顏潭 趙永臣

*通訊作者：顏潭，1995年8月，男，漢族，山東濟寧人，現(xiàn)任山東大衛(wèi)國際建筑設(shè)計有限公司結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師，本科。研究方向：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。

摘要：在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要確保結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果的有效性和可靠性。另外，建筑物的實際建筑過程也應(yīng)更加高效，以確保概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計充分互補并發(fā)揮應(yīng)有的作用，從而使概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施協(xié)同工作，以構(gòu)建更加科學(xué)、完整的建筑結(jié)構(gòu)體系，達到節(jié)省建筑原材料的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);概念設(shè)計;應(yīng)用措施

一、引言

在設(shè)計建筑工程結(jié)構(gòu)過程中，需要涉及諸多的內(nèi)容，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需求的把控，將結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點明確。同時，應(yīng)當(dāng)加強對施工現(xiàn)場情況的充分考慮，科學(xué)地分析前期勘察資料，動態(tài)把控施工現(xiàn)場環(huán)境，根據(jù)實際情況做好結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的設(shè)計。設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)加強融合應(yīng)用概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計措施，將建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的效果優(yōu)化，將建筑工程主體結(jié)構(gòu)、抗震性能、結(jié)構(gòu)強度等方面提升。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的重要意義

合理應(yīng)用建筑概念設(shè)計能夠提高建筑設(shè)計的合理性，可以實現(xiàn)工程師實踐能力的提升。通過加強概念設(shè)計的應(yīng)用和落實能夠?qū)⒔ㄖO(shè)計師們的概念設(shè)計能力全面、科學(xué)地提升優(yōu)化，有助于培養(yǎng)設(shè)計人員改革創(chuàng)新意識。在具體應(yīng)用概念設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)明確建筑結(jié)構(gòu)受力概念，從多角度對建筑結(jié)構(gòu)的受力情況進行分析，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化。設(shè)計師秉持開拓創(chuàng)新理念，對不同建筑的需求進行合理分析，豐富和完善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，將建筑物的活力提升，可以實現(xiàn)建筑設(shè)計方案經(jīng)濟性和安全性的提升。

三、概念設(shè)計的實施步驟

（一）分析階段

在此階段收集建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，并對這些問題進行分析和解決。分析階段的主要特征是所收集的數(shù)據(jù)和信息模棱兩可，分析后可以將各種信息最大化。

（二）評估階段

在此階段將對設(shè)計計劃進行專業(yè)評估，并評估其可行性，這項工作是周期性的，在計劃達到標(biāo)準(zhǔn)后可以開始下一步工作。在評估設(shè)計計劃時，首先，要創(chuàng)建一個功能模型;其次，使用各種公式對每個計劃進行比較和分析;最后，選擇一個經(jīng)濟、合理、安全、可靠的設(shè)計計劃。

（三）綜合階段

綜合階段是概念設(shè)計的最重要階段。在這個階段概念設(shè)計師利用自身經(jīng)驗和專業(yè)知識來制定設(shè)計計劃，然后以圖紙的形式展示設(shè)計計劃[1]。綜合階段的設(shè)計實質(zhì)上是用來以具體形式顯示和處理建筑設(shè)計師相對抽象的設(shè)計概念，這是概念設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

四、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施的應(yīng)用措施

（一）在抗震設(shè)計與結(jié)構(gòu)體系設(shè)計中的應(yīng)用

在具體應(yīng)用概念設(shè)計的過程中，設(shè)計師必須首先充分了解并學(xué)習(xí)概念設(shè)計，在了解概念設(shè)計后，發(fā)現(xiàn)該設(shè)計理念可有效融入建筑物抗震設(shè)計中，并起到關(guān)鍵作用。對于建筑抗震設(shè)計而言，概念設(shè)計就像源頭一樣，很多設(shè)計理念均是出自概念設(shè)計。不論是強柱弱梁還是加強區(qū)域等，均需概念設(shè)計作為基礎(chǔ)，方可切實保障建筑產(chǎn)品的抗震性與安全性。

