簡述概念設(shè)計在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中的運用

蔣明

摘要：隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，物質(zhì)生活和精神生活愈來愈受到人們的普遍關(guān)注。對于居住條件更是提出了苛刻的要求。因此，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更做出了方方面面的要求。從多年的工作經(jīng)驗和未來建筑發(fā)展的趨勢來看，在建筑行業(yè)中引進概念設(shè)計，能夠正確的處理建藐結(jié)構(gòu)設(shè)計中遇到的很多問題，使建筑設(shè)計更能迎合人們的要求，將居住環(huán)境的價值發(fā)揮到極致。本文從概念設(shè)計的內(nèi)涵以及概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的區(qū)別等方面進行闡述，讓人們充分體會概念設(shè)計在建筑行業(yè)中的有效應(yīng)用，從而對此有更深的理解，這也要求建筑行業(yè)的從業(yè)人員能跟上時代的步伐，能夠建造出更為安全、適用、可靠經(jīng)濟的工程項目。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；概念設(shè)計；闡述

前言

改革開放以來，中國的發(fā)展可以說是驚壓全世界，有些國家把中國的發(fā)展和存在已經(jīng)當成是一種威脅。計算機是時代快速發(fā)展下的產(chǎn)物，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，計算機的利用是不可或缺的，我們對計算機的合理馴熟運用，極大的提高了工作效率。在建筑行業(yè)也同樣如此，我們引進計算機結(jié)構(gòu)程序，這樣不但大大提高了設(shè)計的速度，設(shè)計出來的作品也更多、更優(yōu)秀和精確了，給設(shè)計工作帶來了極大的方便。但是在設(shè)計的過程也出現(xiàn)了很多不良的現(xiàn)象。不少設(shè)計人員對計算機技術(shù)過分的依賴，認為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作很簡單，只需要利用相關(guān)的軟件，并按照相關(guān)的標準就可以輕松的完成。在使用的過程中對軟件計算結(jié)果也不進行論證。甚至有些設(shè)計人員沒有考慮設(shè)計規(guī)范和軟件之間的差別，對結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體性和合理性缺乏思考。研究出更為先進的理論，并靈活的運用計算機技術(shù)，認真分析優(yōu)質(zhì)建筑材料的運用，使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計更加合理化、科學(xué)化和人性是現(xiàn)在建筑行業(yè)應(yīng)該認真思考的問題。這就要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師要善于創(chuàng)新，打破傳統(tǒng)思維定式，撲捉設(shè)計靈感，并想法設(shè)法將其表現(xiàn)出來。除了具備較高的審美素養(yǎng)，建筑結(jié)構(gòu)分析師還需要有扎實可靠的理論基礎(chǔ)。能夠很好的處理建筑結(jié)構(gòu)中整體結(jié)構(gòu)和局部結(jié)構(gòu)的力學(xué)關(guān)系，同時將概念設(shè)計融入結(jié)構(gòu)設(shè)計中，創(chuàng)造出更為杰出的作品。

1概念設(shè)計介紹

在運用概念設(shè)計之前，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師們需要對概念設(shè)計有個充分、清楚的了解，這樣才能在實際工作中靈活的運用。只有深刻的把握概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)中的表現(xiàn)形式，才能將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的別具一格。不管是從審美角度還是從居住的舒適度上分析都能給人耳目一新的感覺。

（1）概念設(shè)計一般是指對建筑結(jié)構(gòu)不經(jīng)過數(shù)值的計算，尤其是在一些沒法做出精確理性分析或者是規(guī)范中也難以規(guī)定的問題，對建筑結(jié)構(gòu)進行全面的把握，從感官上進行設(shè)計。但是它并不意味著，結(jié)構(gòu)分析師可以根據(jù)自己的思想天馬行空的想象。為了能夠順利的實現(xiàn)設(shè)計的最終結(jié)果，結(jié)構(gòu)分析師需要準確的把握整體結(jié)構(gòu)體系和分體系之間的力學(xué)關(guān)系，并遵循工程設(shè)計的基本程序和原則，運用一定的設(shè)計思想，從整體的角度對建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)布局和抗震細節(jié)上進行宏觀的控制。

