李玉祥

（河北拓樸建筑設(shè)計有限公司，河北 石家莊 050000）

隨著國家建筑行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，我國的建筑項目數(shù)量與范圍實現(xiàn)了迅猛增長，給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求。假如建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是不合理的，不僅僅會降低施工效率，還會給施工安全帶來極大的威脅。通過把概念設(shè)計應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，有助于對結(jié)構(gòu)設(shè)計方向進(jìn)行正確把控，選用更加科學(xué)和可行的設(shè)計方法，建設(shè)出可靠穩(wěn)定與優(yōu)質(zhì)的建筑項目，為我國建筑事業(yè)的騰飛提供動力。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)該樹立開拓意識，做好概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的整合工作，順利建設(shè)出更多能夠更好滿足人們需求的建筑項目。

1 概念設(shè)計概述

概念設(shè)計指的是在設(shè)計建筑方案的過程中，設(shè)計人員根據(jù)自身經(jīng)驗和建筑主體結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計要求，立足整體角度對建筑設(shè)計方案的各個要點展開統(tǒng)籌規(guī)劃以及科學(xué)設(shè)計。同時設(shè)計人員有必要把概念設(shè)計應(yīng)用到結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析之中，保證建筑結(jié)構(gòu)的整體布局和綜合設(shè)計效果符合預(yù)期?；诖耍O(shè)計人員需要根據(jù)工程結(jié)構(gòu)主體特征，做好結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施的科學(xué)編制，達(dá)成概念設(shè)計的根本目標(biāo)。此外，為有效提高概念設(shè)計效果，設(shè)計人員往往會在前期設(shè)計工作當(dāng)中根據(jù)實際情況來適當(dāng)調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，消除影響后期施工的不良因素。把概念設(shè)計應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，要求設(shè)計人員具備極高的專業(yè)水準(zhǔn)，提升職業(yè)素養(yǎng)，需要在實踐當(dāng)中針對建筑整體與分支進(jìn)行精準(zhǔn)研究，比方說結(jié)合建筑工程所在地區(qū)地質(zhì)條件、氣候特征等進(jìn)行針對性的結(jié)構(gòu)設(shè)計；在地震頻發(fā)區(qū)域，在建筑設(shè)計過程中加入抗震設(shè)計維護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，提高工程建設(shè)的實用價值。概念設(shè)計必須要經(jīng)歷規(guī)范化實施過程，并且要保證每個環(huán)節(jié)間的協(xié)調(diào)。[1]首先，設(shè)計人員應(yīng)該綜合考量建筑工程項目的用途以及建設(shè)目標(biāo)，在此基礎(chǔ)之上確定出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特征、類別、要求等，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑的整體設(shè)計理念高度相符。其次，設(shè)計人員應(yīng)該做好設(shè)計理念的科學(xué)規(guī)劃，并在設(shè)計圖紙當(dāng)中進(jìn)行具體化，呈現(xiàn)依托專業(yè)知識與豐富經(jīng)驗，給出客觀和科學(xué)可行的設(shè)計結(jié)果。最后，設(shè)計人員需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念來拓展個人的設(shè)計思路，力求從多個視角出發(fā)，探究與設(shè)計理念相符的路徑以及結(jié)果，對結(jié)構(gòu)設(shè)計可行性情況展開評估，確定出最正確的設(shè)計選擇。

