概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析

姚競 安徽地平線建筑設(shè)計有限公司

概念設(shè)計是指將建筑工程概念作為基礎(chǔ)，結(jié)合建筑工程的客觀規(guī)律來達到建筑工程要求的設(shè)計方法，在設(shè)計的過程中可以科學(xué)、合理地調(diào)整設(shè)計對象，盡可能實現(xiàn)建筑工程的宏觀設(shè)計。隨著人們生活品質(zhì)的提升，對于建筑結(jié)構(gòu)的要求也越來越嚴格，為了緊跟社會時代發(fā)展的步伐，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中充分應(yīng)用概念設(shè)計這一方法，這種方法能夠有效地提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。為了不斷地完善概念設(shè)計這一體系，設(shè)計人員需要將自身累積的經(jīng)驗、精確地計算方法按照相關(guān)規(guī)范條例來優(yōu)化概念設(shè)計，確保概念設(shè)計的優(yōu)勢能夠在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中充分發(fā)揮出來。

一、概念設(shè)計概述

概念設(shè)計通常指建筑初始設(shè)計階段所提出的建筑結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計人員可以依據(jù)之前的經(jīng)驗或者設(shè)計基礎(chǔ)，對建筑設(shè)計方案的內(nèi)容分別從宏觀、微觀角度進行合理的分析。在具體分析過程中，可以將概念設(shè)計的內(nèi)容合理地滲透進來，優(yōu)化和協(xié)調(diào)設(shè)計建筑物的整體布局和結(jié)構(gòu)。同時，還可以根據(jù)實際情況，采取恰當?shù)念A(yù)防措施，從而能夠?qū)⒏拍钤O(shè)計的科學(xué)性更好地體現(xiàn)出來。一般情況下，提出結(jié)構(gòu)設(shè)計方案時以概念設(shè)計為基礎(chǔ)，方案具有準確定位和清晰等特點。為了避免設(shè)計后期出現(xiàn)大量煩瑣的運算，一般情況下，概念設(shè)計在初期設(shè)計階段就會合理簡化后期的運算問題，有效避免了設(shè)計數(shù)據(jù)出現(xiàn)失誤。目前，大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作對計算機設(shè)備有很大的依賴性，但概念設(shè)計明確要求不能在方案的初期設(shè)計階段利用計算機設(shè)備，一定要由建筑師進行合理的設(shè)計和處理，才能確保造價的合理性，才能設(shè)計出擁有最佳效果的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

二、概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

（一）在場地合理規(guī)劃中的應(yīng)用

建筑場地的合理規(guī)劃是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計最基礎(chǔ)也是最重要的部分，其選擇與設(shè)計的科學(xué)合理與否直接關(guān)系到建筑整體建設(shè)的可行性，而且也會關(guān)系到后期使用效果，概念設(shè)計在建筑場地規(guī)劃中的有效落實能確保各種弊病問題及時解決。概念設(shè)計的全局性會將目光聚焦在包括地形、地質(zhì)以及建筑物結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)上，比如在進行場地選擇時要將施工場地實際情況的綜合分析作為項目結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，多種方案評估下選擇最適合于施工要求的場地，減少地形地質(zhì)條件優(yōu)劣對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響；再如建筑物之間的光照間距上來說，尤其是對于高層住房建筑而言，更要在設(shè)計中考慮到地方光照、樓層高度等情況，還有人口密度以及停車位布局，建筑物進出口方向、流量設(shè)計等，不僅保證建筑設(shè)計與施工用地之間的良好契合，更確保完工后的適用性，提高應(yīng)用效果。

（二）在基礎(chǔ)設(shè)計中的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基礎(chǔ)設(shè)計部分同樣是關(guān)鍵部分，尤其是地基結(jié)構(gòu)設(shè)計上，保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)效果發(fā)揮，才能使后續(xù)各項施工順利開展。地基結(jié)構(gòu)設(shè)計上有很多概念設(shè)計應(yīng)用方法，比如在高層建筑地基筏型基礎(chǔ)上的概念設(shè)計上就有梁板式和平板式兩種，此外還可將有樁地基、箱型基礎(chǔ)等結(jié)合設(shè)計方案中，以實際施工地形地質(zhì)、樓層承壓要求、材料選擇等進行綜合評估，確保地基結(jié)構(gòu)設(shè)計上更能滿足項目目標。抗震設(shè)計中會有更多需要設(shè)計者考慮的內(nèi)容，即便應(yīng)用概念設(shè)計不需要設(shè)計者過多聚焦于數(shù)據(jù)信息，但混凝土特性需有全面而系統(tǒng)認知，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計中剛度符合設(shè)計需要，進而對整個建筑結(jié)構(gòu)剛度乃至其抗震能力加以分析，獲得綜合反饋后再擇優(yōu)方案，對接建筑結(jié)構(gòu)剛度、材料數(shù)量與地震影響力之間關(guān)系來選擇材料數(shù)量，從而在確保建筑結(jié)構(gòu)具備良好抗震能力的基礎(chǔ)上對建筑材料成本投入加以控制，實現(xiàn)建筑整體抗震設(shè)計的科學(xué)合理。

