概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

姚競(jìng) 安徽地平線建筑設(shè)計(jì)有限公司

概念設(shè)計(jì)是指將建筑工程概念作為基礎(chǔ)，結(jié)合建筑工程的客觀規(guī)律來(lái)達(dá)到建筑工程要求的設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中可以科學(xué)、合理地調(diào)整設(shè)計(jì)對(duì)象，盡可能實(shí)現(xiàn)建筑工程的宏觀設(shè)計(jì)。隨著人們生活品質(zhì)的提升，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，為了緊跟社會(huì)時(shí)代發(fā)展的步伐，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中充分應(yīng)用概念設(shè)計(jì)這一方法，這種方法能夠有效地提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。為了不斷地完善概念設(shè)計(jì)這一體系，設(shè)計(jì)人員需要將自身累積的經(jīng)驗(yàn)、精確地計(jì)算方法按照相關(guān)規(guī)范條例來(lái)優(yōu)化概念設(shè)計(jì)，確保概念設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)能夠在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮出來(lái)。

一、概念設(shè)計(jì)概述

概念設(shè)計(jì)通常指建筑初始設(shè)計(jì)階段所提出的建筑結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計(jì)人員可以依據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn)或者設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容分別從宏觀、微觀角度進(jìn)行合理的分析。在具體分析過(guò)程中，可以將概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容合理地滲透進(jìn)來(lái)，優(yōu)化和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)建筑物的整體布局和結(jié)構(gòu)。同時(shí)，還可以根據(jù)實(shí)際情況，采取恰當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，從而能夠?qū)⒏拍钤O(shè)計(jì)的科學(xué)性更好地體現(xiàn)出來(lái)。一般情況下，提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案時(shí)以概念設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，方案具有準(zhǔn)確定位和清晰等特點(diǎn)。為了避免設(shè)計(jì)后期出現(xiàn)大量煩瑣的運(yùn)算，一般情況下，概念設(shè)計(jì)在初期設(shè)計(jì)階段就會(huì)合理簡(jiǎn)化后期的運(yùn)算問(wèn)題，有效避免了設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)出現(xiàn)失誤。目前，大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備有很大的依賴性，但概念設(shè)計(jì)明確要求不能在方案的初期設(shè)計(jì)階段利用計(jì)算機(jī)設(shè)備，一定要由建筑師進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和處理，才能確保造價(jià)的合理性，才能設(shè)計(jì)出擁有最佳效果的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

二、概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）在場(chǎng)地合理規(guī)劃中的應(yīng)用

建筑場(chǎng)地的合理規(guī)劃是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最基礎(chǔ)也是最重要的部分，其選擇與設(shè)計(jì)的科學(xué)合理與否直接關(guān)系到建筑整體建設(shè)的可行性，而且也會(huì)關(guān)系到后期使用效果，概念設(shè)計(jì)在建筑場(chǎng)地規(guī)劃中的有效落實(shí)能確保各種弊病問(wèn)題及時(shí)解決。概念設(shè)計(jì)的全局性會(huì)將目光聚焦在包括地形、地質(zhì)以及建筑物結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)上，比如在進(jìn)行場(chǎng)地選擇時(shí)要將施工場(chǎng)地實(shí)際情況的綜合分析作為項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，多種方案評(píng)估下選擇最適合于施工要求的場(chǎng)地，減少地形地質(zhì)條件優(yōu)劣對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響；再如建筑物之間的光照間距上來(lái)說(shuō)，尤其是對(duì)于高層住房建筑而言，更要在設(shè)計(jì)中考慮到地方光照、樓層高度等情況，還有人口密度以及停車位布局，建筑物進(jìn)出口方向、流量設(shè)計(jì)等，不僅保證建筑設(shè)計(jì)與施工用地之間的良好契合，更確保完工后的適用性，提高應(yīng)用效果。

（二）在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)部分同樣是關(guān)鍵部分，尤其是地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)效果發(fā)揮，才能使后續(xù)各項(xiàng)施工順利開(kāi)展。地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有很多概念設(shè)計(jì)應(yīng)用方法，比如在高層建筑地基筏型基礎(chǔ)上的概念設(shè)計(jì)上就有梁板式和平板式兩種，此外還可將有樁地基、箱型基礎(chǔ)等結(jié)合設(shè)計(jì)方案中，以實(shí)際施工地形地質(zhì)、樓層承壓要求、材料選擇等進(jìn)行綜合評(píng)估，確保地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上更能滿足項(xiàng)目目標(biāo)?？拐鹪O(shè)計(jì)中會(huì)有更多需要設(shè)計(jì)者考慮的內(nèi)容，即便應(yīng)用概念設(shè)計(jì)不需要設(shè)計(jì)者過(guò)多聚焦于數(shù)據(jù)信息，但混凝土特性需有全面而系統(tǒng)認(rèn)知，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剛度符合設(shè)計(jì)需要，進(jìn)而對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)剛度乃至其抗震能力加以分析，獲得綜合反饋后再擇優(yōu)方案，對(duì)接建筑結(jié)構(gòu)剛度、材料數(shù)量與地震影響力之間關(guān)系來(lái)選擇材料數(shù)量，從而在確保建筑結(jié)構(gòu)具備良好抗震能力的基礎(chǔ)上對(duì)建筑材料成本投入加以控制，實(shí)現(xiàn)建筑整體抗震設(shè)計(jì)的科學(xué)合理。