2 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用價值

思想是行動的先導(dǎo)。正確認(rèn)識概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中的應(yīng)用價值，有助于對概念設(shè)計進(jìn)行科學(xué)推廣，提高設(shè)計人員的專業(yè)水平。概念設(shè)計應(yīng)用與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的價值主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，完善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案。設(shè)計人員在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的過程中，首先要做的就是進(jìn)行概念設(shè)計，全方位考量建筑項目的情況和周圍施工的環(huán)境，從而形成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的大框架，之后通過結(jié)構(gòu)受力分析結(jié)果對設(shè)計好的方案進(jìn)行優(yōu)化改良，對力進(jìn)行均衡分配，以便用最低成本得到最優(yōu)設(shè)計。概念設(shè)計的合理應(yīng)用能夠幫助設(shè)計人員完善結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，提升方案的可行性以及科學(xué)性，為接下來的施工建設(shè)打下基礎(chǔ)。第二，提高局部和整體設(shè)計的協(xié)調(diào)性。概念設(shè)計屬于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程當(dāng)中基于宏觀角度的整體框架設(shè)計，包含了結(jié)構(gòu)設(shè)計的多個要素?，F(xiàn)代施工設(shè)計必須具備整體概念，通過確定出系統(tǒng)性的設(shè)計方案，為局部設(shè)計提供指導(dǎo)，從而增加局部和整體的協(xié)調(diào)性，保證綜合設(shè)計的質(zhì)量。第三，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新。過去的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計通常是憑借計算機等硬件設(shè)備把客觀數(shù)據(jù)計算出來，不過因為數(shù)據(jù)使用的過程中缺少靈活變通，所以不能有效判斷其是否合理與實用。把概念設(shè)計和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)合起來，能夠在計算機計算的同時，融入設(shè)計人員先進(jìn)的設(shè)計理念以及豐富的主觀經(jīng)驗，通過主客觀相結(jié)合的方式來提高數(shù)據(jù)的合理性以及實用價值，并在經(jīng)驗交流當(dāng)中持續(xù)優(yōu)化與調(diào)整，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新提供有力支持。[2]

3 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用原則

概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用是建筑事業(yè)發(fā)展過程中一道亮麗的風(fēng)景線，凸顯了概念設(shè)計的價值。不過概念設(shè)計和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)合應(yīng)該拋棄盲目性，遵循正確的設(shè)計應(yīng)用原則，主要包括：第一，簡潔性原則。在應(yīng)用概念設(shè)計優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，必須嚴(yán)格把握和彰顯簡潔性原則，在不影響建筑結(jié)構(gòu)功能發(fā)揮以及整體美觀度的前提條件之下優(yōu)化建筑物的每個分支結(jié)構(gòu)，并在改良調(diào)整過程中征詢客戶意見和建議，調(diào)整好結(jié)構(gòu)性能，保證最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計成果、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與用戶需求高度一致。第二，整體性原則。概念設(shè)計應(yīng)用與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該在遵循簡潔性原則的同時把握整體性原則，目的是確保建筑結(jié)構(gòu)連貫性。在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，如果其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，也會給其他部分帶來嚴(yán)重影響，所以在落實概念設(shè)計的過程中必須確定好建筑整體抗側(cè)力能力，有效降低惡劣天氣與自然災(zāi)害等情況對建筑的威脅與不良影響。

4 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用

4.1 概念設(shè)計應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)方案選擇

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個非常繁瑣復(fù)雜的工作系統(tǒng)，應(yīng)該提高設(shè)計的規(guī)范性以及合理性，妥善安排各個設(shè)計環(huán)節(jié)。要做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，首要工作就是選擇有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，維護(hù)結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。設(shè)計人員應(yīng)該始終秉持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度，在選取建筑結(jié)構(gòu)方案的過程中加強概念設(shè)計的研究與應(yīng)用，從而找到最佳結(jié)構(gòu)方案。尤其是要考慮以下幾個層面的內(nèi)容：一是在前期做好充分準(zhǔn)備工作，指派設(shè)計人員去到現(xiàn)場進(jìn)行地質(zhì)、地形、氣候等情況的考察，以便以此為依據(jù)，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點以及具體工法進(jìn)行確定。二是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)乎建筑的整體質(zhì)量，在掌握外部環(huán)境因素的同時，也需要對內(nèi)在因素進(jìn)行準(zhǔn)確辨識和控制，消除主觀因素對于結(jié)構(gòu)設(shè)計方案科學(xué)性的影響。三是設(shè)計人員在概念設(shè)計過程中，必須準(zhǔn)確把握設(shè)計技術(shù)方面的配套規(guī)范，并把質(zhì)量要求和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用到實際的建筑設(shè)計當(dāng)中，保證最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案合理合法。[3]

