概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用

羅崇寧

甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司 甘肅蘭州 730000

近年來我國建筑行業(yè)發(fā)展迅速，要求建筑設(shè)計人員能夠積極在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應用到概念設(shè)計，在結(jié)合現(xiàn)代化建筑管理信息服務系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮概念設(shè)計的應用效果，促進建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理性和可行性進一步提升，從后續(xù)的建筑項目施工建設(shè)提供良好的設(shè)計方案。在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)中，科學應用概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)措施，發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，既能夠大力確保建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定度、安全性，又能夠令建筑物更加美觀、經(jīng)濟實用，進而更好地服務于社會。

1 概念設(shè)計概述

在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)中，設(shè)計師通過概念設(shè)計，可以實現(xiàn)多元化需求。設(shè)計人員應從自己擁有的設(shè)計經(jīng)驗出發(fā)，立足理論知識、設(shè)計要求來展開概念設(shè)計。除了有助于科學規(guī)劃、布局建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)單元及整個抗震系統(tǒng)外，還可以在起始階段便做好預算對比。該設(shè)計方式具有很高的準確性且概念十分明確，有助于后續(xù)設(shè)計的順利展開，從而增大建設(shè)所涉及的各方的實際效益，真正實現(xiàn)項目目標。因此，在具體的設(shè)計中，應通過概念設(shè)計、基于結(jié)構(gòu)措施來確保各專業(yè)設(shè)計的實際質(zhì)量，力爭提出更加合理、科學的方案，以更順利地完成工程建設(shè)任務。一般而言，概念設(shè)計還能夠被進一步細化，并形成研究、綜合、評估環(huán)節(jié)。其中研究指的是全方位了解項目內(nèi)容，及時找出問題所在[1]。

2 概念設(shè)計重要意義

概念設(shè)計主要指在結(jié)合用戶具體標準需求基礎(chǔ)上，進行相關(guān)的概念性產(chǎn)品的設(shè)計工作，借此實現(xiàn)模糊抽象以及形象具體的直觀轉(zhuǎn)變，保障建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學性和可行性。概念設(shè)計作為一種新型的設(shè)計理念，其需要將設(shè)計理念融入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程，促進整體設(shè)計結(jié)果得以提高。在建筑工程項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，概念設(shè)計主要處于結(jié)構(gòu)設(shè)計的初期階段，實現(xiàn)設(shè)計理念和經(jīng)驗的充分融合，隨后通過科學結(jié)構(gòu)布局方式，做好抗震設(shè)計等結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

合理應用建筑概念設(shè)計能夠提高建筑設(shè)計的合理性，可以實現(xiàn)工程師實踐能力的提升。通過加強概念設(shè)計的應用和落實能夠?qū)⒔ㄖO(shè)計師們的概念設(shè)計能力全面、科學地提升優(yōu)化，有助于培養(yǎng)設(shè)計人員改革創(chuàng)新意識。在具體應用概念設(shè)計過程中，應當明確建筑結(jié)構(gòu)受力概念，從多角度對建筑結(jié)構(gòu)的受力情況進行分析，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化。設(shè)計師秉持開拓創(chuàng)新理念，對不同建筑的需求進行合理分析，豐富和完善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，將建筑物的活力提升，可以實現(xiàn)建筑設(shè)計方案經(jīng)濟性和安全性的提升[2]。

3 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用

3.1 遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范

雖然概念設(shè)計能夠滿足部分建筑施工的特定要求，但是在實際的設(shè)計過程中，卻很少有人真正按照特定標準來執(zhí)行。如此一來，導致概念設(shè)計的效用降低，甚至出現(xiàn)無效化設(shè)計等現(xiàn)象，或推翻原設(shè)計方案進行重新設(shè)計，在很大程度上限制了施工效率的提升，在受到部分其他因素影響的情況下，甚至無法在規(guī)定工期內(nèi)完成竣工決算，從而影響建筑企業(yè)的經(jīng)營效益。

3.2 在方案選擇中應用

為了確保建筑方案的科學性，確保建筑工程的質(zhì)量要求和經(jīng)濟效益，工程管理者會比選多個規(guī)劃設(shè)計方案，不同的規(guī)劃方案存在關(guān)注點的差異性，工程管理者會根據(jù)項目的實際需求，對設(shè)計方案進行綜合評估，最終確定最適合項目建設(shè)的設(shè)計方案。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應用概念設(shè)計，能夠提高多個規(guī)劃方案的比選效率，同時確保比選過程的客觀性和科學性，有利于項目管理者做出正確的決策。同時還可用于方案的可行性分析，綜合評價諸多因素對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響，使確定的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案具有較高的可靠性，對實現(xiàn)建筑工程的社會價值和經(jīng)濟效益具有積極的促進作用[3]。

