段 耀 美

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024)

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

段 耀 美

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024)

介紹了概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)應(yīng)用的原則，并從結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)方案選擇、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算等方面，闡述了概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用方法，從而保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、合理性及可靠性。

建筑結(jié)構(gòu)，概念設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)原則

目前時(shí)代的發(fā)展使得計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，其應(yīng)用雖然使得設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的工作更加方便，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的效率和質(zhì)量進(jìn)行提升，但同時(shí)也會(huì)使得設(shè)計(jì)人員對(duì)計(jì)算機(jī)越來(lái)越依賴。許多設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，都認(rèn)為只需要保證設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范就可以，因此其設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)合理性、經(jīng)濟(jì)性以及整體性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。對(duì)此，就需要對(duì)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用進(jìn)行重視，從而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平進(jìn)行提升[1]。

1 概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

宏觀控制建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從整體角度對(duì)建筑總體進(jìn)度進(jìn)行把握，就是概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)是將工程經(jīng)驗(yàn)以及結(jié)構(gòu)體系作為依據(jù)，從而對(duì)設(shè)計(jì)原則和思想進(jìn)行獲取，其不會(huì)對(duì)精確的數(shù)值計(jì)算進(jìn)行應(yīng)用，站在宏觀角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震細(xì)節(jié)措施、總體布置等進(jìn)行確定。對(duì)估算的方式進(jìn)行應(yīng)用，才能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)體系進(jìn)行有效的構(gòu)建，保證選擇的及時(shí)性。這種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式具有定位正確以及思路清晰的特點(diǎn)，能夠防止不必要的計(jì)算出現(xiàn)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，從而對(duì)經(jīng)濟(jì)的可靠性進(jìn)行保證。所以，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，需要對(duì)概念設(shè)計(jì)的思路進(jìn)行應(yīng)用，從而進(jìn)一步發(fā)展建筑行業(yè)。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)應(yīng)用的原則

2.1 空間作用原則

作為一種空間結(jié)構(gòu)，建筑物在進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的過(guò)程中，就需要對(duì)其結(jié)構(gòu)空間作用的科學(xué)性進(jìn)行保證，并且對(duì)其原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行恢復(fù)，從而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性、安全性以及科學(xué)性進(jìn)行保障[2]。

2.2 優(yōu)化選型原則

首先，需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行優(yōu)化。在對(duì)建筑使用的方向和需要進(jìn)行確定的基礎(chǔ)上，優(yōu)化布置建筑的柱墻支承系統(tǒng)、基礎(chǔ)系統(tǒng)以及樓層蓋水平。除此之外，還需要比較建筑的支承作法、豎向變形、承載力、地質(zhì)條件、側(cè)向變形等結(jié)構(gòu)性，從而對(duì)其優(yōu)越性、科學(xué)性、合理性進(jìn)行進(jìn)一步的確定。其次，需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行優(yōu)化。在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)體系的過(guò)程中，需要對(duì)建筑基本構(gòu)件的特點(diǎn)進(jìn)行充分的掌握，隨后以建筑使用情況、荷載以及環(huán)境為依據(jù)，對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行選擇，從而對(duì)各種情況間的關(guān)系進(jìn)行判斷，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)單元的創(chuàng)建，對(duì)結(jié)構(gòu)單元應(yīng)用交叉、疊合、線型以及平面等集合形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而促使主要結(jié)構(gòu)體系形成。

2.3 弱梁強(qiáng)柱設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)建筑的過(guò)程中，需要遵守弱梁強(qiáng)柱的原則。這一設(shè)計(jì)原則的應(yīng)用，能夠使得強(qiáng)烈地震發(fā)生的時(shí)候，建筑結(jié)構(gòu)梁的塑性充分體現(xiàn)出來(lái)[3]。

2.4 結(jié)構(gòu)延性設(shè)計(jì)原則

通常情況下，延性系數(shù)會(huì)將建筑結(jié)構(gòu)延性體現(xiàn)出來(lái)，并且其系數(shù)是結(jié)構(gòu)極限變形和屈服變形的比值，建筑結(jié)構(gòu)的延性就由其比值所決定，其延性越好就代表其比值越大。與此同時(shí)，如果建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性較好，則其整體建筑結(jié)構(gòu)的延性必然也十分優(yōu)良。

2.5 耗能與等強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則

在將抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)中實(shí)行的過(guò)程中，需要全面考慮到建筑的耗能和等強(qiáng)度設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)候，需要防止建筑水平承重結(jié)構(gòu)由于施工不合理或設(shè)計(jì)考慮不全面被破壞，進(jìn)而對(duì)建筑物的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生影響。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，還需要充分考慮如何設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，將等強(qiáng)度設(shè)計(jì)盡量做好，除此之外還需要對(duì)耗能設(shè)計(jì)進(jìn)行重視。

