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

趙峰

身份證號碼：4129211970****0014 河南 鄭州 450000

引言

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作面臨的不確定因素較多，稍有不慎就很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)隱患問題，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)安全事故。為防止上述問題的發(fā)生，在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)將結(jié)構(gòu)概念與結(jié)構(gòu)措施相結(jié)合，確保建筑結(jié)構(gòu)主體的經(jīng)濟(jì)性與安全性。從多個(gè)方面針對主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理安排與準(zhǔn)確落實(shí)。結(jié)合實(shí)際工程案例的反饋情況來看，設(shè)計(jì)人員通過合理運(yùn)用概念設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)措施方法，不僅有效增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)主體的質(zhì)量性能，同時(shí)也有效減少了結(jié)構(gòu)主體損傷問題出現(xiàn)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

1 概念設(shè)計(jì)概述

概念設(shè)計(jì)指基于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)積累，根據(jù)工程項(xiàng)目的具體情況和業(yè)主需求，使方案設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的針對性。所以，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視業(yè)主的需求，對需求進(jìn)行詳細(xì)分析后，根據(jù)建筑項(xiàng)目的特點(diǎn)確定建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案。工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)利用建筑設(shè)計(jì)理論，借鑒成功案例經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)內(nèi)容，完成符合業(yè)主需求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。概念設(shè)計(jì)可分三個(gè)步驟完成，即分析、綜合、評價(jià)。在分析步驟中，設(shè)計(jì)人員要對需求數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和驗(yàn)證；在綜合步驟中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)廣泛收集數(shù)據(jù)信息，按設(shè)計(jì)需求確定初步的設(shè)計(jì)雛形；在評價(jià)步驟中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行篩選，從中選擇最優(yōu)方案?？梢钥闯觯拍钤O(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員具有較高水平的專業(yè)綜合素質(zhì)，同時(shí)具備發(fā)散性思維能力，能夠從龐雜的數(shù)據(jù)中篩選出有用信息，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的深度設(shè)計(jì)，充分滿足業(yè)主對工程的需求[1]。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的重要性

2.1 創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，不能僅僅通過短短的簡單設(shè)計(jì)完成。進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)工程師通過自身進(jìn)行大量的實(shí)踐所獲得的經(jīng)驗(yàn)，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行逐步設(shè)計(jì)、完善以及調(diào)整。而概念設(shè)計(jì)對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最為重要的是，通過引用概念設(shè)計(jì)能夠?qū)⒃摻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相似的工程項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)，然后根據(jù)所總結(jié)出的優(yōu)點(diǎn)，再對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)，很好地避免以往在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中的弊端，讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案能夠更科學(xué)合理地進(jìn)行。而在以往傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，通常情況下，都是由建筑工程設(shè)計(jì)師根據(jù)所提出的設(shè)計(jì)要求直接進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，雖然在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中能夠有效地保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的標(biāo)準(zhǔn)性以及規(guī)范性，但是在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中存在很多明顯的問題。

2.2 提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體水平

在對概念設(shè)計(jì)進(jìn)行深入理解和有效把握之后，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中能夠極大程度上提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和合理性。除此之外，在引入概念設(shè)計(jì)的理念過后，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師能夠?qū)Ψ桨府?dāng)中所出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)的查驗(yàn)和解決；在對相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)算的時(shí)候，可以結(jié)合類似工程項(xiàng)目的分析數(shù)據(jù)對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)和質(zhì)量，進(jìn)行更加準(zhǔn)確的分析和判斷，讓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師根據(jù)所檢驗(yàn)的結(jié)果對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案做進(jìn)一步的改進(jìn)和完善，有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)水平和安全可靠性[2]。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用

3.1 在場地選擇中的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性與科學(xué)性直接影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及施工質(zhì)量水平。合理選擇施工場地，可以確保設(shè)計(jì)方案的順利實(shí)施。因此進(jìn)行工程場地的選擇時(shí)，可使用兩個(gè)概念設(shè)計(jì)的理念：