3.3 計算機分析

在建筑過程中應用計算機技術(shù)，能夠?qū)⒃O(shè)計人員從繁重的工作中解放出來，這對疏解工作壓力很有幫助。但事情有利，就會有弊。當前，設(shè)計人員對計算機技術(shù)的依賴性過強。工作能夠輕松解決，人員就會變得懈怠，不會主動深入學習專業(yè)知識。設(shè)計能力停滯不前，設(shè)計成果自然不盡如人意。要想扭轉(zhuǎn)這個局面，需要糾正錯誤看法。計算機技術(shù)是輔助工具，提升自身實力才是關(guān)鍵[3]。設(shè)計人員要有終身學習的意識，主動投身到學習中。通過不懈的努力，使知識更加充盈，可應對工作中各種變化。同時，使技術(shù)更加精湛，能夠判別計算機軟件的優(yōu)劣，以及計算結(jié)構(gòu)的準確性。

3.4 在施工場地規(guī)劃中應用

開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，首先需要就項目的施工場地進行合理規(guī)劃，為后續(xù)的工程建設(shè)施工奠定良好基礎(chǔ)。施工場地的規(guī)劃效果直接影響建筑后期的建設(shè)效果，通過概念設(shè)計的應用，能夠?qū)σ酝鶊龅匾?guī)劃中存在的弊端進行及時解決。概念設(shè)計的全局性特征，能夠幫助設(shè)計人員對地形、地質(zhì)以及建筑物結(jié)構(gòu)等進行綜合分析與協(xié)調(diào)，基于多種方案的評估進行最適合施工要求場地的選擇，減少地形地質(zhì)條件要素對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效果所造成的影響。

3.5 合理選擇建筑主體結(jié)構(gòu)

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，合理性和對稱性是設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時要遵循的基本原則。該原理可有效減少建筑材料的使用，節(jié)省建筑材料，確保建筑結(jié)構(gòu)中非結(jié)構(gòu)部件的良好安全性和穩(wěn)定性，并降低建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)力。建筑結(jié)構(gòu)對稱的特征是整個或部分建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的相互對應和統(tǒng)一，在特定的設(shè)計階段，為確保建筑物結(jié)構(gòu)的對稱性，可以對建筑物質(zhì)心或平面重心的實際距離進行合理調(diào)整，并有效調(diào)整重心，從而確保建筑結(jié)構(gòu)的對稱性。

3.6 在基礎(chǔ)設(shè)計中應用

基礎(chǔ)設(shè)計作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容，因此設(shè)計人員需要做好建筑工程的基礎(chǔ)設(shè)計工作，保障基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)作用的充分發(fā)揮，為后續(xù)施工奠定良好的基礎(chǔ)。在進行地基結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，通過概念設(shè)計的應用，可以促進設(shè)計質(zhì)量進一步提高。例如概念設(shè)計在應用于高層建筑地基筏型基礎(chǔ)時，可以分為梁板式以及平板式兩種類型，能夠幫助設(shè)計人員就施工區(qū)域的地形特點、樓層的實際承壓要求以及對施工材料的性能要求等因素進行綜合分析，借此保障地基結(jié)構(gòu)的設(shè)計合理性，為建筑工程的后續(xù)開展提供良好的基礎(chǔ)。通過概念設(shè)計的應用，不需要設(shè)計人員將過多的精力消耗在數(shù)據(jù)信息上，但需要對混凝土特性有全面系統(tǒng)的認知，保障基礎(chǔ)施工強度能夠滿足建筑工程項目的實際建設(shè)需求。

3.7 在結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計中應用

構(gòu)件材料作為建筑工程施工的基礎(chǔ)要素，概念設(shè)計的作用再大，在沒有構(gòu)件材料的支持下也無法發(fā)揮效用。從作用的角度分析概念設(shè)計可以加強建筑物的合理性與安全性，但必須以具備良好的構(gòu)件為前提。在此期間，構(gòu)件的標準應當隨著抗震需求的差異及時做出相應的調(diào)整。因為多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)屬于超靜定結(jié)構(gòu)，所以設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的過程中必須設(shè)置多道防線，當出現(xiàn)安全風險時，建筑安全就會多一份保障。

3.8 在平面結(jié)構(gòu)中應用

建筑的設(shè)計人員要充分考慮風荷載對建筑結(jié)構(gòu)造成的影響。通常建筑物越高，受到的風荷載影響越大。如果建筑物長期承受來自各水平方向力的作用，會使建筑物側(cè)面發(fā)生位移。所以，在分析建筑物遭受風荷載影響的過程中，應先對鄰近建筑物的風荷載影響進行詳細分析，將分析結(jié)論用于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作中，提高建筑工程的抗風能力。進行建筑物的整體平面設(shè)計時，可使用概念設(shè)計，對風荷載影響下建筑物結(jié)構(gòu)的側(cè)移問題進行綜合分析。選擇抗風性良好的平面類型，分析時也應考慮建筑四周的高層建筑對風壓造成的影響，根據(jù)建筑物需抵抗的豎向及水平荷載力，解決建筑平面設(shè)計中的工程問題，從而提升建筑平面的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

