陳玉聯(lián)
摘 要:為了更好的滿足人們的使用需求,現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計日益復(fù)雜化和多樣化,并且對設(shè)計人員的專業(yè)技術(shù)水平提出了更高的要求。作為建筑工程施工建設(shè)的首要環(huán)節(jié),只有確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的適用性、科學性,才能為后續(xù)的工程施工提供參考和支持。概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的兩大核心組成部分,也需要引起設(shè)計人員的重視,并且結(jié)合以往工作經(jīng)驗和施工現(xiàn)場環(huán)境,對概念設(shè)計進行優(yōu)化,制定出科學的結(jié)構(gòu)措施,確保建筑整體質(zhì)量安全。
關(guān)鍵詞:概念設(shè)計;結(jié)構(gòu)措施;建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;應(yīng)用策略
1 前言
建筑質(zhì)量安全始終是施工單位和住戶共同關(guān)心的焦點問題,由于建筑施工過程中,可能影響質(zhì)量安全的因素較多,例如施工區(qū)域的地質(zhì)條件、氣候變化以及施工水平等。因此,必須要嚴格規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,并且要加強現(xiàn)場施工質(zhì)量監(jiān)督,確保施工人員嚴格執(zhí)行結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,從源頭上杜絕建筑質(zhì)量安全問題。文章首先對概念設(shè)計的步驟和重要性進行了概述,隨后分別就概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應(yīng)用展開了分析。
2 在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用設(shè)計概念的方法及優(yōu)勢
2.1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計的方法
不同的建筑工程由于使用功能、抗震性能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等方面存在較大差異,因此在開展前期結(jié)構(gòu)設(shè)計時,需要設(shè)計師基于個人以往的設(shè)計經(jīng)驗,同時又要結(jié)合建筑項目的特點和建筑使用的要求,從整體層面上開展概念性的設(shè)計,在保證建筑質(zhì)量安全、滿足使用需求的基礎(chǔ)上,為建筑單位節(jié)省成本支出,維護經(jīng)濟效益。對于一般性的建筑工程來說,其概念設(shè)計主要分為三個步驟:第一,分析階段。作為概念設(shè)計的首要環(huán)節(jié),分析階段主要是通過各種途徑(地質(zhì)勘查、數(shù)據(jù)查找等)獲取與建筑施工相關(guān)的信息,為下一步的分析[1]、評估奠定基礎(chǔ)。對于獲取的大量數(shù)據(jù),可以借助于信息化手段進行快速分析和深度挖掘,保證數(shù)據(jù)的有用性和精確度;第二,綜合階段,結(jié)合分析所得數(shù)據(jù),并參照以往的設(shè)計經(jīng)驗,制定出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案;第三,評估階段,組織設(shè)計師專家團隊,對多個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行評估,從中選擇一個最優(yōu)方案,對方案的細節(jié)性內(nèi)容進行完善,最后獲得可行性的建筑方案。
2.2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計的優(yōu)勢
(1)創(chuàng)新性優(yōu)勢。在以往的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,多數(shù)設(shè)計師按照固定的模式進行設(shè)計,雖然能夠保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不出現(xiàn)大的質(zhì)量問題,但是也導(dǎo)致設(shè)計方案缺乏創(chuàng)新性,已經(jīng)難以滿足當代人求新、求異的心理需求。而采用概念設(shè)計,則更多的發(fā)揮了設(shè)計師的主觀能動性,融入了設(shè)計師以往的經(jīng)驗和個人的設(shè)計風格,從而是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計向多元化、個性化方向發(fā)展,這也在一定程度上推動了建筑行業(yè)的發(fā)展。
(2)增強設(shè)計師水平。概念設(shè)計是以大量的建筑數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合設(shè)計師經(jīng)驗的一種設(shè)計模式。設(shè)計師在進行概念設(shè)計時,可以通過不斷的校對找出工程設(shè)計中存在的一些問題,進而分析問題成因并采取必要的優(yōu)化措施。尤其是對于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高層建筑來說,在概念設(shè)計過程中,設(shè)計師通過不斷的檢查、反復(fù)的修整,不僅確保了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量,而且也間接的提高了自己的水平,對于個人設(shè)計能力的提升也起到了積極作用。
(3)增強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效果。概念設(shè)計可以生成多個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,然后有設(shè)計師團隊或?qū)<以u委對這些方案進行評估,從中選擇一個最佳的方案。在這種情況下,所得的設(shè)計方案不僅能夠保證建筑的美觀和質(zhì)量安全,而且在經(jīng)濟效益方面也有突出優(yōu)勢。此外,這種基于概念設(shè)計的建筑方案,還能夠最大限度的避免了后期出現(xiàn)設(shè)計重復(fù)的問題,對于加快工程進度也有很好的保障。
