概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略淺談

摘?要：近幾年來(lái)建筑行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，在不斷發(fā)展的過(guò)程中，建筑規(guī)模逐漸增大，建筑結(jié)構(gòu)也趨于復(fù)雜化，這就為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了較大的難度。在具體進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮安全性因素，又要考慮使用功能。為使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理，需要將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用其中，并且遵循一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，方能保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。

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

一、 概念設(shè)計(jì)的主要流程

概念設(shè)計(jì)實(shí)際上是指，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員以特定的理論為基礎(chǔ)，結(jié)合以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與工程特點(diǎn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的布局進(jìn)行設(shè)計(jì)，綜合考慮安全因素和抗震因素，以概念性理論為依據(jù)，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合評(píng)估的過(guò)程。具體而言，概念設(shè)計(jì)可分為三個(gè)階段：首先是進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，針對(duì)工程相關(guān)的信息進(jìn)行收集與分析，其主要優(yōu)勢(shì)為可以針對(duì)一些不確定和不完整的數(shù)據(jù)展開(kāi)分析，具備模糊分析的功能;其次是對(duì)于已有信息進(jìn)行綜合處理，設(shè)計(jì)人員可結(jié)合自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與創(chuàng)新能力對(duì)工程信息進(jìn)行整合之后，進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，并且將工程方案落到實(shí)處;最后進(jìn)行方案評(píng)估，對(duì)已經(jīng)完成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合評(píng)估，對(duì)比分析其中的問(wèn)題。結(jié)合工程實(shí)際對(duì)方案進(jìn)行不斷完善與優(yōu)化，使其最終滿足工程建設(shè)的需求。

二、 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用策略

（一）合理選擇施工場(chǎng)地

進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，首先需要明確建筑場(chǎng)地的基本條件。一般而言，會(huì)根據(jù)工程要求選擇特定的建筑場(chǎng)地。從以往的工程中來(lái)看，場(chǎng)地選擇是影響建筑結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的重要因素。進(jìn)行場(chǎng)地選擇時(shí)，需要對(duì)建筑的防護(hù)、日照以及邊界等進(jìn)行綜合考慮。另外，考慮到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還需要了解建筑場(chǎng)地的抗震因素，盡量避免在抗震能力較差的區(qū)域內(nèi)修建建筑物。而在無(wú)法避免的情況下，則需要采取有效的施工工藝加固結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其抗震性能。以鋼筋混凝土房屋建筑結(jié)構(gòu)為例，其抗震能力較強(qiáng)，具體見(jiàn)表1，可以被作為危險(xiǎn)地段施工的主體結(jié)構(gòu)。

（二）建筑基礎(chǔ)的確定

在建筑場(chǎng)地得以確認(rèn)后，還需依據(jù)場(chǎng)地的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，明確建筑基礎(chǔ)。在建筑工程中，常用的基礎(chǔ)類(lèi)型包括箱型基礎(chǔ)以及樁基礎(chǔ)等。在一些土質(zhì)較為松軟，且荷載能力較差的建筑場(chǎng)地通常會(huì)采用樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工，以增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。而箱型基礎(chǔ)的優(yōu)勢(shì)則在于其自身的剛度較大，可將由上層建筑施加的應(yīng)力均勻的分布在地基結(jié)構(gòu)中，從而增強(qiáng)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一般在高層建筑中較為常用。

（三）科學(xué)選定建筑主體

進(jìn)行建筑主體設(shè)計(jì)時(shí)，通常需要遵循對(duì)稱(chēng)性的原則，以此來(lái)保障結(jié)構(gòu)布局合理，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時(shí)合理的布局還可使建筑結(jié)構(gòu)的承力性能處于更好的狀態(tài)，能夠減少施工材料的成本投入。在建筑結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜的基礎(chǔ)上，對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)存在一定的難度，為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，需要對(duì)結(jié)構(gòu)重心進(jìn)行調(diào)整，確保結(jié)構(gòu)主體的設(shè)計(jì)均圍繞一個(gè)中心點(diǎn)開(kāi)展。

三、 結(jié)構(gòu)措施的應(yīng)用策略

（一）協(xié)同結(jié)構(gòu)體系

在概念設(shè)計(jì)中就指出，建筑結(jié)構(gòu)中的各個(gè)結(jié)構(gòu)需要具備協(xié)同作用的關(guān)系，除了要保證單個(gè)結(jié)構(gòu)體系的承力性能外，還要確保各個(gè)結(jié)構(gòu)體系之間均能相互作用，共同構(gòu)成較為穩(wěn)定的建筑結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，也需要將協(xié)同結(jié)構(gòu)的理念落到實(shí)處，使建筑結(jié)構(gòu)形成一個(gè)完整的整體，共同承載來(lái)自四面八方的應(yīng)力。對(duì)于一些開(kāi)放性的空間來(lái)說(shuō)，在承擔(dān)來(lái)自上層建筑的荷載應(yīng)力時(shí)，需要通過(guò)在開(kāi)放空間內(nèi)設(shè)置梁柱來(lái)幫助四面墻體結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)上部壓力。協(xié)同結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，要求各個(gè)結(jié)構(gòu)體系在共同作用的情況下，能夠承載更大的荷載壓力。

（二）提升建筑材料利用率

從早期的一些建筑工程來(lái)看，材料利用率也是影響結(jié)構(gòu)性能的關(guān)鍵性因素。一般而言，材料利用率與建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性呈現(xiàn)出正比關(guān)系，即材料利用率高則結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)。在建筑設(shè)計(jì)中，為了控制施工成本，均希望通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)減少成本投入，即充分發(fā)揮材料的應(yīng)用作用，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在建筑結(jié)構(gòu)中，矩形截面屬于常規(guī)性的受力構(gòu)件，而在材料利用率方面則偏低，這主要是由于其作為梁面的應(yīng)力水平較差。基于上述問(wèn)題，可以通過(guò)適當(dāng)變換梁截面的應(yīng)變梯度來(lái)增強(qiáng)其材料利用率。平面桁架結(jié)構(gòu)就是在此基礎(chǔ)上所產(chǎn)生的新型受力結(jié)構(gòu)，不僅能夠減少成本投入，還可發(fā)揮更好的承力性能。

四、 結(jié)束語(yǔ)

概念設(shè)計(jì)是在建筑行業(yè)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上所產(chǎn)生的新型設(shè)計(jì)理念。在實(shí)際工程中的應(yīng)用表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，不僅能夠優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，還可在一定程度上控制施工成分，對(duì)于提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性也具有積極作用。因此，備受設(shè)計(jì)人員的喜愛(ài)。在現(xiàn)階段，概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用已經(jīng)逐漸成熟，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了良好的依據(jù)，這必定會(huì)促進(jìn)建筑事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：吳娟，中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院有限公司。