3.9 做好抗震設(shè)計

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中要重視抗震設(shè)計，也是最為關(guān)鍵的一步。設(shè)計人員要全面了解建筑場地情況，并準確掌握建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)。結(jié)合兩方面內(nèi)容，計算出地震荷載。依托這一數(shù)值確定配筋數(shù)量?？茖W表明，剛度、地震力、配筋數(shù)量之間存在緊密聯(lián)系，可以說是牽一發(fā)而動全身。建筑結(jié)構(gòu)的剛度提高時，地震力也會隨之增大，這時就需要配置更多的鋼筋。反之，使用鋼筋越多，說明強度、抗震力的要求越嚴苛。倘若人員抗震設(shè)計能力不足，就需要從兩方面入手，一是從理論基礎(chǔ)中汲取思路，二是從實務操作中積累經(jīng)驗。經(jīng)過一系列學習，不能說思如泉涌，但最起碼符合設(shè)計要求。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員要懂得創(chuàng)新。

4 結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用

4.1 做好結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)劃

結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率與質(zhì)量取決于設(shè)計師的綜合素質(zhì)與專業(yè)能力，因此設(shè)計師應具備相對豐富的工作經(jīng)驗，通過多年來的知識沉淀，設(shè)計師可以沉著應對任何緊急情況，及時制定策略并落到實處，有效解決問題。高效的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)劃主要是為了應對一些風險隱患而制定的，設(shè)計師可參閱行業(yè)內(nèi)資料，充分考慮工程中可能會發(fā)生的部分問題，預先設(shè)想解決方案。

4.2 在設(shè)計期間嚴格落實低碳經(jīng)濟性原則

針對于建筑空間設(shè)計來講，在設(shè)計過程中，需要重點考慮空間設(shè)計建筑的安全性和我國標準要求是否相符合，只有在保證安全性的基礎(chǔ)上考慮好設(shè)計要點才是最為合理的。在這其中。建筑安全設(shè)計設(shè)計到了諸多的要點，比如消防、抗震等均要滿足國家要求，在滿足基本性原則的基礎(chǔ)上將建筑設(shè)計的低碳經(jīng)濟性好美觀性全面的體現(xiàn)出來。對于低碳經(jīng)濟原則來講，能夠?qū)⒔ㄖ铜h(huán)境之間的聯(lián)系性體現(xiàn)出來，以此提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

4.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計中提升材料利用率

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)措施在設(shè)計師的工作中起著重要的支持作用，提供了更完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及有效執(zhí)行了與結(jié)構(gòu)活動有關(guān)的工作能力。在設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)措施的關(guān)鍵作用是有效協(xié)調(diào)設(shè)計師的設(shè)計工作。在施工和設(shè)計工作中，可以充分保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并可以有效提高建筑材料的利用率。另外，設(shè)計師必須在保證設(shè)計效果的前提下減少材料重量和材料成本，使設(shè)計工作能夠順利進行。

4.4 確保建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性以及對稱性是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的一項重要原則，因此設(shè)計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時要對其予以高度重視。而這樣的設(shè)計不僅能夠有效地減少建筑的扭矩力，而且還能提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，更好地滿足建筑質(zhì)量和安全性的要求。再有就是因為對稱性主要應用在抗側(cè)力結(jié)構(gòu)上，因此通過對結(jié)構(gòu)間距離的科學調(diào)整就能夠?qū)崿F(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的對稱性。而且科學合理的設(shè)計還能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑材料的科學應用，減少不必要的浪費，從而更好地實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟效益。

4.5 建筑結(jié)構(gòu)體系的協(xié)同工作

我國近些年建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展，促使涌現(xiàn)出了越來越多的高層建筑、超高層建筑，有的工程中會發(fā)生短柱現(xiàn)象，這不利于保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，所以需要采取加固措施。在設(shè)計過程中，通常需要采用加強構(gòu)造柱的方式發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)中所有構(gòu)件的水平應力。為此，可以采用協(xié)同設(shè)計的方法，充分發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)中每個構(gòu)建的作用，將建筑材料的利用率提高，真正地落實結(jié)構(gòu)措施和概念設(shè)計的方式，在保證建筑物質(zhì)量水平的同時加強節(jié)約，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

當前，建設(shè)項目的建設(shè)過程較為復雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計作為關(guān)鍵組成部分，不僅決定了建設(shè)項目順利實施的可能性，而且為后續(xù)建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。在建筑設(shè)計中，先進的概念設(shè)計起到的作用至關(guān)重要，可以平衡建筑的經(jīng)濟性、功能性與美觀性。為進一步完善建筑體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計，應基于概念設(shè)計大力改進、創(chuàng)新結(jié)構(gòu)措施，及時探索出最理想的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，進而有機融合概念與結(jié)構(gòu)設(shè)計，充分提升建筑水平。