分析概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

羅長生

在良好經(jīng)濟(jì)的支撐下，國內(nèi)建筑領(lǐng)域及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展越來越快，城市內(nèi)建筑數(shù)量不斷增加，且建筑物的性能、質(zhì)量與使用年限持續(xù)優(yōu)化，造型樣式也日漸新穎。對(duì)于建筑施工而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是初始階段的重要組成，為了確保項(xiàng)目的整體質(zhì)量，首先應(yīng)提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，以此進(jìn)一步提升建筑產(chǎn)品的使用質(zhì)量。

1.芻議概念設(shè)計(jì)

1.1 概念設(shè)計(jì)的作用

作為全新的設(shè)計(jì)理念，概念設(shè)計(jì)的主要作用是提高建筑物初始設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。一般情況下，概念設(shè)計(jì)僅用于特定設(shè)計(jì)，顧名思義就是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)及施工的籠統(tǒng)概括，并未經(jīng)過真正計(jì)算和分析，但可凸顯整體結(jié)構(gòu)和子結(jié)構(gòu)之間的力學(xué)關(guān)系以及構(gòu)件延展性。概念設(shè)計(jì)是中國建筑設(shè)計(jì)的重要組成，可以滿足建筑的整體布局與特殊要求，從而達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的目的[1]。

1.2 概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的差異

從本質(zhì)上講，概念設(shè)計(jì)僅限特定要求或標(biāo)準(zhǔn)的建筑施工中，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建筑整體設(shè)計(jì)最為常見的一部分，兩者之間存在本質(zhì)上的差異。較之概念設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用范疇更為廣泛，但概念設(shè)計(jì)可滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無法達(dá)到的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。另外，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可獲得精確的數(shù)值計(jì)算結(jié)果以及詳細(xì)的理論分析，概念設(shè)計(jì)則會(huì)影響建筑結(jié)構(gòu)的投資金額與工期長短[2]。

2.概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的重要意義

2.1 概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性

近些年來，建筑行業(yè)發(fā)展迅猛，在科技、經(jīng)濟(jì)、理念、技術(shù)等多個(gè)方面的支持下，建筑行業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)域內(nèi)的創(chuàng)新，快速普及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與信息技術(shù)等高新科技，提高了施工效率，提升了建筑質(zhì)量，有利于為客戶提供更高端、更優(yōu)質(zhì)的建筑產(chǎn)品。對(duì)于概念設(shè)計(jì)而言，其本身的定性化特征雖然限制了自身的發(fā)展，但從另一個(gè)角度來看，也不失為一種天然優(yōu)勢[3]。

概念設(shè)計(jì)的重要意義主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，首先是由于在當(dāng)前的設(shè)計(jì)理論中存在很多不足之處，例如混凝土的相關(guān)設(shè)計(jì)等。概念設(shè)計(jì)自出現(xiàn)以來，有效解決了諸如內(nèi)力計(jì)算與截面設(shè)計(jì)等矛盾，最終導(dǎo)致計(jì)算出的真實(shí)力值存在差異。其次是在設(shè)計(jì)初期，初始的設(shè)計(jì)無法通過電子設(shè)備獲取，只得依靠籠統(tǒng)的概念進(jìn)行模糊的探討，而概念設(shè)計(jì)恰巧符合這一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用意義

概念設(shè)計(jì)在具體的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，有三個(gè)應(yīng)用意義：（1）利用概念設(shè)計(jì)可有效避免電腦設(shè)計(jì)的缺陷；（2）大幅提升設(shè)計(jì)水平，設(shè)計(jì)師們通過提前落實(shí)概念設(shè)計(jì)，逐步明確建筑功能、用處等，從而確保設(shè)計(jì)質(zhì)量；（3）確保設(shè)計(jì)方案的有效性，建筑設(shè)計(jì)過程中，利用概念設(shè)計(jì)可形成良好的施工構(gòu)思，并以此做出合理的施工決策[4]。

3.概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

3.1 遵循相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)律

雖然概念設(shè)計(jì)能夠滿足部分建筑施工的特定要求，但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，卻很少有人真正按照特定標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行。如此一來，導(dǎo)致概念設(shè)計(jì)的效用降低，甚至出現(xiàn)無效化設(shè)計(jì)等現(xiàn)象，或推翻原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，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[5]。

3.2 在抗震設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在具體應(yīng)用概念設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)師必須首先充分了解并學(xué)習(xí)概念設(shè)計(jì)，在了解概念設(shè)計(jì)后，發(fā)現(xiàn)該設(shè)計(jì)理念可有效融入建筑物抗震設(shè)計(jì)中，并起到關(guān)鍵作用。對(duì)于建筑抗震設(shè)計(jì)而言，概念設(shè)計(jì)就像源頭一樣，很多設(shè)計(jì)理念均是出自概念設(shè)計(jì)。不論是強(qiáng)柱弱梁還是加強(qiáng)區(qū)域等，均需概念設(shè)計(jì)作為基礎(chǔ)，方可切實(shí)保障建筑產(chǎn)品的抗震性與安全性。

3.3 在結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

構(gòu)件材料是建筑施工的基礎(chǔ)，概念設(shè)計(jì)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(jì)可以加強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)隨著抗震需求的差異及時(shí)做出相應(yīng)的調(diào)整。因?yàn)槎鄶?shù)建筑結(jié)構(gòu)屬于超靜定結(jié)構(gòu)，所以設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過程中必須設(shè)置多道防線，當(dāng)出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，建筑安全就會(huì)多一份保障[6]。

