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

王智慧 孫建德

摘要：隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展及人民生活水平的提高，建筑工程項目的規(guī)模越來越大、技術(shù)越來越復雜、設(shè)計涉及的影響因素越來越多，特別是建筑在設(shè)計、施工、使用中的不確定性，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求。概念設(shè)計的思想、方法、理論為解決上述問題提供了一個可行的、科學的、有效的技術(shù)平臺，也為處理工程設(shè)計中的不確定性影響因素提供了先進的手段。因此，從概念設(shè)計的意義及現(xiàn)原則入手，分析概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的有效應(yīng)用具有重要的研究價值。

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)；現(xiàn)狀；應(yīng)用

我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，建筑領(lǐng)域的不斷擴大，促使建筑業(yè)在各個方面都要進行研究、創(chuàng)新，其中概念設(shè)計就是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新的主要途徑。本文筆者通過對概念設(shè)計的分析，具體說明了概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，（方面去掉）提供些理論上的參考。

1概念設(shè)計應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要意義

第一，克服設(shè)計中電算分析的某些不足。借助于計算機系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，雖然對于設(shè)計效率有所提高，但是計算機軟件的采用也會帶來某些誤差，尤其是計算機軟件的選用是否得當，將直接影響設(shè)計結(jié)果的真實性。除此之外，隨著計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，設(shè)計人員對計算機形成了過分依賴，對于計算結(jié)果過分信任，從而造成某些設(shè)計失誤。將概念設(shè)計應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計之中，設(shè)計人員會對設(shè)計概念形成充分理解，對于結(jié)構(gòu)設(shè)計目標加以明確，能夠及時發(fā)現(xiàn)電算誤差，克服了電算分析中的不足之處。

第二，完善了結(jié)構(gòu)設(shè)計。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中引入概念設(shè)計理念，提高了設(shè)計人員對結(jié)構(gòu)概念的掌握程度，開拓了設(shè)計人員的設(shè)計思路與靈感。當設(shè)計人員對于建筑結(jié)構(gòu)概念具有充分認識時，概念混亂以及定性錯誤等問題出現(xiàn)的概率自然減少，對于設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題能夠及時的發(fā)現(xiàn)，并采取相應(yīng)的解決方案。隨著概念設(shè)計的不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也得以完善，設(shè)計人員將創(chuàng)新出更多的設(shè)計技術(shù)，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平進一步提高。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計的原則

2.1結(jié)構(gòu)的簡化性

在建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要求盡量簡單化。主要的內(nèi)容就是簡化傳力的手段，提高整體結(jié)構(gòu)的承受能力。所以，在建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要對整體建筑的受力設(shè)計和部位進行準確的計算，對受力和承受力進行研究，防止出現(xiàn)承受力比較薄弱的情況，影響建筑質(zhì)量。

2.2結(jié)構(gòu)完整性

建筑工程對結(jié)構(gòu)的設(shè)計，應(yīng)能收集慣性力，并能將慣性力分配給各子結(jié)構(gòu)設(shè)計的阻力，這就要求每一個抗力子結(jié)構(gòu)都要有能夠承受一定的載力，才能夠抵抗一些自然的災害以及其他的外力作用出現(xiàn)的破壞。

2.3結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和均勻性

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)則性以及均勻性，能更好的保證建筑工程的質(zhì)量，防止建筑工程被破壞或者是其他程度的損壞，能夠從根本上提高建筑工程的質(zhì)量。建筑工程分布質(zhì)量的規(guī)則性以及均勻性，能夠讓建筑工程更好的擁有抵抗自然災害破壞的能力。

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

3.1概念設(shè)計優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案

經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案才是一個成功的設(shè)計方案，所以要選擇一個可行性強的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系力求做到受力明確，傳力簡捷，同一結(jié)構(gòu)單元宜采用相同結(jié)構(gòu)體系，地震區(qū)應(yīng)按照平面和豎向規(guī)則進行設(shè)計。在對工程的設(shè)計要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)、施工條件等情況進行綜合分析的基礎(chǔ)上，還要與建筑、水、暖、電等專業(yè)充分協(xié)商，進行結(jié)構(gòu)選型，確定合理結(jié)構(gòu)方案。

