張鑫

【摘要】眾所周知，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是當前建筑工程項目中比較關(guān)鍵的一環(huán)，其對建筑工程項目整體效果的實現(xiàn)有著重要的作用，概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中占有重要的地位，概念設(shè)計在不同的領(lǐng)域中會有不同的運用方法，概念設(shè)計為設(shè)計人員提供了一種新思路。概念設(shè)計的運用不僅可以完善自己的設(shè)計作品，同時還能夠提高自己的設(shè)計技能，在眾多的實踐中獲得經(jīng)驗?；诖?，本文主要對概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進行分析探討。

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

1、前言

在經(jīng)濟全球化的新局面下，我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作必須跟得上時代的步伐，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法是十分單調(diào)的，其與社會的發(fā)展形勢也是無法相適應(yīng)的。所以，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中應(yīng)用概念設(shè)計就顯得十分地重要和必要，其能夠有效的處理建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中易出現(xiàn)的問題，并保證設(shè)計工作更加的貼近人們的生活，大大提升了建筑的應(yīng)用價值。

2、概念設(shè)計總體概述

2.1概念設(shè)計的含義

概念設(shè)計追求的是逐漸向具體、精細、清晰的演化過程，在整個設(shè)計中，這種逐漸精細化的理念貫穿著始終。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，概念設(shè)計也就是指對結(jié)構(gòu)體系和分體系所作的分析。同時根據(jù)分析得出的結(jié)果結(jié)合設(shè)計人員長期的工作經(jīng)驗進行結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)作，從而完成建筑設(shè)計中的抗震設(shè)計以及總體水平的設(shè)計。近些年來，隨著我國經(jīng)濟實力的不斷提升，科學技術(shù)也有了較大的進步，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平也在不斷的提升，將概念設(shè)計融入到整個建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，這是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要，同時在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中也應(yīng)該將概念設(shè)計作為整個工作的重心所在。

2.2概念設(shè)計的發(fā)展

在現(xiàn)在的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，我們會看到有些設(shè)計體現(xiàn)出了概念設(shè)計這一信號，只是這種設(shè)計形式的體現(xiàn)有時是在有意識的情況下體現(xiàn)出來的，而有的時候是在人們無意識的情況下體現(xiàn)出來的。隨著社會的不斷進步，被要求設(shè)計的內(nèi)容越來越多，越來越復(fù)雜，對于設(shè)計的水平要求也提高了很多，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中很好的融入概念設(shè)計就顯得很必要了。但是，在工作中，很多設(shè)計人員分屬于不同的工作領(lǐng)域，他們的觀點在一些問題上會存在分歧。所以，我國在設(shè)計領(lǐng)域仍然處于一個初期的發(fā)展階段，正在慢慢的起步過程中?，F(xiàn)代社會中，信息化已經(jīng)以很快的速度向前發(fā)展，計算機的應(yīng)用程序越來越復(fù)雜。因此，在設(shè)計過程中合理的利用信息化工具是一項很好的輔助工具。在現(xiàn)代社會中國狠多優(yōu)秀的作品中融入了概念設(shè)計的理念這種形勢下，結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中融入概念設(shè)計是一種很好的促進設(shè)計工作發(fā)展的形勢，在社會發(fā)展中比較受重視，擁有著較好的發(fā)展前景。

3、建筑結(jié)構(gòu)的簡化計算

3.1結(jié)構(gòu)安全度的人為控制

高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算，目前結(jié)構(gòu)工程師都已廣泛采用各類結(jié)構(gòu)軟件電算程序進行。在這種情況下，高層結(jié)構(gòu)的簡化計算還要不要？如果要，深度應(yīng)該達到什么程度？結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)實際工程設(shè)計的經(jīng)驗，一致認為答案是明確的，要簡化計算，而且要達到一定的深度，但也不必過于繁瑣，要力求快速，簡捷，明了，并能把握結(jié)構(gòu)的主要受力特征。

3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟合理

結(jié)構(gòu)工程師通過高層建筑結(jié)構(gòu)的簡化計算，可以在正式電算前得到主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)及其樓蓋結(jié)構(gòu)的合理布置和截面的合理確定，下一步的電算實際上成為簡化計算的輔證和深化，這樣一方面，可以不必在上機后來回調(diào)整，節(jié)省電算時間，使電算更快捷有效，電算結(jié)果也比較放心，另一方面結(jié)構(gòu)的布置，斷面的確定比較快的得到經(jīng)濟合理的實現(xiàn)。

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

4.1平面設(shè)計

在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層建筑設(shè)計中的關(guān)鍵控制因素，如何在滿足相關(guān)要求的前提下選擇更好的抗側(cè)力體系成了結(jié)構(gòu)工程師追求的重大目標。建筑平面的形狀宜選用風壓較小的形式，并應(yīng)考慮鄰近高層建筑對其風壓分布的影響，還必須考慮其抵抗豎向荷載能力，在地震作用下，建筑平面要力求簡單規(guī)則。風荷載作用下則可適當放寬，因為結(jié)構(gòu)整體彎曲變形所引起的側(cè)移與結(jié)構(gòu)體系抵抗傾覆力矩的有效寬度的三次方成反比例關(guān)系，所以不適宜建筑寬度很小的建筑物。

