張得果

南京雨盛建筑設(shè)計咨詢有限公司，江蘇南京 210012

在建筑工程的設(shè)計施工中，其結(jié)構(gòu)設(shè)計將直接影響到建筑的施工安全、美觀性以及與其周邊環(huán)境的和諧性。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計在建筑行業(yè)中具有十分重要的地位，在設(shè)計中必須綜合考慮到其物理力學(xué)的合理性、施工建設(shè)的可操作性、社會的審美觀念、使用功能的實現(xiàn)以及其經(jīng)濟性等多方面的因素。我國目前在建筑行業(yè)中主要依靠計算機來完成結(jié)構(gòu)設(shè)計，這種設(shè)計方式能夠較好的滿足物理力學(xué)方面的要求，從而保證建筑的使用安全。然而這種設(shè)計也具有一定的局限性，會使得建筑的結(jié)構(gòu)形態(tài)缺乏特色，也難以完全真實的呈現(xiàn)出建筑的實際施工環(huán)境，以及對氣象和地質(zhì)條件等可變因素的考慮。而概念設(shè)計將極大的解決這些問題，為建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來全新的理念和模式，讓建筑更加富有時代特點，因此概念設(shè)計已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要發(fā)展方向之一，具有較高的應(yīng)用和推廣價值。

1 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計的意義

所謂的概念設(shè)計主要指的是通過分析用戶的具體要求，將理論上的要求轉(zhuǎn)化成能夠體現(xiàn)該要求的概念性產(chǎn)品。因此概念設(shè)計根本的出發(fā)點是用戶的實際需求，而后通過設(shè)計人員的創(chuàng)造將其抽象理念具象化，從而形成設(shè)計思路。而在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計是建筑設(shè)計中的一個新的發(fā)展方向，集中體現(xiàn)在設(shè)計建筑的總體結(jié)構(gòu)以及抗震設(shè)計方面，既要把握結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體原則，也要關(guān)注每一個細小的局部構(gòu)件，不斷完善每個設(shè)計環(huán)節(jié)，以達到建筑結(jié)構(gòu)的合理性和科學(xué)性，并在確保建筑安全和質(zhì)量的基礎(chǔ)上，完善建筑的功能，以更好地滿足用戶的需要。這種設(shè)計方式能夠充分發(fā)揮設(shè)計人員的創(chuàng)造性，改變目前建筑行業(yè)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中過度依賴于計算機技術(shù)而形成的高度雷同的設(shè)計風(fēng)格，充分體現(xiàn)出設(shè)計師個人的設(shè)計風(fēng)格和特點，從而創(chuàng)作出更加富有時代氣息的作品。另外，也可以對計算機設(shè)計中的各種問題進行補充和完善，提高設(shè)計的效率。

2 在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計的基本原則

2.1 應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)進行簡化

在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時要求其結(jié)構(gòu)應(yīng)體現(xiàn)簡單性這一原則，對傳力途徑進行簡化，從而增強建筑結(jié)構(gòu)承載能力。所以在應(yīng)用概念設(shè)計方式進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時應(yīng)精確計算并分析建筑結(jié)構(gòu)的受力情況，深入研究建筑的位移以及其內(nèi)力，對可能發(fā)生薄弱的部位要采取有效措施來盡量避免。

2.2 應(yīng)保持建筑結(jié)構(gòu)的整體性

在應(yīng)用概念設(shè)計進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)確保對慣性力能夠予以聚集，并可以向各個豎向抗側(cè)的局部構(gòu)件中傳遞慣性力。因此建筑的各局部構(gòu)件的承載能力應(yīng)保持一致，從而提高建筑整體的抗震性能，以減少地震等其他的自然災(zāi)害對建筑所產(chǎn)生的破壞。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)均勻規(guī)則

在應(yīng)用概念設(shè)計進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)盡量使建筑結(jié)構(gòu)保持均勻規(guī)則，提高建筑結(jié)構(gòu)剛性以機器分布質(zhì)量的均衡性，這樣不僅可以防止建筑結(jié)構(gòu)在使用的過程中出現(xiàn)坍塌或破壞，還能夠使建筑物增強抵抗各種災(zāi)害因素侵擾的能力。

2.4 對建筑結(jié)構(gòu)的選型進行優(yōu)化

在應(yīng)用概念設(shè)計進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)要對建筑結(jié)構(gòu)的布置方式進行優(yōu)化。還要綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)中各個基本構(gòu)建的結(jié)構(gòu)特點和實際載荷情況來對建筑的結(jié)構(gòu)形式的體系加以優(yōu)化選擇。

3 應(yīng)用概念設(shè)計模式進行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 將概念設(shè)計應(yīng)用到施工場地的選擇設(shè)計中

為了提高建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性，建筑場地也需要進行合理的設(shè)計，從而為建筑工程的順利展開創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)。所以也需要將概念設(shè)計應(yīng)用于建筑場地的選擇中，對多種要素進行綜合性的考慮。建筑結(jié)構(gòu)在形態(tài)選擇及其穩(wěn)固性和安全性方面在很大程度上都要受到地形條件的制約，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要根據(jù)建筑的具體情況以及結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的要求來選擇適合開展工程建設(shè)的相應(yīng)地形。而地質(zhì)因素也會直接影響到建筑結(jié)構(gòu)，特別是建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。所以在工程選址時要全面評估施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件，以保證其地質(zhì)條件適合工程項目的施工建設(shè)。尤其是施工區(qū)域的地質(zhì)活動情況將嚴重影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)固性，所以在設(shè)計中應(yīng)加強建筑的抗震性能，對相關(guān)的抗震設(shè)計進行合理的優(yōu)化，從而保證建筑的安全使用。

