當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的應(yīng)用

陳日振

（云浮市建筑設(shè)計院有限公司 廣東云浮 527300）

0 前言

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個建筑施工流程中關(guān)鍵環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的高低也會對建筑施工質(zhì)量造成直接的影響，而且現(xiàn)代化建筑體系中通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計可提前對整個施工項目重難點、部門銜接、風(fēng)險預(yù)制等方面加以事前規(guī)劃，對提升建筑質(zhì)量和適用性均有積極推動作用。概念設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中創(chuàng)新突破點，往往打破常規(guī)結(jié)構(gòu)局限，將設(shè)計者的經(jīng)驗和知識充分結(jié)合起來，從更全局化角度對建筑結(jié)構(gòu)加以分析，以促進(jìn)其更加安全、美觀、舒適等，是當(dāng)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可或缺的關(guān)鍵要素。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的簡要概述

我們都知道，設(shè)計規(guī)劃是建筑工程項目最開始的環(huán)節(jié)之一，完成項目決策之后，就需要對整個工程結(jié)構(gòu)加以設(shè)計，結(jié)合客觀準(zhǔn)確的施工數(shù)據(jù)和施工要求，參考各方意見，完成施工設(shè)計方案，整個規(guī)劃過程不僅嚴(yán)謹(jǐn)全面，更要求各數(shù)據(jù)信息明確、施工環(huán)節(jié)清楚，以對具體施工質(zhì)量加以保證?，F(xiàn)代建筑施工設(shè)計中不僅要凸顯嚴(yán)謹(jǐn)，保證質(zhì)量，更追求全局觀，對于施工設(shè)計外的問題，比如提高建筑美觀度、安全性、整體化等，就需要結(jié)合概念設(shè)計，其主要是指在未經(jīng)過詳細(xì)數(shù)據(jù)測量計算下，結(jié)合建筑知識、感官以及經(jīng)驗對建筑結(jié)構(gòu)加以規(guī)劃，使其框架更加科學(xué)穩(wěn)定，解決施工難度和問題。所以要想完成概念設(shè)計，設(shè)計者不但要具備足夠的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計知識和經(jīng)驗，更需要對項目目標(biāo)有全面且綜合的分析。

概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有效應(yīng)用有很大優(yōu)勢：啟發(fā)設(shè)計人員以新思路完成結(jié)構(gòu)設(shè)計，打破傳統(tǒng)設(shè)計理念的限制，將建筑結(jié)構(gòu)整體性能結(jié)合考慮，減少某一項結(jié)構(gòu)中過多資源投入，從而加強(qiáng)建筑成本控制；此外還能促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化，將以往破碎、零散的施工結(jié)構(gòu)整合起來，對其施工目標(biāo)和表現(xiàn)性能加以統(tǒng)一，使各建筑構(gòu)件與組成部分之間的關(guān)系更加明確，結(jié)合結(jié)構(gòu)承載力以及施工環(huán)境變化情況提高設(shè)計方案的安全性，減少施工問題和隱患[1]。

概念設(shè)計一般會遵循這么三個階段：①分析階段，是對各施工要求及標(biāo)準(zhǔn)的全面了解與分析，建筑項目的具體用途、施工目標(biāo)、建筑方要求等，嘗試結(jié)合問題完成設(shè)計構(gòu)思；②綜合階段，這一過程中主要是結(jié)合建筑知識和經(jīng)驗對設(shè)計構(gòu)思加以完善規(guī)整，完成整體規(guī)劃，設(shè)計者通過圖紙或電腦軟件等將抽象想法表現(xiàn)出現(xiàn)，逐步細(xì)化，完成整體設(shè)計；③評估階段，在前兩個階段中會設(shè)計者會出現(xiàn)很多種思路和想法，需要進(jìn)一步多元結(jié)合施工標(biāo)準(zhǔn)、成本等開展綜合評估分析，對各種設(shè)計的特征以及可實施性進(jìn)行評判，選取最佳的設(shè)計理念作為建筑的參考。

2 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中具體應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中很多地方都會應(yīng)用到概念設(shè)計，小到基礎(chǔ)構(gòu)件的設(shè)計與組合，大到整體建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化完善，在建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、安全、美觀等應(yīng)用層面上都起到重要作用，本文主要從一些基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)用上簡要分析。

2.1 在建筑場地合理規(guī)劃中的應(yīng)用

建筑場地的合理規(guī)劃是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計最基礎(chǔ)也是最重要的部分，其選擇與設(shè)計的科學(xué)合理與否直接關(guān)系到建筑整體建設(shè)的可行性，而且也會關(guān)系到后期使用效果，概念設(shè)計在建筑場地規(guī)劃中的有效落實能確保各種弊病問題及時解決。概念設(shè)計的全局性會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)行場地選擇時要將施工場地實際情況的綜合分析作為項目結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，多種方案評估下選擇最適合于施工要求的場地，減少地形地質(zhì)條件優(yōu)劣對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響；再如建筑物之間的光照間距上來說，尤其是對于高層住房建筑而言，更要在設(shè)計中考慮到地方光照、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)計等，不僅保證建筑設(shè)計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。

