【摘 要】近年來(lái)，隨著建筑企業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有了更高的要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中如果能夠較好的應(yīng)用概念設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行科學(xué)分析并且大膽創(chuàng)新，不但能夠充分地保證建筑的安全性和可靠性，還能夠大大節(jié)約資源和能源。概念設(shè)計(jì)能夠充分的提升建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，未來(lái)必將得到更加廣泛地應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】建筑企業(yè)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；概念設(shè)計(jì)；

引言

概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的作用越來(lái)越大，但是在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)教學(xué)中還仍然偏重于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究，概念設(shè)計(jì)教育的重視程度不夠，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人才的概念設(shè)計(jì)意識(shí)及設(shè)計(jì)體系模糊不清，基于此，教育界與工程建筑界應(yīng)共同努力，加大概念教育教學(xué)推廣及實(shí)踐運(yùn)用力度，培養(yǎng)綜合性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人才。概念設(shè)計(jì)師基于設(shè)計(jì)的基本原理，從客觀規(guī)律出發(fā)，以設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)合理、安全適用為目的的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體布置和宏觀調(diào)控，其合理的安全經(jīng)濟(jì)適用設(shè)計(jì)理念必定會(huì)成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主流思想。

1、什么是概念設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為兩個(gè)方面即理論設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)，所謂的理論設(shè)計(jì)是工程師根據(jù)原有設(shè)計(jì)理念和應(yīng)該遵循的規(guī)范，在受力和模型假設(shè)的前提之下對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的整體進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算和分析，并得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。而概念設(shè)計(jì)則是不經(jīng)過(guò)數(shù)值的計(jì)算，在難以做出準(zhǔn)確理論數(shù)據(jù)分析的情況之下，根據(jù)各建筑結(jié)構(gòu)的分體系與總體的關(guān)系、震害結(jié)構(gòu)、破壞機(jī)理等基本的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思路對(duì)整體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全抗震等進(jìn)行宏觀把控。在我們制定建筑設(shè)計(jì)方案的初級(jí)階段可以采用概念設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)能夠有效地對(duì)所要建設(shè)的建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)思進(jìn)行比較和選擇。這種方法雖然有誤差，但是概念清楚、定位具有準(zhǔn)確性，并且具有方便、快捷的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效地設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)可靠的建筑設(shè)計(jì)圖。

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

概念設(shè)計(jì)作為當(dāng)前主流的建筑設(shè)計(jì)方法，展現(xiàn)了當(dāng)前最先進(jìn)、最科學(xué)的設(shè)計(jì)思想，結(jié)構(gòu)工程師在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)時(shí)需要從整體角度出發(fā)，以整體概念對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)劃，對(duì)于各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行研究分析。首先，當(dāng)前我們所使用的傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和計(jì)算方法中存在著很多的漏洞，在一些方面甚至出現(xiàn)矛盾或者說(shuō)是悖論，所以在具體的操作過(guò)程中往往讓人難以抉擇。比如說(shuō)在混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有些人是使用彈性理論的方法進(jìn)行，另外一些人使用的是塑性理論的方法進(jìn)行，所以在具體的計(jì)算過(guò)程中往往出現(xiàn)不一樣的結(jié)論，所以為了消除這些方面的影響，對(duì)于實(shí)際的計(jì)算要從實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合實(shí)際情況選擇良好的計(jì)算方法。另外，對(duì)于建筑方案的設(shè)計(jì)在初期是不可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行的，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該選擇最優(yōu)的結(jié)構(gòu)概念，盡量快速、經(jīng)濟(jì)地開展。

3、概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用意義

3.1對(duì)于計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的完善

概念設(shè)計(jì)不同于后期的方案設(shè)計(jì)，它通常是采取手繪的形式在圖紙上將各種設(shè)計(jì)理念進(jìn)行表達(dá)，這和完全依賴于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)草圖的繪制有著很大的區(qū)別。用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雖說(shuō)更為便捷高效，但是并不是每一個(gè)設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)意圖都能夠清晰的借助計(jì)算機(jī)得以準(zhǔn)確表達(dá)，概念設(shè)計(jì)時(shí)采取手繪的模式則能夠很好的彌補(bǔ)這一缺陷。

