基于概念設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

易佳

【摘要】社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的浪潮推動(dòng)了各個(gè)行業(yè)的發(fā)展腳步，建筑業(yè)也不例外。隨著時(shí)代的進(jìn)步，建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)變主要體現(xiàn)在建筑外觀形式以及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變化兩方面。本文將從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)這一元素來(lái)入手，分析概念設(shè)計(jì)在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循的一些原則和在具體實(shí)踐應(yīng)用中所遇到的一些問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu);概念設(shè)計(jì);建筑物;應(yīng)用

1、抗震設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行正式設(shè)計(jì)前，首先要對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行抗震分析，對(duì)于抗震設(shè)計(jì)，通常要求設(shè)計(jì)者明確施工中所用到的混凝土等級(jí)、初始尺寸等參數(shù)信息，然后根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算出地震力大小參數(shù)，以此確定后期實(shí)際施工中所需的鋼筋數(shù)量。就總體而言，結(jié)構(gòu)剛度、地震力和配筋量是相互關(guān)聯(lián)的，換句話說(shuō)，若結(jié)構(gòu)剛度大，地震力大小也增大，同時(shí)需要配筋的數(shù)量也相應(yīng)增加。反之，若建筑施工中需要使用的配筋量多，則說(shuō)明結(jié)構(gòu)剛度大，地震力也相應(yīng)增加，這在一定程度上加大了地震強(qiáng)度，也就不能達(dá)到預(yù)期抗震效果。通過(guò)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用，可以給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者在實(shí)際設(shè)計(jì)中帶來(lái)設(shè)計(jì)靈感，擴(kuò)展設(shè)計(jì)思路，不受傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的限制。

2、計(jì)算機(jī)分析在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

當(dāng)今社會(huì)正是信息技術(shù)大力發(fā)展的時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也在各大領(lǐng)域不斷得到應(yīng)用，建筑行業(yè)也是如此，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，可以在很大程度上減輕設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工作中的勞動(dòng)強(qiáng)度，但也存在著一些不足。設(shè)計(jì)者在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)計(jì)算機(jī)軟件具有很強(qiáng)的依賴性，而這種依賴性又在一定程度上忽視了對(duì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)方面的降低了專業(yè)的能力。盡管使用適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)軟件有助于提高設(shè)計(jì)人員在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的工作效率，但是，如果選擇的計(jì)算機(jī)軟件不合理，將對(duì)最終的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生重大影響，如設(shè)計(jì)方案中存在隱患問(wèn)題，不符合工程施工實(shí)際等。但是，通過(guò)概念設(shè)計(jì)，可以彌補(bǔ)上述計(jì)算機(jī)分析應(yīng)用中存在的缺陷。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生限制，甚至導(dǎo)致初步設(shè)計(jì)無(wú)法完成。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用比較廣泛，而設(shè)計(jì)人員在使用計(jì)算機(jī)時(shí)，卻感到計(jì)算機(jī)的應(yīng)用非常簡(jiǎn)單，所以他們通常會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)軟件有很大的依賴性，不了解結(jié)構(gòu)概念，在一定程度上，使設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)能力大大降低。而運(yùn)用概念設(shè)計(jì)，能使設(shè)計(jì)者對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的知識(shí)和水平有更深入的了解和認(rèn)識(shí)，對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容有更全面的掌握，確保最終選擇的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案更加合理、科學(xué)。同時(shí)，概念設(shè)計(jì)也可以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加完善，設(shè)計(jì)師對(duì)結(jié)構(gòu)概念的把握更透徹，從而設(shè)計(jì)思想更清晰，避免定性上的錯(cuò)誤和概念上的混亂，使概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起到積極的作用。

3、方案選擇在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先對(duì)建筑結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)部分進(jìn)行實(shí)地勘察，并根據(jù)勘察報(bào)告對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)，若無(wú)勘察報(bào)告，則要求有關(guān)人員在施工現(xiàn)場(chǎng)收集數(shù)據(jù)資料，以最大限度地掌握建筑場(chǎng)地的地質(zhì)實(shí)際情況，只有以此為設(shè)計(jì)前提，才能保證整個(gè)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性。在此基礎(chǔ)上，將概念設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，能綜合考慮工程地質(zhì)、場(chǎng)地分布、結(jié)構(gòu)類型等因素，真正把地基潛力發(fā)揮到實(shí)際工作中去。總體而言，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中采用概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施，能保證整個(gè)設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)、實(shí)用和合理，具有積極的應(yīng)用意義。

如上海倒樓事件，其上部結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度等均無(wú)問(wèn)題，只是由于施工地基不夠穩(wěn)定而引起倒樓，充分說(shuō)明了地基的重要性。