（三）在剖面設(shè)計中的應(yīng)用

概念設(shè)計在建筑剖面設(shè)計中主要是設(shè)計建筑的豎向結(jié)構(gòu)和傳力立，因此需要從以下幾個方面進行考慮：（1）嚴格控制錨固深度。在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要嚴格按照相關(guān)標準來控制錨固深度，確保錨固深度在合適的范圍中，使建筑結(jié)構(gòu)的中心點降低，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。（2）確保建筑高度比合理。建筑的高度比是非常重要的一個設(shè)計內(nèi)容，為了確保概念設(shè)計中高度比的正確和合理，設(shè)計人員需要進行仔細的計算和核對，將建筑結(jié)構(gòu)高度比控制在合理的范圍中，不僅提高了建筑結(jié)構(gòu)的安全性，還能夠控制一定的建筑造價。（3）建筑結(jié)構(gòu)過渡需緩慢。由于目前大多數(shù)建筑都是高層建筑，豎向結(jié)構(gòu)和傳力受到許多因素的影響，因此基礎(chǔ)層到頂層的豎向傳力需要盡可能緩慢的過渡，以免建筑豎向結(jié)構(gòu)剛度出現(xiàn)較大變化，不利于建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。緩慢地進行力的過度能夠有效地提高建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載力。

（四）在平面設(shè)計中的應(yīng)用

隨著我國城市化的發(fā)展，建筑物的高度也越來越高，建筑物受到的風(fēng)荷載也會隨著高度的增加不斷增大，如果長時間受到較大的水平力作用，就很容易導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)側(cè)移的現(xiàn)象。所以，建筑平面設(shè)計應(yīng)用概念設(shè)計時需要優(yōu)先考慮建筑物的側(cè)移問題。一般情況下，進行方案設(shè)計時，需要盡可能減少建筑物受到的風(fēng)荷載。不僅如此，在進行建筑平面設(shè)計時，利用概念設(shè)計還需要觀察建筑物周圍物體對風(fēng)荷載的影響，確保建筑物對風(fēng)荷載有足夠的抵抗能力。除此之外，概念設(shè)計在建筑平面設(shè)計中除了風(fēng)荷載還需要考慮建筑物結(jié)構(gòu)的抗震作用，因此，設(shè)計建筑平面盡量采用簡單的方式來表示，在剛度的選擇上，要通過詳細的計算來選擇，以免剛度過小不利于建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。概念設(shè)計在建筑平面設(shè)計中不僅要完善抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，還需要最大程度上保障建筑結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力。

（五）在抗震設(shè)計中的應(yīng)用

在正式進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，首先要做的就是分析建筑場地，對于抗震方面的設(shè)計，通常情況下會要求設(shè)計師明確施工中使用的混凝土等級、初始尺寸等參數(shù)信息，之后根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)剛度進行計算，得出地震力大小參數(shù)，以此來明確后期實際施工中所需要的配筋數(shù)量。從整體上來看，結(jié)構(gòu)剛度、地震力以及配筋數(shù)量三者之間是呈相關(guān)的，換句話說若結(jié)構(gòu)剛度大時，地震力大小也就會增大，同時需要配筋的數(shù)量也會隨之增多；相反，若建筑施工中需要用到的配筋數(shù)量多時，則說明結(jié)構(gòu)剛度比較大，地震力也隨之增大，以上也就在一定程度上加劇了地震力度，也就無法切實達成抗震成效。而通過應(yīng)用概念設(shè)計，能夠為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師在實際設(shè)計中帶來設(shè)計靈感，擴寬設(shè)計思路，不會受到因傳統(tǒng)設(shè)計帶來的限制影響。例如在隔震消能方面的概念設(shè)計，將隔震層設(shè)置在建筑物主體和各基礎(chǔ)之間。在建筑物頂端位置設(shè)置反擺等，以上都會在很大程度上減少地震效果，同時也就達成抗震設(shè)計成效。

（六）在協(xié)同工作中的應(yīng)用

協(xié)同工作是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念，即在一個建筑物中，其所有的內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)，能夠承載極限狀態(tài)下的合力受力，而整個建筑不被破壞。這需要加強各個結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的配合，從而發(fā)揮每個結(jié)構(gòu)構(gòu)建的作用。協(xié)同工作還體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的各個構(gòu)件在受力中，分工盡量平均。技術(shù)人員必須結(jié)合建筑項目的整體需求，提高對結(jié)構(gòu)的剛度要求的關(guān)注，在確保結(jié)構(gòu)的承載力符合建筑要求的基礎(chǔ)上，提高建筑面積結(jié)構(gòu)的占用率和平面利用率，并減少項目中建材的損耗，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)布局與設(shè)計要求相符合。

三、結(jié)語

總之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計是現(xiàn)代化建筑發(fā)展的必要過程，結(jié)合當下先進的建筑管理信息服務(wù)系統(tǒng)，將之與概念設(shè)計有機聯(lián)系起來，更能實現(xiàn)概念設(shè)計在構(gòu)件組合、置換等應(yīng)用上的積極價值，加上設(shè)計者在視覺感官、應(yīng)用功能、結(jié)構(gòu)質(zhì)量等方面的控制，能將建筑本體各項功能充分發(fā)揮出來。