概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

孟 嬋 王 磊

（1.山東省濟(jì)寧市規(guī)劃設(shè)計研究院，山東濟(jì)寧 272000；2.山東省濟(jì)寧城投控股集團(tuán)，山東濟(jì)寧 272000）

近年來，我國建筑行業(yè)得到了迅速發(fā)展，建筑工程項目的施工規(guī)模以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜性也得到了提高，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作提出了更高的要求。如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會直接影響到筑工程的施工效果跟施工效益，甚至導(dǎo)致一系列安全事故。因此，相關(guān)建筑設(shè)計人員還需要加強(qiáng)概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中的應(yīng)用力度，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和可行性進(jìn)一步提高，為建筑工程的后續(xù)建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

1 概念設(shè)計內(nèi)涵概述

概念設(shè)計主要指在結(jié)合用戶具體標(biāo)準(zhǔn)需求基礎(chǔ)上，進(jìn)行相關(guān)的概念性產(chǎn)品的設(shè)計工作，借此實現(xiàn)模糊抽象以及形象具體的直觀轉(zhuǎn)變，保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和可行性。概念設(shè)計作為一種新型的設(shè)計理念，其需要將設(shè)計理念融入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程，促進(jìn)整體設(shè)計結(jié)果得以提高。在建筑工程項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，概念設(shè)計主要處于結(jié)構(gòu)設(shè)計的初期階段，實現(xiàn)設(shè)計理念和經(jīng)驗的充分融合，隨后通過科學(xué)結(jié)構(gòu)布局方式，做好抗震設(shè)計等結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

此外，在概念設(shè)計工作中，還能夠?qū)ㄖ锏膬?nèi)力數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，但我國建筑領(lǐng)域中應(yīng)用概念設(shè)計的時間比較晚，相關(guān)設(shè)計人員因為認(rèn)知等方面限制，導(dǎo)致在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中難以進(jìn)行概念設(shè)計的有效融合，直接影響概念設(shè)計的應(yīng)用效果。

2 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性

2.1 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

通過概念設(shè)計的應(yīng)用，能夠借助架構(gòu)和對比方式，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化與完善。因此設(shè)計人員在概念設(shè)計應(yīng)用中，需要就建筑物的總體情況進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)行設(shè)計整體框架的把握，緩解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的工作壓力，起到良好的設(shè)計成本節(jié)約效果。因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通過概念設(shè)計的應(yīng)用，能夠促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的科學(xué)性和合理性進(jìn)一步提高，為后續(xù)建筑項目施工建設(shè)奠定良好的設(shè)計基礎(chǔ)。

2.2 創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模式

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，還需要結(jié)合以往大量的實踐經(jīng)驗開展設(shè)計工作。概念設(shè)計是在結(jié)合建筑工程實際情況的基礎(chǔ)上，設(shè)計出一套科學(xué)與完整的思路方案，能夠有效規(guī)避建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的各種問題，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效率以及設(shè)計質(zhì)量進(jìn)一步提高。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，多是由設(shè)計人員結(jié)合設(shè)計規(guī)范進(jìn)行作業(yè)，過于依賴計算機(jī)等信息軟件以及設(shè)計結(jié)果，無法合理判斷合理性等缺陷。

通過概念設(shè)計的應(yīng)用，要求設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計理念的互相交流與溝通，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的合理性和創(chuàng)新性的提升也具有積極意義。

2.3 提高建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計水平

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中通過概念設(shè)計的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的科學(xué)性與可行性。在概念設(shè)計過程中，設(shè)計人員還能夠及時發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，進(jìn)行糾正設(shè)計，通過對前期數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的方式，實現(xiàn)設(shè)計方案的優(yōu)化與完善。

3 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1 在施工場地規(guī)劃中的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，首先需要就項目的施工場地進(jìn)行合理規(guī)劃，為后續(xù)的工程建設(shè)施工奠定良好基礎(chǔ)。施工場地的規(guī)劃效果直接影響建筑后期的建設(shè)效果，通過概念設(shè)計的應(yīng)用，能夠?qū)σ酝鶊龅匾?guī)劃中存在的弊端進(jìn)行及時解決。

