呂杰

摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了概念設(shè)計(jì)的含義，對(duì)其在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性進(jìn)行了分析，同時(shí)探討了概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用，以供參考。

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

中圖分類(lèi)號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3024（2017）05-46-02

前言

概念設(shè)計(jì)是一種新型的設(shè)計(jì)理念，是工程設(shè)計(jì)人員以理論知識(shí)為基礎(chǔ)，結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的設(shè)計(jì)方法，是理論知識(shí)是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)完美融合的成果，也是評(píng)判工程設(shè)計(jì)人員綜合能力高低的重要標(biāo)準(zhǔn)，概念設(shè)計(jì)能夠保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加科學(xué)、合理，在現(xiàn)代建筑行業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要作用。

1概念設(shè)計(jì)的定義

建筑工程設(shè)計(jì)者在進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算以前，無(wú)法以理性的思維分析某種特定情況，或者是出現(xiàn)了規(guī)定以外的實(shí)際問(wèn)題，僅憑借工程經(jīng)驗(yàn)和基本設(shè)計(jì)原理進(jìn)行理論分析的設(shè)計(jì)過(guò)程即為概念設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的根本目標(biāo)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者需要對(duì)建筑的整體實(shí)施全面的分析，同時(shí)準(zhǔn)確把握整體和個(gè)體之間的聯(lián)系，然后在遵循規(guī)范流程的基礎(chǔ)上，運(yùn)用合理的設(shè)計(jì)思維，站在宏觀的角度上進(jìn)行思考與設(shè)計(jì)。比如在地震多發(fā)地帶，為確保建筑結(jié)構(gòu)安全，在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作時(shí)，一些設(shè)計(jì)者會(huì)采用隔震消能措施，不同項(xiàng)目的具體方法有所差別，一般常見(jiàn)的就是在基礎(chǔ)和主體間設(shè)置隔震層。除了這種常用方法，設(shè)計(jì)者還可以在建筑頂端設(shè)置反擺設(shè)備，通過(guò)反擺裝置提供的反向作用力，減弱地震對(duì)建筑造成的影響，達(dá)到保證建筑穩(wěn)定的作用。

2建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要性

2.1完善了計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的不足

在現(xiàn)今的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，大多數(shù)設(shè)計(jì)工作都是利用計(jì)算機(jī)完成的，此種設(shè)計(jì)方法便捷而且高效，耗時(shí)短且計(jì)算結(jié)果較人工手算正確率高，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員提供很多便利，但是計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)也同時(shí)存在較多缺陷。設(shè)計(jì)人員在借助計(jì)算機(jī)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)的時(shí)候，由于計(jì)算機(jī)運(yùn)行的簡(jiǎn)單、高效以及智能化特點(diǎn)，部分設(shè)計(jì)人員認(rèn)為全部設(shè)計(jì)工作由計(jì)算機(jī)完成即可，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)生過(guò)度依賴(lài)心理，忽視了對(duì)軟件結(jié)果正確與否進(jìn)行甄別的重要性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧方面的學(xué)習(xí)意識(shí)明顯不足，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平參差不齊。一些設(shè)計(jì)人員沒(méi)有認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)軟件運(yùn)行雙面性，即只看到了計(jì)算機(jī)軟件的便捷性，沒(méi)有認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤時(shí)導(dǎo)致的嚴(yán)重后果：再加上在選擇適用于具體工程項(xiàng)目的軟件程序的計(jì)算假定有時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)不合適的情況，這些都會(huì)直接影響到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中能夠促使設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)自身學(xué)習(xí)，合理解決計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中存在的缺陷，完善了計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的不足，從而提高了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性、合理性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。

