【摘 要】本文主要從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入概念設(shè)計(jì)入手，針對(duì)概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。

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

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的概述

1、概念設(shè)計(jì)的理念

概念設(shè)計(jì)，是指對(duì)用戶需求進(jìn)行分析，到生成概念產(chǎn)品的一系列有序的、有組織的、有目標(biāo)的設(shè)計(jì)活動(dòng)。主要表現(xiàn)為由粗到細(xì)，由模糊到清晰，由抽象到具體不斷進(jìn)化的過程。具體來講，概念設(shè)計(jì)就是利用設(shè)計(jì)概念，并以其為主線，貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過程的一種設(shè)計(jì)方法，是一個(gè)完整而又全面的設(shè)計(jì)過程。對(duì)于設(shè)計(jì)領(lǐng)域而言，概念設(shè)計(jì)主要是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員根據(jù)自身的工作經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)建筑整體功能布局的掌握和判斷，對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行構(gòu)思，從宏觀層面確定建筑的結(jié)構(gòu)、形態(tài)等基本問題。要想確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性，必須要有正確的概念設(shè)計(jì)作為指導(dǎo)，以避免因經(jīng)驗(yàn)不足或者錯(cuò)誤判斷而產(chǎn)生不符合客觀事實(shí)的現(xiàn)象。

2、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)的原則

2.1 要全面考慮并準(zhǔn)確計(jì)算。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要根據(jù)建筑布置的要求，在設(shè)計(jì)方案盡可能實(shí)現(xiàn)的前提條件下，從整體的角度對(duì)建筑的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面考慮。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要綜合考慮建筑所在當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、文化背景以及氣候等各種因素，還需要對(duì)場(chǎng)地的地質(zhì)進(jìn)行勘察論證，掌握?qǐng)龅氐乇淼耐寥狼闆r和地下的巖土性狀，同時(shí)對(duì)周邊建筑物等的影響情況進(jìn)行綜合考慮，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能采用的施工組織方案和人員的配備情況進(jìn)行綜合分析，這樣所得到的結(jié)構(gòu)總體概念設(shè)計(jì)才能達(dá)到預(yù)期要求。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以利用計(jì)算簡(jiǎn)圖對(duì)擬采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行輔助論證，通過對(duì)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算簡(jiǎn)圖繪制及結(jié)果分析，保證設(shè)計(jì)的可靠性。所以，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中引入概念設(shè)計(jì)時(shí)必須要求對(duì)所遇到的各種情況進(jìn)行全面考慮和準(zhǔn)確的計(jì)算。

2.2 各個(gè)構(gòu)件之間要具有協(xié)調(diào)性。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)時(shí)，要求各個(gè)構(gòu)件之間的功能具有協(xié)調(diào)性，使建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備以及在施工組織等這些方面互相功能協(xié)調(diào)，這樣才能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和功能效益的最大化。在概念設(shè)計(jì)時(shí)，一定要秉承建筑本身的造型、功能布置與結(jié)構(gòu)體系相協(xié)調(diào)的原則，讓建筑的使用途徑和設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)布局相匹配。為了讓建筑更加的可靠，要求結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上必須有對(duì)稱性和功能性的協(xié)調(diào)，這樣才能使之均勻受力。

2.3 盡可能選擇最優(yōu)結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的原則是要求在進(jìn)行選擇建筑主體結(jié)構(gòu)和整體的布局時(shí)要遵循最優(yōu)結(jié)構(gòu)。要對(duì)建筑基本的環(huán)境、使用情況以及負(fù)載能力進(jìn)行了解，從而根據(jù)這些因素選擇最優(yōu)的材料和構(gòu)件，再通過進(jìn)行抗震和抗風(fēng)來確定最合適的結(jié)構(gòu)體系。在進(jìn)行最優(yōu)結(jié)構(gòu)選擇時(shí)，必須要根據(jù)建筑使用的要求進(jìn)行合理選擇，同時(shí)力求達(dá)到結(jié)構(gòu)對(duì)稱和整體性強(qiáng)。

二、概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

1、概念設(shè)計(jì)在建筑場(chǎng)地合理性選擇中的應(yīng)用

建筑場(chǎng)地的選擇影響著結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的結(jié)果，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說非常重要。建筑場(chǎng)地的選擇要符合地質(zhì)的基本要求，不存在滑坡、塌陷、泥石流等不良地質(zhì)影響，同時(shí)盡可能考慮施工的條件，滿足水、電、路、材料供應(yīng)等多方而的要求。最重要的一點(diǎn)，就是應(yīng)該考慮建筑場(chǎng)地的抗震能力，場(chǎng)地所在位置必須是抗震效果較好的地段，避免選擇地為地震斷裂帶范圍的情況發(fā)生，對(duì)于該種情況需要另選場(chǎng)地。一般在工程的初步設(shè)計(jì)之前就要進(jìn)行建筑場(chǎng)地的科學(xué)選址和勘察工作，如果施工場(chǎng)地確實(shí)不允許，又必須在此進(jìn)行建設(shè)，應(yīng)該做好科學(xué)有效的手段來降低危險(xiǎn)系數(shù)。