3.1基礎(chǔ)埋深不夠

在上海倒樓事件中建筑有十三層，按最低36.4 M的高度計(jì)算，基礎(chǔ)埋深應(yīng)為1.8-2 M，實(shí)際僅為1.5米左右，但最主要的還是開(kāi)發(fā)商建造地下車庫(kù)，嚴(yán)重降低了基礎(chǔ)埋深，使房屋在高差壓力下倒塌，因此開(kāi)發(fā)商建造地下車庫(kù)是房屋倒塌的直接原因;從責(zé)任角度分析，建造地下車庫(kù)是否經(jīng)過(guò)規(guī)范審批，是否有圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，是否按設(shè)計(jì)圖紙施工，設(shè)計(jì)上是否有差錯(cuò)等都是問(wèn)題。

3.2抗震設(shè)計(jì)不足

對(duì)于建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，上海是國(guó)家設(shè)置的7度抗震設(shè)防區(qū)，且地質(zhì)土軟弱、地震作用下為液化土，屬于不利場(chǎng)地，在不利場(chǎng)地可達(dá)到7度抗震設(shè)防，對(duì)建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求較高，"這座建筑的13層房屋，其基礎(chǔ)沒(méi)有承臺(tái)樁，采用條基，埋深僅為1.5米，且承臺(tái)均無(wú)，更降低了抗傾覆能力。若設(shè)計(jì)文件中沒(méi)有7度抗震計(jì)算書(shū)，說(shuō)明設(shè)計(jì)單位違反了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)?度抗震設(shè)防必須要有計(jì)算書(shū)。目前專家小組對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了核算，但是否進(jìn)行了抗震驗(yàn)算，尚不清楚。這座13層樓的建筑，采用條形基礎(chǔ)+預(yù)制管樁基礎(chǔ)，可達(dá)到7度抗震設(shè)防是個(gè)難題！采用箱樁、筏樁或條基+灌注樁，采用大直徑鉆孔灌注樁或人工挖孔灌注樁 t承臺(tái)，可大大提高房屋抗傾覆能力。

在上海此建筑的13層住宅中，預(yù)制管樁的樁身鋼筋不足，樁的有效砼面積不足。對(duì)于中空小直徑預(yù)制管樁，由于長(zhǎng)細(xì)比很大，承受垂直荷載不成問(wèn)題，但承受13層房屋的水平傾覆荷載則是個(gè)很大的疑問(wèn)。

4、協(xié)同工作在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1材料方面的協(xié)同作用

目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，這也極大地推動(dòng)了建筑業(yè)的快速發(fā)展，而建筑業(yè)要保證自身的穩(wěn)定發(fā)展，就必須積極開(kāi)展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以達(dá)到少投入、求最優(yōu)設(shè)計(jì)效果的建設(shè)目標(biāo)。因此，通過(guò)協(xié)同工作，可以在很大程度上提高建筑結(jié)構(gòu)材料的利用率。

“協(xié)同結(jié)構(gòu)”是指在整個(gè)建筑工程中充分發(fā)揮構(gòu)件的作用，同時(shí)又能與應(yīng)用中的其它構(gòu)件相互配合，這部分也是概念設(shè)計(jì)中的內(nèi)容，一方面能有效保證整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠，另一方面又能節(jié)約建筑材料。

4.2結(jié)構(gòu)體系方面的協(xié)同作用

具體地說(shuō)，就是要求建筑結(jié)構(gòu)中的設(shè)施構(gòu)件具有一定的承載能力，同時(shí)要求構(gòu)件之間處于相互配合的工作狀態(tài)。舉例來(lái)說(shuō)，磚混結(jié)構(gòu)建筑需要采用構(gòu)造柱、圈梁來(lái)支撐建筑結(jié)構(gòu)的上部，以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)計(jì)方法可以最大限度地避免建筑結(jié)構(gòu)的整體功能依賴建筑剛度所承受的荷載，從而使整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)在未來(lái)使用中保證穩(wěn)定性和安全性。

結(jié)語(yǔ)：

概念設(shè)計(jì)在當(dāng)代建筑物整體規(guī)格變大、建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜化發(fā)展趨勢(shì)下發(fā)揮了巨大作用，能對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的關(guān)鍵要素進(jìn)行分析，讓建筑結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量判斷工作有更好的質(zhì)量，避免建筑結(jié)構(gòu)安全性受到影響。而在設(shè)計(jì)人員運(yùn)用概念設(shè)計(jì)完成相應(yīng)工作之后，也就會(huì)更需要設(shè)計(jì)人員對(duì)概念設(shè)計(jì)有更深入的研究，讓概念設(shè)計(jì)理念在當(dāng)代建筑領(lǐng)域發(fā)揮更突出的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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