劉鑫 劉繁星

摘要：隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人們生活水平迅速的提高，人們對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求。在建筑行業(yè)運用概念設(shè)計，能夠正確的處理建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中遇到的諸多問題，使建筑的設(shè)計更加符合人們的生活要求，發(fā)揮更大的價值。本文就建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計進行了簡要分析。

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

中圖分類號：TU198 文獻標識碼：A

引言

隨著我國社會經(jīng)濟的繁榮發(fā)展，建筑行業(yè)的規(guī)模不斷擴大，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的提高也越來越重要。在經(jīng)濟全球化的新形勢下，我國的建筑設(shè)計應(yīng)該跟上時代的腳步，然而傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計比較單調(diào)，缺乏創(chuàng)新，不能夠適應(yīng)當前的發(fā)展需求。因此，將概念設(shè)計應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中尤為重要，

一．建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的原則

1.全面考慮原則

結(jié)構(gòu)概念設(shè)計時，首先根據(jù)建筑的要求，保證結(jié)構(gòu)方案的合理化。結(jié)構(gòu)選擇時應(yīng)結(jié)合當?shù)毓逃械淖匀粭l件和人文條件（如氣候、文化背景、地質(zhì)條件等）、地表結(jié)構(gòu)類型及荷載情況、相鄰建筑物的影響、施工條件限制等多種因素進行綜合分析，最后提出合理的方案。

2.使用科學的計算簡圖

對簡圖進行計算是結(jié)構(gòu)計算中的基礎(chǔ)，選擇恰當?shù)挠嬎愫唸D是保證結(jié)構(gòu)設(shè)計安全的重要條件。計算簡圖應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證，建筑結(jié)構(gòu)實際的節(jié)點不可能是純粹的鋼節(jié)點或者是鉸接，但是其存在的誤差必須嚴格限定在設(shè)計允許范圍之內(nèi)。

3.功能協(xié)調(diào)原則

結(jié)構(gòu)概念設(shè)計時，應(yīng)盡可能做到建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備和施工手段的功能協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)各個構(gòu)件的受力相互協(xié)調(diào)，共同承擔自重及外部荷載，從而取得盡可能大的效能和效益。例如，在結(jié)構(gòu)和建筑功能協(xié)調(diào)方面，要做到建筑體型和結(jié)構(gòu)體系相協(xié)調(diào)，建筑使用和結(jié)構(gòu)布置相結(jié)合等。從結(jié)構(gòu)受力和變形分析看，要盡可能利用結(jié)構(gòu)的對稱性、變形的連續(xù)性和協(xié)調(diào)性。

4.優(yōu)化選型原則

結(jié)構(gòu)概念設(shè)計歸根到底是確定主體結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置，優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系的前提是掌握各類基本構(gòu)件的特征，根據(jù)環(huán)境、使用、建筑和荷載實況優(yōu)化選擇合適的基本構(gòu)件，擇優(yōu)選用抗震和抗風性能好且經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)體系。優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置是在滿足使用要求和建筑意向的前提下優(yōu)化主要受力構(gòu)件的布置，重要的原則是平立面宜規(guī)則、對稱，具有良好的整體性，要保證構(gòu)件既有必要的抗震承載力與剛度，又擁有良好的承受非彈性變形的能力。

二．概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性及應(yīng)用

1.概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性

（1）概念設(shè)計改變了計算機設(shè)計中的不足之處

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的設(shè)計過程中，計算機設(shè)計有一定的局限性，它不能夠完成方案的初步設(shè)計。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，計算機技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，但是計算機設(shè)計容易給設(shè)計師一種錯覺，會使設(shè)計師感覺計算機程序的應(yīng)用非常簡單，從而過分的依賴計算機軟件，減少了結(jié)構(gòu)概念的學習，自身的設(shè)計能力逐漸下降。有些設(shè)計師就習慣將分析程序用到設(shè)計過程中，卻不知計算機設(shè)計是把雙刃劍，如果選擇正確的軟件會提高設(shè)計效率，一旦選擇了錯誤的軟件就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)問題，這種潛在的問題會隨著時間的增加而突顯出來。為了彌補計算機設(shè)計的不足之處，就需要應(yīng)用到概念設(shè)計，設(shè)計師需要加強結(jié)構(gòu)概念的學習，做到清楚的掌握有關(guān)結(jié)構(gòu)概念，并且根據(jù)所學的內(nèi)容去選擇最佳結(jié)構(gòu)方案。

（2）概念設(shè)計使結(jié)構(gòu)設(shè)計更加完美

結(jié)構(gòu)概念是設(shè)計師必須掌握的，它能夠帶給設(shè)計師清晰的思路和全新的靈感，在保證正確設(shè)計原則的前提下，避免了定性錯誤、概念混亂等問題。另外，在發(fā)現(xiàn)技術(shù)問題時，如果能夠?qū)⒏拍钤O(shè)計完全掌握，就可以對問題進行原因分析，從而及時的解決有關(guān)問題。在現(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準》中，就提到了概念理論，制定了以它為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計準則，相對比以往的設(shè)計方法，這種方法更具先進性，使結(jié)構(gòu)設(shè)計方案更加科學、合理。總之，將概念設(shè)計應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，提高了設(shè)計方案的可靠性，使設(shè)計成果更具創(chuàng)造性，結(jié)構(gòu)設(shè)計方案更加完美。