4.2 概念設(shè)計應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計

建筑基礎(chǔ)設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計體系當(dāng)中居于重要地位，與接下來的建筑施工息息相關(guān)。設(shè)計人員有必要對建筑工程項目的基礎(chǔ)設(shè)計予以高度關(guān)注，確?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)有價值的發(fā)揮，保證后續(xù)施工的有序進(jìn)行。地基穩(wěn)固性影響建筑項目的使用壽命以及用戶的生命財產(chǎn)安全，所以地基設(shè)計的重要性不言而喻。把概念設(shè)計融入建筑地基結(jié)構(gòu)的設(shè)計環(huán)節(jié)，有助于提高設(shè)計質(zhì)量，幫助設(shè)計人員解決盲目設(shè)計方面的問題。比方說在高層建筑地基筏型基礎(chǔ)的設(shè)計過程中融入概念設(shè)計的情況下，可分成平板式和梁板式這兩個大的類別，可以輔助設(shè)計人員針對施工項目所在地的地形、樓層實際承壓以及施工材料性能等情況進(jìn)行全方位的研究，從而確保地基結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)，消除對后續(xù)結(jié)構(gòu)施工的影響。概念設(shè)計在這一過程當(dāng)中有著不可替代的作用，尤其是能夠讓設(shè)計人員不再把過多時間精力用在數(shù)據(jù)信息層面，可以提高設(shè)計工作的效率和質(zhì)量，不過對設(shè)計人員的專業(yè)度要求也是非常高的，要求設(shè)計者對混凝土特性形成全面認(rèn)知，保證基礎(chǔ)施工強度，符合工程項目整體的建設(shè)要求。

4.3 概念設(shè)計應(yīng)用于建筑豎向構(gòu)件設(shè)計

概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中運用，可以在不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)發(fā)揮相應(yīng)作用，降低結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度，確保各個設(shè)計環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)性與一致性。概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)剖面設(shè)計當(dāng)中發(fā)揮的主要作用是可以明確建筑物豎向結(jié)構(gòu)和傳遞性能。具體可以從以下幾個方面進(jìn)行把握：第一，在對抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行實際規(guī)劃的過程中，考慮到結(jié)構(gòu)高度遵循的是由上到下的分布規(guī)律，為了防止出現(xiàn)突變問題，降低結(jié)構(gòu)對水平荷載力形成的抵抗能力，在對建筑豎向結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的過程中有必要堅持剛?cè)岵?jì)原則，對部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件實施加強或者減弱處理。第二，在大規(guī)模建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，設(shè)計人員有必要設(shè)計剛度相對較大的束筒，提升消能有效性。第三，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)緩慢過渡。建筑項目傳遞性能和豎向結(jié)構(gòu)會受到多層面因素制約，所以在建筑豎向構(gòu)件設(shè)計環(huán)節(jié)要依靠有效的概念設(shè)計保證基礎(chǔ)層朝頂層豎向傳力的緩慢過渡，防止在后續(xù)施工建設(shè)以及工程項目的后期應(yīng)用過程當(dāng)中出現(xiàn)豎向結(jié)構(gòu)高度變幅過大的現(xiàn)象，確保工程項目的水平荷載力，提升建筑工程使用壽命。[4]在剖析了大量現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)特點之后發(fā)現(xiàn)，積極創(chuàng)新設(shè)計觀念，配合斜拉索結(jié)構(gòu)模式，可以建造出更加安全穩(wěn)固的空間環(huán)境。把概念設(shè)計應(yīng)用在建筑豎向結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中能夠進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案，提升設(shè)計層次。

4.4 概念建筑設(shè)計應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)平面設(shè)計

伴隨著整個建筑行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，高層建筑的數(shù)量與規(guī)模逐步擴大，也因此使得建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載與水平荷載明顯提高。假如平面設(shè)計不夠合理有效，極容易出現(xiàn)建筑物扭轉(zhuǎn)的情況，最終給建筑物的應(yīng)用性能與應(yīng)用安全帶來不良影響。把概念設(shè)計應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)平面設(shè)計環(huán)節(jié)，要求認(rèn)真考量建筑物扭轉(zhuǎn)及其他平面規(guī)則性的問題，在對方案進(jìn)行實際設(shè)計進(jìn)程中必須盡可能減少風(fēng)荷載，以免建筑物因為承受不住而縮短使用壽命。在推進(jìn)概念設(shè)計的過程中，有必要觀察和記錄建筑周圍物體承受的風(fēng)荷載情況，根據(jù)建筑的實際情況進(jìn)行平面設(shè)計，確保建筑物有著極高的風(fēng)荷載抵抗能力。設(shè)計人員在高度選擇的設(shè)計環(huán)節(jié)，需要展開周密而又詳細(xì)的計算工作，確定出與建筑物自身使用需求相適應(yīng)的剛度，保證好整個建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在把平面設(shè)計與概念設(shè)計結(jié)合起來的過程中，應(yīng)該不斷完善抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，確保建筑結(jié)構(gòu)有極強的抗傾覆力，確保建筑安全。[5]

