探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)

1、探討建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)    摘要：建筑物具有立體式空間結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，不同構(gòu)件通過(guò)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(jì)人員重視運(yùn)用概念設(shè)計(jì)作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的補(bǔ)充。本文主要分析了概念設(shè)計(jì)的含義，概念設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀、概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性，并提出概念設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的主要原則。 關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；概念設(shè)計(jì)；原則 中圖分類(lèi)號(hào)： TU319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 隨著社會(huì)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(jì)被提出更高的要求。需要設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，發(fā)展更為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)理論，研發(fā)并應(yīng)用新型、輕

2、質(zhì)、高強(qiáng)與環(huán)保的建筑材質(zhì)，從而使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以更加的安全實(shí)用。其中為了防止建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員陷入只注重使用精密計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，忽略了實(shí)用性嘗試的誤區(qū)，提出了重視概念設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)。 一、概念設(shè)計(jì)的含義 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)與理論設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)，是指不通過(guò)精確的數(shù)值計(jì)算，在一些非常規(guī)的問(wèn)題與難以作出理性精確分析的問(wèn)題中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yàn)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(yàn)獲得的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)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(jì)往往利用估算近似值的方法，可以在方案設(shè)計(jì)階段迅速有效的對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)想、選擇與比較。得出的設(shè)計(jì)方案

3、往往具有定性準(zhǔn)確，概念清晰的特點(diǎn)，避免了后期實(shí)施階段一些不必要的運(yùn)算麻煩。同時(shí)，概念設(shè)計(jì)也是判斷理論設(shè)計(jì)是否有效可靠的重要依據(jù)。 例如，對(duì)于建筑的底層框架設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)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(jì)算，并人為刻意的進(jìn)行抗震墻的布置。這種做法一方面無(wú)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(shí)的受力情況，其主要問(wèn)題在于過(guò)度使用了理論設(shè)計(jì)方法。計(jì)算程序的使用與選擇不當(dāng)，往往會(huì)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(jì)的過(guò)程中配合概念設(shè)計(jì)是一種不錯(cuò)的方法。 概念設(shè)計(jì)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(jì)遇到問(wèn)題時(shí)，依靠常規(guī)的設(shè)計(jì)方法無(wú)法解決而

4、不得不采取的思路與手段。因此，概念設(shè)計(jì)與理論設(shè)計(jì)應(yīng)該是一種互補(bǔ)的關(guān)系，理應(yīng)成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要組成部分。 二、概念設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀 概念設(shè)計(jì)的充分利用，可以拓寬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路。傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)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(jí)也越來(lái)越高，建造價(jià)格自然就水漲船高。由于設(shè)計(jì)人員過(guò)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(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員一般會(huì)根據(jù)混凝土的等級(jí)與初定的尺寸計(jì)算出結(jié)構(gòu)的剛度，再由結(jié)構(gòu)剛度對(duì)地震力進(jìn)行計(jì)算，最后計(jì)算配筋的比率。但在實(shí)際生活中，配筋率越高，剛度增大，地震力會(huì)隨之

5、增前；而結(jié)構(gòu)剛度越大，地震的作用效應(yīng)也會(huì)越大。這種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)反而產(chǎn)生相反效果。 如果利用概念設(shè)計(jì)的方法，轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)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(jì)中，隔震效能的研究就是非常好的例子，通過(guò)隔震層的設(shè)計(jì)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(guó)內(nèi)外廣泛的開(kāi)展起來(lái)，其中在日本，研究成果已應(yīng)用于實(shí)際建筑設(shè)計(jì)中，并取得理想的使用效果。而我國(guó)由于認(rèn)識(shí)的限制與技術(shù)的不足，在建筑設(shè)計(jì)行業(yè)仍未得到廣泛的應(yīng)用。 三、概念設(shè)計(jì)的重要意義 1.帶動(dòng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(mén)在工作中分工不斷細(xì)化，越來(lái)越多的精確數(shù)據(jù)計(jì)算與整體系統(tǒng)運(yùn)

