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

孫俊若 張玄

摘要：近年來，我國建筑行業(yè)得到了迅速發(fā)展，建筑工程項(xiàng)目的施工規(guī)模以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜性也得到了提高，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作提出了更高的要求。如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會直接影響到筑工程的施工效果跟施工效益，甚至導(dǎo)致一系列安全事故。因此，相關(guān)建筑設(shè)計人員還需要加強(qiáng)概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中的應(yīng)用力度，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和可行性進(jìn)一步提高，為建筑工程的后續(xù)建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計;建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;應(yīng)用

1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計概述

作為建筑工程建設(shè)中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)設(shè)計從根本上決定了建筑物的整體布局。其是專業(yè)建筑工程設(shè)計師依據(jù)工程的實(shí)際情況完成的建筑整體設(shè)計。在整個設(shè)計過程中，為了充分保證建筑工程的質(zhì)量，要求設(shè)計人員要嚴(yán)格依據(jù)國家相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計，從而使建筑結(jié)構(gòu)滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，由此在文件規(guī)定的時間內(nèi)將建筑施工方法許可書審理下來。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容和思路主要是通過施工設(shè)計圖紙來體現(xiàn)出來的。

在對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，為了保障建筑能夠與周圍的環(huán)境融合，并且充分滿足建筑的使用用途就要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行科學(xué)有效的設(shè)計，在建筑方案確定下來以后就要依據(jù)方案圖紙來進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算，整個計算過程要充分保證計算結(jié)果的精確性，由此來確保工程的實(shí)際情況與設(shè)計保持一致以及工程施工質(zhì)量和施工進(jìn)度、安全性達(dá)到規(guī)定的要求。

2基礎(chǔ)原則

2.1科學(xué)受力基礎(chǔ)原則

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要充分考慮建筑受力的情況。應(yīng)用概念設(shè)計理念可準(zhǔn)確分析建筑結(jié)構(gòu)的受力情況和形變影響因素。通過分析可知，對于建筑結(jié)構(gòu)而言，均勻受力優(yōu)于集中受力，多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)優(yōu)于單跨結(jié)構(gòu)。在具體建筑工程中應(yīng)用概念設(shè)計，要遵循受力基本原則，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的空間設(shè)計、梁柱設(shè)計、結(jié)構(gòu)受力等。基于科學(xué)的受力分析，重點(diǎn)關(guān)注變形部位的設(shè)計工作，通過提高結(jié)構(gòu)受力的科學(xué)性實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求。盡量使建筑結(jié)構(gòu)受力均勻，防止受力的過度集中導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)變形。

2.2優(yōu)選基礎(chǔ)原則

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，概念設(shè)計可清晰、完整地表達(dá)建筑工程整體構(gòu)成的基本內(nèi)容。對結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化時，應(yīng)根據(jù)建筑工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行合理性分析，再根據(jù)建筑的載荷、環(huán)境條件等，優(yōu)選符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計方案，合理使用線型、交叉、平面、疊合等設(shè)計手段，提升建筑工程的設(shè)計效果。對建筑工程的地質(zhì)條件、建筑承載力等情況進(jìn)行科學(xué)判斷，確保建筑工程的安全性。

3概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用

3.1在施工場地規(guī)劃中的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，首先需要就項(xiàng)目的施工場地進(jìn)行合理規(guī)劃，為后續(xù)的工程建設(shè)施工奠定良好基礎(chǔ)。施工場地的規(guī)劃效果直接影響建筑后期的建設(shè)效果，通過概念設(shè)計的應(yīng)用，能夠?qū)σ酝鶊龅匾?guī)劃中存在的弊端進(jìn)行及時解決。

概念設(shè)計的全局性特征，能夠幫助設(shè)計人員對地形、地質(zhì)以及建筑物結(jié)構(gòu)等進(jìn)行綜合分析與協(xié)調(diào)，基于多種方案的評估進(jìn)行最適合施工要求場地的選擇，減少地形地質(zhì)條件要素對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效果所造成的影響。

例如在進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，通過概念設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，能夠幫助設(shè)計人員就建筑物的地方光照、樓層高度、人口密度以及停車位布局等參數(shù)進(jìn)行綜合考慮，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計和施工用地兩者之間的協(xié)調(diào)性，促進(jìn)施工場地規(guī)劃的合理性進(jìn)一步提高。

3.2選擇科學(xué)的結(jié)構(gòu)材料

除了施工場地外，建筑結(jié)構(gòu)施工材料也是影響工程質(zhì)量的重要因素，建筑工程結(jié)構(gòu)所涉及到的材料類型較為豐富，其中最常見的是鋼筋與混凝土，這兩種建材是建筑質(zhì)量的審查核心。由于概念設(shè)計的本質(zhì)，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，應(yīng)結(jié)合該項(xiàng)工程的特定要求進(jìn)行選購建材，而非一味地按照普通建筑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行購置，以加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。