2.2 在建筑基礎(chǔ)設(shè)計中的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基礎(chǔ)設(shè)計部分同樣是關(guān)鍵部分，尤其是地基結(jié)構(gòu)設(shè)計上，保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)效果發(fā)揮，才能使后續(xù)各項施工順利開展。地基結(jié)構(gòu)設(shè)計上有很多概念設(shè)計應(yīng)用方法，比如在高層建筑地基筏型基礎(chǔ)上的概念設(shè)計上就有梁板式和平板式兩種，如圖1、圖2所示，此外還可將有樁地基、箱型基礎(chǔ)等結(jié)合設(shè)計方案中，以實際施工地形地質(zhì)、樓層承壓要求、材料選擇等進(jìn)行綜合評估，確保地基結(jié)構(gòu)設(shè)計上更能滿足項目目標(biāo)[2]。抗震設(shè)計中會有更多需要設(shè)計者考慮的內(nèi)容，即便應(yīng)用概念設(shè)計不需要設(shè)計者過多聚焦于數(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)計中剛度符合設(shè)計需要，進(jìn)而對整個建筑結(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)上對建筑材料成本投入加以控制，實現(xiàn)建筑整體抗震設(shè)計的科學(xué)合理。

圖1 梁板式筏型地基

2.3 在建筑結(jié)構(gòu)置換上的應(yīng)用

圖2 平板式筏型地基

對建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件加以置換是很多大型建筑概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)規(guī)劃上的應(yīng)用方法，通過對建筑構(gòu)件加以創(chuàng)新優(yōu)化，能改變以往單調(diào)的空間構(gòu)造，也能多理論結(jié)合增強(qiáng)構(gòu)件既有性能，發(fā)揮出更好的結(jié)構(gòu)效果。以柱為例，傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中往往單一將其認(rèn)為是承重布置，在造型設(shè)計，樣式調(diào)整上很難有所改變，圓柱體、方形體大概就是一般柱子主要形態(tài)了，但是在概念設(shè)計中其卻可以獲得別樣的色彩，如衍生出來的樹形柱、V形柱等，某一圖書館內(nèi)的樹形柱設(shè)計，如圖3所示，巨大樹形柱以大小三根樹枝狀柱子支撐著屋頂，結(jié)合三角形原理大大提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，而且也在空間形態(tài)布局上增添更多美感。構(gòu)件置換的概念設(shè)計對很多大型建筑結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生很大影響，除結(jié)構(gòu)更加嚴(yán)謹(jǐn)、安全，而且在視覺感受及空間形態(tài)上更能多方考慮，為建筑布局整體創(chuàng)新提供重要推動力[3]。

圖3 大型建筑內(nèi)的樹形柱設(shè)計

2.4 在結(jié)構(gòu)構(gòu)件組合中的應(yīng)用

建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的有序協(xié)調(diào)組合一直都是各建筑設(shè)計環(huán)節(jié)中的核心內(nèi)容，而建筑結(jié)構(gòu)本身就是不同構(gòu)件之間通過傳力實現(xiàn)的架構(gòu)，凸顯建筑的實際功能和外觀美感。概念設(shè)計對此比較強(qiáng)調(diào)的是構(gòu)件類型要與自然生態(tài)、社會經(jīng)濟(jì)、人文藝術(shù)等方面融合，賦予構(gòu)件組合的不僅是結(jié)構(gòu)完整與穩(wěn)定，更要增加空間布局、外象表現(xiàn)等方面的革新，從而使不同的構(gòu)件能實現(xiàn)彼此間的優(yōu)勢互補(bǔ)。以博物館建筑設(shè)計為例，其中構(gòu)件類型與數(shù)量上都相當(dāng)豐富，所能實現(xiàn)的組合內(nèi)容也更加全面，比如可以通過力流優(yōu)化與空間意境、視覺感受、美學(xué)理念之間的結(jié)合，實現(xiàn)多種設(shè)計目標(biāo)的有機(jī)統(tǒng)一，為博物館布局打造更寬闊和聚焦的展示空間，提高構(gòu)件組合有效性。

3 結(jié)束語

總之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計是現(xiàn)代化建筑發(fā)展的必要過程，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)計有機(jī)聯(lián)系起來，更能實現(xiàn)概念設(shè)計在構(gòu)件組合、置換等應(yīng)用上的積極價值，加上設(shè)計者在視覺感官、應(yīng)用功能、結(jié)構(gòu)質(zhì)量等方面的控制，能將建筑本體各項功能充分發(fā)揮出來。