基于建筑與結(jié)構(gòu)融合度提升的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究

李超

摘要：社會(huì)進(jìn)步不僅體現(xiàn)在文明上，而且體現(xiàn)在人類文明的各個(gè)方面，特別是建筑領(lǐng)域。隨著人們對(duì)建筑需求的不斷增加，建筑師有必要加強(qiáng)對(duì)建筑新功能的挖掘，加強(qiáng)建筑與結(jié)構(gòu)的融合，創(chuàng)新基于建筑自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，要滿足建筑造型、功能和空間效果的要求。本文從建筑與結(jié)構(gòu)一體化程度的提高出發(fā)，探討了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的研究。

社會(huì)進(jìn)步不僅體現(xiàn)在文明上，而且體現(xiàn)在人類文明的各個(gè)方面，特別是建筑領(lǐng)域。隨著人們對(duì)建筑需求的不斷增加，建筑師有必要加強(qiáng)對(duì)建筑新功能的挖掘，加強(qiáng)建筑與結(jié)構(gòu)的融合，創(chuàng)新基于建筑自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，要滿足建筑造型、功能和空間效果的要求。本文從建筑與結(jié)構(gòu)一體化程度的提高出發(fā)，探討了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的研究。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新

（一）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新中的概念化設(shè)計(jì)

對(duì)于建筑設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的概念設(shè)計(jì)分析，可以清晰合理地選擇建筑結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)建筑的使用和需求，合理地選擇建筑位置，建筑布局可以從多樣性的角度進(jìn)行分析，保持設(shè)計(jì)的合理化，這是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新中概念設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容。

（二） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的構(gòu)件與細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容不僅體現(xiàn)在概念設(shè)計(jì)上，還體現(xiàn)在構(gòu)件設(shè)計(jì)和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上。在構(gòu)件設(shè)計(jì)方面，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)適當(dāng)提高建筑結(jié)構(gòu)的配置水平，合理選擇構(gòu)件尺寸。在這一過(guò)程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)構(gòu)件的配筋進(jìn)行分析，以確保在建設(shè)工程施工中，大部分構(gòu)件配筋在結(jié)構(gòu)配筋的范圍內(nèi)。

（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與藝術(shù)設(shè)計(jì)的配合

對(duì)于建筑而言，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與藝術(shù)設(shè)計(jì)的融合程度決定了建筑成功的水準(zhǔn)。成功的體系結(jié)構(gòu)一般都有一個(gè)好的、實(shí)用的結(jié)構(gòu)體系，并且根據(jù)不同的需求有不同的側(cè)重點(diǎn)。建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑藝術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要注意設(shè)計(jì)的美觀性和藝術(shù)性，還要注意結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和合理性。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的意義

（一）提高建筑物的經(jīng)濟(jì)效益

在現(xiàn)代社會(huì)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新具有重要意義，主要體現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能夠在一定程度上提高建筑的經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)，隨著樓層高度的增加，越來(lái)越多的建筑物的需求將導(dǎo)致建筑墻體面積和支撐樓層柱的尺寸發(fā)生變化，這與墻體面積和主體結(jié)構(gòu)的尺寸密切相關(guān)。相應(yīng)地，結(jié)構(gòu)的重量將繼續(xù)增加，導(dǎo)致建筑物的地基承載力成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分。由此可以看出，控制建筑物的高度，保證建筑物的每一層都能得到足夠的光線，可以減少建筑物與建筑物之間的距離，從而控制土地利用面積。通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新和優(yōu)化，可以對(duì)提高建筑的經(jīng)濟(jì)效益起到重要作用。

（二）提高建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)用與功能效益

建筑設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是滿足人們的生活需要，為人們提供一個(gè)舒適的環(huán)境。因此，必須滿足以下兩個(gè)方面的要求：一是抗震設(shè)計(jì)。近年來(lái)，世界各地不時(shí)發(fā)生局部地震。因此，針對(duì)不同地區(qū)、不同環(huán)境，必須重視建筑物的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。二是建筑方面的綜合計(jì)算。面對(duì)資金、結(jié)構(gòu)等不同方面，我們需要不斷細(xì)化工程造價(jià)，只有這樣才能有效地保證工作的順利進(jìn)行。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