例如，一般的建筑工程均挑選強(qiáng)度達(dá)到C20的箍筋與混凝土，同時縱向筋應(yīng)達(dá)到10mm的直徑標(biāo)準(zhǔn)，且強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)必須達(dá)到C25水平。另一方面，建筑材料的選擇與購置必須充分考慮建材本身與建筑整體的契合度。具體而言，鋼筋結(jié)構(gòu)的連接區(qū)域必須按照一、二級抗震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接固定，以此確保建筑整體結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量，并充分考慮節(jié)點(diǎn)與弱桿件兩部分。

3.3在抗震、鋼混結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計是目前建筑工程設(shè)計的重要工作內(nèi)容。項(xiàng)目設(shè)計人員應(yīng)預(yù)先收集建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)，錄入BIM管理模型中，準(zhǔn)確計算建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。根據(jù)建筑工程所在地的抗震規(guī)范要求，確定建筑工程的抗震設(shè)計要求，然后進(jìn)行配筋量的計算。使用概念設(shè)計理念進(jìn)行建筑的抗震設(shè)計，可實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)所需配筋量、剛度要求等工程技術(shù)指標(biāo)的綜合分析，使設(shè)計方案滿足抗震要求，同時降低工程資源的消耗，節(jié)約工程建設(shè)成本。

3.4在計算機(jī)分析中的應(yīng)用

應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可提高建筑工程管理的工作效率。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠減緩設(shè)計人員的工作壓力，提高數(shù)據(jù)計算的準(zhǔn)確性，提升工程設(shè)計水平，但過度依賴計算機(jī)工具，容易降低工程技術(shù)人員的學(xué)習(xí)積極性，對專業(yè)技術(shù)的學(xué)習(xí)造成阻礙。雖然計算機(jī)能夠提高設(shè)計人員的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作效率，若選擇的應(yīng)用軟件不合適，或技術(shù)人員的計算機(jī)操作能力不足，會影響最終的設(shè)計結(jié)果。

概念設(shè)計可較好彌補(bǔ)計算機(jī)應(yīng)用的不足之處。概念設(shè)計要求設(shè)計人員應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)的理論知識進(jìn)行深入了解，同時提升自身的設(shè)計水平。對需求的全面分析，使項(xiàng)目設(shè)計人員能夠更加明確工程的設(shè)計目標(biāo)，從而制定有效的設(shè)計實(shí)施方案。使用概念設(shè)計的理念還可實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，使工程設(shè)計人員明確設(shè)計思想，有利于實(shí)現(xiàn)業(yè)主的需求。

3.5在協(xié)同工作中的應(yīng)用

協(xié)同工作是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要概念，要求在一個建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部，其能夠承載極限狀態(tài)下的合力受力，且不會對建筑結(jié)構(gòu)造成破壞。因此在建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作中，設(shè)計人員需要通過概念設(shè)計的方式，強(qiáng)化構(gòu)件之間的配合力度，促進(jìn)建筑物中構(gòu)件的作用都能夠得以充分發(fā)揮。此外，協(xié)同工作還體現(xiàn)在各個結(jié)構(gòu)構(gòu)件在受力中具備分工均勻的特性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要在結(jié)合建筑項(xiàng)目整體需求的基礎(chǔ)上，加大對建筑結(jié)構(gòu)剛度等參數(shù)的重視力度，在保障建筑結(jié)構(gòu)承載力能夠滿足建筑物的功能需求基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)面積的占有率以及平面利用率，有效減少建筑項(xiàng)目在后續(xù)工程施工中產(chǎn)生的建材損耗，對建筑工程項(xiàng)目整體施工效益的提升具有積極意義。

3.6在平面結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

高層建筑的設(shè)計需考慮風(fēng)荷載對建筑結(jié)構(gòu)造成的影響。通常建筑物越高，受到的風(fēng)荷載影響越大。如果建筑物長期承受來自各水平方向力的作用，會使建筑物側(cè)面發(fā)生位移。所以，在分析建筑物遭受風(fēng)荷載影響的過程中，應(yīng)先對鄰近建筑物的風(fēng)荷載影響進(jìn)行詳細(xì)分析，將分析結(jié)論用于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作中，提高建筑工程的抗風(fēng)能力。

進(jìn)行建筑物的整體平面設(shè)計時，可使用概念設(shè)計，對風(fēng)荷載影響下建筑物結(jié)構(gòu)的側(cè)移問題進(jìn)行綜合分析。選擇抗風(fēng)性良好的平面類型，分析時也應(yīng)考慮建筑四周的高層建筑對風(fēng)壓造成的影響，根據(jù)建筑物需抵抗的豎向及水平荷載力，解決建筑平面設(shè)計中的工程問題，從而提升建筑平面的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

結(jié)論

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容極其復(fù)雜，對設(shè)計師的能力要求較高，需要同時具備充足的專業(yè)知識沉淀以及相對豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。只有將專業(yè)知識與工作實(shí)踐相互融合，融會貫通，才能提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性、安全性與適用性。除此之外，還應(yīng)積極努力地創(chuàng)新我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，總結(jié)出一套真正適合國情的高效結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

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