鄭荔凱

【摘要】當(dāng)前，建設(shè)項目的建設(shè)過程較為復(fù)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)。另外，為了使建設(shè)項目本身的功能最大化，必須確保建設(shè)項目中的各個項目相互交互，從而保證項目的質(zhì)量和安全。同時，這些要求也將建筑設(shè)計推向了更高的標(biāo)準(zhǔn)。建筑單位各部門的工作進(jìn)度必須嚴(yán)格符合工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，以確保多個項目的可持續(xù)發(fā)展，為建設(shè)工程質(zhì)量打下堅實基礎(chǔ)。概念設(shè)計的結(jié)構(gòu)元素統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)語言，而結(jié)構(gòu)設(shè)計涵蓋了許多結(jié)構(gòu)元素，結(jié)構(gòu)設(shè)計師將每個結(jié)構(gòu)元素都體現(xiàn)在設(shè)計計劃藍(lán)圖和工程圖中，以顯示直觀的圖形。因此，必須按照土木工程規(guī)范有條不紊地進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工，以確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)、安全，并能滿足房屋使用需求?；诖?，本文主要介紹了概念設(shè)計以及結(jié)構(gòu)措施在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】概念設(shè)計;結(jié)構(gòu)措施;建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

近年來，我國建筑行業(yè)得到了迅速發(fā)展，建筑工程項目的施工規(guī)模以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜性也得到了提高，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作提出了更高的要求。如果建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會直接影響到建筑工程的施工效果跟施工效益，甚至導(dǎo)致一系列安全事故。因此，相關(guān)建筑設(shè)計人員還需要加強(qiáng)概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中的應(yīng)用力度，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和可行性進(jìn)一步提高，為建筑工程的后續(xù)建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

1、概念設(shè)計的基本概念

1.1 概念設(shè)計的內(nèi)涵

在概念設(shè)計的最初應(yīng)用中，建筑師根據(jù)設(shè)計概念評估建筑設(shè)計計劃，并參考過去的實踐經(jīng)驗，比較和分析概念設(shè)計，從宏觀層面上控制建筑結(jié)構(gòu)的形狀，參照比較結(jié)果執(zhí)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并調(diào)整和實施所需的隔振設(shè)置，以實現(xiàn)最佳設(shè)計效果。概念設(shè)計對建筑設(shè)計有很大影響，例如資本投資、施工時間和安全問題。對概念設(shè)計的巧妙運用使最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計計劃更加科學(xué)、合理、安全和可靠，還能有效減少估算和計算錯誤，改善架構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性和合理性?？梢钥闯?，概念設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計最重要的數(shù)據(jù)庫之一。

1.2 概念設(shè)計的實施步驟

設(shè)計特定應(yīng)用程序概念的過程本質(zhì)上是逐步重復(fù)整個過程的優(yōu)化過程。通常，概念設(shè)計分為四個主要階段：分析階段、綜合階段、評估階段、完成階段。在繼續(xù)進(jìn)行下一階段之前，每個步驟都必須達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。如果在任一階段發(fā)現(xiàn)計劃中有不合理的部分，則需要重新實施設(shè)計、計算和評估，直到達(dá)到目標(biāo)為止。具體分析以下四個步驟：①分析階段。在此階段收集建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，并對這些問題進(jìn)行分析和解決。分析階段的主要特征是所收集的數(shù)據(jù)和信息模棱兩可，分析后可以將各種信息最大化。②綜合階段。綜合階段是概念設(shè)計的最重要階段。在這個階段概念設(shè)計師利用自身經(jīng)驗和專業(yè)知識來制定設(shè)計計劃，然后以圖紙的形式展示設(shè)計計劃。綜合階段的設(shè)計實質(zhì)上是用來以具體形式顯示和處理建筑設(shè)計師相對抽象的設(shè)計概念，這是概念設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。③評估階段。在此階段將對設(shè)計計劃進(jìn)行專業(yè)評估，并評估其可行性，這項工作是周期性的，在計劃達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后可以開始下一步工作。在評估設(shè)計計劃時，首先要創(chuàng)建一個功能模型，然后使用各種公式對每個計劃進(jìn)行比較和分析，最后選擇一個經(jīng)濟(jì)、合理、安全、可靠的設(shè)計計劃。④完成階段。此階段主要根據(jù)已定義的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計劃來執(zhí)行相關(guān)工作，以減少后續(xù)的冗余設(shè)計工作。