（三）在剖面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

概念設(shè)計(jì)在建筑剖面設(shè)計(jì)中主要是設(shè)計(jì)建筑的豎向結(jié)構(gòu)和傳力立，因此需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：（1）嚴(yán)格控制錨固深度。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制錨固深度，確保錨固深度在合適的范圍中，使建筑結(jié)構(gòu)的中心點(diǎn)降低，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。（2）確保建筑高度比合理。建筑的高度比是非常重要的一個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，為了確保概念設(shè)計(jì)中高度比的正確和合理，設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算和核對(duì)，將建筑結(jié)構(gòu)高度比控制在合理的范圍中，不僅提高了建筑結(jié)構(gòu)的安全性，還能夠控制一定的建筑造價(jià)。（3）建筑結(jié)構(gòu)過(guò)渡需緩慢。由于目前大多數(shù)建筑都是高層建筑，豎向結(jié)構(gòu)和傳力受到許多因素的影響，因此基礎(chǔ)層到頂層的豎向傳力需要盡可能緩慢的過(guò)渡，以免建筑豎向結(jié)構(gòu)剛度出現(xiàn)較大變化，不利于建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。緩慢地進(jìn)行力的過(guò)度能夠有效地提高建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載力。

（四）在平面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著我國(guó)城市化的發(fā)展，建筑物的高度也越來(lái)越高，建筑物受到的風(fēng)荷載也會(huì)隨著高度的增加不斷增大，如果長(zhǎng)時(shí)間受到較大的水平力作用，就很容易導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)側(cè)移的現(xiàn)象。所以，建筑平面設(shè)計(jì)應(yīng)用概念設(shè)計(jì)時(shí)需要優(yōu)先考慮建筑物的側(cè)移問(wèn)題。一般情況下，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)時(shí)，需要盡可能減少建筑物受到的風(fēng)荷載。不僅如此，在進(jìn)行建筑平面設(shè)計(jì)時(shí)，利用概念設(shè)計(jì)還需要觀察建筑物周圍物體對(duì)風(fēng)荷載的影響，確保建筑物對(duì)風(fēng)荷載有足夠的抵抗能力。除此之外，概念設(shè)計(jì)在建筑平面設(shè)計(jì)中除了風(fēng)荷載還需要考慮建筑物結(jié)構(gòu)的抗震作用，因此，設(shè)計(jì)建筑平面盡量采用簡(jiǎn)單的方式來(lái)表示，在剛度的選擇上，要通過(guò)詳細(xì)的計(jì)算來(lái)選擇，以免剛度過(guò)小不利于建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。概念設(shè)計(jì)在建筑平面設(shè)計(jì)中不僅要完善抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，還需要最大程度上保障建筑結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力。

（五）在抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在正式進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，首先要做的就是分析建筑場(chǎng)地，對(duì)于抗震方面的設(shè)計(jì)，通常情況下會(huì)要求設(shè)計(jì)師明確施工中使用的混凝土等級(jí)、初始尺寸等參數(shù)信息，之后根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行計(jì)算，得出地震力大小參數(shù)，以此來(lái)明確后期實(shí)際施工中所需要的配筋數(shù)量。從整體上來(lái)看，結(jié)構(gòu)剛度、地震力以及配筋數(shù)量三者之間是呈相關(guān)的，換句話說(shuō)若結(jié)構(gòu)剛度大時(shí)，地震力大小也就會(huì)增大，同時(shí)需要配筋的數(shù)量也會(huì)隨之增多；相反，若建筑施工中需要用到的配筋數(shù)量多時(shí)，則說(shuō)明結(jié)構(gòu)剛度比較大，地震力也隨之增大，以上也就在一定程度上加劇了地震力度，也就無(wú)法切實(shí)達(dá)成抗震成效。而通過(guò)應(yīng)用概念設(shè)計(jì)，能夠?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在實(shí)際設(shè)計(jì)中帶來(lái)設(shè)計(jì)靈感，擴(kuò)寬設(shè)計(jì)思路，不會(huì)受到因傳統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)的限制影響。例如在隔震消能方面的概念設(shè)計(jì)，將隔震層設(shè)置在建筑物主體和各基礎(chǔ)之間。在建筑物頂端位置設(shè)置反擺等，以上都會(huì)在很大程度上減少地震效果，同時(shí)也就達(dá)成抗震設(shè)計(jì)成效。

（六）在協(xié)同工作中的應(yīng)用

協(xié)同工作是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念，即在一個(gè)建筑物中，其所有的內(nèi)部建筑結(jié)構(gòu)，能夠承載極限狀態(tài)下的合力受力，而整個(gè)建筑不被破壞。這需要加強(qiáng)各個(gè)結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的配合，從而發(fā)揮每個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)建的作用。協(xié)同工作還體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件在受力中，分工盡量平均。技術(shù)人員必須結(jié)合建筑項(xiàng)目的整體需求，提高對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度要求的關(guān)注，在確保結(jié)構(gòu)的承載力符合建筑要求的基礎(chǔ)上，提高建筑面積結(jié)構(gòu)的占用率和平面利用率，并減少項(xiàng)目中建材的損耗，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)布局與設(shè)計(jì)要求相符合。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用概念設(shè)計(jì)是現(xiàn)代化建筑發(fā)展的必要過(guò)程，結(jié)合當(dāng)下先進(jìn)的建筑管理信息服務(wù)系統(tǒng)，將之與概念設(shè)計(jì)有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，更能實(shí)現(xiàn)概念設(shè)計(jì)在構(gòu)件組合、置換等應(yīng)用上的積極價(jià)值，加上設(shè)計(jì)者在視覺(jué)感官、應(yīng)用功能、結(jié)構(gòu)質(zhì)量等方面的控制，能將建筑本體各項(xiàng)功能充分發(fā)揮出來(lái)。