趙峰

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引言

建筑工程結(jié)構(gòu)設計工作面臨的不確定因素較多，稍有不慎就很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)隱患問題，嚴重時甚至會引發(fā)安全事故。為防止上述問題的發(fā)生，在設計過程中設計人員應將結(jié)構(gòu)概念與結(jié)構(gòu)措施相結(jié)合，確保建筑結(jié)構(gòu)主體的經(jīng)濟性與安全性。從多個方面針對主體結(jié)構(gòu)設計方案進行合理安排與準確落實。結(jié)合實際工程案例的反饋情況來看，設計人員通過合理運用概念設計以及結(jié)構(gòu)措施方法，不僅有效增強了結(jié)構(gòu)主體的質(zhì)量性能，同時也有效減少了結(jié)構(gòu)主體損傷問題出現(xiàn)，具有重要的應用價值。

1 概念設計概述

概念設計指基于設計人員的經(jīng)驗積累，根據(jù)工程項目的具體情況和業(yè)主需求，使方案設計具有較強的針對性。所以，工程設計人員應重視業(yè)主的需求，對需求進行詳細分析后，根據(jù)建筑項目的特點確定建筑項目設計方案。工程設計人員應利用建筑設計理論，借鑒成功案例經(jīng)驗，優(yōu)化建筑項目的設計內(nèi)容，完成符合業(yè)主需求的結(jié)構(gòu)設計方案。概念設計可分三個步驟完成，即分析、綜合、評價。在分析步驟中，設計人員要對需求數(shù)據(jù)進行分析和驗證；在綜合步驟中，設計人員應廣泛收集數(shù)據(jù)信息，按設計需求確定初步的設計雛形；在評價步驟中，設計人員應對設計方案進行篩選，從中選擇最優(yōu)方案?？梢钥闯觯拍钤O計要求設計人員具有較高水平的專業(yè)綜合素質(zhì)，同時具備發(fā)散性思維能力，能夠從龐雜的數(shù)據(jù)中篩選出有用信息，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的深度設計，充分滿足業(yè)主對工程的需求[1]。

2 建筑結(jié)構(gòu)設計中概念設計的重要性

2.1 創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)設計方式

在進行建筑結(jié)構(gòu)設計的過程當中，不能僅僅通過短短的簡單設計完成。進行建筑結(jié)構(gòu)設計，需要相關(guān)的建筑設計工程師通過自身進行大量的實踐所獲得的經(jīng)驗，對建筑結(jié)構(gòu)設計的方案進行逐步設計、完善以及調(diào)整。而概念設計對于建筑結(jié)構(gòu)設計最為重要的是，通過引用概念設計能夠?qū)⒃摻ㄖY(jié)構(gòu)設計的相似的工程項目進行總結(jié)，然后根據(jù)所總結(jié)出的優(yōu)點，再對建筑結(jié)構(gòu)設計進行全新的設計，很好地避免以往在建筑結(jié)構(gòu)設計過程當中的弊端，讓建筑結(jié)構(gòu)設計方案能夠更科學合理地進行。而在以往傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設計過程當中，通常情況下，都是由建筑工程設計師根據(jù)所提出的設計要求直接進行建筑設計，雖然在設計的過程當中能夠有效地保證建筑結(jié)構(gòu)設計方案的標準性以及規(guī)范性，但是在進行設計的過程當中存在很多明顯的問題。

2.2 提升建筑結(jié)構(gòu)設計整體水平

在對概念設計進行深入理解和有效把握之后，在進行建筑結(jié)構(gòu)設計的過程當中能夠極大程度上提高建筑結(jié)構(gòu)設計方案的科學性和合理性。除此之外，在引入概念設計的理念過后，建筑結(jié)構(gòu)設計工程師能夠?qū)Ψ桨府斨兴霈F(xiàn)的問題進行及時的查驗和解決；在對相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)進行驗算的時候，可以結(jié)合類似工程項目的分析數(shù)據(jù)對建筑結(jié)構(gòu)設計的數(shù)據(jù)和質(zhì)量，進行更加準確的分析和判斷，讓建筑結(jié)構(gòu)設計師根據(jù)所檢驗的結(jié)果對建筑結(jié)構(gòu)設計方案做進一步的改進和完善，有效提高建筑結(jié)構(gòu)設計的設計水平和安全可靠性[2]。

3 建筑結(jié)構(gòu)設計中概念設計的應用

3.1 在場地選擇中的應用

建筑結(jié)構(gòu)設計的有效性與科學性直接影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及施工質(zhì)量水平。合理選擇施工場地，可以確保設計方案的順利實施。因此進行工程場地的選擇時，可使用兩個概念設計的理念：