2、概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性

2.1 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

通過概念設(shè)計的應(yīng)用，能夠借助架構(gòu)和對比方式，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)化與完善。因此設(shè)計人員在概念設(shè)計應(yīng)用中，需要就建筑物的總體情況進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)行設(shè)計整體框架的把握，緩解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的工作壓力，起到良好的設(shè)計成本節(jié)約效果。因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，通過概念設(shè)計的應(yīng)用，能夠促進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的科學(xué)性和合理性進(jìn)一步提高，為后續(xù)建筑項目施工建設(shè)奠定良好的設(shè)計基礎(chǔ)。

2.2 創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計模式

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，還需要結(jié)合以往大量的實踐經(jīng)驗開展設(shè)計工作。概念設(shè)計是在結(jié)合建筑工程實際情況的基礎(chǔ)上，設(shè)計出一套科學(xué)與完整的思路方案，能夠有效規(guī)避建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的各種問題，促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計效率以及設(shè)計質(zhì)量進(jìn)一步提高。在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，多是由設(shè)計人員結(jié)合設(shè)計規(guī)范進(jìn)行作業(yè)，過于依賴計算機(jī)等信息軟件以及設(shè)計結(jié)果，無法合理判斷合理性等缺陷。通過概念設(shè)計的應(yīng)用，要求設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計理念的互相交流與溝通，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的合理性和創(chuàng)新性的提升也具有積極意義。

2.3 提高建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計水平

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中通過概念設(shè)計的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的科學(xué)性與可行性。在概念設(shè)計過程中，設(shè)計人員還能夠及時發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，進(jìn)行糾正設(shè)計，通過對前期數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的方式，實現(xiàn)設(shè)計方案的優(yōu)化與完善。

3、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(yīng)用要點

3.1 科學(xué)合理的選擇結(jié)構(gòu)材料

首先，在選擇鋼材和混凝土的過程中，要結(jié)合特定的標(biāo)準(zhǔn)選擇強(qiáng)度更高的模型。通常，混凝土的強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C25。為了對結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行縱向加固，必須使用強(qiáng)度更高的鋼筋，例如HRB400鋼筋。其次，要根據(jù)具體情況，選擇更科學(xué)合理的新型建筑材料，例如鋼筋混凝土材料。在建筑的建造過程中，通常使用鋼筋混凝土材料。它是一種新型的建筑材料，可以將鋼材和混凝土有效結(jié)合在一起，并相互補(bǔ)充，從而發(fā)揮出更大的建筑作用，這種材料使建筑物穩(wěn)定而堅固。其具體優(yōu)勢體現(xiàn)在以下兩個方面：①內(nèi)層混凝土可以更有效地支撐外層鋼管，從而使兩者的優(yōu)勢相互補(bǔ)充，完美匹配，同時也充分發(fā)揮了它們的優(yōu)勢，顯著提高了它們的承載能力;②外鋼管可以有效地控制內(nèi)混凝土，從而進(jìn)一步提高混凝土的強(qiáng)度，可以大大減小變形概率。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)一步增加了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，并為超高底柱的軸向壓縮比有限的問題提供了有效的解決方案。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)體系的協(xié)同工作

建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計、構(gòu)件耐久性等方面都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要重點關(guān)注的內(nèi)容。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(qiáng)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(yīng)力。此外，成本是現(xiàn)代企業(yè)非常關(guān)注的一項工作內(nèi)容，通過優(yōu)化建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計有助于將成本降低，從而達(dá)到提升建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的作用。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(qiáng)節(jié)約，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 改善結(jié)構(gòu)抗震性能

