樊爽

概念設(shè)計對提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量的重要影響

樊爽

Gai nian she ji dui ti gao jian zhu jie gou she ji zhi liang de zhong yao ying xiang

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)構(gòu)造對于工程建設(shè)質(zhì)量存在深遠影響，可以在一定程度上反映出設(shè)計水平。概念設(shè)計中所涵蓋的內(nèi)容較為廣泛，包括了所有的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，其中包括的安全度概念、力學(xué)概念、荷載和材料概念等等，均屬于結(jié)構(gòu)概念范疇。而概念設(shè)計則是將這些概念有機整合在一起，貫穿于結(jié)構(gòu)選型、方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)布置和施工圖繪制等各個方面，明確了各個方面，設(shè)計中才會更為精準、全面?？梢哉f，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計，能夠為設(shè)計師帶來更大的便利支持，同時還可以有效提升設(shè)計效率和質(zhì)量?；诖?，加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的研究十分關(guān)鍵，綜合前人學(xué)者的研究成果，在此基礎(chǔ)上進一步創(chuàng)新，為后續(xù)實踐工作開展提供參考依據(jù)。

一、概念設(shè)計分析

概念設(shè)計主要是集合明確的結(jié)構(gòu)概念，不需要通過具體數(shù)值計算，根據(jù)基本設(shè)計原則和思想，對建筑結(jié)構(gòu)進行科學(xué)合理的分析，探究計算和實際受力之間存在的差異，提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，促使建筑整體結(jié)構(gòu)受力更加安全、合理。概念設(shè)計中，主要是通過兩個方面進行結(jié)構(gòu)設(shè)計：其一，在設(shè)計方案階段，在滿足建筑功能要求的基礎(chǔ)上，從整體角度去考量結(jié)構(gòu)整體和單項之間的協(xié)調(diào)性，優(yōu)化設(shè)計方案；其二，在理論設(shè)計層面上，綜合考量工程具體施工條件、材料性能和其他的計算方法等因素對最終計算結(jié)果的影響，有針對性地對工程中存在的問題進行深入分析，根據(jù)實際情況和專業(yè)素質(zhì)，提出合理的解決措施來優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計。

總的說來，概念設(shè)計就是強調(diào)充分發(fā)揮設(shè)計人員的邏輯思維能力和創(chuàng)新能力，從宏觀角度上來解決結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理。在具體的設(shè)計過程中，結(jié)合建筑工程的空間條件和地理條件，以及建筑功能要求的基礎(chǔ)上，充分考慮建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、安全、經(jīng)濟和美觀等，確定最終的結(jié)構(gòu)方案。同時，可以動態(tài)地根據(jù)結(jié)構(gòu)和桿件的力學(xué)特性、設(shè)計原則整合施工現(xiàn)場的資源條件，有效地完善結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的缺陷和不足，提升結(jié)構(gòu)的可靠性、合理性。

二、重視概念設(shè)計的運用

1.概念設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)

結(jié)構(gòu)設(shè)計中融入概念設(shè)計理念，應(yīng)該充分發(fā)揮其原有作用，突出其重要性，主要分為前期方案選擇、中期結(jié)構(gòu)計算和后期施工圖設(shè)計幾個階段。

（1）方案設(shè)計階段。成功合理的方案設(shè)計，首先需要考慮到結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟合理原則，選擇安全、可靠的結(jié)構(gòu)形式，在這個階段，設(shè)計人員需要充分考慮建筑工程自身的功能要求、地理條件、材料、施工條件、施工技術(shù)和資金配備等幾個方面，協(xié)調(diào)建筑、設(shè)備、水電安裝等幾個專業(yè)之間的關(guān)系，綜合考量結(jié)構(gòu)的抗震性能和整體性能等問題，最終確定結(jié)構(gòu)方案。由于方案設(shè)計是一個動態(tài)不能利用計算機實現(xiàn)的過程，需要充分結(jié)合設(shè)計人員自身的專業(yè)素質(zhì)和工作經(jīng)驗，在了解各類建筑結(jié)構(gòu)性能要求的基礎(chǔ)上，有針對性地設(shè)計出安全、可靠的結(jié)構(gòu)方案。