4.2剖面設(shè)計

4.2.1豎向傳力體系設(shè)計

1）應(yīng)注意控制建筑的高寬比。2）高層建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度，應(yīng)注意由基礎(chǔ)向頂層逐漸過渡，要盡量避免出現(xiàn)在豎向上剛度發(fā)生突變的現(xiàn)象，以免由于剛度的較大突變而削弱其抵抗水平荷載的能力。3）由于使用上的要求造成剛度變化特別大，或結(jié)構(gòu)布置發(fā)生變化時必須設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。4）高層建筑必須有相應(yīng)的錨固深度，此錨固深度可結(jié)合布置設(shè)備用房和地下停車庫的需要，作為一層或多層地下空間，這對降低高層建筑的重心有利，可提高建筑抗震能力及抗傾覆能力。

4.2.2豎向形體設(shè)計

1）截錐形。采用由下而上分段逐漸減小樓層面積階梯狀體型，能使房屋剛度大大增加，由于房屋頂部的樓面尺寸比底部小，除了在建筑使用功能方面存在優(yōu)點外，在抗風和抗震方面也具有一定的優(yōu)越性。2）上窄下寬形。高層建筑隨著高度的增加在符合豎向結(jié)構(gòu)的要求下，樓身向上不斷收進與變細，這樣可減輕承受的風力，降低樓體的重心，加強結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這種形體主要包括上削楔形體和退縮體，上削楔形體利于抗風，抗震，并呈現(xiàn)穩(wěn)固堅韌的特性，退縮體的形式比較多樣，有收進式，截切式，臺階式。3）新月形。新月形房屋就像一個豎向的懸臂殼體一樣，能有效地增加它低抗側(cè)向力的剛度，它的作用就像波形的屋面殼體能有效地抵抗重力荷載一樣，重力荷載由柱—殼—框架承受，側(cè)向荷載由豎向的殼體抵抗，該殼體由于樓面結(jié)構(gòu)的加勁作用而得以加強，新月形的殼體形式能有效地抵抗對稱作用與它的側(cè)向力。

4.3基礎(chǔ)設(shè)計概念

4.3.1基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)協(xié)同作用

基礎(chǔ)除了與地基相互作用外，與上部結(jié)構(gòu)作用的關(guān)系也很復(fù)雜，除非在建筑的邊緣部位荷載很大的情況以外，一般建筑基礎(chǔ)的變形總是內(nèi)部沉降多，外部沉降小，在建造下部幾層時，基礎(chǔ)鋼筋應(yīng)力不斷增長，建筑到四五層時鋼筋應(yīng)力達到最高值，以后隨層數(shù)和荷載的增加應(yīng)力又逐漸減小，這種現(xiàn)象是基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)協(xié)同作用的結(jié)果，當上部結(jié)構(gòu)高低層數(shù)差別很大，但地下室有直通要求時，應(yīng)做成整體基礎(chǔ)，高低層不分開是有條件的，首先地基地質(zhì)要好，或采用樁基。要求地基沉降量不能過大，重要的是控制高低層的沉降差，天然地基的建筑，高層部分一般采用滿堂紅基礎(chǔ)，低層部分采用雙向條形或單獨基礎(chǔ)，高層建筑常設(shè)有通往地下車庫的通道，通道緊貼高層的外壁，并平行于外壁，作為車道的底板，便于鋪防水層，也保證了高層建筑的整體連接。

4.3.2基礎(chǔ)選型及特點

根據(jù)不同建筑的地理位置結(jié)構(gòu)形式可選擇樁基礎(chǔ)，箱形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)，當?shù)鼗临|(zhì)較軟弱，建筑物層數(shù)較多，荷載較大的情況下，天然地基不能滿足地基承載力的要求可以采用樁基將上部結(jié)構(gòu)荷載直接傳到下部堅實的持力層，高層建筑的樁基礎(chǔ)可采用預(yù)制鋼筋混凝土樁，混凝土灌注樁和鋼管樁。箱形基礎(chǔ)，箱形基礎(chǔ)在高層建筑中廣泛應(yīng)用，它整體剛度好，能將上部結(jié)構(gòu)的荷載均勻地傳給基礎(chǔ)，對上部結(jié)構(gòu)能良好地嵌固，箱基有效地抵抗不均勻沉降，并與周圍土體協(xié)同工作，提高建筑物的抗震和抗風能力。筏形基礎(chǔ)，筏形基礎(chǔ)適用于上部結(jié)構(gòu)荷載較大，地基承載力較低的工程，筏形基礎(chǔ)整體較好，剛度大，能有效地分散上部結(jié)構(gòu)的荷載，調(diào)整基底的壓力和不均勻沉降。

結(jié)語：

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中加入概念設(shè)計的理念，可以從多個方面使設(shè)計更加的完善。概念設(shè)計在整個建筑的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計中有很多方面都可以運用到，并且相比于計算機程序下的設(shè)計，概念設(shè)計有著獨特的優(yōu)點。只有對概念設(shè)計的理念有一個深入的了解，才能正確的處理可能出現(xiàn)的問題，設(shè)計出最符合要求，且更安全，更經(jīng)濟，更高效的作品。

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