2、建筑基礎(chǔ)的科學(xué)化應(yīng)用

建筑場(chǎng)地進(jìn)行合理選擇后，就需要對(duì)建筑基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)化選擇。在選擇的時(shí)候要根據(jù)建筑場(chǎng)地的地形和地質(zhì)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析，選取合理的建筑基礎(chǔ)，特別對(duì)于高層建筑來說，一般基礎(chǔ)的選擇上有以下三種情況：一為樁基礎(chǔ)。主要在場(chǎng)地地面以下有較厚松軟土層，且難以作為持力層進(jìn)行采用的情況下，大多選擇為樁基礎(chǔ)；二為箱形基礎(chǔ)。主要在場(chǎng)地地面以下較淺處具有較好持力層，且地基土承載力較大的情況下進(jìn)行采用。箱形基礎(chǔ)整體性和剛度較好，調(diào)整不均勻沉降能力較強(qiáng)，安全性比較高，抗災(zāi)能力比較強(qiáng)。在條件允許的情況下，一般高層建筑中會(huì)應(yīng)用箱形基礎(chǔ)；三為筏形基礎(chǔ)。主要在場(chǎng)地具有良好持力層，且埋深較淺，地基土承載力較好的情況下進(jìn)行采用。筏形基礎(chǔ)能夠使建筑上部結(jié)構(gòu)荷載均勻分散，增強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性同時(shí)減少不均勻沉降。

3、概念設(shè)計(jì)在基礎(chǔ)方案選擇中的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案選擇時(shí)，為保證所選結(jié)構(gòu)方案的合理性和經(jīng)濟(jì)性，也需要較好的引入概念設(shè)計(jì)的理念。具體來說，在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案選擇時(shí)，除了結(jié)合建筑物的結(jié)構(gòu)形式、荷載分布情況、場(chǎng)地地質(zhì)條件等，還應(yīng)綜合的考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地現(xiàn)狀、施工條件及周邊環(huán)境，以確定最優(yōu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)根據(jù)前期得到的場(chǎng)地勘察資料進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，如果缺少勘察資料的，設(shè)計(jì)人員就需要收集相關(guān)的資料，從而全面地掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況。只有具備的完整的信息，才能保證設(shè)計(jì)工作的合理性和準(zhǔn)確性。應(yīng)用概念設(shè)計(jì)思想時(shí)，應(yīng)盡可能的挖掘地基的潛力，條件允許的情況下還應(yīng)進(jìn)行復(fù)核變形驗(yàn)算等工作。

4、概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

建筑自身的抗震能力直接影響著建筑的穩(wěn)定性和安全性。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，特別是高層建筑，需要將建筑的抗震設(shè)計(jì)概念充分考慮進(jìn)去，以減少強(qiáng)烈震動(dòng)對(duì)建筑的影響和破壞。從建筑的整體結(jié)構(gòu)來看，不僅有抗震性能良好的部位，也存在有敏感薄弱的部位。當(dāng)震動(dòng)來臨時(shí)，震動(dòng)波作用在建筑上，如果集中于建筑的敏感薄弱部位，則很可能造成建筑結(jié)構(gòu)的損壞，嚴(yán)重的甚至可能倒塌。為了使得建筑具有較強(qiáng)的抗震能力，設(shè)計(jì)人員可以通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，使建筑在面臨強(qiáng)烈震動(dòng)時(shí)，對(duì)受到的沖擊作用進(jìn)行分散，從而確保建筑整體的穩(wěn)定和安全。建筑抗震概念設(shè)計(jì)需要考慮的基本原則：首先，結(jié)構(gòu)受力傳導(dǎo)應(yīng)該簡(jiǎn)單明了。當(dāng)震動(dòng)來襲時(shí)，建筑應(yīng)該具有直接而且明確的傳力途徑，以確保對(duì)作用力的快速分散；其次，結(jié)構(gòu)盡可能做到規(guī)則且均勻。規(guī)則均勻的建筑結(jié)構(gòu)，其承載力也會(huì)分布的較為均勻，傳力途徑突變的概率也隨之變小，建筑自身的安全性更強(qiáng)【3】。最后，結(jié)構(gòu)需要具有一定的剛度和整體性。在地震中，建筑承受的作用力方向是不規(guī)則的，可能來自任意一個(gè)方向，因此，在對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要確保其在各個(gè)方向上都具各一定的承載能力，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，使結(jié)構(gòu)具有合理的剛度，確保結(jié)構(gòu)的整體性，可以有效減少震動(dòng)對(duì)于建筑的破壞。