①利用概念設計理念考慮地形因素的影響。不同的建筑區(qū)域地形條件會存在較大差異，地形條件會直接影響建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，因此在建筑結(jié)構(gòu)設計中，需重點考慮地形因素的影響。根據(jù)實際情況制定建筑結(jié)構(gòu)設計方案，以便降低地形對工程建設的影響，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保建設工程的質(zhì)量。②利用概念設計理念考慮地質(zhì)因素的影響。建筑工程的穩(wěn)定性容易受地質(zhì)因素的影響，為了避免地質(zhì)因素對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，工程設計人員應在項目建設前對施工現(xiàn)場進行勘察，確保建設場地滿足項目建設的地質(zhì)條件。此外，還應考慮抗震性因素的影響。建筑工程的結(jié)構(gòu)抗震性會影響工程的安全等級，工程技術(shù)人員應按建設等級確定抗震指標，確保建筑工程的安全性。

3.2 在抗震設計中的應用

抗震設計是建筑結(jié)構(gòu)設計的第一步，也是最為關(guān)鍵的一步。設計人員要全面了解建筑場地情況，并準確掌握建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)。結(jié)合兩方面內(nèi)容，計算出地震荷載。依托這一數(shù)值確定配筋數(shù)量，科學表明剛度、地震力、配筋數(shù)量之間存在緊密聯(lián)系，可以說是牽一發(fā)而動全身。建筑結(jié)構(gòu)的剛度提高時，地震力也會隨之增大，這時就需要配置更多的鋼筋。反之，使用鋼筋越多，說明強度、抗震力的要求越嚴苛。倘若人員抗震設計能力不足，就需要從兩方面入手，一是從理論基礎(chǔ)中汲取思路，二是從實務操作中積累經(jīng)驗。經(jīng)過一系列學習，不能說思如泉涌，但最起碼符合設計要求。在設計過程中，設計人員要懂得創(chuàng)新。比方說在各構(gòu)件之間布置隔震層，并在頂端進行特殊處理，以此降低地震影響。

3.3 在設計方案選擇中的應用

在設計建筑結(jié)構(gòu)時，不能閉門造車，必須深入現(xiàn)場，開展勘查工作。在此期間，全面收集信息，如地質(zhì)條件、工地分布情況等。同時，與政府部門保持高度聯(lián)系，以便獲取各項信息。對兩方面信息進行對比，依托對比結(jié)果設計方案。這樣的方案才會與實際情況相吻合，可大幅度減少技術(shù)變更次數(shù)。在選擇方案時，一要堅持四項原則。比如說在危險區(qū)域不宜興建土木，長時間應對地質(zhì)災害沖擊，會加快建筑物的損壞速度，不滿足安全性的要求。再比如讓建筑物保持對稱性，能夠盡可能讓建筑質(zhì)量中心與平面形心位于正確位置上。二要注意三個事項，包括場地防護距離、采光時長等內(nèi)容要符合要求，依托地形地貌特點確定基礎(chǔ)建設，選擇高性能、高品質(zhì)的構(gòu)件。通過認真分析，挑選出性價比最高、安全性最好、誤差率最小、最適宜的結(jié)構(gòu)設計方案。設計人員要對方案進行講解，并回答施工人員的問題，從而讓他們有一個具體的認知。在實踐過程中，設計人員要常駐現(xiàn)場，及時給予技術(shù)層面的幫助。在設計人員與施工人員的共同努力下，建筑方案得以落實落地，從而有效避免出現(xiàn)樓房倒塌事故。

3.4 在計算機分析中的應用

應用計算機網(wǎng)絡技術(shù)可提高建筑工程管理的工作效率。計算機網(wǎng)絡技術(shù)能夠減緩設計人員的工作壓力，提高數(shù)據(jù)計算的準確性，提升工程設計水平，但過度依賴計算機工具，容易降低工程技術(shù)人員的學習積極性，對專業(yè)技術(shù)的學習造成阻礙。雖然計算機能夠提高設計人員的結(jié)構(gòu)設計工作效率，若選擇的應用軟件不合適，或技術(shù)人員的計算機操作能力不足，會影響最終的設計結(jié)果。概念設計可較好彌補計算機應用的不足之處。概念設計要求設計人員應對建筑結(jié)構(gòu)的理論知識進行深入了解，同時提升自身的設計水平。對需求的全面分析，使項目設計人員能夠更加明確工程的設計目標，從而制定有效的設計實施方案。使用概念設計的理念還可實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化，使工程設計人員明確設計思想，有利于實現(xiàn)業(yè)主的需求[3]。

3.5 在平面結(jié)構(gòu)中的應用

高層建筑的設計需考慮風荷載對建筑結(jié)構(gòu)造成的影響。通常建筑物越高，受到的風荷載影響越大。如果建筑物長期承受來自各水平方向力的作用，會使建筑物側(cè)面發(fā)生位移。所以，在分析建筑物遭受風荷載影響的過程中，應先對鄰近建筑物的風荷載影響進行詳細分析，將分析結(jié)論用于建筑結(jié)構(gòu)的設計工作中，提高建筑工程的抗風能力。進行建筑物的整體平面設計時，可使用概念設計，對風荷載影響下建筑物結(jié)構(gòu)的側(cè)移問題進行綜合分析。選擇抗風性良好的平面類型，分析時也應考慮建筑四周的高層建筑對風壓造成的影響，根據(jù)建筑物需抵抗的豎向及水平荷載力，解決建筑平面設計中的工程問題，從而提升建筑平面的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