3.4 注意事項(xiàng)

在運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)師必須注意以下三點(diǎn)：（1）分析該設(shè)計(jì)是否具備經(jīng)濟(jì)性，企業(yè)的最終目的是以盈利為主；（2）選擇科學(xué)合理的計(jì)算方法和設(shè)計(jì)圖紙；（3）由于操控措施和應(yīng)用軟件存在差異，因此設(shè)計(jì)結(jié)果也會(huì)出現(xiàn)差異。當(dāng)出現(xiàn)沖突時(shí)，設(shè)計(jì)師需認(rèn)真分析運(yùn)算數(shù)據(jù)，利用自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)合理把控設(shè)計(jì)進(jìn)程。

4.結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用途徑

4.1 選擇合理的建筑施工現(xiàn)場

眾所周知，施工場地對(duì)于建筑施工而言具有重要意義，其選擇必須具備合理性，科學(xué)選擇施工場地有助于工程項(xiàng)目的順利施工。由此可見，相關(guān)工作人員在準(zhǔn)備階段就應(yīng)當(dāng)做好該項(xiàng)工作，綜合考慮影響因素，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的基礎(chǔ)條件。合理的建筑施工場地對(duì)綜合條件的考究較為嚴(yán)格，包括防護(hù)距離、建筑退界以及日照范圍等。

4.2 選擇科學(xué)的結(jié)構(gòu)材料

除了施工場地外，建筑結(jié)構(gòu)施工材料也是影響工程質(zhì)量的重要因素，建筑工程結(jié)構(gòu)所涉及到的材料類型較為豐富，其中最常見的是鋼筋與混凝土，這兩種建材是建筑質(zhì)量的審查核心。由于概念設(shè)計(jì)的本質(zhì)，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)結(jié)合該項(xiàng)工程的特定要求進(jìn)行選購建材，而非一味地按照普通建筑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行購置，以加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性[7]。

例如，一般的建筑工程均挑選強(qiáng)度達(dá)到C20 的箍筋與混凝土，同時(shí)縱向筋應(yīng)達(dá)到10mm 的直徑標(biāo)準(zhǔn)，且強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)必須達(dá)到C25 水平。另一方面，建筑材料的選擇與購置必須充分考慮建材本身與建筑整體的契合度。具體而言，鋼筋結(jié)構(gòu)的連接區(qū)域必須按照一、二級(jí)抗震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接固定，以此確保建筑整體結(jié)構(gòu)的安全質(zhì)量，并充分考慮節(jié)點(diǎn)與弱桿件兩部分。

4.3 制定高效結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率與質(zhì)量取決于設(shè)計(jì)師的綜合素質(zhì)與專業(yè)能力，因此設(shè)計(jì)師應(yīng)具備相對(duì)豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，通過多年來的知識(shí)沉淀，設(shè)計(jì)師可以沉著應(yīng)對(duì)任何緊急情況，及時(shí)制定策略并落到實(shí)處，有效解決問題。高效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃主要是為了應(yīng)對(duì)一些風(fēng)險(xiǎn)隱患而制定的，設(shè)計(jì)師可參閱行業(yè)內(nèi)資料，充分考慮工程中可能會(huì)發(fā)生的部分問題，預(yù)先設(shè)想解決方案。

4.4 注意事項(xiàng)

隨著概念設(shè)計(jì)這一理念在建筑行業(yè)中的深入滲透，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的合理性與科學(xué)性均得以有效提升。雖然概念設(shè)計(jì)在建筑行業(yè)中迅速普及，但是在應(yīng)用過程中仍然存在諸多問題有待解決?；诖耍O(shè)計(jì)師在落實(shí)概念設(shè)計(jì)的過程中需要注意四點(diǎn)問題：一是參考建筑的抗震要求，二是重視建材的抗震性能，三是做好構(gòu)件組合，四是嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)方案。

建筑施工各環(huán)節(jié)中均存在協(xié)同作業(yè)的形式，同時(shí)協(xié)同工作也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所必須考慮的因素之一。協(xié)同作業(yè)能夠全面反映各構(gòu)件之間的配合關(guān)系，基于此，充分激發(fā)構(gòu)件的最大性能。協(xié)同核心即為各組構(gòu)件的性能指標(biāo)，具體表現(xiàn)在荷載以及壽命等多個(gè)方面，高度重視接觸結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)等各環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，以不影響質(zhì)量為前提，盡可能縮減施工設(shè)計(jì)成本。

基于協(xié)同工作的合理性，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可幫助企業(yè)節(jié)省大量梁結(jié)構(gòu)中的材料消耗，同時(shí)不會(huì)對(duì)構(gòu)件的完整性帶來任何影響，甚至降低構(gòu)件本身的重量。其原理就是當(dāng)具備構(gòu)件軸心受力狀態(tài)時(shí)，材料的利用水平將被大幅提升，因此做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，相當(dāng)于幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)了降本增效。

5.結(jié)語

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容極其復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)師的能力要求較高，需要同時(shí)具備充足的專業(yè)知識(shí)沉淀以及相對(duì)豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。只有將專業(yè)知識(shí)與工作實(shí)踐相互融合，融會(huì)貫通，才能提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、安全性與適用性。除此之外，還應(yīng)積極努力地創(chuàng)新我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，總結(jié)出一套真正適合國情的高效結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。