6、作被計(jì)算機(jī)操作所代替，隨之而來(lái)的是設(shè)計(jì)人員逐步忽略非常規(guī)性的思維方式與操作方式。在機(jī)器化的生產(chǎn)時(shí)代，計(jì)算機(jī)的精密計(jì)算阻礙了人們通過(guò)工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決設(shè)計(jì)過(guò)程中的遇到難題。于是，概念設(shè)計(jì)引起行業(yè)學(xué)者越來(lái)越多的關(guān)注，并推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)行業(yè)的發(fā)展。 2.具有合理性與實(shí)際性 建筑物作為空間實(shí)物的存在，很多問(wèn)題不能通過(guò)理論數(shù)據(jù)加以解決，應(yīng)該做到具體問(wèn)題具體分析。而計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)運(yùn)算，往往只能得出理論化、精確化的結(jié)果，在實(shí)際解決問(wèn)題的過(guò)程中這些數(shù)據(jù)很難有較強(qiáng)的實(shí)用性與合理性。概念設(shè)計(jì)的出現(xiàn)可以很好的解決這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的整體布局，呈現(xiàn)出較為真實(shí)、合理的建筑實(shí)體，從而使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得到優(yōu)化。 3.

7、概念設(shè)計(jì)可以排除隱患 計(jì)算機(jī)過(guò)度精密的運(yùn)算結(jié)果并不是對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)的正常反映，由于理論設(shè)計(jì)的機(jī)械化、程序化導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在錯(cuò)誤隱患的例子并不少見(jiàn)。而與之相反，概念設(shè)計(jì)通過(guò)人性化的思維方式可以對(duì)建筑實(shí)際進(jìn)行全面的探討，成為解決問(wèn)題的有效途徑，由這點(diǎn)可以看出，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須重視概念設(shè)計(jì)的運(yùn)用。 4.優(yōu)化設(shè)計(jì)方案 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初始階段即為建筑方案的選擇，此階段由于某些問(wèn)題無(wú)法通過(guò)計(jì)算機(jī)加以解決，因此必須通過(guò)設(shè)計(jì)人員依靠自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有效的分析，運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的方法對(duì)設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)待這一過(guò)程，不能盲目的進(jìn)行。數(shù)據(jù)結(jié)果能否順利實(shí)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(jì)能否順利進(jìn)行的重要條件與重要途徑。設(shè)計(jì)人員必須從輸入數(shù)據(jù)、計(jì)算數(shù)據(jù)與產(chǎn)生數(shù)據(jù)三個(gè)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(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)結(jié)果的不準(zhǔn)確，例如，使用不同的計(jì)算工具與不同的計(jì)算數(shù)據(jù)軟件，人為因素造成的過(guò)失等，都可能造成數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果不精確。因此，對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)果的分析，設(shè)計(jì)人員應(yīng)避免機(jī)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?jì)算簡(jiǎn)圖 在選擇計(jì)算簡(jiǎn)圖的過(guò)程中，設(shè)計(jì)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(jiǎn)圖。計(jì)算簡(jiǎn)圖作為結(jié)構(gòu)計(jì)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(jì)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(jì)算簡(jiǎn)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(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初始部分，也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)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(kāi)展，并對(duì)最終的建筑質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，必須認(rèn)真對(duì)待。 4.保持建筑結(jié)構(gòu)體系 建筑結(jié)構(gòu)的體系設(shè)計(jì)是概念設(shè)計(jì)的重要體現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在結(jié)構(gòu)體系中將整個(gè)建筑的完整構(gòu)成呈現(xiàn)出來(lái)。在建筑結(jié)構(gòu)體系中，我們應(yīng)該意識(shí)到每個(gè)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(shí)才能夠表現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)的價(jià)值，如果將其拆分開(kāi)來(lái)，結(jié)構(gòu)便不復(fù)存在，體系也無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有的功用。因此，利用概念設(shè)計(jì)來(lái)規(guī)劃建筑時(shí)，應(yīng)從整體出發(fā)，不可將整個(gè)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行拆分，否則將失去原有的價(jià)值與內(nèi)涵。 總結(jié)： 本文主要分析了概念設(shè)計(jì)的含義與目前概念設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出概念設(shè)計(jì)具有帶動(dòng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展、具有合理性與實(shí)際性、概念設(shè)計(jì)可以排除隱患與優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的意義。在具體實(shí)施的過(guò)程中，應(yīng)遵循精確分析數(shù)據(jù)結(jié)果、選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖、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(bào). 2011(17) 2 周西明. 淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用J. 科技促進(jìn)