閆燕燕

摘? ? 要：文章簡述了概念設(shè)計(jì)的含義，闡述了概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)布置、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造措施中的一些體現(xiàn)，認(rèn)為概念設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈魂，呼喚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員持之以恒的學(xué)習(xí)和鉆研專業(yè)知識，扎實(shí)基礎(chǔ)理論，重視概念設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計(jì)? 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1? 概述

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中所指的概念設(shè)計(jì)，是指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)選型、布置、分析計(jì)算、截面設(shè)計(jì)到細(xì)部處理的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，對所遇到的問題，在符合建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)的基礎(chǔ)理論的前提下，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮全面因素，確定合理的分析、計(jì)算以及處理方法，力求得到最為經(jīng)濟(jì)、合理的、安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得簡潔，方便，設(shè)計(jì)人員不必通過手算各種復(fù)雜的力學(xué)公式來進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只要模型建立的合理，荷載輸入的準(zhǔn)確，PKPM、YJK等各大設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用可輕而易舉的將構(gòu)件的受力分析呈現(xiàn)出來。然而，人和軟件是有本質(zhì)區(qū)別的，軟件不是萬能的，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)注重培養(yǎng)自己主觀分析判斷構(gòu)件受力的能力，并能區(qū)分軟件的計(jì)算結(jié)果是否符合實(shí)際受力，做出正確合理的結(jié)構(gòu)方案，這個(gè)判斷的過程即為概念設(shè)計(jì)。

對于同一個(gè)建筑方案，不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師會給出不同的結(jié)構(gòu)布置方案。假設(shè)有一個(gè)7層的住宅建筑，它的結(jié)構(gòu)形式可以是異形柱框架，可以是剪力墻，甚至可以是框架剪力墻結(jié)構(gòu)，不同的設(shè)計(jì)師會給出不同的結(jié)構(gòu)布置，即便定準(zhǔn)了同一結(jié)構(gòu)形式，荷載的選擇，計(jì)算參數(shù)的確定，材料的選用也會有區(qū)別，這些就需要設(shè)計(jì)人員自己做出判斷，所以概念設(shè)計(jì)也體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)方案的選擇中。

概念設(shè)計(jì)需要處理的問題很多，貫穿從結(jié)構(gòu)選型到施工完畢的全過程，概念設(shè)計(jì)的目的，就是為了處理各種意想不到的外部因素的干擾，確保結(jié)構(gòu)體系合理，安全，經(jīng)濟(jì)。概念設(shè)計(jì)對設(shè)計(jì)師的整體要求比較高，筆者認(rèn)為概念設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為核心的部分，需要一直探索，精益求精。

2? 概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)

2.1? 結(jié)構(gòu)布置過程中的概念設(shè)計(jì)

建筑的初步設(shè)計(jì)階段就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員參與討論平面及豎向的布置了，在滿足建筑設(shè)計(jì)師千奇百怪的創(chuàng)造靈感的同時(shí)，必須兼顧到結(jié)構(gòu)的布置是否合理，盡量做到最簡單、最經(jīng)濟(jì)、最合理，大致原則為：首先平面應(yīng)盡量對稱，使整個(gè)建筑的質(zhì)量中心與剛度中心之間的距離減小，質(zhì)心和剛心重合就會滿足結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下不會產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對結(jié)構(gòu)有利;其次是滿足豎向不應(yīng)有過大的剛度突變，豎向構(gòu)件應(yīng)上下貫通，避免轉(zhuǎn)換，否則會在水平力的作用下產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中的現(xiàn)象，對整體結(jié)構(gòu)不利。

比如剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻布置應(yīng)對稱，Y方向要成榀，建筑的四角應(yīng)布置，可以抵抗較大的扭轉(zhuǎn)作用;梁板的布置要求傳力簡單明確，以最快的方式將樓板荷載傳遞到主梁上，然后傳遞到豎向構(gòu)件，最后傳遞到基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)布置不合理，導(dǎo)致荷載傳遞周期過長，會使結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，不但導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，容易產(chǎn)生意想不到的破壞，也會造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)，所以結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)力求結(jié)構(gòu)受力合理，簡單。

2.2? 基礎(chǔ)中的概念設(shè)計(jì)

筆者認(rèn)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最為重要的部分，然而地基土的不確定性最強(qiáng)，地基勘測并不能完全真實(shí)的反映地基土的實(shí)際情況，所以基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)更加需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員具備扎實(shí)的基本功和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，概念設(shè)計(jì)在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)的至關(guān)重要！