3.6 利用結(jié)構(gòu)力學形成完整的結(jié)構(gòu)體系

為了保證建筑結(jié)構(gòu)體系的完整性，在進行建筑結(jié)構(gòu)設計時，要對結(jié)構(gòu)力學進行科學利用的基礎(chǔ)之上來進行合理的計算。因為建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行連接的關(guān)鍵點就是在于結(jié)構(gòu)體系，因此，為了確保每個構(gòu)件之間的應力能夠?qū)崿F(xiàn)良好的配合， 然后在此基礎(chǔ)之上來選擇與之相匹配的結(jié)構(gòu)方式。對每個構(gòu)件的承重情況進行仔細分析，通過對單體構(gòu)件質(zhì)量進行有效的控制，來對整體建筑結(jié)構(gòu)的應力進行計算，科學應用每個構(gòu)件之間的作用力來構(gòu)建結(jié)構(gòu)效能的最大應力，由此來保證建筑工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

3.7 變形縫設計

變形縫是一種有效提升建筑穩(wěn)定性的構(gòu)件，常見的類型有三種，分別是伸縮縫、沉降縫和防震縫。每一種變形縫的作用不同，這是設計人員需要了解的地方。伸縮縫常用作預防溫度裂縫的產(chǎn)生。當建筑物規(guī)模較大時，一定要使用伸縮縫，以此降低墻體熱脹冷縮的影響。沉降縫多用于防治地基沉降，是讓建筑物屹立不倒的關(guān)鍵。防震縫，顧名思義是指利用變形縫提升建筑物的抗震能力。之所以能夠取得這樣的效果，取決于防震縫能夠讓結(jié)構(gòu)剛度均勻。至于如何選擇，需要根據(jù)實際項目來決定。

3.8 協(xié)同工作

協(xié)同是時代永恒的主題，是設計人員應具備的一種能力。協(xié)同工作主要從兩方面展開。其一，做好材料層面的協(xié)同。設計人員要考慮到材料之間的影響，通過精心設計，讓材料之間完成配合，能夠大幅度提升材料的使用效率。設計人員還要思考如何用最少的材料滿足建筑要求，比方說矩形截面受壓構(gòu)件的使用率較低，這時就可從概念設計及結(jié)構(gòu)措施等方面入手進行調(diào)整。通過控制梁的長短，讓梁彎矩始終保持在合理區(qū)間。隨著社會的進步，不斷有新材料被研發(fā)出來，設計人員要對這些材料的信息了如指掌，這樣才能盡快融入設計方案。使用新型材料有兩點好處，一方面是向綠色建筑方向靠攏，以獲得國家的政策扶持；另一方面，把握結(jié)構(gòu)體系層面的協(xié)同。設計人員要想盡一切辦法讓建筑結(jié)果趨于合理，這樣才能確保建筑物擁有良好的安全性與可靠性。具體來說，在設計磚混結(jié)構(gòu)時，要合理設計構(gòu)造柱、圈梁及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，一起承擔荷載。在當今社會中，高層建筑呈幾何狀增長，并且這種趨勢不可阻擋，這時就需要建筑結(jié)構(gòu)能夠承擔更大的載荷。為滿足這一要求，需要設計人員要了解抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，并掌握布置方法。通過將短柱放置在指定位置，以此提升建筑結(jié)構(gòu)的承載能力。其二，堅持環(huán)境協(xié)同治理。如果施工現(xiàn)場管理不當，會對周圍環(huán)境造成污染。建筑人員要達成統(tǒng)一意見，對污染源進行有效控制。①對施工步驟進行優(yōu)化，最大限度降低施工帶來的影響。②在建筑施工過程中會出現(xiàn)揚塵，這時就需要采取控制手段。對施工區(qū)域進行灑水，讓地面始終處于濕潤狀態(tài)，這樣就不怕大風將塵土吹起。對施工車輛進行有效管理，無論是否裝有渣土，都要蓋上篷布，同時對車身進行清洗。及時清理廢土，不給揚塵污染提供可乘之機。③設計人員要深入學習綠色施工技術(shù)，并將其引入設計方案中。這樣既能降低環(huán)境污染，又能提升施工質(zhì)量[4]。

4 結(jié)束語

總而言之，建筑工程結(jié)構(gòu)設計工作涉及的流程內(nèi)容較多，在正式開展設計期間，設計人員應該準確把握建筑工程結(jié)構(gòu)設計需求，明確結(jié)構(gòu)設計要點。與此同時，設計人員應該準確立足于施工現(xiàn)場環(huán)境情況，對施工現(xiàn)場環(huán)境進行動態(tài)把握，根據(jù)實際情況，確立科學合理的建筑工程結(jié)構(gòu)設計方案。需要注意的是，為確保建筑工程結(jié)構(gòu)設計效果得以達到預期，設計人員應該合理運用概念設計應用優(yōu)勢，深化加強工程主體構(gòu)造、抗震設計以及結(jié)構(gòu)強度效果。