工業(yè)建筑中的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計探析

【摘 要】本文以工業(yè)建筑中的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計為研究對象，從結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)入手對概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要職能進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析與闡述，并據(jù)此論證了只有在工業(yè)建筑基本特點的基礎(chǔ)之上，充分發(fā)揮概念設(shè)計的關(guān)鍵功效，才能夠使工業(yè)建筑在確保建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全同時極大節(jié)約建成成本，進(jìn)而取得工業(yè)建筑社會效益、生態(tài)效益以及經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；概念設(shè)計

在全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程不斷加劇與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)不斷普及的推動作用下，建筑工程項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)工作人員開始從傳統(tǒng)模式下大量、繁雜的手工設(shè)計與計算工作中解脫出來，結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作效率也得到了較大的提升，這對于工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作而言更是如此。然而結(jié)構(gòu)設(shè)計過分依賴現(xiàn)代計算機(jī)應(yīng)用軟件雖然能夠在一定程度上起到對結(jié)構(gòu)設(shè)計工作效率與質(zhì)量的保障，但它對于概念設(shè)計工作的忽視也很容易造成工業(yè)建筑設(shè)計脫離實際，建筑項目的相關(guān)功效也會因此受到限制。據(jù)此，如何在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，做好工業(yè)建筑中的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計已成為當(dāng)下相關(guān)工作人員最亟待解決的問題之一。

1 當(dāng)前工業(yè)建筑中結(jié)構(gòu)概念設(shè)計存在的問題分析

一般而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)建筑項目最終服務(wù)對象的不同可以分為民用建筑設(shè)計與工業(yè)建筑設(shè)計兩大類。就民用建筑設(shè)計而言，無論是面向居住服務(wù)或是面向公共服務(wù)的建筑，其體型一般來說是比較規(guī)則、比較統(tǒng)一的，整個建筑的負(fù)載能力也比較恒定，因而對于建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的要求并不是特別高。然而在工業(yè)建筑設(shè)計當(dāng)中，受工業(yè)建筑不同施工工業(yè)的特性影響，建筑物應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)形式及各種建筑資源的布局情況也千差萬別，工業(yè)建筑對于建筑體型、荷載能力的差異性影響最終也會使得其結(jié)構(gòu)概念設(shè)計工作相對而言較為系統(tǒng)、復(fù)雜。具體而言，當(dāng)前工業(yè)建筑中結(jié)構(gòu)概念設(shè)計工作存在的問題可以歸納為以下幾個方面。

1.1 首先，工業(yè)建筑施工項目對某些特殊工藝的規(guī)定，使得工業(yè)建筑在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計中需要以工藝布置的合理化為基本前提。然而當(dāng)前工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作所選用的結(jié)構(gòu)計算軟件對這種工藝布置問題始終缺乏一個較為明確的規(guī)定，再加上結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師的工業(yè)建設(shè)設(shè)計實踐經(jīng)驗不夠充分，或是對這種資源整合型問題的重視程度不高，在實際建設(shè)過程中常常會出現(xiàn)如電纜夾層在不合理的框架結(jié)果中循環(huán)纏繞并形成短柱、工業(yè)建筑室內(nèi)環(huán)境涉及到大型設(shè)備的安裝與運(yùn)行工作室，框架柱容易出現(xiàn)在某一個或是幾個方向的計算長度的取值失誤以及振動設(shè)備抗震減震構(gòu)造設(shè)計存在缺陷或是系統(tǒng)功能無法得到全面發(fā)揮等問題，進(jìn)而給整個工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來一定的制約。

1.2 其次，工業(yè)建筑當(dāng)中存在的復(fù)雜性、差異性建筑物載荷工況也會對工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來極大的沖擊。就我國而言，在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)支持下，國內(nèi)建筑行業(yè)廣泛使用的建筑結(jié)構(gòu)計算軟件多是以民用建筑為設(shè)計原型及參考對象，這也就意味著結(jié)構(gòu)計算軟件只適用于那部分建筑載荷比較單一、外部結(jié)構(gòu)設(shè)置比較規(guī)范的民用建筑。而如果將這種結(jié)構(gòu)計算軟件盲目套用在工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作當(dāng)中，不僅工業(yè)建筑所具備的某些特殊形體構(gòu)造或是工藝運(yùn)行需求無法在結(jié)構(gòu)計算軟件中得到全面、真實的反映，與此同時這些差異性的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)還可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)計算軟件最終計算出的數(shù)據(jù)顯示異常、計算結(jié)果失真問題嚴(yán)重。