5、概念設(shè)計(jì)在建筑樓層平面剛度設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

由于現(xiàn)今建筑技術(shù)發(fā)展日新月異，建筑功能布置及造型與傳統(tǒng)相比發(fā)生了巨大的變化。在對(duì)建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，由于建筑自身的復(fù)雜性，需要進(jìn)行眾多的計(jì)算，因此一般都通過計(jì)算機(jī)來進(jìn)行完成。當(dāng)前常用的計(jì)算程序中，通常都是將樓層假設(shè)為剛性樓面，使樓板平面內(nèi)剛度無限大，也有極個(gè)別的軟件會(huì)考慮彈性樓板的情況。如果確定樓層為剛性樓面，則認(rèn)為其在平面空間內(nèi)，只作剛體運(yùn)動(dòng)，而不發(fā)生剪切和彎曲變形。由于采用了剛度無限大的假設(shè)，則在對(duì)建筑樓層進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，樓面的構(gòu)造需要保證樓板剛度的無限大。一般認(rèn)為，當(dāng)樓板在自身平面內(nèi)的撓度小于1/2000時(shí)，可以將其假定為剛性樓板來考慮。在這種情況下，模擬計(jì)算的結(jié)果基本上可以準(zhǔn)確地反映建筑結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力情況，以此為基礎(chǔ)所設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)，是比較合理的，在安全方而也能得到保障。反之，如果設(shè)計(jì)的樓板變形較為明顯，如樓面寬度狹窄、平面上存在較長(zhǎng)的外伸段、存在錯(cuò)層情況等，如果此類平面仍按照剛性樓面進(jìn)行計(jì)算，則很難保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，結(jié)構(gòu)的安全性和合理性也就存在很多的不足，對(duì)于這種情況，需要按照柔性樓面對(duì)其進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)。

6、概念設(shè)計(jì)在電算分析中的應(yīng)用

當(dāng)今世界，早已進(jìn)入到高速發(fā)展的信息時(shí)代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在我國(guó)各行各業(yè)中的不斷推進(jìn)及深入發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)也廣泛的應(yīng)用在了建筑設(shè)計(jì)行業(yè)中。從實(shí)際的效果來看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的介入確實(shí)減輕了設(shè)計(jì)人員的工作負(fù)擔(dān)，但在很多因素情況的影響下，計(jì)算機(jī)軟件本身也存在著一定的缺陷，不同的軟件，其具體的缺陷情況也有所不同。如果沒有采用合適的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，那么對(duì)其計(jì)算結(jié)果會(huì)產(chǎn)生極大的影響，所以應(yīng)將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到電算分析工作中，借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)得到相應(yīng)的結(jié)果后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及專業(yè)知識(shí)，對(duì)電算結(jié)果進(jìn)行及時(shí)地判斷，從而保證計(jì)算結(jié)果的可靠性和真實(shí)性。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)應(yīng)用需要注意的問題

在建筑場(chǎng)地的選擇上，在條件允許的情況下，盡可能選擇在抗震性能相對(duì)較高的場(chǎng)地位置，如必須建設(shè)在抗震性能較差的位置時(shí)，那么要采取科學(xué)的補(bǔ)救措施，以免造成不必要的問題產(chǎn)生；在結(jié)構(gòu)材料的選擇上，要選擇抗震安全系數(shù)相對(duì)較高的結(jié)構(gòu)材料，而且選取的材料還應(yīng)具有良好的均勻性，滿足抗震的要求，保證結(jié)構(gòu)的安全性；在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的組合上，要減小地震對(duì)其的破壞性，必要時(shí)也可以設(shè)置多重防線；在構(gòu)件的延性上下功夫，通過采取多種有效的于段，提高剛度和承重能力，增強(qiáng)抗震的能力；在構(gòu)件的連接上，保證結(jié)構(gòu)的整體性和統(tǒng)一性，加強(qiáng)對(duì)節(jié)點(diǎn)的控制，保證其連接的可靠性；實(shí)現(xiàn)所有設(shè)計(jì)理念的完全統(tǒng)一，在相應(yīng)的計(jì)算數(shù)據(jù)等方面做到精確一致，保證方案的科學(xué)化、合理化。

結(jié)束語

總之，通過概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用，一定程度上促進(jìn)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的有效提高。因此，在具體的工作中，一定要合理運(yùn)用概念設(shè)計(jì)，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的不斷提高。

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