①利用概念設(shè)計(jì)理念考慮地形因素的影響。不同的建筑區(qū)域地形條件會存在較大差異，地形條件會直接影響建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需重點(diǎn)考慮地形因素的影響。根據(jù)實(shí)際情況制定建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，以便降低地形對工程建設(shè)的影響，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保建設(shè)工程的質(zhì)量。②利用概念設(shè)計(jì)理念考慮地質(zhì)因素的影響。建筑工程的穩(wěn)定性容易受地質(zhì)因素的影響，為了避免地質(zhì)因素對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)在項(xiàng)目建設(shè)前對施工現(xiàn)場進(jìn)行勘察，確保建設(shè)場地滿足項(xiàng)目建設(shè)的地質(zhì)條件。此外，還應(yīng)考慮抗震性因素的影響。建筑工程的結(jié)構(gòu)抗震性會影響工程的安全等級，工程技術(shù)人員應(yīng)按建設(shè)等級確定抗震指標(biāo)，確保建筑工程的安全性。

3.2 在抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

抗震設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的第一步，也是最為關(guān)鍵的一步。設(shè)計(jì)人員要全面了解建筑場地情況，并準(zhǔn)確掌握建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)。結(jié)合兩方面內(nèi)容，計(jì)算出地震荷載。依托這一數(shù)值確定配筋數(shù)量，科學(xué)表明剛度、地震力、配筋數(shù)量之間存在緊密聯(lián)系，可以說是牽一發(fā)而動全身。建筑結(jié)構(gòu)的剛度提高時(shí)，地震力也會隨之增大，這時(shí)就需要配置更多的鋼筋。反之，使用鋼筋越多，說明強(qiáng)度、抗震力的要求越嚴(yán)苛。倘若人員抗震設(shè)計(jì)能力不足，就需要從兩方面入手，一是從理論基礎(chǔ)中汲取思路，二是從實(shí)務(wù)操作中積累經(jīng)驗(yàn)。經(jīng)過一系列學(xué)習(xí)，不能說思如泉涌，但最起碼符合設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員要懂得創(chuàng)新。比方說在各構(gòu)件之間布置隔震層，并在頂端進(jìn)行特殊處理，以此降低地震影響。

3.3 在設(shè)計(jì)方案選擇中的應(yīng)用

在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，不能閉門造車，必須深入現(xiàn)場，開展勘查工作。在此期間，全面收集信息，如地質(zhì)條件、工地分布情況等。同時(shí)，與政府部門保持高度聯(lián)系，以便獲取各項(xiàng)信息。對兩方面信息進(jìn)行對比，依托對比結(jié)果設(shè)計(jì)方案。這樣的方案才會與實(shí)際情況相吻合，可大幅度減少技術(shù)變更次數(shù)。在選擇方案時(shí)，一要堅(jiān)持四項(xiàng)原則。比如說在危險(xiǎn)區(qū)域不宜興建土木，長時(shí)間應(yīng)對地質(zhì)災(zāi)害沖擊，會加快建筑物的損壞速度，不滿足安全性的要求。再比如讓建筑物保持對稱性，能夠盡可能讓建筑質(zhì)量中心與平面形心位于正確位置上。二要注意三個(gè)事項(xiàng)，包括場地防護(hù)距離、采光時(shí)長等內(nèi)容要符合要求，依托地形地貌特點(diǎn)確定基礎(chǔ)建設(shè)，選擇高性能、高品質(zhì)的構(gòu)件。通過認(rèn)真分析，挑選出性價(jià)比最高、安全性最好、誤差率最小、最適宜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)人員要對方案進(jìn)行講解，并回答施工人員的問題，從而讓他們有一個(gè)具體的認(rèn)知。在實(shí)踐過程中，設(shè)計(jì)人員要常駐現(xiàn)場，及時(shí)給予技術(shù)層面的幫助。在設(shè)計(jì)人員與施工人員的共同努力下，建筑方案得以落實(shí)落地，從而有效避免出現(xiàn)樓房倒塌事故。