與此同時(shí)，在對(duì)建筑耗能構(gòu)件進(jìn)行選用的時(shí)候，需要將下述工作做好。第一，為了對(duì)地震能量進(jìn)行消耗，耗能構(gòu)件數(shù)量需要滿足設(shè)計(jì)要求，從而保證構(gòu)件的延性良好。第二，對(duì)建筑耗能構(gòu)件屈服力進(jìn)行保證，促使其所處階段始終為彈性階段。通常情況下，在建筑結(jié)構(gòu)中屈服的局部性較強(qiáng)，因此其無(wú)法破壞整個(gè)建筑[4]。第三，在選用建筑耗能構(gòu)件的過(guò)程中，不應(yīng)該對(duì)柱、剪力墻等主要對(duì)豎向荷載進(jìn)行承受的構(gòu)件進(jìn)行選擇和應(yīng)用。

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

3.1 建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

抗震設(shè)計(jì)也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的一部分，將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先要做的就是對(duì)部分和整體的關(guān)系以及內(nèi)部力學(xué)關(guān)系進(jìn)行了解，并以其力學(xué)關(guān)系為依據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合適的抗震裝置設(shè)計(jì)，從而對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)整，促使其能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行保障。

3.2 應(yīng)用于選擇建筑結(jié)構(gòu)方案的過(guò)程中

選擇結(jié)構(gòu)方案對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)非常重要，其也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，結(jié)構(gòu)方案選擇的難度較大，如果有失誤的情況出現(xiàn)在選擇建筑結(jié)構(gòu)方案的過(guò)程中，就會(huì)致使嚴(yán)重的問(wèn)題出現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中。在選擇建筑結(jié)構(gòu)方案的時(shí)候，概念設(shè)計(jì)需要將其自身作用充分發(fā)揮，從而對(duì)結(jié)構(gòu)方案的有效性和合理性進(jìn)行保證。在進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，需要做到局部到整體、整體到局部的全面考慮。在應(yīng)用概念設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要需要對(duì)以下兩種方式進(jìn)行應(yīng)用。

第一，在選擇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，需要對(duì)用戶的要求進(jìn)行充分的考慮，在此基礎(chǔ)上才能夠體現(xiàn)出概念設(shè)計(jì)的主要作用與特點(diǎn)[5]。其能夠以用戶的要求為依據(jù)，保證設(shè)計(jì)更加具體化，在建筑結(jié)構(gòu)方案中進(jìn)行反映，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)方案選擇的準(zhǔn)確性進(jìn)行提升。第二，在選擇建筑結(jié)構(gòu)方案的時(shí)候，需要對(duì)建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)的有關(guān)要素進(jìn)行全面的研究和調(diào)查，主要考慮的內(nèi)容包括建筑場(chǎng)地承載力、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及地形條件等，因此需要對(duì)其進(jìn)行分析和調(diào)查，保證其全面性，這也能夠體現(xiàn)出概念設(shè)計(jì)的整體要求。

3.3 計(jì)算分析在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

計(jì)算分析是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)部分，隨著設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，分析計(jì)算也越來(lái)越重要，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平會(huì)直接受到分析計(jì)算準(zhǔn)確性的影響。所以需要在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過(guò)程中重視分析計(jì)算，通常情況下計(jì)算機(jī)技術(shù)在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過(guò)程中能夠?qū)τ?jì)算分析的準(zhǔn)確性進(jìn)行很大的提升，然而分析計(jì)算的結(jié)構(gòu)也會(huì)受到計(jì)算機(jī)軟件選擇的影響。所以，首先需要圍繞著分析計(jì)算的流程，對(duì)分析計(jì)算軟件進(jìn)行選擇，其選擇也能夠?qū)⒏拍钤O(shè)計(jì)的要求體現(xiàn)出來(lái)。除此之外，只有在對(duì)概念設(shè)計(jì)理念進(jìn)行充分應(yīng)用的基礎(chǔ)上，能夠合理應(yīng)用且準(zhǔn)確把握分析計(jì)算的結(jié)果，從而科學(xué)合理的應(yīng)用分析計(jì)算結(jié)構(gòu)[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文就建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，首先介紹了概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，隨后闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)應(yīng)用的原則，最后分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用。作為設(shè)計(jì)思想進(jìn)步的成果，概念設(shè)計(jì)會(huì)逐漸變?yōu)榻窈蠼ㄖO(shè)計(jì)中的主要思想，并廣泛應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中。

[1] 陳現(xiàn)偉.芻議當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用[J].中華民居(下旬刊),2013(6):46-47.

[2] 李志剛.關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施的分析[J].低碳世界,2016(3):123-124.

[3] 張 賀.框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J/OL].工程技術(shù)研究,2016(8).http://www.cnki.net/kcms/detail/10.19537/j.cnki.2096-2789.2016.08.144.html.

[4] 陶小林,楊 楊.淺談房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(16):264.

[5] 苗 寅,趙伯霖.有關(guān)概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用初探[J].河南科技,2014(24):185-186.

[6] 周宏偉.芻議房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用[J].四川水泥,2014(12):283-286.

The application discussion of concept design in architectural structure design

Duan Yaomei

(ArchitecturalDesignandResearchInstitute,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)

This paper introduced the connotation of concept design, analyzed the application principle of concept design in building structure design, and from the structure seismic design, structure selection, structure analysis calculation and other aspects, elaborated the application method of concept design, so as to ensure the economy, rationality and reliability of building structure design.

building structure, concept design, seismic design, design principle

1009-6825(2017)07-0033-02

2016-12-26

段耀美(1982- )，男，工程師

TU318

A