4.5 概念設(shè)計應(yīng)用于結(jié)構(gòu)協(xié)同工作層面

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作當(dāng)中，協(xié)同工作是其中非常關(guān)鍵的概念，要求在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)可以承載極限狀態(tài)之下的受力，并且不會破壞掉建筑結(jié)構(gòu)。設(shè)計人員可把概念設(shè)計應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)協(xié)同工作環(huán)節(jié)，提高各個建筑構(gòu)件間的配合度，確保每個構(gòu)件均能發(fā)揮應(yīng)有價值。另外，協(xié)同工作還在每個建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件在受力中分工均勻方面有所體現(xiàn)。設(shè)計人員應(yīng)該根據(jù)建筑工程的整體需求，提升對建筑結(jié)構(gòu)剛度等一系列參數(shù)的關(guān)注度，在確保建筑結(jié)構(gòu)承載能力符合建筑功能要求的同時，提升建筑結(jié)構(gòu)面積占有率和平面利用率，減少后續(xù)施工的建材消耗，獲取更理想的施工效益。

4.6 概念設(shè)計應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，抗震設(shè)計是其中至關(guān)重要的組成部分，如果抗震設(shè)計不足或者是設(shè)計不合理的話，很容易影響到建筑項目的穩(wěn)定性以及安全性。設(shè)計人員必須對建筑場地進(jìn)行認(rèn)真分析，尤其是要確定好施工環(huán)節(jié)要用到的混凝土強度等級、初始尺寸等情況。在實際的計算過程中，應(yīng)該基于建筑結(jié)構(gòu)高度計算好地震力大小參數(shù)，確定出施工中所需配筋數(shù)量。地震力、配筋數(shù)量和結(jié)構(gòu)剛度呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系，所以在抗震設(shè)計環(huán)節(jié)必須對這幾個參數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計。為確保抗震設(shè)計的效果，設(shè)計人員在對概念設(shè)計進(jìn)行使用時，可以把BIM 技術(shù)應(yīng)用到實際工作當(dāng)中，依托該技術(shù)仿真模擬地震發(fā)生過程對于建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方案進(jìn)行客觀評估，發(fā)現(xiàn)并且彌補設(shè)計當(dāng)中的漏洞，提升建筑整體的抗震性能。設(shè)計人員可以從概念設(shè)計當(dāng)中得到更多的靈感，避免傳統(tǒng)設(shè)計理念帶來的缺陷和不足，保證設(shè)計科學(xué)有效。此外，在隔震消能設(shè)計工作當(dāng)中，可在建筑主體和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)間恰當(dāng)設(shè)計隔震層，又或者是在建筑物頂端展開反擺設(shè)計，進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。[6]

建筑業(yè)的發(fā)展和人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，伴隨生活質(zhì)量水平的提升，人們對舒適居住與工作環(huán)境的要求日益提高，也因此給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高要求與標(biāo)準(zhǔn)，也催生出了創(chuàng)新型建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計思想。概念設(shè)計就是在這樣的背景之下產(chǎn)生和拓展應(yīng)用的，和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相互協(xié)同，可以提高設(shè)計的合理化與人性化，提升建筑結(jié)構(gòu)性能，延長結(jié)構(gòu)的應(yīng)用年限。在未來的建筑事業(yè)發(fā)展中，應(yīng)該進(jìn)一步加強概念設(shè)計的研究與分析，總結(jié)概念設(shè)計和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相整合的經(jīng)驗與方法，為建筑事業(yè)的安全發(fā)展打牢基礎(chǔ)。