2.2優(yōu)化了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

熟練掌握建筑結(jié)構(gòu)概念原則并加以合理運(yùn)用是每一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的最基本的職業(yè)素養(yǎng).將概念設(shè)計(jì)原理運(yùn)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理優(yōu)化，在提高建筑結(jié)構(gòu)的安全以及可靠性方面發(fā)揮了重要作用。概念理論在《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》中就有提及到，其以概念理論為核心提出了一系列相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，為概念設(shè)計(jì)理論的實(shí)際應(yīng)用提供了重要參考依據(jù)。概念設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員充分發(fā)揮自己對(duì)結(jié)構(gòu)原理思考能力，將理論化的想法具體化，以所掌握的建筑結(jié)構(gòu)概念理論知識(shí)，并利用多年積累工程經(jīng)驗(yàn)所形成的系統(tǒng)思維方式對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面把控，從而減少了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，能夠有效避免結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中不安全因素的出現(xiàn)。利用概念設(shè)計(jì)原理還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題，通過(guò)科學(xué)合理的措施加以解決，在極大程度上保證了工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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

3.1在建筑場(chǎng)地選擇中的應(yīng)用

在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性，首先需要做好建筑工程場(chǎng)地選擇工作，只有有效提升場(chǎng)地選擇的合理性，才能保證建筑工程后續(xù)設(shè)計(jì)能夠有效開(kāi)展。因此，在建筑工程場(chǎng)地選擇中，需要運(yùn)用概念設(shè)計(jì)方法，具體而言，需要綜合考慮以下幾個(gè)因素：（1）地形因素：地形條件會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性產(chǎn)生較大影響，甚至?xí)?duì)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成很大的安全隱患，因此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求和工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，以此選擇出最符合工程建設(shè)需要的地形。（2）地質(zhì)因索：地質(zhì)因素也會(huì)在很大程度上影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全及經(jīng)濟(jì)性，其會(huì)對(duì)建筑工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生較大影響，因此，在進(jìn)行建筑工程項(xiàng)目場(chǎng)地選擇時(shí)，應(yīng)該對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件因素進(jìn)行科學(xué)的、合理的評(píng)估，以確保地質(zhì)條件能夠滿足工程項(xiàng)目建設(shè)的要求。（3）抗震性因素：建筑結(jié)構(gòu)抗震性會(huì)直接影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)體系，因此，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須充分考慮抗震因素，優(yōu)化建筑工程的抗震設(shè)計(jì)方式，僅提高建筑物的抗震構(gòu)造措施，不提高抗震措施中的其他要求，這樣才能夠有效提升建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平。

3.2在計(jì)算機(jī)分析中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)中必不可少的環(huán)節(jié)，但是，在建筑工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果往往并不盡如人意，難以達(dá)到設(shè)計(jì)初衷.計(jì)算機(jī)參數(shù)正確與否對(duì)計(jì)算假定及計(jì)算結(jié)果合理性影響很大，這也會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不科學(xué)。計(jì)算機(jī)分析時(shí)應(yīng)用概念設(shè)計(jì)，就是要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師不把計(jì)算機(jī)軟件分析結(jié)果作為唯一的設(shè)計(jì)依據(jù)，還需要設(shè)計(jì)師對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)原理的熟練掌握與應(yīng)用，利用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)計(jì)算機(jī)分析結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，初步判斷其科學(xué)性及準(zhǔn)確性，然后根據(jù)具體需求對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理適當(dāng)?shù)膬?yōu)化調(diào)整，這樣才能有效避免過(guò)度依賴(lài)計(jì)算機(jī)分析，從而造成設(shè)計(jì)隱患甚至安全事故。

3.3在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是重中之重的設(shè)計(jì)內(nèi)容，基礎(chǔ)工程往往施工后較為隱蔽，不易修復(fù)，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中運(yùn)用概念設(shè)計(jì)理論加以分析，能夠有效提升基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的合理性，避免安全問(wèn)題。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先需要對(duì)建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及地質(zhì)條件進(jìn)行全面勘查，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式符合地理?xiàng)l件要求，通過(guò)概念設(shè)計(jì)確定建筑結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)。在建筑工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，常用到的基礎(chǔ)形式包括天然基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、筏型基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)等多種，其中，筏型基礎(chǔ)的地基所承受的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上部結(jié)構(gòu)承受的壓力，因此可以將地基荷載分散到上部結(jié)構(gòu)中.這樣能夠有效避免出現(xiàn)地基不均勻沉降現(xiàn)象。另外，建筑物使用箱形基礎(chǔ)，地基會(huì)與周?chē)貙有纬删o密的整體，建筑所承擔(dān)的壓力將會(huì)分?jǐn)偨o地基，因此能夠有效提升建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。又如樁基設(shè)計(jì)中考慮樁、土、承臺(tái)、上部結(jié)構(gòu)相互作用，兼顧荷載與抗力平衡，優(yōu)化樁型及布樁方式，增強(qiáng)可靠性和耐久性，可以說(shuō)，概念設(shè)計(jì)是樁基設(shè)計(jì)的核心。