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要綜合考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)和地基之間的相互作用，地基基礎(chǔ)承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的全部荷載，上部結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)變形也有約束作用，基礎(chǔ)的剛度變化、基礎(chǔ)的沉降變形也會對上部結(jié)構(gòu)的次應(yīng)力、豎向構(gòu)件的開裂有一定影響，所以它們?nèi)咧g相互作用相互影響。此外，不同的基礎(chǔ)計(jì)算模型也會在基礎(chǔ)的計(jì)算中存在區(qū)別。

實(shí)際工作中遇到的基礎(chǔ)問題很多，一旦遇到地下水，就會涉及更多的專業(yè)知識：抗浮的計(jì)算，選擇抗拔樁或者抗拔錨桿或者可以單純的通過增加配重解決抗浮，是否設(shè)置防水板等等問題，都需要通過聯(lián)系上部結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)剛度，基礎(chǔ)變形，造價(jià)等因素綜合考慮，所以基礎(chǔ)的選型，布置，計(jì)算基礎(chǔ)時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)都應(yīng)適當(dāng)選擇，力求設(shè)計(jì)出最經(jīng)濟(jì)、合理的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。

2.3? 截面設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)

截面設(shè)計(jì)一般情況下是通過計(jì)算構(gòu)件的正截面、斜截面等確定截面尺寸及配筋，滿足要求即可。然而很多情況下，并非如此。前文提到的PKPM、YJK等結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件求得的計(jì)算結(jié)果，很多情況下與實(shí)際受力狀況相差甚遠(yuǎn)，設(shè)計(jì)人員需要在電算的基礎(chǔ)上通過判斷構(gòu)件的實(shí)際受力，分析比對其合理性。比如下圖為一實(shí)際案例：圖中L1為懸挑梁，模型計(jì)算所用軟件為YJK1.8.3.0，計(jì)算得到的配筋面積為該懸挑梁上部配筋面積1300mm2，L2跨度7.5m，支撐在L1上，設(shè)計(jì)人員認(rèn)為該模型所得的計(jì)算結(jié)果偏小，故繪制施工圖時(shí)，人為加大此梁配筋，電算結(jié)果加之設(shè)計(jì)人員的思考，確保結(jié)構(gòu)安全可靠。

鋼筋用量算出后還涉及選筋的問題，不同構(gòu)件，甚至同一構(gòu)件的不同部位選筋也不盡相同，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中與鋼筋直徑相關(guān)的計(jì)算公式很多，比如鋼筋錨固長度的計(jì)算、裂縫寬度的計(jì)算等，以錨固長度為例：鋼筋越粗，錨固長度越長，尤其在需要加固植筋的項(xiàng)目中，錨固長度是非常重要的考量因素，所以當(dāng)錨固體厚度較小時(shí)，選擇較細(xì)的鋼筋則可以減小錨固長度，防止植筋深度過大，刺穿錨固體。

樓板厚度一般取自跨度的1/30～1/40，但當(dāng)樓板兩側(cè)有較大洞口時(shí)，樓板厚度應(yīng)適當(dāng)加大，并增加樓板配筋率，提高樓板剛度，盡量保證樓板與整體的一致性。

2.4? 構(gòu)造措施中的概念設(shè)計(jì)

提起構(gòu)造措施，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中并不少見?？拐鹪O(shè)計(jì)、高層設(shè)計(jì)中對構(gòu)造措施的規(guī)定也很多，比如《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中為了保證上部結(jié)構(gòu)的地震作用可以順利傳遞到下部結(jié)構(gòu)，對于體型收進(jìn)結(jié)構(gòu)的樓板厚度、配筋方式及配筋率都有相應(yīng)的規(guī)定。為了減小溫度應(yīng)力對樓板的影響，可以適當(dāng)提高樓板的配筋率等等。結(jié)構(gòu)計(jì)算可以保證整體建筑的安全性，構(gòu)造措施的加強(qiáng)則能減少局部構(gòu)件出現(xiàn)的質(zhì)量問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將結(jié)構(gòu)計(jì)算與構(gòu)造措施聯(lián)合起來使用，對結(jié)構(gòu)整體的安全性起到有效提高的作用。

3? 結(jié)語

概念設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈魂，概念設(shè)計(jì)同時(shí)要求設(shè)計(jì)人員具備扎實(shí)的理論知識和大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員持之以恒的學(xué)習(xí)和鉆研。它的目的是使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)，合理，實(shí)際工作當(dāng)中遇到的問題，有時(shí)候是必須靠概念設(shè)計(jì)支撐的，施工現(xiàn)場遇到一些緊急的小問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不能一味的靠軟件計(jì)算結(jié)果來回復(fù)，這時(shí)候概念設(shè)計(jì)就顯得異常重要?？傊?，概念設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈魂，應(yīng)該被足夠重視起來。

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