（2）運用概念設(shè)計的思想進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以表現(xiàn)出很多的優(yōu)勢，比如可以讓結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路突破傳統(tǒng)的局限，達到進一步的拓寬。在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計時，設(shè)計師往往將設(shè)計的重點集中在提高結(jié)構(gòu)的抵抗力概念設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計個人經(jīng)驗需要豐富的實踐經(jīng)驗需要扎實的理論基礎(chǔ)設(shè)計過程先粗后細（確定方案后估算，按構(gòu)造要求確定幾何尺寸）先細后粗（計算后確定幾何尺寸）知識要求政策，法規(guī)，施工技術(shù)，建筑力學(xué)，數(shù)學(xué)，專業(yè)知識，規(guī)范應(yīng)用，經(jīng)濟，應(yīng)用專業(yè)和成果設(shè)計成果定性定量主要工作內(nèi)容收集分析資料和建筑方案計算和繪制施工圖影響造價的方法結(jié)構(gòu)體系優(yōu)選優(yōu)化理論的應(yīng)用影響造價幅度非常大一般決定施工的難度概念設(shè)計決定影響很小質(zhì)量偏差造成的危害致命性的整體危害局部性的不安全表。

（3）概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的對比上。為了達到這個目的，在施工的過程中，就會使用等級比較高的混凝土，并增加鋼筋的使用量，對工程的設(shè)計沒有整體的把握，使工程的造價不菲。因此，我們對一些工程中出現(xiàn)肥梁、肥柱的現(xiàn)象也就見怪不怪了。舉個很簡單的例子，在建筑物進行抗震設(shè)計時，一般先根據(jù)初定的尺寸計算出整個結(jié)構(gòu)的剛度，并計算出抗震力，最后進行配筋。但是我們不能忽略結(jié)構(gòu)剛度越大，其地震的效應(yīng)也就越強烈這個問題。剛度越大，地震力就越強，產(chǎn)生的破壞作用也會隨之增大。所以為了增加抗震力，而采用多配筋的方法是不可取的。

（4）為了減少建筑物在震中的破壞，設(shè)計師通常會采取一定的隔震消能的措施。這種措施有很多，一般是在建筑物基礎(chǔ)和主體之間設(shè)置一個柔性的隔震層，它能減少地震能量從基礎(chǔ)到主體的傳遞。還有的為了達到隔震消能的目的，在建筑物的頂部設(shè)置反擺裝置，在地震的時候這個裝置的位移方向和建筑物頂部的位移方向相反，這就加大了建筑物在振動過程中的阻尼，降低地震對其產(chǎn)生的破壞。只要設(shè)計的合理，這種方法降低地震破壞的作用非常明顯。

（5）在建筑的抗震設(shè)計中，更應(yīng)該注重概念設(shè)計的運用。我們知道由于建筑結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在發(fā)生地震時，所受到的地震力不確定性比較大。這主要是因為人們對抗震結(jié)構(gòu)的認識比較模糊，對抗震設(shè)計分析和計算的結(jié)果精度，不能準確的把握，加上使用建筑材料的性能和其它不可預(yù)測的因素影響，甚至有些效應(yīng)現(xiàn)在也無法研究清楚，最終使設(shè)計的結(jié)果和預(yù)期的效果相差甚遠。同時在震中會遇到很多不確定因素，給建筑物帶來損壞，這種不確定因素在設(shè)計時很難把握，因此，建筑結(jié)構(gòu)師們必須重視整體的概念設(shè)計，從某種方面考慮，概念設(shè)計取得的效果比分析計算得來的效果更顯著。

2概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的區(qū)別

概念設(shè)計的過程主要是根據(jù)個人經(jīng)驗，結(jié)合建筑物的功能要求，以及各種安全等級的規(guī)范標準進行的定性設(shè)計。概念設(shè)計包括的內(nèi)容比較多，主要有結(jié)構(gòu)體系、基礎(chǔ)形式和三縫設(shè)置等。結(jié)構(gòu)性設(shè)計是概念設(shè)計的逆過程，它主要根據(jù)概念設(shè)計的總體要求和工程設(shè)計理論，經(jīng)過計算等環(huán)節(jié)后，實現(xiàn)從定量到定性的轉(zhuǎn)變。如表1具體展示了這兩者的主要區(qū)別。

從表中我們可以清楚的看出，概念設(shè)計在建筑設(shè)計中表現(xiàn)的優(yōu)勢。然而現(xiàn)在很多設(shè)計人員只重視建筑結(jié)果的外觀實現(xiàn)，過于強調(diào)理論的作用。不管在什么情況下，強調(diào)最多的是計算結(jié)果，認為計算結(jié)果最有說服力，從而忽略了對建筑結(jié)構(gòu)整體把握。有不少單位的總工程師根本不參與前期概念的設(shè)計，而只是拿著計算書審核設(shè)計圖紙。

