概念設計建筑結(jié)構(gòu)中的應用

李光明　鄭偉　蔡悅喬

摘要：在建筑設計大幅度的發(fā)展中，引來了許多新的設計理論，隨著工程項目規(guī)模的增大，技術(shù)也越來越復雜，不確定性因素增多，對工程設計的要求也越來越高，概念設計的引入滿足了這些要求，它不僅發(fā)揮了設計者的創(chuàng)新能力，并且在一些特殊的設計條件中具有極大的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；具體運用

由于在建筑結(jié)構(gòu)設計中，會遇到各種各樣的不確定的因素，并且有些數(shù)據(jù)無法經(jīng)過科學的計算方法獲取，因此，只能根據(jù)建筑工程人員的多年經(jīng)驗，運用結(jié)構(gòu)概念設計來解決。本文將對結(jié)構(gòu)概念設計進行簡單的論述，然后分析結(jié)構(gòu)概念設計在具體領域的使用，并且分析結(jié)構(gòu)概念設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的意義。

一、結(jié)構(gòu)概念設計概述

在摘要的論述中已經(jīng)講到過結(jié)構(gòu)概念設計是在經(jīng)驗與理論相互結(jié)合的基礎上產(chǎn)生的，它是建筑設計人員根據(jù)多年的實踐經(jīng)驗和所學的建筑理論知識，對建筑結(jié)構(gòu)設計形成的一種新的設計方法。這種方法既符合理論的科學性，又能根據(jù)具體的情境，結(jié)合施工的實際，補充建筑理論的不足。在進行建筑結(jié)構(gòu)概念設計時，建筑工程師會依據(jù)已有的建筑結(jié)構(gòu)設計經(jīng)驗與理論知識的結(jié)合，從大體的角度對建筑結(jié)構(gòu)設計進行概念性地分析和比較，確立建筑結(jié)構(gòu)的總體布局，實現(xiàn)合理的設計。

二、結(jié)構(gòu)概念設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的具體運用

1.結(jié)構(gòu)概念設計在建筑平面結(jié)構(gòu)設計中的應用

在建筑物選擇平面結(jié)構(gòu)時，應該選用風壓較小的結(jié)構(gòu)設計。在進行結(jié)構(gòu)設計時，還要綜合分析所建建筑物周圍的建筑物，了解分析周圍建筑物對所建建筑物風壓布局的影響。還要考慮建筑物的結(jié)構(gòu)設計要增強建筑物的抵抗能力和豎向的荷載。并且，建筑結(jié)構(gòu)設計人員還要運用概念設計，考慮到建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，在平面設計時，要力求使建筑的平面結(jié)構(gòu)簡單規(guī)則。在結(jié)構(gòu)概念設計中，如何選擇既能夠滿足建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向的移動距離，又不出現(xiàn)危險、使建筑結(jié)構(gòu)能承受更多的側(cè)壓力的建筑結(jié)構(gòu)模式，是目前建筑結(jié)構(gòu)設計工程師所面臨的最大難題。

2.概念結(jié)構(gòu)設計在建筑剖面結(jié)構(gòu)設計中的應用

在建筑工程人員進行建筑的剖面設計時，要做好豎向的傳力體系設計，控制好建筑物的高度比，使高層建筑物的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度由基礎向建筑物的頂層逐漸過渡，避免出現(xiàn)建筑物豎向上剛度出現(xiàn)突變而消弱高層建筑物水平荷載能力的現(xiàn)象。當建筑物豎向的剛度變化特別大時或在高層建筑物的結(jié)構(gòu)布局發(fā)生變化時，要設置結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層，以確保高層建筑的穩(wěn)定性。在給高層建筑設置錨固深度時，要結(jié)合高層建筑物設備用房和地下停車場的需要，設置一層或幾層地下空間，提高高層建筑的抗震能力和抗傾覆能力。

在進行建筑物豎向形體設計時，根據(jù)概念設計原則，建筑結(jié)構(gòu)設計人員可以選用截錐形、上窄下寬形和新月形的豎向形體設計形式。截錐形是指采用從下而上分段逐步減小樓層面積的階梯狀形體，這樣能大大地增加房屋的剛度，此外，采用這種形體的建筑頂部樓面比建筑底部要小，有利于建筑的抗風和抗震作用。當采用上窄下寬形時，建筑物隨著高度的增加，樓身不斷變細，這樣可以大大減少建筑物高層所承受的風力，降低樓體重心，增強建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這種形式常見的有上削楔形體和退縮體，這些結(jié)構(gòu)都有很好的抗風、抗震功能。當建筑設計人員采用新月形設計時，建筑物就像一個豎向的懸臂殼體，能有效地增加側(cè)向力剛度。它的作用就像波形的屋面殼體，能抵抗重力荷載，通過一個殼和一個框架承受。這種形式的建筑物能夠有效地抵抗對稱作用和建筑物的側(cè)向力。