2 工業(yè)建筑中的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計重要性分析

針對上述有關(guān)當(dāng)前工業(yè)建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中存在的問題分析，相關(guān)工作人員需要認(rèn)識到結(jié)構(gòu)概念設(shè)計作為彌補(bǔ)當(dāng)前單一結(jié)構(gòu)設(shè)計工作于工業(yè)建筑特殊性之間的矛盾有著極為重要的作用與意義，同時它也是工業(yè)建筑又好又快發(fā)展過程中的必然選擇與趨勢。只有將合理的簡化模型、建筑載荷組合與當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)計算分析軟件有效結(jié)構(gòu)在一起，在確保結(jié)構(gòu)設(shè)計工作順利開展的基礎(chǔ)上，做到工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)安全性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一，才能杜絕肥胖梁柱等多種工業(yè)建筑安全問題的產(chǎn)生，進(jìn)而為工業(yè)建筑的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠性保障。筆者接下來對結(jié)構(gòu)概念設(shè)計在工業(yè)建筑各環(huán)節(jié)、各步驟中的重要意義做簡要分析與說明。

2.1 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計在工業(yè)建筑中必要性分析。概念設(shè)計從本質(zhì)上來說是結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)工作人員設(shè)計思想的核心體現(xiàn)。一個好的工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要具備在一定建筑功能與特殊工藝要求的限制條件下，在完成工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的同時，兼顧工業(yè)建筑與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)、特殊工藝需求與結(jié)構(gòu)等交互關(guān)系的工作能力。在這一過程中注重強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計工作開展的必要性與重要性，最重要的依據(jù)在于當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計計算軟件無法全面、準(zhǔn)確的解決工業(yè)建筑在實際過程中存在的結(jié)構(gòu)性問題，這些問題都需要采用概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施相結(jié)合的方式來解決。只有在此基礎(chǔ)上結(jié)合工業(yè)建筑的實際工況需求分析，結(jié)構(gòu)概念設(shè)計才能夠為工業(yè)建筑提供全面、及時的設(shè)計依據(jù)。

2.2 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計在工業(yè)建筑初步設(shè)計階段的重要性分析。就工業(yè)建筑初步設(shè)計階段而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計工作人員需要以工藝特殊性作用下確定的整合及布置方案為依據(jù)，對整個工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)步驟、結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行初步規(guī)劃，并通過對這種結(jié)構(gòu)體系的建模運(yùn)算來確定整個結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的經(jīng)濟(jì)性與可行性。在這一過程中，相關(guān)工作人員需要特別關(guān)注結(jié)構(gòu)設(shè)計與大型工業(yè)設(shè)備的融合情況。這是因為大型工業(yè)設(shè)備的生產(chǎn)制造周期一般來說都比較長，一旦該項工業(yè)設(shè)備的購入與使用得到相關(guān)部門的授權(quán)審批，工業(yè)建筑工程建設(shè)企業(yè)就會在第一時間聯(lián)系相關(guān)的制造廠商開始訂貨、購貨的相關(guān)事宜，此時的工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案就順勢成為了建筑施工企業(yè)下一施工環(huán)節(jié)中的設(shè)計基礎(chǔ)。如這部分結(jié)構(gòu)設(shè)計方案考慮的不夠全面周詳，下一步驟的持續(xù)沿用就勢必會帶給整個工業(yè)建筑帶來極為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

基于這一實際情況，筆者認(rèn)為工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)工作人員需要在工業(yè)建筑的初步設(shè)計階段充分利用自身掌握的各種結(jié)構(gòu)概念設(shè)計知識，以建筑物的工藝特殊性為參照依據(jù)，優(yōu)先選擇方案結(jié)構(gòu)性能比較好、結(jié)構(gòu)建設(shè)獲取經(jīng)濟(jì)效益比較明顯的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案作為整個工業(yè)建筑工程建設(shè)的基本依據(jù)。

2.3 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計在工業(yè)建筑抗震分析階段中的重要性分析。當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)過程中，各行業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展對新時期工業(yè)建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了較為嚴(yán)格的要求，尤其是化工建筑、能源建設(shè)、核電企業(yè)受其特殊經(jīng)營性質(zhì)的影響，對建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的抗震設(shè)計有著格外嚴(yán)格的要求。相關(guān)工作人員需要認(rèn)識到抗震設(shè)計對整個工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要意義，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中對砌體結(jié)構(gòu)、墻體梁柱承重能力進(jìn)行著重處理。首先，概念設(shè)計需要明確工業(yè)建筑建設(shè)區(qū)域內(nèi)的地震能力傳遞途徑與相關(guān)的建筑薄弱環(huán)節(jié)，并對采取何種抗震措施對該區(qū)域進(jìn)行抗震能力的優(yōu)化作出明確說明；其次，工業(yè)建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要妥善處理建筑抗震承載能力、變形能力以及地震能量消耗能力三者之間的關(guān)系。

3 結(jié)束語

伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展與經(jīng)濟(jì)社會不斷進(jìn)步，人民日益增長的物質(zhì)與精神文化需求對新時期的工業(yè)建筑提出了更為嚴(yán)格的要求。本文對工業(yè)建筑中的結(jié)構(gòu)概念設(shè)計工作進(jìn)行了簡要的說明，希望對今后相關(guān)研究工作的開展提供一定的意見與建議。

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