張得果

南京雨盛建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司，江蘇南京 210012

在建筑工程的設(shè)計(jì)施工中，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將直接影響到建筑的施工安全、美觀性以及與其周邊環(huán)境的和諧性。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑行業(yè)中具有十分重要的地位，在設(shè)計(jì)中必須綜合考慮到其物理力學(xué)的合理性、施工建設(shè)的可操作性、社會(huì)的審美觀念、使用功能的實(shí)現(xiàn)以及其經(jīng)濟(jì)性等多方面的因素。我國目前在建筑行業(yè)中主要依靠計(jì)算機(jī)來完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方式能夠較好的滿足物理力學(xué)方面的要求，從而保證建筑的使用安全。然而這種設(shè)計(jì)也具有一定的局限性，會(huì)使得建筑的結(jié)構(gòu)形態(tài)缺乏特色，也難以完全真實(shí)的呈現(xiàn)出建筑的實(shí)際施工環(huán)境，以及對氣象和地質(zhì)條件等可變因素的考慮。而概念設(shè)計(jì)將極大的解決這些問題，為建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來全新的理念和模式，讓建筑更加富有時(shí)代特點(diǎn)，因此概念設(shè)計(jì)已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要發(fā)展方向之一，具有較高的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

1 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用概念設(shè)計(jì)的意義

所謂的概念設(shè)計(jì)主要指的是通過分析用戶的具體要求，將理論上的要求轉(zhuǎn)化成能夠體現(xiàn)該要求的概念性產(chǎn)品。因此概念設(shè)計(jì)根本的出發(fā)點(diǎn)是用戶的實(shí)際需求，而后通過設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造將其抽象理念具象化，從而形成設(shè)計(jì)思路。而在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用概念設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中的一個(gè)新的發(fā)展方向，集中體現(xiàn)在設(shè)計(jì)建筑的總體結(jié)構(gòu)以及抗震設(shè)計(jì)方面，既要把握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體原則，也要關(guān)注每一個(gè)細(xì)小的局部構(gòu)件，不斷完善每個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)的合理性和科學(xué)性，并在確保建筑安全和質(zhì)量的基礎(chǔ)上，完善建筑的功能，以更好地滿足用戶的需要。這種設(shè)計(jì)方式能夠充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性，改變目前建筑行業(yè)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中過度依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)而形成的高度雷同的設(shè)計(jì)風(fēng)格，充分體現(xiàn)出設(shè)計(jì)師個(gè)人的設(shè)計(jì)風(fēng)格和特點(diǎn)，從而創(chuàng)作出更加富有時(shí)代氣息的作品。另外，也可以對計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中的各種問題進(jìn)行補(bǔ)充和完善，提高設(shè)計(jì)的效率。

2 在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用概念設(shè)計(jì)的基本原則

2.1 應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化

在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)要求其結(jié)構(gòu)應(yīng)體現(xiàn)簡單性這一原則，對傳力途徑進(jìn)行簡化，從而增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)承載能力。所以在應(yīng)用概念設(shè)計(jì)方式進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)精確計(jì)算并分析建筑結(jié)構(gòu)的受力情況，深入研究建筑的位移以及其內(nèi)力，對可能發(fā)生薄弱的部位要采取有效措施來盡量避免。

2.2 應(yīng)保持建筑結(jié)構(gòu)的整體性

在應(yīng)用概念設(shè)計(jì)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確保對慣性力能夠予以聚集，并可以向各個(gè)豎向抗側(cè)的局部構(gòu)件中傳遞慣性力。因此建筑的各局部構(gòu)件的承載能力應(yīng)保持一致，從而提高建筑整體的抗震性能，以減少地震等其他的自然災(zāi)害對建筑所產(chǎn)生的破壞。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)均勻規(guī)則

在應(yīng)用概念設(shè)計(jì)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使建筑結(jié)構(gòu)保持均勻規(guī)則，提高建筑結(jié)構(gòu)剛性以機(jī)器分布質(zhì)量的均衡性，這樣不僅可以防止建筑結(jié)構(gòu)在使用的過程中出現(xiàn)坍塌或破壞，還能夠使建筑物增強(qiáng)抵抗各種災(zāi)害因素侵?jǐn)_的能力。

2.4 對建筑結(jié)構(gòu)的選型進(jìn)行優(yōu)化

在應(yīng)用概念設(shè)計(jì)進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)要對建筑結(jié)構(gòu)的布置方式進(jìn)行優(yōu)化。還要綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)中各個(gè)基本構(gòu)建的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和實(shí)際載荷情況來對建筑的結(jié)構(gòu)形式的體系加以優(yōu)化選擇。

3 應(yīng)用概念設(shè)計(jì)模式進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到施工場地的選擇設(shè)計(jì)中

為了提高建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性，建筑場地也需要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，從而為建筑工程的順利展開創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)。所以也需要將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于建筑場地的選擇中，對多種要素進(jìn)行綜合性的考慮。建筑結(jié)構(gòu)在形態(tài)選擇及其穩(wěn)固性和安全性方面在很大程度上都要受到地形條件的制約，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要根據(jù)建筑的具體情況以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的要求來選擇適合開展工程建設(shè)的相應(yīng)地形。而地質(zhì)因素也會(huì)直接影響到建筑結(jié)構(gòu)，特別是建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。所以在工程選址時(shí)要全面評估施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件，以保證其地質(zhì)條件適合工程項(xiàng)目的施工建設(shè)。尤其是施工區(qū)域的地質(zhì)活動(dòng)情況將嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)固性，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)建筑的抗震性能，對相關(guān)的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的優(yōu)化，從而保證建筑的安全使用。