（二）科學(xué)選擇建筑結(jié)構(gòu)剛度

在建筑領(lǐng)域的各種指標(biāo)中，建筑結(jié)構(gòu)的剛度是非常重要的元素，并且在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中起著非常重要的作用，因此必須選擇科學(xué)合理的建筑剛度。同時，科學(xué)合理地選擇建筑物剛度對于有效增加建筑物的自然振動周期和抗震性能具有特殊的影響和意義。另外，良好的剛性還可以相應(yīng)地提高空間利用率、節(jié)省建筑材料，從而可以更充分、更有效地利用建筑計劃，并可以有效優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)。

（三）建筑結(jié)構(gòu)材料的科學(xué)選用

建筑結(jié)構(gòu)主體性能從很大程度上受到建筑結(jié)構(gòu)材料選擇合理性的影響。通過以往結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗可知，在地震作用下，建筑物所遭受的地震作用率會隨著建筑結(jié)構(gòu)剛度的增加而提高，也就是說，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度越大，那么表現(xiàn)出的遭受地震災(zāi)害的影響也就越大。為此，在建筑材料選擇過程中，需要充分考慮建筑材料的抗震性能。比如在選擇建筑屋面構(gòu)件過程中，可以用輕質(zhì)材料將傳統(tǒng)厚重材料取代，從而將建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件重量減少，將地震帶來的危害影響降低[2]。此外，施工人員在現(xiàn)場應(yīng)用建筑材料過程中應(yīng)當(dāng)加強檢查抗震材料的質(zhì)量情況，保證材料合格方可應(yīng)用于施工當(dāng)中。

（四）科學(xué)選擇建筑主體結(jié)構(gòu)

合理性和對稱性是設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時要遵循的基本原則。該原理可有效減少建筑材料的使用，節(jié)省建筑材料，確保建筑結(jié)構(gòu)中非結(jié)構(gòu)部件的良好安全性和穩(wěn)定性，并降低建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)力。建筑結(jié)構(gòu)對稱的特征是整個或部分建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的相互對應(yīng)和統(tǒng)一，在特定的設(shè)計階段，為確保建筑物結(jié)構(gòu)的對稱性，可以對建筑物質(zhì)心或平面重心的實際距離進行合理調(diào)整，并有效調(diào)整重心，從而確保建筑結(jié)構(gòu)的對稱性。

五、結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

（一）制定高效結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)劃

結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率與質(zhì)量取決于設(shè)計師的綜合素質(zhì)與專業(yè)能力，因此，設(shè)計師應(yīng)具備相對豐富的工作經(jīng)驗，通過多年來的知識沉淀，設(shè)計師可以沉著應(yīng)對任何緊急情況，及時制定策略并落到實處，有效解決問題。高效的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)劃主要是為了應(yīng)對一些風(fēng)險隱患而制定的，設(shè)計師可參閱行業(yè)內(nèi)資料，充分考慮工程中可能會發(fā)生的部分問題，預(yù)先設(shè)想解決方案。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計中提高材料利用率

在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)措施在設(shè)計師的工作中起著重要的支持作用，提供了更完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及有效執(zhí)行了與結(jié)構(gòu)活動有關(guān)的工作能力。在設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)措施的關(guān)鍵作用是有效協(xié)調(diào)設(shè)計師的設(shè)計工作。在施工和設(shè)計工作中，可以充分保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并可以有效提高建筑材料的利用率[3]。另外，設(shè)計師必須在保證設(shè)計效果的前提下減少材料重量和材料成本，使設(shè)計工作能夠順利進行。例如，具有矩形橫截面的壓縮構(gòu)件利用率低，這是因為梁在特定的施工階段更容易改變，并且材料利用率不足，而通過概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)分析，可以對梁截面的變形梯度進行科學(xué)合理的改變和調(diào)整，從而在軸向力不確定的情況下可以顯著提高材料的利用率。