3.4 在計(jì)算機(jī)分析中的應(yīng)用

應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可提高建筑工程管理的工作效率。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠減緩設(shè)計(jì)人員的工作壓力，提高數(shù)據(jù)計(jì)算的準(zhǔn)確性，提升工程設(shè)計(jì)水平，但過度依賴計(jì)算機(jī)工具，容易降低工程技術(shù)人員的學(xué)習(xí)積極性，對專業(yè)技術(shù)的學(xué)習(xí)造成阻礙。雖然計(jì)算機(jī)能夠提高設(shè)計(jì)人員的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作效率，若選擇的應(yīng)用軟件不合適，或技術(shù)人員的計(jì)算機(jī)操作能力不足，會影響最終的設(shè)計(jì)結(jié)果。概念設(shè)計(jì)可較好彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不足之處。概念設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)的理論知識進(jìn)行深入了解，同時(shí)提升自身的設(shè)計(jì)水平。對需求的全面分析，使項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員能夠更加明確工程的設(shè)計(jì)目標(biāo)，從而制定有效的設(shè)計(jì)實(shí)施方案。使用概念設(shè)計(jì)的理念還可實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，使工程設(shè)計(jì)人員明確設(shè)計(jì)思想，有利于實(shí)現(xiàn)業(yè)主的需求[3]。

3.5 在平面結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

高層建筑的設(shè)計(jì)需考慮風(fēng)荷載對建筑結(jié)構(gòu)造成的影響。通常建筑物越高，受到的風(fēng)荷載影響越大。如果建筑物長期承受來自各水平方向力的作用，會使建筑物側(cè)面發(fā)生位移。所以，在分析建筑物遭受風(fēng)荷載影響的過程中，應(yīng)先對鄰近建筑物的風(fēng)荷載影響進(jìn)行詳細(xì)分析，將分析結(jié)論用于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中，提高建筑工程的抗風(fēng)能力。進(jìn)行建筑物的整體平面設(shè)計(jì)時(shí)，可使用概念設(shè)計(jì)，對風(fēng)荷載影響下建筑物結(jié)構(gòu)的側(cè)移問題進(jìn)行綜合分析。選擇抗風(fēng)性良好的平面類型，分析時(shí)也應(yīng)考慮建筑四周的高層建筑對風(fēng)壓造成的影響，根據(jù)建筑物需抵抗的豎向及水平荷載力，解決建筑平面設(shè)計(jì)中的工程問題，從而提升建筑平面的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

3.6 利用結(jié)構(gòu)力學(xué)形成完整的結(jié)構(gòu)體系

為了保證建筑結(jié)構(gòu)體系的完整性，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要對結(jié)構(gòu)力學(xué)進(jìn)行科學(xué)利用的基礎(chǔ)之上來進(jìn)行合理的計(jì)算。因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行連接的關(guān)鍵點(diǎn)就是在于結(jié)構(gòu)體系，因此，為了確保每個(gè)構(gòu)件之間的應(yīng)力能夠?qū)崿F(xiàn)良好的配合， 然后在此基礎(chǔ)之上來選擇與之相匹配的結(jié)構(gòu)方式。對每個(gè)構(gòu)件的承重情況進(jìn)行仔細(xì)分析，通過對單體構(gòu)件質(zhì)量進(jìn)行有效的控制，來對整體建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，科學(xué)應(yīng)用每個(gè)構(gòu)件之間的作用力來構(gòu)建結(jié)構(gòu)效能的最大應(yīng)力，由此來保證建筑工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

3.7 變形縫設(shè)計(jì)