3概念設(shè)計中應(yīng)注意的問題

進行任何的設(shè)計都要遵守一定的原則，注意在設(shè)計中出現(xiàn)的問題，只有這樣才能為實際的工作做出正確指導(dǎo)，發(fā)揮其設(shè)計的價值。概念設(shè)計同樣也不例外，在設(shè)計過程中，要注意下面的問題：

3.1準確把握剛性設(shè)計

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，合理的確定建筑物的剛性是非常有必要的。總體來講建筑物的剛度不能太大，也不能太小，結(jié)構(gòu)設(shè)計師要根據(jù)具體的情況，進行準確的把握。建筑結(jié)構(gòu)的剛性太大，其自身的自振周期就短，在地震中比較容易傳遞能量，從而給建筑物帶來較大的破壞，并且造成大量的材料浪費，增加建造的成本。剛性太小的話，建筑物表現(xiàn)比較柔，在地震中比較容易變形，影響其整體的強度和穩(wěn)定性。

3.2注重整體破壞機制

建筑物設(shè)計時，考慮的破壞機制有樓層和整體破壞機制。設(shè)計人員在設(shè)計時要注重整體破壞機制，避免樓層破壞機制的發(fā)生。一般出現(xiàn)樓層破壞說明在設(shè)計的時候，對細節(jié)問題考慮不周全，一些部位沒有發(fā)揮其承載能力。因此設(shè)計人員應(yīng)將設(shè)計的重心放在實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的整體破壞機制上，這就需要在適當?shù)奈恢貌贾盟苄糟q，并準確的把握其出現(xiàn)的順序等要點。

3.3注重等強度和耗能設(shè)計

在建筑物抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，要認真考慮設(shè)計的原則，避免由于考慮的不周造成建筑物局部出現(xiàn)缺陷，在水平作用下造成承重結(jié)構(gòu)的提前垮塌。因此，在設(shè)計時，一定要注重建筑結(jié)構(gòu)的等強度設(shè)計。另外，在關(guān)鍵的部位還需要具有耗能的設(shè)計，只有這樣才能減弱地震能量造成的破壞。

3.4遵守其它設(shè)計原則

在進行概念設(shè)計時還需要遵守其它的一些設(shè)計原則。比如，結(jié)構(gòu)延性設(shè)計原則和強柱弱梁的原則。在設(shè)計的時候要盡量的保證結(jié)構(gòu)具有比較好的延性，采用強柱弱粱是為了避免樓層破壞機制的發(fā)生。

4概念設(shè)計的意義介紹

（1）運用概念設(shè)計能夠在特定的環(huán)境中，對建筑空間和地理條件從整體的角度分析建筑結(jié)構(gòu)的整體效果。同時還能夠充分利用結(jié)構(gòu)和分體系之間的力學(xué)關(guān)系發(fā)揮重要的作用。有利于把握建筑結(jié)構(gòu)的各項性能，從而對分析結(jié)果有個合理的判斷。

（2）建筑物是一個完整的空間結(jié)構(gòu)，里面每一個部件都發(fā)揮著重要的作用。因此，應(yīng)該將其看做是一個整體來考慮，但是現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，在建筑空間的整體研究上仍存在一定的局限性。作為建筑結(jié)構(gòu)工程師，在設(shè)計的過程中要按照相關(guān)的規(guī)范和原則進行設(shè)計，同時對一些推薦性的規(guī)范不能盲目的遵守，而應(yīng)該將其作為設(shè)計中的參考，從而在具體的設(shè)計中能夠做出正確的判斷。

（3）運用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計能夠彌補理論設(shè)計的缺陷，現(xiàn)在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，并不能完全的保證對抗震、抗風(fēng)等自然災(zāi)害具有良好的效果。由最近幾年國內(nèi)發(fā)生的震災(zāi)結(jié)果分析來看，在某個層面上采用概念設(shè)計比計算發(fā)揮的作用更加明顯。現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，不管是從理論上還是計算上都存在著缺陷和不足。例如，對混凝土內(nèi)力和截面計算采用的理論不同，這兩者計算結(jié)果存在的矛盾，使其在實際的情況下很難發(fā)揮到預(yù)期的效果。因此，運用概念設(shè)計夠有效的彌補設(shè)計過程中，由計算理論帶來的偏差。

5結(jié)束語

人性化設(shè)計是現(xiàn)代建筑設(shè)計的必然趨勢。在設(shè)計的過程中運用概念設(shè)計的理念，通過不斷的創(chuàng)新和合理的分析，能夠達到減少資源浪費保障建筑安全的目的。概念設(shè)計的突出優(yōu)點將會受到越來越多人的青睞，它是建筑設(shè)計思想的提升，在不久的將來將會有更為廣泛的應(yīng)用。