（一）綜合考量與減輕自重的原則

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循綜合考慮、減輕自重的原則。在綜合考慮方面，要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，考慮建筑物的長(zhǎng)期效益，在保證建筑物正常使用功能的前提下，降低施工成本。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與優(yōu)化應(yīng)充分利用先進(jìn)的建筑科學(xué)技術(shù)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合考慮，滿足建筑工程結(jié)構(gòu)的需要。在減輕自身重量方面，主要是減輕建筑本身的重量。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，應(yīng)注意合理優(yōu)化建筑工程構(gòu)件，確保建筑工程抗震性能良好，自身重量輕，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)自身重量。

（二）結(jié)合實(shí)際與合理受力的原則

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循現(xiàn)實(shí)與合理受力相結(jié)合的原則。在結(jié)合實(shí)際方面，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)堅(jiān)持從建筑的實(shí)際出發(fā)，從更全面的角度考慮建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)和情況。比如，要從經(jīng)濟(jì)、氣候、地質(zhì)條件等方面明確哪些自然條件和環(huán)境會(huì)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目產(chǎn)生影響，制定合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。在合理應(yīng)力方面，主要從應(yīng)力和對(duì)稱角度分析了建筑物應(yīng)力和變形的影響因素。根據(jù)受力和變形情況，選用具有一定抗力的建筑材料來(lái)改進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

四、基于建筑與結(jié)構(gòu)融合度提升的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究

（一）建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化模型的建立與優(yōu)化方案的選擇

從建筑與結(jié)構(gòu)一體化的層面，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新是十分必要的。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有必要建立一個(gè)更加優(yōu)化的建筑模型。模型建立后，確定了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案：①在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平影響較大，所以在選擇參數(shù)時(shí)，要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，明確建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體工作量;② 在綜合參數(shù)的基礎(chǔ)上，確定目標(biāo)參數(shù)，設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的要求，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。在選擇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案時(shí)，應(yīng)從確定的優(yōu)化方案中選擇相對(duì)合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新優(yōu)化方案。

（二）建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與優(yōu)化

在提高建筑與結(jié)構(gòu)一體化的理念下，通過(guò)對(duì)建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新與優(yōu)化的關(guān)鍵。在上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新和優(yōu)化過(guò)程中，要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，做好建筑剪力墻的設(shè)計(jì)，從根本上保證建筑剪力墻的質(zhì)量，使其分布呈現(xiàn)出均勻性的特點(diǎn)。上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以通過(guò)剪力墻總質(zhì)量的均勻分布來(lái)優(yōu)化。同時(shí)，外部環(huán)境可能會(huì)對(duì)建筑物的上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。通過(guò)對(duì)建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和優(yōu)化，減少外部環(huán)境對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響。即使在相對(duì)惡劣的環(huán)境中，建筑結(jié)構(gòu)也不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。

（三）嚴(yán)格按照建筑設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)規(guī)范的是為了有效地提高建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，減少安全事故的發(fā)生，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，設(shè)計(jì)人員必須嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)范。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，很多設(shè)計(jì)人員會(huì)因?yàn)橐恍┰O(shè)計(jì)條件而忽略了建筑本身的設(shè)計(jì)規(guī)范，這是絕對(duì)不可以的，而且有很大的危險(xiǎn)性，所以設(shè)計(jì)人員必須了解設(shè)計(jì)規(guī)范的重要性，如果在施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，存在不符合提出并及時(shí)糾正相關(guān)規(guī)范的設(shè)計(jì)行為，以防止安全隱患。

五、結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，可以有效地節(jié)約建筑成本和建筑總成本，延長(zhǎng)建筑使用壽命，為社會(huì)創(chuàng)造更多的價(jià)值。目前，仍有一些建設(shè)項(xiàng)目在工程建設(shè)中缺乏對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的重視。對(duì)此，本文研究從經(jīng)濟(jì)效益和建設(shè)成本的角度，分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的意義，從綜合考慮、減輕自重、聯(lián)系實(shí)際、合理受力等方面闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，并著重從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化模型的建立、優(yōu)化方案的選擇等方面進(jìn)行論述，對(duì)建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，為提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新水平，促進(jìn)建筑業(yè)發(fā)展提供參考。

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