變形縫是一種有效提升建筑穩(wěn)定性的構(gòu)件，常見的類型有三種，分別是伸縮縫、沉降縫和防震縫。每一種變形縫的作用不同，這是設(shè)計(jì)人員需要了解的地方。伸縮縫常用作預(yù)防溫度裂縫的產(chǎn)生。當(dāng)建筑物規(guī)模較大時(shí)，一定要使用伸縮縫，以此降低墻體熱脹冷縮的影響。沉降縫多用于防治地基沉降，是讓建筑物屹立不倒的關(guān)鍵。防震縫，顧名思義是指利用變形縫提升建筑物的抗震能力。之所以能夠取得這樣的效果，取決于防震縫能夠讓結(jié)構(gòu)剛度均勻。至于如何選擇，需要根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目來決定。

3.8 協(xié)同工作

協(xié)同是時(shí)代永恒的主題，是設(shè)計(jì)人員應(yīng)具備的一種能力。協(xié)同工作主要從兩方面展開。其一，做好材料層面的協(xié)同。設(shè)計(jì)人員要考慮到材料之間的影響，通過精心設(shè)計(jì)，讓材料之間完成配合，能夠大幅度提升材料的使用效率。設(shè)計(jì)人員還要思考如何用最少的材料滿足建筑要求，比方說矩形截面受壓構(gòu)件的使用率較低，這時(shí)就可從概念設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)措施等方面入手進(jìn)行調(diào)整。通過控制梁的長短，讓梁彎矩始終保持在合理區(qū)間。隨著社會的進(jìn)步，不斷有新材料被研發(fā)出來，設(shè)計(jì)人員要對這些材料的信息了如指掌，這樣才能盡快融入設(shè)計(jì)方案。使用新型材料有兩點(diǎn)好處，一方面是向綠色建筑方向靠攏，以獲得國家的政策扶持；另一方面，把握結(jié)構(gòu)體系層面的協(xié)同。設(shè)計(jì)人員要想盡一切辦法讓建筑結(jié)果趨于合理，這樣才能確保建筑物擁有良好的安全性與可靠性。具體來說，在設(shè)計(jì)磚混結(jié)構(gòu)時(shí)，要合理設(shè)計(jì)構(gòu)造柱、圈梁及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，一起承擔(dān)荷載。在當(dāng)今社會中，高層建筑呈幾何狀增長，并且這種趨勢不可阻擋，這時(shí)就需要建筑結(jié)構(gòu)能夠承擔(dān)更大的載荷。為滿足這一要求，需要設(shè)計(jì)人員要了解抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，并掌握布置方法。通過將短柱放置在指定位置，以此提升建筑結(jié)構(gòu)的承載能力。其二，堅(jiān)持環(huán)境協(xié)同治理。如果施工現(xiàn)場管理不當(dāng)，會對周圍環(huán)境造成污染。建筑人員要達(dá)成統(tǒng)一意見，對污染源進(jìn)行有效控制。①對施工步驟進(jìn)行優(yōu)化，最大限度降低施工帶來的影響。②在建筑施工過程中會出現(xiàn)揚(yáng)塵，這時(shí)就需要采取控制手段。對施工區(qū)域進(jìn)行灑水，讓地面始終處于濕潤狀態(tài)，這樣就不怕大風(fēng)將塵土吹起。對施工車輛進(jìn)行有效管理，無論是否裝有渣土，都要蓋上篷布，同時(shí)對車身進(jìn)行清洗。及時(shí)清理廢土，不給揚(yáng)塵污染提供可乘之機(jī)。③設(shè)計(jì)人員要深入學(xué)習(xí)綠色施工技術(shù)，并將其引入設(shè)計(jì)方案中。這樣既能降低環(huán)境污染，又能提升施工質(zhì)量[4]。

4 結(jié)束語

總而言之，建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作涉及的流程內(nèi)容較多，在正式開展設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該準(zhǔn)確把握建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求，明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該準(zhǔn)確立足于施工現(xiàn)場環(huán)境情況，對施工現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行動態(tài)把握，根據(jù)實(shí)際情況，確立科學(xué)合理的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。需要注意的是，為確保建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果得以達(dá)到預(yù)期，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該合理運(yùn)用概念設(shè)計(jì)應(yīng)用優(yōu)勢，深化加強(qiáng)工程主體構(gòu)造、抗震設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度效果。