3 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用策略
3.1 選取合適的建筑施工環(huán)境
施工場地的選擇會對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和后期施工產(chǎn)生直接影響,例如需要根據(jù)場地勘查考慮建筑抗震性能和地基防滲施工等。同時,借助于概念設(shè)計中的一些技術(shù)手段,還能夠提前掌握不同地質(zhì)環(huán)境下需要采取的施工技術(shù)措施,尤其是像一些軟土地基發(fā)育較為嚴重的地區(qū),需要提前做好軟土地基的處理,以避免后期因為地基不穩(wěn)而導(dǎo)致建筑墻體出現(xiàn)裂縫,影響建筑質(zhì)量安全。除此之外,像建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須要考慮的日照間距、防護距離等,也可以作為場地選擇的重要參考依據(jù)。
3.2 以施工現(xiàn)場為基礎(chǔ)選定合適的建筑結(jié)構(gòu)
在完成建筑選址后,就需要結(jié)合地質(zhì)勘查結(jié)果,開展建筑基礎(chǔ)設(shè)計?,F(xiàn)階段建筑基礎(chǔ)設(shè)計和施工常用的方法有兩種,一種是樁基礎(chǔ)施工,另一種是箱型基礎(chǔ)施工,兩種施工方法的應(yīng)用優(yōu)勢存在差異,例如樁基礎(chǔ)施工通常適用于一些土質(zhì)比較松軟、地基荷載能力較差的環(huán)境,而箱型基礎(chǔ)施工則更多的是應(yīng)用于高層建筑,除此之外,箱型基礎(chǔ)由于整體剛度較強[2],受外界干擾因素影響較小,因此在抗震方面也有一定作用。建筑單位可以根據(jù)現(xiàn)場情況合理選擇建筑結(jié)構(gòu)。
3.3 對建筑結(jié)構(gòu)剛度合理設(shè)計
剛度也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要考慮的參數(shù)之一,如果建筑剛度設(shè)計值低于標準值,可能會由于構(gòu)建承重能力不足而出現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn),影響質(zhì)量安全;反之,如果建筑剛度設(shè)計值超過實際標準,又會造成資源的浪費,不利于節(jié)省施工成本。因此,設(shè)計人員必須要結(jié)合現(xiàn)場情況,對建筑結(jié)構(gòu)的剛度進行合理設(shè)計。另外,剛度值的大小還會對建筑自振周期產(chǎn)生影響,而自振周期有時建筑防震性能設(shè)計中的關(guān)鍵因素。對于一些高層建筑來說,通過概念設(shè)計合理選擇剛度,對于提升建筑抗震能力也有一定的幫助。
4 結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用策略
4.1 提升并協(xié)調(diào)施工材料利用效率
通過協(xié)同工作不僅可以實現(xiàn)提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,同時也可以提高材料的利用率。對于一些高層建筑來說,材料消耗量較大,如果能夠提高材料利用效率,無形中可以節(jié)省很多的建筑材料,為建筑企業(yè)節(jié)省了一大筆開支。例如對于常見的矩形截面受壓構(gòu)件,這種構(gòu)件在實際使用中的利用率極低,這主要是由于兩個原因:首先是梁的長度變化會引發(fā)梁彎矩的變化,其次是梁的中和軸附近的材料利用率低。于是對于等截面梁來講這種受壓構(gòu)件的很多區(qū)段的利用率極低。在這種背景下,通過使用概念設(shè)計結(jié)構(gòu)分析,對梁截面的應(yīng)變梯度進行調(diào)整,從而使構(gòu)件保持軸心受力,從而有效地提升了材料的利用率。
4.2 增強結(jié)構(gòu)體系的整體協(xié)調(diào)性
在概念設(shè)計中的協(xié)同工作在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用,協(xié)同工作要求結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各個構(gòu)件要處于相互協(xié)作以及共同工作的狀態(tài)[3]。這種協(xié)同效應(yīng)就需要結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承載力極限的條件下不僅可以保持共同工作,同時也需要它們具有共同的耐久性。此外建筑結(jié)構(gòu)的上部與基礎(chǔ)應(yīng)該在受到載荷時保持著一個統(tǒng)一整體,共同承擔載荷。在使用磚混結(jié)構(gòu)的建筑中為了維持協(xié)同工作要通過構(gòu)造柱以及圈梁將整個結(jié)構(gòu)組合成統(tǒng)一整體進行受力,避免建筑結(jié)構(gòu)單純的依靠建筑結(jié)構(gòu)自身剛度來承受載荷。
5 結(jié)語
由于受到了傳統(tǒng)建筑理念的影響,尤其是創(chuàng)新能力的缺乏,導(dǎo)致我國建筑在進行設(shè)計的過程中出現(xiàn)了一定程度的問題,影響了建筑設(shè)計的發(fā)展。但是如果在發(fā)展的過程中將概念設(shè)計融入到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之中,就可以在發(fā)展過程中構(gòu)造出更為合理的建筑結(jié)構(gòu)體系,并達到節(jié)省原料的目的。因此為了促進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展,為建筑設(shè)計帶來更多的實惠與便利,可以進行概念設(shè)計的推廣。
參考文獻:
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