3.2合理化設(shè)計(jì)方案

概念設(shè)計(jì)通常需要從各個(gè)方面對(duì)于項(xiàng)目的整體規(guī)劃進(jìn)行考量，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)并不僅僅是考慮到項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)規(guī)則以及建筑主體的形式，通常它還需要對(duì)于項(xiàng)目的實(shí)用性、功能性以及成本投入等多方面進(jìn)行綜合考慮。在結(jié)合各方面因素進(jìn)行考慮后產(chǎn)生的概念設(shè)計(jì)往往會(huì)更為合理與可行，這也是概念設(shè)計(jì)的一個(gè)優(yōu)越性所在。

3.3創(chuàng)新性的實(shí)現(xiàn)

概念設(shè)計(jì)通?？臻g更大，沒有任何方案或者理念的約束，設(shè)計(jì)師完全可以充分表達(dá)自己的各種想法與創(chuàng)意。正是因?yàn)槿绱?，概念設(shè)計(jì)給建筑體的創(chuàng)新帶來(lái)了很大的發(fā)揮空間，很多新穎的設(shè)計(jì)理念都可以在概念設(shè)計(jì)時(shí)被用到。這不僅極大的豐富了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的模式與空間，這也能夠帶來(lái)很多創(chuàng)新且有價(jià)值的設(shè)計(jì)理念。

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

4.1平面設(shè)計(jì)

平面設(shè)計(jì)總圖用來(lái)正確確定臨時(shí)建筑及其他設(shè)施位置，以及修建工地運(yùn)輸?shù)缆泛徒鉀Q排水等所需的資料；一切已有和擬建的地下、地上管道位置。用來(lái)決定原有管道的利用或拆除以及新管線的敷設(shè)與其他工程的關(guān)系，并注意不能在擬建管道的位置上搭設(shè)臨時(shí)建筑。

4.2電算分析中概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用

現(xiàn)階段，全球都已經(jīng)進(jìn)入到了信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到我國(guó)的各行各業(yè)中，同樣的在建筑行業(yè)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。從實(shí)際的效果來(lái)看，計(jì)算機(jī)技術(shù)確實(shí)減輕了設(shè)計(jì)人員的工作負(fù)擔(dān)，然而在很多因素的影響下，計(jì)算機(jī)軟件本身卻也是存在著一定的缺陷的，不同的軟件，其具體的缺陷情況也是有所區(qū)別的。所以，如果沒有采用合適的計(jì)算機(jī)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，所以也應(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)得到了相應(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。

4.3抗震概念設(shè)計(jì)

地震是自然界中時(shí)常發(fā)生的自然活動(dòng)，因?yàn)樗茈y被預(yù)測(cè)，所以對(duì)建筑物的抗震性有很高的要求。我們?cè)谶M(jìn)行建筑物設(shè)計(jì)時(shí)要運(yùn)用概念設(shè)計(jì)，在宏觀上對(duì)抗震結(jié)構(gòu)有效地進(jìn)行控制，正確分析計(jì)算結(jié)果，對(duì)薄弱的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行改進(jìn)，只有這樣才能設(shè)計(jì)出較為經(jīng)濟(jì)、性能優(yōu)越的抗震結(jié)構(gòu)建筑。在進(jìn)行抗震概念設(shè)計(jì)的時(shí)候，要充分考慮以下幾個(gè)方面：（1）采取必要的措施來(lái)保證地基的穩(wěn)定，在進(jìn)行地基建設(shè)的時(shí)候要求選擇有力的抗震場(chǎng)地，防止地面變形造成直接影響。（2）相同的結(jié)構(gòu)單元應(yīng)該設(shè)計(jì)在相同性質(zhì)的地基之上，并需要采取合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該最大限度地發(fā)揮地基的作用，保證以后建筑的抗震穩(wěn)定性。（3）在我們進(jìn)行抗震概念設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)于建筑物的體型應(yīng)該要求規(guī)則對(duì)稱、剛度變化均勻，防止地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生形變。（4）強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)空間的平整性，在豎向上要求確保有足夠的剛度來(lái)保證整體的強(qiáng)度，在平面上需要加強(qiáng)整體的連接度。（5）在進(jìn)行抗震概念設(shè)計(jì)的時(shí)候，要對(duì)減輕建筑結(jié)構(gòu)的自重，從而減少地基的壓力，進(jìn)而降低傳向建筑物的震動(dòng)性。

