diǎn)進(jìn)行探究。

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

1? 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展以及城市化進(jìn)程的不斷加快，建筑工程的規(guī)模也在逐步擴(kuò)大，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平提出了更高的要求。概念設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)工作中十分重要的環(huán)節(jié)，包含著重要的先進(jìn)理念和規(guī)范精神。在如今的建筑設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)師不僅要根據(jù)專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)開展設(shè)計(jì)工作，還要基于科學(xué)、合理和嚴(yán)謹(jǐn)性原則，開展概念設(shè)計(jì)，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)水平。

2? 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的概念及發(fā)展

2.1? 建筑概念設(shè)計(jì)的概念

針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，主要是指設(shè)計(jì)師基于項(xiàng)目所在地環(huán)境特點(diǎn)以及業(yè)主要求，開展有目標(biāo)、有組織以及有序的設(shè)計(jì)工作，完成符合各方面要求和規(guī)范的概念方案。概念設(shè)計(jì)的工作成果是相關(guān)概念設(shè)計(jì)方案，其中又分為結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、外觀概念設(shè)計(jì)、功能性概念設(shè)計(jì)等。建筑概念設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于保證方案造型美觀、功能優(yōu)越、布局實(shí)用、技術(shù)先進(jìn)，并且具有一定的創(chuàng)新性[1]。

2.2? 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是不可或缺的重要部分，決定著建筑的穩(wěn)定性和可靠性。具體來講，設(shè)計(jì)師要基于基本的建筑設(shè)計(jì)理論，對(duì)建筑中的樁基礎(chǔ)、梁、柱等不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后從局部到整體評(píng)估設(shè)計(jì)方案可行性、經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而進(jìn)行概念設(shè)計(jì)優(yōu)化。建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在于保證結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定，降低構(gòu)件變形程度，進(jìn)而提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性和抗震性。而概念設(shè)計(jì)本身是一個(gè)研究性的過程，通過一系列的設(shè)計(jì)、修改和優(yōu)化，逐步滿足多方面要求。所以，在建筑概念設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)性部分，值得重點(diǎn)關(guān)注。

3? 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的必要性和重要性

3.1? 彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷

如今在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，計(jì)算機(jī)發(fā)揮著重要的作用。通過計(jì)算機(jī)及BIM技術(shù)，可以迅速對(duì)大量結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，協(xié)助設(shè)計(jì)師完成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。這對(duì)如今規(guī)模越來越大、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜的建筑項(xiàng)目而言，可以全面提高設(shè)計(jì)工作效率。但是，受制于計(jì)算機(jī)軟件先進(jìn)性以及相關(guān)因素的影響，基于計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案會(huì)存在一些缺陷或不合理的地方。因此，設(shè)計(jì)師需要使用概念設(shè)計(jì)的方法，對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性、可行性進(jìn)行評(píng)估，然后再基于業(yè)主的實(shí)際要求，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。在該環(huán)節(jié)中，概念設(shè)計(jì)的價(jià)值在于彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)初步設(shè)計(jì)方案的缺陷，提高設(shè)計(jì)水平[2]。

3.2? 進(jìn)一步滿足其他設(shè)計(jì)要求

在建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，而建筑的外觀設(shè)計(jì)、消防設(shè)計(jì)、水電設(shè)計(jì)乃至內(nèi)部空間布局都與其有關(guān)。在當(dāng)今的高層建筑、綜合性建筑項(xiàng)目開發(fā)中，為了滿足人們越來越高的要求，需要將不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容有效結(jié)合，提高建筑的設(shè)計(jì)水平。而針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，除了驗(yàn)證設(shè)計(jì)可行性，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案以外，也需要將當(dāng)前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案與其他設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行結(jié)合考慮。比如，建筑消防設(shè)計(jì)需要以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)，通過概念設(shè)計(jì)的方法，可以進(jìn)一步判斷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是否能夠充分滿足消防設(shè)計(jì)的規(guī)范性需求，進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，提高消防設(shè)計(jì)水平。