3.2 將概念設(shè)計應(yīng)用于計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析過程中

目前在建筑行業(yè)中主要使用計算機來進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。然而計算機設(shè)計這種方式存在一定的局限性，無法完全滿足設(shè)計要求并實現(xiàn)設(shè)計目的。由于計算機在進行結(jié)構(gòu)分析時存在一定的不足，會影響結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性。因此應(yīng)將概念設(shè)計引入大計算機的設(shè)計分析中，而不能單純依賴計算機的設(shè)計分析結(jié)構(gòu)，并將其作為設(shè)計的唯一參考。設(shè)計人員應(yīng)全面掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)理論知識，并不斷總結(jié)實踐經(jīng)驗，從而理性的評估計算機的設(shè)計和分析結(jié)果，對其所給出的設(shè)計方案的準確性和科學(xué)性進行判斷，并充分結(jié)合設(shè)計的目的和實際情況來優(yōu)化調(diào)整計算機結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，從而減少計算機的分析失誤對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案所帶來的影響。

3.3 將概念設(shè)計應(yīng)用于建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計中

建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有十分重要的地位。將概念設(shè)計應(yīng)用于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計中可以使基礎(chǔ)設(shè)計更加合理科學(xué)。進行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)全面勘察工程項目所在的施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件和周邊環(huán)境，以保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計形式與其所處位置的地理條件相符合，并利用概念設(shè)計來選擇建筑基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形態(tài)。建筑工程在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的形式中比較常見有箱型或筏型基礎(chǔ)等不同的形態(tài)。由于筏型結(jié)構(gòu)的地基基礎(chǔ)僅能承受較小的壓力，所以在設(shè)計中要由建筑的上部結(jié)構(gòu)來分擔(dān)地基荷載，才能防止地基出現(xiàn)沉降問題。而如果在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中使用箱型基礎(chǔ)時，建筑周圍的低層將于地基結(jié)構(gòu)形成緊密聯(lián)系的一個整體，并且基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)將分散建筑上部結(jié)構(gòu)的壓力，有利于提高建筑的穩(wěn)固性和安全性。

3.4 將概念設(shè)計應(yīng)用于建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計中

抗震設(shè)計在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中是重點考慮的因素之一，建筑的抗震性能將直接影響到建筑使用中的安全性，并關(guān)系到人們的生命財產(chǎn)安全。因此要在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中充分應(yīng)用概念設(shè)計。在設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑平面情況來合理布置其結(jié)構(gòu)體系，對建筑的整體結(jié)構(gòu)形式以及局部構(gòu)件的結(jié)構(gòu)力學(xué)關(guān)系進行綜合性的分析和設(shè)計。還要對建筑的結(jié)構(gòu)剛心、物質(zhì)心以及平面形心的位置進行科學(xué)的調(diào)整，從而減少建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)力，使建筑結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，從而提高建筑結(jié)構(gòu)在抗震方面的性能。另外還需要全面考慮會對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的氣象情況、地質(zhì)條件以及建筑的周邊環(huán)境等多種要素，結(jié)合設(shè)計理論知識與實踐經(jīng)驗來采取多種措施以增強建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。

3.5 將概念設(shè)計應(yīng)用于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中

在一些高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，概念設(shè)計將發(fā)揮更大的作用。由于高層建筑結(jié)構(gòu)會承受較大的水平負荷，因此其容易產(chǎn)生側(cè)移的問題，需要通過在設(shè)計方案中對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化來解決這一問題。所以設(shè)計人員要積極應(yīng)用概念設(shè)計，對各種技術(shù)標準和要求進行綜合性的考慮，并對抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進行科學(xué)的優(yōu)化選擇，從而完成高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計。同時，在設(shè)計中還要考慮到高層建筑周邊環(huán)境中其他建筑的結(jié)構(gòu)和位置等因素，全面分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的風(fēng)壓布局帶來的各種影響，從而采取更加有針對性的設(shè)計方案來增加建筑的荷載能力和抗側(cè)力。同時還要對建筑結(jié)構(gòu)的平面進行簡化。在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的各種問題比較多，因此設(shè)計人員應(yīng)積極應(yīng)用概念設(shè)計來提高設(shè)計水平，通過對設(shè)計方案的不斷優(yōu)化來提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性，實現(xiàn)設(shè)計目的。

4 結(jié)語

由于我國城市建設(shè)的不斷加快，建筑行業(yè)還將獲得更大的發(fā)展空間，而建筑行業(yè)中的各項施工技術(shù)和設(shè)計理念都需要隨著時代的變化而更新，才能適應(yīng)社會公眾對于建筑在形態(tài)功能以及審美觀念上的新的要求。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式和觀念已經(jīng)無法完全滿足現(xiàn)實的需求，因此必須進行創(chuàng)新。概念設(shè)計不僅是對目前所使用的計算機設(shè)計方式的補充和完善，也是結(jié)構(gòu)設(shè)計未來的發(fā)展方向。因此設(shè)計人員應(yīng)積極學(xué)習(xí)相關(guān)的設(shè)計理念，把握其設(shè)計思想，并將其設(shè)計原理充分的應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計實踐中，從而設(shè)計出富有風(fēng)格特點和人文氣息的獨特作品，推動我國建筑行業(yè)的發(fā)展。