2.概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用

（1）概念設(shè)計在抗震設(shè)計中的應(yīng)用

在進行抗震設(shè)計時，我們大多是通過初定的尺寸及砼等級，來進行結(jié)構(gòu)剛度的計算，然后再根據(jù)剛度推出地震力，最后再依據(jù)地震力算出配筋的數(shù)量。眾所周知，地震力、配筋數(shù)量及結(jié)構(gòu)剛度三者是成正比的，地震力越強大，配筋數(shù)量就越多，結(jié)構(gòu)剛度也就越強。反之，配筋數(shù)量越多，結(jié)構(gòu)剛度越強，地震力也會越強大。從這一關(guān)系中可以看出，用增加配筋數(shù)量的方法，反而起到了增強地震力的效果，不能算作一個好方法。而將概念設(shè)計思想運用到抗震設(shè)計中，就會是設(shè)計思路進一步拓展，它改變了傳統(tǒng)單一的思考模式，采用了降低作用效應(yīng)的新思路，為進一步提高抗震設(shè)計做出了貢獻。例如隔震消能的方法，這種方法的研究就運用了概念設(shè)計思想，我們可以在基礎(chǔ)和主體間設(shè)隔震層，或者在建筑頂端放置“反擺”，通過這些有效的措施來降低了地震力。

（2）概念設(shè)計在方案選擇中的應(yīng)用

在方案的選擇中，要將概念設(shè)計思想運用其中，從而保證方案選擇的合理性。在基礎(chǔ)方案的選擇中，我們應(yīng)該綜合地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)類型、荷載分布情況、施工條件等多方面因素進行考慮，從而選擇出最佳基礎(chǔ)方案。在基礎(chǔ)設(shè)計過程中，也要用到概念設(shè)計思想，應(yīng)依據(jù)地質(zhì)勘察報告進行設(shè)計，倘若沒有報告，要自己調(diào)查有關(guān)資料，明確建筑場地的地質(zhì)情況等，只有具備足夠的信息量才能使設(shè)計更準確，值得注意的是:在同一個結(jié)構(gòu)單元中，不能夠運用其它結(jié)構(gòu)體系。另外，在設(shè)計中，應(yīng)該充分的發(fā)揮地基的潛力，有必要的話還要進行變形驗算。

（3）概念設(shè)計在電算分析中的應(yīng)用

隨著信息化時代的到來，計算機技術(shù)得到了更廣泛的應(yīng)用，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中也應(yīng)用了計算機技術(shù)。雖說計算機設(shè)計給設(shè)計人員減輕了工作負擔，但是由于多方面因素，計算機軟件本身存在一定的問題，不同的軟件情況也不相同。因此，通過計算機軟件計算出來的結(jié)果會出現(xiàn)錯誤，倘若使用不同的軟件，其計算結(jié)果也存在差異。針對這種情況，就需要將概念設(shè)計應(yīng)用到電算分析中，在通過計算機軟件得出結(jié)果后，結(jié)構(gòu)設(shè)計師要憑借自身掌握的專業(yè)知識和多年的實踐經(jīng)驗，來進行電算結(jié)果的判斷，從而保證計算結(jié)果的準確性。

三．概念設(shè)計中應(yīng)注意的問題

1.準確把握剛性設(shè)計

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，合理的確定建筑物的剛性是非常有必要的?？傮w來講建筑物的剛度不能太大，也不能太小，結(jié)構(gòu)設(shè)計師要根據(jù)具體的情況，進行準確的把握。建筑結(jié)構(gòu)的剛性太大，其自身的自振周期就短，在地震中比較容易傳遞能量，從而給建筑物帶來較大的破壞，并且造成大量的材料浪費，增加建造的成本。剛性太小的話，建筑物表現(xiàn)比較柔，在地震中比較容易變形，影響其整體的強度和穩(wěn)定性。

2.注重整體破壞機制

建筑物設(shè)計時，考慮的破壞機制有樓層和整體破壞機制。設(shè)計人員在設(shè)計時要注重整體破壞機制，避免樓層破壞機制的發(fā)生。一般出現(xiàn)樓層破壞說明在設(shè)計的時候，對細節(jié)問題考慮不周全，一些部位沒有發(fā)揮其承載能力。因此設(shè)計人員應(yīng)將設(shè)計的重心放在實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體破壞機制上，這就需要在適當?shù)奈恢貌贾盟苄糟q，并準確的把握其出現(xiàn)的順序等要點。

3.注重等強度和耗能設(shè)計

在建筑物抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，要認真考慮設(shè)計的原則，避免由于考慮的不周造成建筑物局部出現(xiàn)缺陷，在水平作用下造成承重結(jié)構(gòu)的提前垮塌。因此，在設(shè)計時，一定要注重建筑結(jié)構(gòu)的等強度設(shè)計。另外，在關(guān)鍵的部位還需要具有耗能的設(shè)計，只有這樣才能減弱地震能量造成的破壞。

結(jié)束語

隨著人們生活水平的提高，對建筑物的設(shè)計要求也會越來越高。在設(shè)計的過程中運用概念設(shè)計的理念，通過不斷的創(chuàng)新和合理的分析，能夠達到減少資源浪費保障建筑安全的目的。概念設(shè)計的突出優(yōu)點將會受到越來越多人的青睞，它是建筑設(shè)計思想的提升，在不久的將來將會有更為廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

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