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

4.1? 概念設(shè)計(jì)在抗震結(jié)構(gòu)及鋼混結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此，設(shè)計(jì)師首先需要詳細(xì)確定建筑所用混凝土的等級(jí)和構(gòu)件的相關(guān)數(shù)據(jù)，將其錄入BIM系統(tǒng)之中，然后重點(diǎn)計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)剛度[3]。接著，基于對(duì)當(dāng)?shù)亟ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范和要求的了解，計(jì)算建筑抗震標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，進(jìn)而完成建筑結(jié)構(gòu)配筋數(shù)量的確定。在建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于對(duì)結(jié)構(gòu)配筋數(shù)量、結(jié)構(gòu)剛度以及特定地區(qū)地震力的全面分析，確保其能夠在達(dá)到基本抗震要求的基礎(chǔ)上，降低資源消耗，滿足其他設(shè)計(jì)要求。

如今建筑工程幾乎都是使用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要是將鋼材和混凝土結(jié)合，充分發(fā)揮相關(guān)材料的性能，滿足建筑構(gòu)件強(qiáng)度、穩(wěn)定性、耐久度的相關(guān)要求。在鋼混結(jié)構(gòu)建筑中，鋼筋材料可以有效約束混凝土，并作為建筑構(gòu)件中平衡應(yīng)力的主體，同時(shí)能夠提升混凝土強(qiáng)度。而混凝土則有助于提高構(gòu)件強(qiáng)度、抗震性，并有效解決建筑高層與低層柱軸壓比超限的問題。針對(duì)建筑鋼混結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，主要是基于以上原理，分析建筑各個(gè)結(jié)構(gòu)體、構(gòu)件的基本構(gòu)造，明確鋼筋、鋼管及混凝土材料型號(hào)，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)材料工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.2? 概念設(shè)計(jì)在電算分析中的應(yīng)用

在如今計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息化技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用率越來越高。通過現(xiàn)代科技，可以降低建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的工作量，提高工作效率。而概念設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于，對(duì)電算分析完成的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可行性分析，明確設(shè)計(jì)缺陷。為此，設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì)要對(duì)計(jì)算機(jī)完成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并利用BIM系統(tǒng)的三維模擬功能，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案模擬出來。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)師利用自身專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合項(xiàng)目環(huán)境、業(yè)主要求等，直觀地分析該方案的可行性。然后，直接通過計(jì)算機(jī)在三維模擬圖上進(jìn)行修改優(yōu)化，并再次進(jìn)行驗(yàn)證。顯然，從這一方面來看，概念設(shè)計(jì)的執(zhí)行就是一個(gè)不斷驗(yàn)證、優(yōu)化、改進(jìn)、驗(yàn)證的過程，最終目的是確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案滿足多方面的要求。

4.3? 概念你設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)方案選擇中的應(yīng)用

通常情況下，為了保證方案可行性，并滿足項(xiàng)目效益需求，幾乎所有的建筑工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段都會(huì)完成多個(gè)設(shè)計(jì)方案。這些設(shè)計(jì)方案的外觀、結(jié)構(gòu)、建造方式各有不同，需要通過概念設(shè)計(jì)的驗(yàn)證過程，選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。例如，如今高層建筑越來越多，地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分重要。建筑地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括基本的構(gòu)造設(shè)計(jì)、施工方式設(shè)計(jì)等，而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師需要全面參考當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的勘察報(bào)告，明確可能影響建筑結(jié)構(gòu)和施工的環(huán)境因素，逐步探討出一個(gè)更為合理的地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案[4]。從這一點(diǎn)來講，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)，一方面可以出具多種方案，交由相關(guān)人員及單位進(jìn)行評(píng)估和選擇，得出最優(yōu)方案。另一方面可以對(duì)相關(guān)方案的可行性進(jìn)行分析，通過多方面因素的考慮，在保證可靠性、可行性的基礎(chǔ)上，選擇經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益更好的方案。

5? 結(jié)束語

綜上所述，近年來我國各地區(qū)建筑工程項(xiàng)目規(guī)模越來越大，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面臨著諸多挑戰(zhàn)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)深入理解概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容和價(jià)值，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中靈活利用概念設(shè)計(jì)的相關(guān)方法，完成更有可行性的設(shè)計(jì)方案。在此基礎(chǔ)上，聯(lián)合技術(shù)人員、業(yè)主及相關(guān)單位，通過對(duì)概念設(shè)計(jì)方案的全面分析和評(píng)估，選擇更能滿足抗震性、安全性、美觀性及經(jīng)濟(jì)效益的建筑設(shè)計(jì)方案，為建筑工程的建設(shè)與使用，打下可靠的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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