3.2建筑場地的合理選擇

建筑場地的選擇作為設(shè)計前首要考慮的因素，同時也是一個對于結(jié)構(gòu)設(shè)計起著決定性與基礎(chǔ)性作用的因素。在進行建筑場地選擇中一般要考慮到以下因素：防護距離、建筑退界、日照間距等。此外在結(jié)構(gòu)設(shè)計中還要充分的考慮抗震等因素，盡量避免在危險地段選址。實在不能避免的情況下可以采取相應(yīng)的抗震措施，在設(shè)計前對抗震地點以及勘測進行分析。

3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計中協(xié)同工作概念的應(yīng)用

通常在工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計與制作過程中會融入?yún)f(xié)同工作的概念，所謂協(xié)同工作是指某個工業(yè)產(chǎn)品未達以使用壽命期間，某個結(jié)構(gòu)零件發(fā)生損壞對產(chǎn)品的整體性能產(chǎn)生影響。而對于建筑結(jié)構(gòu)而言，協(xié)同工作是指建筑工程中要將每個部件的作用充分發(fā)揮出來，實現(xiàn)其與其他零件的互相配合。協(xié)同工作要求產(chǎn)品零部件的使用壽命相似，并且承受基本相同的荷載，不得出現(xiàn)長時間受力不均的問題。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的協(xié)同工作要注意正確處理基礎(chǔ)與上部的關(guān)系，保證二者形成一個有機的整體，例如磚混結(jié)構(gòu)受自身剛度的影響會發(fā)生不均勻沉降，因此可以利用鋼圈與構(gòu)造柱之間形成一個統(tǒng)一的整體來抵御。

此外，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，配合也表明，當建筑物受力時，結(jié)構(gòu)的各部分應(yīng)均勻受力，水平應(yīng)力應(yīng)保持在較高的水平。在高層建筑的設(shè)計中，應(yīng)盡量避免短柱，使每個柱的水平應(yīng)力相互接近，同時達到最大承載力。然而，在實際工程中，建筑物層數(shù)越多，豎向與水平方向所產(chǎn)生的荷載力變越大，相應(yīng)的地層橫截面積也會逐漸增大，會導致高層建筑物底部的幾層出現(xiàn)短柱現(xiàn)象。針對這種情況，可以在柱截面設(shè)置豎直槽，將矩形柱改為野外柱，以提高結(jié)構(gòu)的承載力，減少短柱現(xiàn)象。

3.4合理設(shè)計抗震抗災防線

作為一個建筑最基本的要求就是必須具備良好的抗震和重力承載的能力。設(shè)計中應(yīng)設(shè)計多道抗震防線從而避免和消耗地震發(fā)生時的破壞性?？梢圆捎眠m當?shù)目刂平Y(jié)構(gòu)動力的方法來減輕建筑物受震動時的破壞程度。若建筑結(jié)構(gòu)遭受強烈震動的時候，通過贅余桿件的變形和屈服可以耗散地震的能量，同時可使贅余桿件停止工作從而將避開共振效應(yīng)，使整個建筑結(jié)構(gòu)過渡到另一種穩(wěn)定的體系。

3.5概念設(shè)計在電算分析中的應(yīng)用

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，計算機及其結(jié)構(gòu)程序在結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中得到了大量的應(yīng)用。但是，計算機技術(shù)在給我們帶來方便的同時，也會讓我們對其產(chǎn)生過分的依賴，陷入認為電算結(jié)果是絕對正確、可靠的誤區(qū)。因為不同的計算機軟件的選擇、使用或數(shù)據(jù)輸入不當都會造成計算結(jié)果不合理、甚至錯誤無法被及時發(fā)現(xiàn)。

4結(jié)語

近年來，伴隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，施工企業(yè)在努力追求建筑的低投入和高產(chǎn)出的同時，也逐漸強調(diào)建筑的風格和特性。概念設(shè)計可構(gòu)造更合理的建筑結(jié)構(gòu)體系，并節(jié)省原料，成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的寵兒，得到越來越多的應(yīng)用和推廣，逐漸發(fā)展成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主導思想，也將獲得更遠的發(fā)展，為建筑設(shè)計實現(xiàn)更多的便利和優(yōu)惠。

參考文獻：

[1]賈今釗.概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2015，01：18-19.

[2]杜江軍.試論概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016（30）：338.

（作者單位：中國華西工程設(shè)計建設(shè)有限公司沈陽分公司1

中冶沈勘工程技術(shù)有限公司2）