（三）選擇合理的建筑施工現(xiàn)場

眾所周知，施工場地對于建筑施工而言具有重要意義，其選擇必須具備合理性，科學(xué)選擇施工場地有助于工程項目的順利施工。由此可見，相關(guān)工作人員在準(zhǔn)備階段就應(yīng)當(dāng)做好該項工作，綜合考慮影響因素，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的基礎(chǔ)條件。合理的建筑施工場地對綜合條件的考究較為嚴(yán)格，包括防護距離、建筑邊界以及日照范圍等。

（四）結(jié)構(gòu)體系中保持協(xié)同工作

與概念設(shè)計相關(guān)的協(xié)作很好地適用于建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計。協(xié)作需要結(jié)構(gòu)的內(nèi)部組件保持協(xié)作和協(xié)作的正常狀態(tài)，這種協(xié)同作用要求結(jié)構(gòu)元件處于標(biāo)準(zhǔn)的承載能力極限條件下，它們不僅可以執(zhí)行一般工作，而且還具有整體耐久性。另外，建筑物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和上部在承受載荷時，保持一個整體并分擔(dān)載荷。在磚混結(jié)構(gòu)的建筑物中，為了保持協(xié)作，應(yīng)利用結(jié)構(gòu)柱和環(huán)梁的作用使結(jié)構(gòu)保持一體，并共同承受力以防止建筑物的支撐結(jié)構(gòu)發(fā)生變形[4]。隨著多層建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)量持續(xù)增長，短柱現(xiàn)象越來越普遍，但是為了確保每個組件都可以具有良好的應(yīng)力水平，應(yīng)在夾心結(jié)構(gòu)中最小化短柱，以有效提高同一平面的基本承載能力。

六、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)的注意事項

隨著概念設(shè)計這一理念在建筑行業(yè)中的深入滲透，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)的合理性與科學(xué)性均得以有效提升。雖然概念設(shè)計在建筑行業(yè)中迅速普及，但是在應(yīng)用過程中仍然存在諸多問題有待解決?；诖耍O(shè)計師在落實概念設(shè)計的過程中需要注意四點問題：一是參考建筑的抗震要求;二是重視建材的抗震性能;三是做好構(gòu)件組合;四是嚴(yán)格遵循設(shè)計方案。

建筑施工各環(huán)節(jié)中均存在協(xié)同作業(yè)的形式，同時協(xié)同工作也是結(jié)構(gòu)設(shè)計中所必須考慮的因素之一。協(xié)同作業(yè)能夠全面反映各構(gòu)件之間的配合關(guān)系，基于此，充分激發(fā)構(gòu)件的最大性能。協(xié)同核心即為各組構(gòu)件的性能指標(biāo)，具體表現(xiàn)在荷載以及壽命等多個方面，高度重視接觸結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)等各環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，以不影響質(zhì)量為前提，盡可能縮減施工設(shè)計成本[5]。基于協(xié)同工作的合理性，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計可幫助企業(yè)節(jié)省大量梁結(jié)構(gòu)中的材料消耗，同時不會對構(gòu)件的完整性帶來任何影響，甚至降低構(gòu)件本身的重量。其原理就是當(dāng)具備構(gòu)件軸心受力狀態(tài)時，材料的利用水平將被大幅提升。因此，做好結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，相當(dāng)于幫助企業(yè)實現(xiàn)了降本增效。

七、結(jié)束語

綜上所述，在建筑設(shè)計中，先進的概念設(shè)計起到的作用至關(guān)重要，可以平衡建筑的經(jīng)濟性、功能性與美觀性。為進一步完善建筑體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)基于概念設(shè)計大力改進、創(chuàng)新結(jié)構(gòu)措施，及時探索出最理想的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，進而有機融合概念與結(jié)構(gòu)設(shè)計，充分提升建筑水平。

參考文獻：

[1]王少嶠.概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用方法探討[J].建材與裝飾，2020（18）.

[2]高云嬌.概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用策略[J].中華建設(shè)， 2021（02）：136-137.

[3]李林.分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的概念設(shè)計及結(jié)構(gòu)措施關(guān)鍵研究[J].智能城市，2019，5（13）.

[4]陳立新.探索概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].居舍，2019（14）.

[5]李雪平.分析概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性及具體應(yīng)用[J].門窗， 2019（08）：91.