4.4剖面設(shè)計(jì)

（1）豎向傳力體系設(shè)計(jì)

①務(wù)必要嚴(yán)格注重建筑的高度比。②高層建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度，要特別關(guān)注剛度是基礎(chǔ)到頂層的不斷過(guò)渡，務(wù)必要注意防止在豎向上剛度驟然巨變的情形，為的是防止剛度出現(xiàn)變化，從哪個(gè)人導(dǎo)致抵抗水平荷載的能力減弱。③因?yàn)槭褂貌煌ㄟ^(guò)引起剛度突變，還有當(dāng)結(jié)構(gòu)布置改變而要采用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。④高層建筑在錨固深度上要注意，通過(guò)深度和當(dāng)前需要的布置和相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行空間的分割，將空間分化為各層，這樣可以降低高層建筑的重心，對(duì)于建筑物的防震水平有著明顯的提高，是當(dāng)前最常見的建筑模式。

（2）豎向形體設(shè)計(jì)

①截錐形。從下到上不斷縮小樓層面積階梯狀體型，可以較好地加大房屋剛度。和底部相比，房屋頂部的樓面尺寸較小，就建筑使用功能來(lái)講具有很大的優(yōu)勢(shì)。②上窄下寬形。在滿足豎向結(jié)構(gòu)的需求后，高層建筑樓身向上根據(jù)高度的增加而不斷收進(jìn)與變細(xì)，如此一來(lái)能夠很好地抵御風(fēng)力的侵襲，減少樓體的重心，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。此類形體具體有退縮體、削楔形兩種形式。上削楔形體的優(yōu)點(diǎn)是便于抵御地震和風(fēng)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的堅(jiān)固性。退縮體具有很多種的形式，例如臺(tái)階式、截切式、收進(jìn)式等。③新月形。新月形房屋如同豎向的懸臂殼體，可以較好地抵御側(cè)向力的剛度，如同波形的屋面殼體對(duì)抗重力荷載，承受重力荷載的順序是柱-殼-框架，豎向的殼體抵御側(cè)向荷載，在樓面結(jié)構(gòu)的加勁作用的影響下，殼體可以承受較大的力，新月形的殼體形式可以較好地抵御側(cè)向力以及對(duì)稱作用。

4.5建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不僅與地基相互作用，也牽涉到上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。要考慮到地區(qū)的原始材料，如氣候問(wèn)題，交通、公共排水溝，易燃易爆妨礙人體健康的設(shè)施布置等。也要考慮到建筑地域的豎向資料和土方平衡，用來(lái)解決水、點(diǎn)管線的布置和土方的填挖，取土、棄土位置，還要考慮到樓層材料和承重力，控制高低層的沉降差很重要，地基沉降量不能過(guò)大，過(guò)深。依附于天然地基的建筑，低層一般采用雙向條形或單獨(dú)地基，若高低層不分開，應(yīng)確保地基條件好，或者直接采用樁基，地下室有直通要求或上部結(jié)構(gòu)層數(shù)差別大，必須做成整體基礎(chǔ)就可采用這種形式。通往地下車庫(kù)的通道應(yīng)平行于外壁，便于鋪設(shè)防水層，也能保證高層建筑的整體連接。

結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展中，我們應(yīng)該積極探索概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，不僅僅要在抗震性、高層建筑中加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用，還應(yīng)該在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用。在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的時(shí)候還應(yīng)該加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合，并且應(yīng)該運(yùn)用概念設(shè)計(jì)對(duì)計(jì)算機(jī)所輸出的數(shù)據(jù)結(jié)果加以驗(yàn)證，從而有效保證數(shù)據(jù)的正確性。

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