（2）結(jié)構(gòu)計算階段。結(jié)構(gòu)計算主要是強調(diào)在結(jié)構(gòu)簡圖的基礎(chǔ)上，通過對結(jié)構(gòu)構(gòu)件荷載和約束力的簡化設(shè)計，確保簡化而來的模型和真實的結(jié)構(gòu)相一致。就當前結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀來看，結(jié)構(gòu)功能愈加復(fù)雜多樣，更多的是通過計算機完成結(jié)構(gòu)計算過程，所以需要設(shè)計人員將工程結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)化為可以被計算機所識別的模型，確保模型中結(jié)構(gòu)各項受力精準，根據(jù)具體的工作要求選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件，運用概念設(shè)計對電算結(jié)果進行驗證和分析，從而得出正確的結(jié)果。如果設(shè)計人員自身專業(yè)素質(zhì)水平和工作經(jīng)驗不足，可能無法得到合理的結(jié)構(gòu)簡圖，進而判斷出模型和計算結(jié)果是否準確、真實。

（3）施工圖繪制階段。設(shè)計人通過計算機對結(jié)構(gòu)計算無誤后，需要根據(jù)設(shè)計結(jié)果繪制施工圖，同時要做好調(diào)整工作。設(shè)計人需要充分考量施工圖是否能夠充分反映出設(shè)計要求，滿足建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和構(gòu)件協(xié)調(diào)性的要求。而當前很多年輕的設(shè)計師無法有效地判斷施工圖合理與否，更多的是由于自身缺乏豐富的實踐經(jīng)驗，未能養(yǎng)成合理的結(jié)構(gòu)概念。

2.概念設(shè)計思想的運用，拓寬結(jié)構(gòu)設(shè)計思路

我國當前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，主要是以概率理論為基礎(chǔ)的承載力和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計原則，通過程序的計算獲得設(shè)計結(jié)果，但對于特殊一些的結(jié)構(gòu)體系或構(gòu)件就需要設(shè)計人來判別模型的可靠性。諸如，在有大空間、大開洞的混凝土樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計中，內(nèi)力計算和截面設(shè)計基于的理論不同，彈性理論和極限狀態(tài)設(shè)計方法之間存在著矛盾，致使最終計算得出的結(jié)果和實際要求存在一定的差距。

為了可以有效改善這一問題，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性，滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要。同時，設(shè)計人員還需要注重自身潛能的激發(fā)，充分發(fā)揮創(chuàng)造力，將更加新穎、獨特的設(shè)計理念融入其中，推動結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)展。目前，越來越多的計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件出現(xiàn)，并被廣泛應(yīng)用在具體設(shè)計工作中，大大降低人工計算量，消除人為誤差，提升工作效率和質(zhì)量。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要充分掌握設(shè)計軟件的功能和操作方法，但同時也開始過分地依賴設(shè)計軟件，導(dǎo)致設(shè)計思維僵硬、局限，缺乏創(chuàng)新意識。故此，設(shè)計人不能過分地依賴軟件的計算，應(yīng)該從整體角度上進行分析和把握，計算構(gòu)件受力情況，對于其中存在的問題可以及時優(yōu)化處理，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性。

三、重視概念設(shè)計，提升設(shè)計合理性

一個優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計師，在設(shè)計工作開始前，會憑借自身的專業(yè)素質(zhì)和工作經(jīng)驗，在頭腦中習(xí)慣成一個優(yōu)化過程，借助概念設(shè)計理論和方法，快速地構(gòu)思結(jié)構(gòu)體系，從而科學(xué)合理地進行選擇。同時，還可以幫助設(shè)計師拓展設(shè)計空間，明確結(jié)構(gòu)體系和最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。這樣，在了解到設(shè)計方案中的各項概念后，方向準確，可以有效避免后期設(shè)計階段中存在的不必要麻煩，提升設(shè)計的可靠性。

概念設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的核心所在，其中蘊含著設(shè)計人員自身的知識儲備和專業(yè)水平，充分發(fā)揮概念設(shè)計優(yōu)勢，把握結(jié)構(gòu)類型的各項性能，只有這樣才能更加精準地判斷和采用，促使結(jié)構(gòu)設(shè)計更加科學(xué)、合理。

四、結(jié)語

綜上所述，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計，可以有效激發(fā)設(shè)計人員的創(chuàng)新意識，拓寬設(shè)計空間，憑借自身的專業(yè)素養(yǎng)和設(shè)計經(jīng)驗有效解決問題，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。

（作者單位：陜西省現(xiàn)代建筑設(shè)計研究院）