3.結(jié)構(gòu)概念設計在基礎設計中的作用

根據(jù)建筑物的不同地理位置和結(jié)構(gòu)形式，建筑結(jié)構(gòu)設計人員可以根據(jù)結(jié)構(gòu)概念設計原則選擇使用樁基基礎、箱型基礎和筏形基礎。當遇到地基土質(zhì)較軟的情況時，建筑結(jié)構(gòu)設計人員一定要考慮到運用人工的方法增強地基的承載能力。建筑工程人員可以采用樁基結(jié)構(gòu)，用預制的鋼筋混凝土土樁、混凝土灌注樁和鋼管樁，將荷載直接傳到地基下部堅實的持力層。在運用箱型基礎時，建筑物的荷載力能夠均勻地傳給地基，抵抗地基的不均勻沉降，和周圍的土體共同協(xié)作，增強建筑物的抗震和抗風能力。當采用筏形基礎時，建筑物的上部結(jié)構(gòu)荷載較大，地基的承載力較低。采用這種結(jié)構(gòu)可以有效分散建筑物上部的荷載力，增加地基的承載力，防止地基產(chǎn)生不均勻沉降。

三、在建筑結(jié)構(gòu)中采用結(jié)構(gòu)概念設計的意義

結(jié)構(gòu)概念設計是在考慮建筑空間和具體的地理環(huán)境、使用整體概念來思考建筑結(jié)構(gòu)的一種設計方案，力學的特點在結(jié)構(gòu)概念設計中展現(xiàn)得淋漓盡致。運用結(jié)構(gòu)概念設計時，建筑人員能夠在整體結(jié)構(gòu)上把握各種性能，進行科學判斷和合理取舍，在建筑的初期設計階段有著十分重要的作用。

總的來說，建筑工程是一個完整的空間結(jié)構(gòu)，各個部分是一個有機結(jié)合體，不可分割。在當前的建筑結(jié)構(gòu)設計中，對具體的空間結(jié)構(gòu)的設計還有一定的局限性，有時只能依靠建筑工程設計人員進行大膽假設與猜想，通過建筑設計人員的經(jīng)驗和理論知識，選擇多樣的建筑結(jié)構(gòu)形式，增加建筑結(jié)構(gòu)設計的靈活性。

就目前來說，我國的建筑結(jié)構(gòu)設計，難以準確地達到抗震、抗暴風的要求。建筑結(jié)構(gòu)設計的一些理論還不盡完善，有一些建筑結(jié)構(gòu)設計沒有具體的計算公式，無法求出準確的答案，因此只能通過建筑結(jié)構(gòu)設計人員的經(jīng)驗，運用結(jié)構(gòu)概念設計，才能彌補這些不足。

建筑結(jié)構(gòu)概念設計是一種很重要的設計思想，正在被越來越多的建筑結(jié)構(gòu)設計工程師接受和采用，并且在建筑結(jié)構(gòu)設計中發(fā)揮越來越重大的作用，必定會成為以后建筑結(jié)構(gòu)設計的主流思想。建筑結(jié)構(gòu)概念設計側(cè)重的是建筑結(jié)構(gòu)設計人員的經(jīng)驗，需要建筑結(jié)構(gòu)設計人員形成整體的概念來構(gòu)筑整體的方案。在建筑結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)概念的設計具體體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)的平面設計、剖面設計和基礎設計中，并且能夠取得良好的效果，能夠有效提高建筑物抗震和抗風能力，增加建筑物的穩(wěn)定性，并且還能夠提高建筑結(jié)構(gòu)設計的效率，給建筑工程公司帶來更好的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]隋翔宇. 工業(yè)建筑中的結(jié)構(gòu)概念設計[J]. 山西建筑，2011（4）.

[2]姜紅文. 淺談結(jié)構(gòu)設計中的概念設計[J]. 廣西城鎮(zhèn)建設，2004（7）.

[3]高鵬，喬可義. 重視概念設計，提高建筑結(jié)構(gòu)設計的質(zhì)量，2011（3）.