概念設(shè)計的全局性特征，能夠幫助設(shè)計人員對地形、地質(zhì)以及建筑物結(jié)構(gòu)等進(jìn)行綜合分析與協(xié)調(diào)，基于多種方案的評估進(jìn)行最適合施工要求場地的選擇，減少地形地質(zhì)條件要素對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效果所造成的影響。

例如在進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，通過概念設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，能夠幫助設(shè)計人員就建筑物的地方光照、樓層高度、人口密度以及停車位布局等參數(shù)進(jìn)行綜合考慮，實現(xiàn)建筑設(shè)計和施工用地兩者之間的協(xié)調(diào)性，促進(jìn)施工場地規(guī)劃的合理性進(jìn)一步提高。

3.2 在基礎(chǔ)設(shè)計中的應(yīng)用

基礎(chǔ)設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要內(nèi)容，因此設(shè)計人員需要做好建筑工程的基礎(chǔ)設(shè)計工作，保障基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)作用的充分發(fā)揮，為后續(xù)施工奠定良好的基礎(chǔ)。在進(jìn)行地基結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，通過概念設(shè)計的應(yīng)用，可以促進(jìn)設(shè)計質(zhì)量進(jìn)一步提高。例如概念設(shè)計在應(yīng)用于高層建筑地基筏型基礎(chǔ)時，可以分為梁板式以及平板式兩種類型，能夠幫助設(shè)計人員就施工區(qū)域的地形特點、樓層的實際承壓要求以及對施工材料的性能要求等因素進(jìn)行綜合分析，借此保障地基結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理性，為建筑工程的后續(xù)開展提供良好的基礎(chǔ)。

通過概念設(shè)計的應(yīng)用，不需要設(shè)計人員將過多的精力消耗在數(shù)據(jù)信息上，但需要對混凝土特性有全面系統(tǒng)的認(rèn)知，保障基礎(chǔ)施工強(qiáng)度能夠滿足建筑工程項目的實際建設(shè)需求。

3.3 在剖面設(shè)計中的應(yīng)用

在建筑工程結(jié)構(gòu)的剖面設(shè)計過程中，概念設(shè)計的目的主要在于對建筑物的豎向結(jié)構(gòu)以及傳力性能進(jìn)行明確。

（1）嚴(yán)格控制錨桿深度。

在對建筑項目進(jìn)行剖面設(shè)計過程中，要求設(shè)計人員能夠在結(jié)合相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，將錨固深度控制在合理范圍內(nèi)，降低建筑結(jié)構(gòu)的中心點，促進(jìn)建筑物自身的穩(wěn)定性得以提升。

（2）保障建筑高度比的合理性。

建筑高度比的設(shè)計效果會直接影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性和施工造價，因此在概念設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要將建筑結(jié)構(gòu)的高度比控制在合理的范疇內(nèi)，認(rèn)真、仔細(xì)地進(jìn)行核算工作，獲得良好的高度比控制效果。

（3）實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的緩慢過渡。

建筑工程自身的豎向結(jié)構(gòu)以及傳力性能會受到多種因素的影響，因此在建筑剖面設(shè)計過程中，需要通過概念設(shè)計實現(xiàn)基礎(chǔ)層朝頂層豎向傳力的緩慢過渡，避免建筑工程施工和后期使用中豎向結(jié)構(gòu)剛度變化幅度過大等問題發(fā)生，對于建筑結(jié)構(gòu)自身水平荷載力的提升也具有重要意義。

3.4 在平面設(shè)計中的應(yīng)用

我國建筑行業(yè)不斷發(fā)展，高層建筑數(shù)量也得到了大幅度增加，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)所受的風(fēng)荷載以及水平荷載進(jìn)一步增加，如果沒有做好平面設(shè)計工作，容易導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)側(cè)移問題，直接影響建筑物的使用性能跟安全性。

