探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計

1、探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計    摘要：建筑物具有立體式空間結(jié)構(gòu)的特點，不同構(gòu)件通過復(fù)雜的組成方式連接在一起，從而發(fā)揮總體結(jié)構(gòu)作用。這就要求設(shè)計人員重視運用概念設(shè)計作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的補充。本文主要分析了概念設(shè)計的含義，概念設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀、概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性，并提出概念設(shè)計應(yīng)遵循的主要原則。 關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；概念設(shè)計；原則 中圖分類號： TU319 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們的生活質(zhì)量、欣賞水平的不斷提高，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計被提出更高的要求。需要設(shè)計人員加強計算機技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)展更為先進(jìn)的計算機理論，研發(fā)并應(yīng)用新型、輕

2、質(zhì)、高強與環(huán)保的建筑材質(zhì)，從而使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可以更加的安全實用。其中為了防止建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員陷入只注重使用精密計算機進(jìn)行設(shè)計，忽略了實用性嘗試的誤區(qū)，提出了重視概念設(shè)計的觀點。 一、概念設(shè)計的含義 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，概念設(shè)計與理論設(shè)計相對應(yīng)，是指不通過精確的數(shù)值計算，在一些非常規(guī)的問題與難以作出理性精確分析的問題中，結(jié)構(gòu)設(shè)計者依據(jù)建筑物的整體體系與分體體系之間的震害現(xiàn)象、試驗現(xiàn)象、力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞原理與相關(guān)工程經(jīng)驗獲得的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計思想與設(shè)計原則。從宏觀的角度確定建筑結(jié)構(gòu)的整體布局。 概念設(shè)計往往利用估算近似值的方法，可以在方案設(shè)計階段迅速有效的對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)想、選擇與比較。得出的設(shè)計方案

3、往往具有定性準(zhǔn)確，概念清晰的特點，避免了后期實施階段一些不必要的運算麻煩。同時，概念設(shè)計也是判斷理論設(shè)計是否有效可靠的重要依據(jù)。 例如，對于建筑的底層框架設(shè)計，設(shè)計人員往往只注重使用三維空間結(jié)構(gòu)的分析程序進(jìn)行計算，并人為刻意的進(jìn)行抗震墻的布置。這種做法一方面無法滿足樓層間存在合理的剛度比，又不能完整的反映出底層框架在遭受地震時的受力情況，其主要問題在于過度使用了理論設(shè)計方法。計算程序的使用與選擇不當(dāng)，往往會造成難以估量的損失。因此，想要避免這種情況，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中配合概念設(shè)計是一種不錯的方法。 概念設(shè)計并不是一種非邏輯性的空想，而是當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計遇到問題時，依靠常規(guī)的設(shè)計方法無法解決而

4、不得不采取的思路與手段。因此，概念設(shè)計與理論設(shè)計應(yīng)該是一種互補的關(guān)系，理應(yīng)成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的重要組成部分。 二、概念設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀 概念設(shè)計的充分利用，可以拓寬結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路。傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算理論的研究往往只關(guān)注如何提高建筑的結(jié)構(gòu)抗力，這種思維方式導(dǎo)致建筑配筋量逐步增高，混凝土的等級也越來越高，建造價格自然就水漲船高。由于設(shè)計人員過分注重配筋率的限定，從而導(dǎo)致出現(xiàn)大量的胖柱、肥梁與深基礎(chǔ)的建筑。例如在建筑的抗震設(shè)計過程中，設(shè)計人員一般會根據(jù)混凝土的等級與初定的尺寸計算出結(jié)構(gòu)的剛度，再由結(jié)構(gòu)剛度對地震力進(jìn)行計算，最后計算配筋的比率。但在實際生活中，配筋率越高，剛度增大，地震力會隨之

5、增前；而結(jié)構(gòu)剛度越大，地震的作用效應(yīng)也會越大。這種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計反而產(chǎn)生相反效果。 如果利用概念設(shè)計的方法，轉(zhuǎn)換設(shè)計思路，可以考慮降低地震的作用效應(yīng)。在目前現(xiàn)有的抗震設(shè)計中，隔震效能的研究就是非常好的例子，通過隔震層的設(shè)計與效能裝置的加設(shè)，可以有效的降低地震的作用效應(yīng)。這種研究已經(jīng)在國內(nèi)外廣泛的開展起來，其中在日本，研究成果已應(yīng)用于實際建筑設(shè)計中，并取得理想的使用效果。而我國由于認(rèn)識的限制與技術(shù)的不足，在建筑設(shè)計行業(yè)仍未得到廣泛的應(yīng)用。 三、概念設(shè)計的重要意義 1.帶動建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展 由于近幾年經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，科技水平不斷提高，企業(yè)部門在工作中分工不斷細(xì)化，越來越多的精確數(shù)據(jù)計算與整體系統(tǒng)運

6、作被計算機操作所代替，隨之而來的是設(shè)計人員逐步忽略非常規(guī)性的思維方式與操作方式。在機器化的生產(chǎn)時代，計算機的精密計算阻礙了人們通過工作經(jīng)驗來解決設(shè)計過程中的遇到難題。于是，概念設(shè)計引起行業(yè)學(xué)者越來越多的關(guān)注，并推動建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展。 2.具有合理性與實際性 建筑物作為空間實物的存在，很多問題不能通過理論數(shù)據(jù)加以解決，應(yīng)該做到具體問題具體分析。而計算機的數(shù)據(jù)運算，往往只能得出理論化、精確化的結(jié)果，在實際解決問題的過程中這些數(shù)據(jù)很難有較強的實用性與合理性。概念設(shè)計的出現(xiàn)可以很好的解決這些問題，設(shè)計人員通過對建筑結(jié)構(gòu)的整體布局，呈現(xiàn)出較為真實、合理的建筑實體，從而使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計得到優(yōu)化。 3.