3.2 將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析過程中

目前在建筑行業(yè)中主要使用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。然而計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)這種方式存在一定的局限性，無法完全滿足設(shè)計(jì)要求并實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的。由于計(jì)算機(jī)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)存在一定的不足，會(huì)影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。因此應(yīng)將概念設(shè)計(jì)引入大計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)分析中，而不能單純依賴計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)，并將其作為設(shè)計(jì)的唯一參考。設(shè)計(jì)人員應(yīng)全面掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論知識，并不斷總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從而理性的評估計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和分析結(jié)果，對其所給出的設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性和科學(xué)性進(jìn)行判斷，并充分結(jié)合設(shè)計(jì)的目的和實(shí)際情況來優(yōu)化調(diào)整計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，從而減少計(jì)算機(jī)的分析失誤對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案所帶來的影響。

3.3 將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中

建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有十分重要的地位。將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中可以使基礎(chǔ)設(shè)計(jì)更加合理科學(xué)。進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面勘察工程項(xiàng)目所在的施工現(xiàn)場的水文地質(zhì)條件和周邊環(huán)境，以保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)形式與其所處位置的地理?xiàng)l件相符合，并利用概念設(shè)計(jì)來選擇建筑基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形態(tài)。建筑工程在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的形式中比較常見有箱型或筏型基礎(chǔ)等不同的形態(tài)。由于筏型結(jié)構(gòu)的地基基礎(chǔ)僅能承受較小的壓力，所以在設(shè)計(jì)中要由建筑的上部結(jié)構(gòu)來分擔(dān)地基荷載，才能防止地基出現(xiàn)沉降問題。而如果在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中使用箱型基礎(chǔ)時(shí)，建筑周圍的低層將于地基結(jié)構(gòu)形成緊密聯(lián)系的一個(gè)整體，并且基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)將分散建筑上部結(jié)構(gòu)的壓力，有利于提高建筑的穩(wěn)固性和安全性。

3.4 將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中

抗震設(shè)計(jì)在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是重點(diǎn)考慮的因素之一，建筑的抗震性能將直接影響到建筑使用中的安全性，并關(guān)系到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此要在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中充分應(yīng)用概念設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑平面情況來合理布置其結(jié)構(gòu)體系，對建筑的整體結(jié)構(gòu)形式以及局部構(gòu)件的結(jié)構(gòu)力學(xué)關(guān)系進(jìn)行綜合性的分析和設(shè)計(jì)。還要對建筑的結(jié)構(gòu)剛心、物質(zhì)心以及平面形心的位置進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整，從而減少建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)力，使建筑結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，從而提高建筑結(jié)構(gòu)在抗震方面的性能。另外還需要全面考慮會(huì)對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的氣象情況、地質(zhì)條件以及建筑的周邊環(huán)境等多種要素，結(jié)合設(shè)計(jì)理論知識與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來采取多種措施以增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。

3.5 將概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中

在一些高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)將發(fā)揮更大的作用。由于高層建筑結(jié)構(gòu)會(huì)承受較大的水平負(fù)荷，因此其容易產(chǎn)生側(cè)移的問題，需要通過在設(shè)計(jì)方案中對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化來解決這一問題。所以設(shè)計(jì)人員要積極應(yīng)用概念設(shè)計(jì)，對各種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行綜合性的考慮，并對抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化選擇，從而完成高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中還要考慮到高層建筑周邊環(huán)境中其他建筑的結(jié)構(gòu)和位置等因素，全面分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的風(fēng)壓布局帶來的各種影響，從而采取更加有針對性的設(shè)計(jì)方案來增加建筑的荷載能力和抗側(cè)力。同時(shí)還要對建筑結(jié)構(gòu)的平面進(jìn)行簡化。在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的各種問題比較多，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極應(yīng)用概念設(shè)計(jì)來提高設(shè)計(jì)水平，通過對設(shè)計(jì)方案的不斷優(yōu)化來提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的。

4 結(jié)語

由于我國城市建設(shè)的不斷加快，建筑行業(yè)還將獲得更大的發(fā)展空間，而建筑行業(yè)中的各項(xiàng)施工技術(shù)和設(shè)計(jì)理念都需要隨著時(shí)代的變化而更新，才能適應(yīng)社會(huì)公眾對于建筑在形態(tài)功能以及審美觀念上的新的要求。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式和觀念已經(jīng)無法完全滿足現(xiàn)實(shí)的需求，因此必須進(jìn)行創(chuàng)新。概念設(shè)計(jì)不僅是對目前所使用的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方式的補(bǔ)充和完善，也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未來的發(fā)展方向。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極學(xué)習(xí)相關(guān)的設(shè)計(jì)理念，把握其設(shè)計(jì)思想，并將其設(shè)計(jì)原理充分的應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，從而設(shè)計(jì)出富有風(fēng)格特點(diǎn)和人文氣息的獨(dú)特作品，推動(dòng)我國建筑行業(yè)的發(fā)展。