通過概念設(shè)計進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計工作，需要對建筑物的側(cè)移問題進(jìn)行認(rèn)真考慮，在進(jìn)行方案設(shè)計過程中，應(yīng)盡量降低建筑物承受的風(fēng)荷載。進(jìn)行概念設(shè)計時，需要就建筑物周圍物體受到的風(fēng)荷載影響進(jìn)行認(rèn)真觀察，借此保障建筑物能夠具備良好的風(fēng)荷載抵抗效果。此外，在概念設(shè)計過程中，要求設(shè)計人員在平面設(shè)計過程中對建筑物結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行綜合考慮。在剛度選擇過程中，要求設(shè)計人員能夠通過詳細(xì)計算進(jìn)行剛度的確定，避免剛度不足對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性所產(chǎn)生的影響。

應(yīng)用概念設(shè)計進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計過程中，需要對抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，最大限度地保障建筑結(jié)構(gòu)自身的抗傾覆能力。通過概念設(shè)計能夠促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計效果進(jìn)一步提高，將建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載能力、水平荷載抵抗力以及抗側(cè)力結(jié)構(gòu)控制在合理范疇內(nèi)，對建筑結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定性以及后期使用安全性的提高具有積極意義。

3.5 在抗震設(shè)計中的應(yīng)用

抗震設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有重要意義，要求設(shè)計人員做好建筑場地的分析工作，明確建筑施工中所應(yīng)用到混凝土強(qiáng)度等級、初始尺寸等參數(shù)信息。

在結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)剛度的基礎(chǔ)上，進(jìn)行地震力大小參數(shù)的合理計算，借此明確后續(xù)建筑施工中所需的配筋數(shù)量。結(jié)構(gòu)剛度、地震力以及配筋數(shù)量三者是一種正相關(guān)的關(guān)系，因此在進(jìn)行抗震設(shè)計過程中，還需要進(jìn)行三種結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理設(shè)計，促進(jìn)建筑物的抗震性能進(jìn)一步提高。

通過概念設(shè)計的應(yīng)用，能夠幫助建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師在實際設(shè)計工作中獲得設(shè)計靈感，有效規(guī)避傳統(tǒng)設(shè)計理念對建筑設(shè)計人員所造成的限制。

例如在隔震消能設(shè)計過程中，可以在建筑物主體與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行隔震層的合理設(shè)計，或在建筑物頂端位置進(jìn)行反擺的設(shè)計等，最大限度提升建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，借此獲得良好的抗震設(shè)計效果。

3.6 在協(xié)同工作中的應(yīng)用

協(xié)同工作是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要概念，要求在一個建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部，其能夠承載極限狀態(tài)下的合力受力，且不會對建筑結(jié)構(gòu)造成破壞。因此在建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作中，設(shè)計人員需要通過概念設(shè)計的方式，強(qiáng)化構(gòu)件之間的配合力度，促進(jìn)建筑物中構(gòu)件的作用都能夠得以充分發(fā)揮。此外，協(xié)同工作還體現(xiàn)在各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件在受力中具備分工均勻的特性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要在結(jié)合建筑項目整體需求的基礎(chǔ)上，加大對建筑結(jié)構(gòu)剛度等參數(shù)的重視力度，在保障建筑結(jié)構(gòu)承載力能夠滿足建筑物的功能需求基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)面積的占有率以及平面利用率，有效減少建筑項目在后續(xù)工程施工中產(chǎn)生的建材損耗，對建筑工程項目整體施工效益的提升具有積極意義。

4 結(jié)語

綜上所述，近年來我國建筑行業(yè)發(fā)展迅速，要求建筑設(shè)計人員能夠積極在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用到概念設(shè)計，在結(jié)合現(xiàn)代化建筑管理信息服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮概念設(shè)計的應(yīng)用效果，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理性和可行性進(jìn)一步提升，從后續(xù)的建筑項目施工建設(shè)提供良好的設(shè)計方案。本文主要就概念設(shè)計的內(nèi)涵以及在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用重要性進(jìn)行了闡述，隨后深入探究了概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用途徑。