7、概念設(shè)計可以排除隱患 計算機過度精密的運算結(jié)果并不是對建筑整體結(jié)構(gòu)的正常反映，由于理論設(shè)計的機械化、程序化導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)設(shè)計存在錯誤隱患的例子并不少見。而與之相反，概念設(shè)計通過人性化的思維方式可以對建筑實際進(jìn)行全面的探討，成為解決問題的有效途徑，由這點可以看出，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須重視概念設(shè)計的運用。 4.優(yōu)化設(shè)計方案 結(jié)構(gòu)設(shè)計的初始階段即為建筑方案的選擇，此階段由于某些問題無法通過計算機加以解決，因此必須通過設(shè)計人員依靠自己的設(shè)計經(jīng)驗，對設(shè)計方案進(jìn)行有效的分析，運用概念設(shè)計的方法對設(shè)計方案進(jìn)行策劃、整合，最終達(dá)到優(yōu)化的效果。 四、概念設(shè)計的遵循原則 1.精確分析數(shù)據(jù)結(jié)果 建筑結(jié)構(gòu)結(jié)算的目的在于獲得

8、精確的數(shù)據(jù)結(jié)果，因此，必須嚴(yán)格對待這一過程，不能盲目的進(jìn)行。數(shù)據(jù)結(jié)果能否順利實現(xiàn)，是保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性與決定結(jié)構(gòu)設(shè)計能否順利進(jìn)行的重要條件與重要途徑。設(shè)計人員必須從輸入數(shù)據(jù)、計算數(shù)據(jù)與產(chǎn)生數(shù)據(jù)三個方面進(jìn)行嚴(yán)格的審查。此外，由于受到外部因素的影響，同樣會導(dǎo)致數(shù)據(jù)結(jié)果的不準(zhǔn)確，例如，使用不同的計算工具與不同的計算數(shù)據(jù)軟件，人為因素造成的過失等，都可能造成數(shù)據(jù)計算結(jié)果不精確。因此，對于數(shù)據(jù)結(jié)果的分析，設(shè)計人員應(yīng)避免機械化的思維方式，給予足夠的人性化關(guān)注。 2.選擇適當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D 在選擇計算簡圖的過程中，設(shè)計人員應(yīng)選擇具有一定構(gòu)造措施加以保證的結(jié)構(gòu)簡圖。計算簡圖作為結(jié)構(gòu)計算的重要組成部分，其選用是否

9、準(zhǔn)確在一定程度上可以決定能否產(chǎn)生準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)計算結(jié)果，是保證建筑結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵性前提。因此，在計算簡圖的選擇方面，應(yīng)給予足夠的重視。 3.選擇合理方案 結(jié)構(gòu)方案是整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的初始部分，也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的關(guān)鍵所在。因此，結(jié)構(gòu)方案是否合理有效決定了后續(xù)工作能否順利開展，并對最終的建筑質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，必須認(rèn)真對待。 4.保持建筑結(jié)構(gòu)體系 建筑結(jié)構(gòu)的體系設(shè)計是概念設(shè)計的重要體現(xiàn)，設(shè)計人員應(yīng)在結(jié)構(gòu)體系中將整個建筑的完整構(gòu)成呈現(xiàn)出來。在建筑結(jié)構(gòu)體系中，我們應(yīng)該意識到每個結(jié)構(gòu)的組成部分都是不可分割、統(tǒng)一的整體，并不是具體部件的單一展現(xiàn)，所有部件只有組合在一起時才能夠表現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)的價值，如果將其拆分開來，結(jié)構(gòu)便不復(fù)存在，體系也無法發(fā)揮其應(yīng)有的功用。因此，利用概念設(shè)計來規(guī)劃建筑時，應(yīng)從整體出發(fā)，不可將整個結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行拆分，否則將失去原有的價值與內(nèi)涵。 總結(jié)： 本文主要分析了概念設(shè)計的含義與目前概念設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀，提出概念設(shè)計具有帶動建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展、具有合理性與實際性、概念設(shè)計可以排除隱患與優(yōu)化設(shè)計方案的意義。在具體實施的過程中，應(yīng)遵循精確分析數(shù)據(jù)結(jié)果、選擇適當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D、選擇合理方案與保持建筑結(jié)構(gòu)體系的原則。 參考文獻(xiàn)： 1 李小華. 淺談提高建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的方法J. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報. 2011(17) 2 周西明. 淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用J. 科技促進(jìn)