建筑結構設計中的概念設計

許 偉

（中國建筑技術集團有限公司浙江建筑設計分院，浙江 杭州 310000）

隨著時代的進步，科技的發展，我國人民的生活水平越來越高，對生活質量的要求也逐漸提高。為了滿足人們日益增長的物質文化需要，滿足消費者的需求，我國的建筑行業在建筑結構方面的設計也在改革發展。在國外先進設計理念的影響下，我國結構工程師也在總結自身的設計經驗，利用概念設計的新理念來進行建筑結構設計。概念設計是指在沒有經過計算的前提下，特別是在沒有條件進行精確的力學分析，或者在設計規范中沒有定義的情況下，從整體的角度來進行結構設計。通常包括整體的設計布置，以及抗震方面的細節設計。通過整體來進行建筑結構設計的宏觀調控。

一、概念設計的重要性

在傳統的建筑結構設計中，結構工程師依據以前的設計施工經驗，經過不斷的總結和追求完善，設計經驗與理念也在實際工作中得到進步和創新。隨著時間的推移，經驗不斷豐富，設計理念不斷完善，設計的作品逐漸成熟。但是，由于很多工程在創新方面的努力不夠，習慣于依據規范和設計手冊等傳統書籍，只是借鑒以前的設計風格和設計手法。不僅對于國外、國內的先進技術和理念沒有給予足夠的重視，在設計中進行改進和運用，也過分依賴設計程序，忠于傳統設計，因為害怕創新和手工的設計作品不符合設計的要求造成不好的后果。還有的工程師在設計的過程中，因為依賴設計程序的運用，對于程序給出的運算數據不質疑，大膽用，沒有足夠的認真和質疑的精神來對待設計結果，造成沒有發現程序設計中的錯誤。而且，結構設計需要運用的知識涵蓋建筑學的很多方面，很多知識是在工作經驗中總結的，或者是自己的想法和領悟，并不是在學校學習的系統知識，相對的分散，不容易記憶，因此在設計中也不容易進行運用。概念設計的重要性不僅在于概念設計在傳統設計理念的優點結合，并在傳統設計的不足之處進行改進，將計算理論的漏洞從整體的角度來進行解決。例如，混凝土的結構設計。雖然內力計算的理論支持是彈性理論，但實際上，界面設計的計算支持卻是塑性理論。這個不同就會造成計算得到的結論與實際的情況相距甚遠。為了避免出現這樣的情況，就需要進行良好的概念設計的把握。計算機的特點在于計算精度高，計算速度快。但工程師又會因此對結構性能產生不明白的地方。因此，工程師有良好的概念設計技能，才能正確的理解結構工作性能。設計的初期，所有的準備工作是計算機不能勝任的，需要手工進行。概念設計在這個階段就顯得非常重要。結構工程是良好地運用概念設計在結構設計中，能夠讓設計的方案更加的合理，性價比低，更加符合實際情況。因此，工程師需要在工作中不斷地完善概念，盡自己的能力去了解結構設計內容和理念，爭取良好地進行運用。

二、建筑結構設計中的概念設計

我國在概念設計方面還不十分完善，在整體設計的技術上還存在一定的局限性。也就是說，在我國傳統的結構設計中，在設計內容上很多都進行了假設和簡化。這就讓工程師在設計的過程中，進行自主的選擇和判斷，照搬設計的方法是行不通的。而是應該將規范當作一種工具，為自己的設計提供思路。所以，工程師應該將概念設計運用到實際的設計中區，將自身對結構設計的理解和創新將結構設計進行得更加完美。

概念設計在整體結構體系方面的理念的運用相較于傳統設計更加深入。分體系力學方面也是。尤其是在結構破壞機理的理解和運用方面有很強的宏觀性。在規范不能規定以及不能精確分析的情況中，概念設計可以從整體的視角來處理問題。運用類似估算的方式，將設計方案進行改革。使其能夠在結構體系方面的設計更加直白，方便理解和計算。這種設計通常在概念方面的定性準確，沒有歧義。在設計的時候能夠避免某些不必要的計算，安全可靠性高。同時，也是能夠對計算機得出的數據結論進行判斷。例如，在底層框架的計算中，傳統的結構設計途徑很多。可以通過多、高層結構三維空間分析程序來進行。某些工程師習慣設置抗震強。這樣不僅在底層框架的承受能力上沒有得到真實反映。在剛度比上也不能滿足。這個情況的癥結在于結構概念設計沒有在不同的結構體系的不同之處著想。而且，對計算機的過度依賴也會造成一定的后果。如果沒有能及時地發現計算機結論的錯誤，那么還不如不用計算機程序來進行設計。否則，發生事故是遲早的問題。結構設計中經常會碰到這樣的問題。例如在傳統結構設計中，對結構抗力的關注度很高。要對其進行提高，就需要相應地提高混凝土等級、配筋量。這就造成工程的成本提高。工程師在這方面的注意力只在于不超過最大配筋率。往往就造成肥梁、深基礎。與我們要的良好的經濟性、適用性結果不符。

概念設計能很好地解決這個問題。概念設計的優點不僅在于提供設計的新思路，也能夠一定程度地避免舊的設計理念的干擾。

三、概念設計的問題

雖然概念設計在我國的應用越來越廣泛，這一設計理念也在工程師的設計之間經常見到。但是，在我國的高校相關專業科目的教學中，在力學概念的教授方面還比較片面。大多數比較重視單獨構件和孤立分體系的學習。特別是在高校的專業課中，教師的講課內容多是圍繞單項計算進行。在綜合練習的方面比較不足，這對于學生在整體上對設計進行把握不利。而且，教師的這種教學理念通過考試等方式的結合，深深地融入到學生的學習中，讓其對這樣的思維方式進行強化。久而久之，學生就會變得只會在解題的時候將公式帶入進行計算，而不知道為什么。隨著計算機網絡的普及，畢業設計也過于依賴計算機。計算機對設計思路的屏蔽，讓學生在手算方面顯得更加不足。這樣的教學就會造成學生的實際操作能力下降，對概念的理解和把握不足。這些將會成為工程師的學生的設計思路會因此受到影響。

四、建議和意見

人們對建筑設計的要求越來越高，因此設計也要進行創新。建筑架構設計應該建立在計算機的良好運用的基礎上，還要結合概念設計，將結構設計進行優化。環保、優質建材的使用，只是建筑結構設計的一部分。最重要的是對概念設計的理解。通過對結構設計的創新，才能夠將建筑設計的創新和發展進行得更加順利。所以，可以說，推廣概念設計，將其深刻的進行理解，是工程師的首要任務。結合教育機構對于教材和教學方式的改革，將概念設計在學生時代就進行培養，對于我國的建筑結構設計方面的進步非常重要。

五 、結語

在建筑結構設計的不斷改革和創新中，前人積累了非常多的技術和經驗。其中，概念設計作為打破設計理念墨守成規，將結構設計進行優化和創新的方式方法，在我國建筑結構設計行業越來越重要。工程師良好地運用概念進行結構設計，對于建筑方案的設計和優化都有非常重要的作用。

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