3.4在建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

《工程抗震術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T 97-95中定義：“抗震設(shè)計(jì)是對(duì)地震區(qū)的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行的一種專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，一般包括抗震概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算和抗震構(gòu)造措施三個(gè)方面”，可見(jiàn)抗震概念設(shè)計(jì)的重要性。將概念設(shè)計(jì)方法應(yīng)用于建筑工程抗震設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)力求簡(jiǎn)單、規(guī)則，避免剛度、質(zhì)量和承載力分布不均勻，是抗震概念設(shè)計(jì)的基本要求，在同一工程中，通過(guò)控制各次要部件和主體結(jié)構(gòu)在地震中破壞的順序來(lái)達(dá)到抗震防御目標(biāo)，通過(guò)加強(qiáng)構(gòu)件間的連接來(lái)充分發(fā)揮各構(gòu)件的承載能力和變形能力，以提高結(jié)構(gòu)整體抗震性能，同時(shí)還應(yīng)該綜合考慮建筑主體的結(jié)構(gòu)體型和各個(gè)部分的基礎(chǔ)體系之間的力學(xué)關(guān)系。另外，通過(guò)調(diào)整建筑物質(zhì)心、平面形心及結(jié)構(gòu)剛心間的距離，可使得這三者盡可能靠近，進(jìn)而最大限度的減小結(jié)構(gòu)體系的扭轉(zhuǎn)力，增強(qiáng)整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，節(jié)約建筑工程造價(jià)。規(guī)劃設(shè)計(jì)

3.5在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 3-2010中3.1.4和3.1.5條文解釋規(guī)定：“高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)原則，宜采用規(guī)則的結(jié)構(gòu)，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)”。高層建筑受到水平負(fù)荷時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生高層建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移現(xiàn)象發(fā)生，這是高層建筑設(shè)計(jì)中的一個(gè)重點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師都必須要給予充分重視。在高層建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師必須堅(jiān)持概念設(shè)計(jì)基本原則，要充分考慮相關(guān)的要求與標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還應(yīng)多做結(jié)構(gòu)方案必選，盡量選擇更科學(xué)、更合理的抗側(cè)力體系，另外，還需要對(duì)建筑物四周其他既有建筑物的位置、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行綜合、全面的分析，既有建筑物對(duì)擬建建筑物的風(fēng)壓布局所造成的影響進(jìn)行綜合的考量，必要時(shí)可做風(fēng)洞試驗(yàn)。這樣才能夠采取有效的措施提升建筑物的豎向承載力及其水平承載力，使其能夠保證平面結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性以及規(guī)則性。高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的選型，也應(yīng)注意概念設(shè)計(jì)，如減輕結(jié)構(gòu)自重對(duì)減小結(jié)構(gòu)地震作用有重要意義。

4結(jié)束語(yǔ)

影響建筑結(jié)構(gòu)安全的因素有三個(gè)層次：結(jié)構(gòu)方案、內(nèi)力效應(yīng)分析和截面設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)方案屬概念設(shè)計(jì)的范疇，由此所決定的整體穩(wěn)定性對(duì)結(jié)構(gòu)安全的重要意義遠(yuǎn)超過(guò)其他因素。所以，利用概念設(shè)計(jì)對(duì)建筑特點(diǎn)進(jìn)行分析，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)形式進(jìn)行準(zhǔn)確把握，保證建筑工程質(zhì)量為前提，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，使設(shè)計(jì)效果更加理想，力求設(shè)計(jì)出集安全、可靠、經(jīng)濟(jì)等多方面特點(diǎn)于一身的高質(zhì)量建筑。