在現(xiàn)代建筑物中，從設(shè)計評估上來看，就結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，抗震能力屬于很重要的衡量指標(biāo)。為改善結(jié)構(gòu)抗震性能，就應(yīng)基于概念設(shè)計，聯(lián)合結(jié)構(gòu)措施轉(zhuǎn)變設(shè)計思維，積累設(shè)計經(jīng)驗。在本項目中從概念設(shè)計實踐經(jīng)驗出發(fā)，集中采取措施來提升建筑結(jié)構(gòu)的實際抗震能力，具體思路如下。（1）認(rèn)真分析本項目中涉及的防震數(shù)據(jù)信息，并逐一討論會影響關(guān)聯(lián)性的基礎(chǔ)因素。統(tǒng)一認(rèn)為在規(guī)范其余客觀條件時，控制建筑原材料的質(zhì)量安全屬于增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)實際抗震能力的重要工作。所以，在開始施工前應(yīng)從現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈思想出發(fā)，以建筑原材料為項目專題設(shè)計之一。（2）根據(jù)項目立項，先全面考察結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及的參數(shù)及有關(guān)防震數(shù)據(jù)信息。在擬建目標(biāo)中，根據(jù)定位要求來調(diào)研市場，主要涉及原材料種類、名稱、性能、規(guī)格、構(gòu)成、工藝、缺點、售價等內(nèi)容。再基于試驗分析比較樣品，并統(tǒng)一確定所選原材料。（3）提出和生產(chǎn)要素一致的原材料驗收基礎(chǔ)指標(biāo)、使用指標(biāo)、生產(chǎn)指標(biāo)，并在各層次結(jié)構(gòu)的規(guī)劃設(shè)計中加以靈活運用，以確保材料質(zhì)量安全。此外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的各層次中，如在設(shè)計剪力墻中，通過指標(biāo)化方式，來嚴(yán)格控制剪力墻原材料，以滿足剪力墻參數(shù)要求，進(jìn)而改善結(jié)構(gòu)的整體安全穩(wěn)定性。（4）按照概念設(shè)計經(jīng)驗，逐一列舉施工環(huán)節(jié)所對應(yīng)的“作業(yè)要素、建設(shè)指標(biāo)”總清單，進(jìn)而提前預(yù)防施工中的不良偷工減料或刻意壓低原材料投入的現(xiàn)象，以全方位控制建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性，真正改善建筑結(jié)構(gòu)的實際抗震性能。

3.4 布設(shè)好電梯間

現(xiàn)階段，在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)中，盡管有大量選取剪力墻結(jié)構(gòu)、澆筑混凝土的建設(shè)方案，并充分確保了建筑物的系統(tǒng)性及完整度，使建筑得以凝聚成為牢固的建筑整體，但設(shè)置電梯間卻會從一定程度上削弱樓板層的作用。因此，在開洞分離建筑區(qū)時，便可按概念設(shè)計的基本應(yīng)用思路，基于一定的實踐經(jīng)驗，采取開洞預(yù)防作業(yè)方案來予以妥善處理。結(jié)構(gòu)措施的具體應(yīng)用如下。（1）按照純框架的標(biāo)準(zhǔn)，及時規(guī)避在電梯井中用到鋼混井筒。從框架及其結(jié)構(gòu)上來看，要求創(chuàng)新剪力墻設(shè)計，令抗剪切用剪力墻的量滿足實際需求。也需控制剪力墻的量以滿足對應(yīng)結(jié)構(gòu)的實際承重、受重要求。（2）本建筑高25層，要求在結(jié)構(gòu)設(shè)計中規(guī)避高度引起的非穩(wěn)定性。盡量降低錯層概率，而針對局部越層柱，則要求注意避免使用梁板，立足實際需求嚴(yán)控高度。（3）歷經(jīng)諸多次大地震災(zāi)害后，國內(nèi)也更加重視結(jié)構(gòu)設(shè)計中有關(guān)防震的因素。其中尤其關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)和防震縫間的關(guān)聯(lián)性，減小對建筑立面具體效果的影響。因此，要求從結(jié)構(gòu)措施出發(fā)，通過精準(zhǔn)計算轉(zhuǎn)換結(jié)果到施工實踐領(lǐng)域。

3.5 在平面設(shè)計中的應(yīng)用

我國建筑行業(yè)不斷發(fā)展，高層建筑數(shù)量也得到了大幅度增加，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)所受的風(fēng)荷載以及水平荷載進(jìn)一步增加，如果沒有做好平面設(shè)計工作，容易導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)側(cè)移問題，直接影響建筑物的使用性能跟安全性。通過概念設(shè)計進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計工作，需要對建筑物的側(cè)移問題進(jìn)行認(rèn)真考慮，在進(jìn)行方案設(shè)計過程中，應(yīng)盡量降低建筑物承受的風(fēng)荷載。進(jìn)行概念設(shè)計時，需要就建筑物周圍物體受到的風(fēng)荷載影響進(jìn)行認(rèn)真觀察，借此保障建筑物能夠具備良好的風(fēng)荷載抵抗效果。此外，在概念設(shè)計過程中，要求設(shè)計人員在平面設(shè)計過程中對建筑物結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行綜合考慮。在剛度選擇過程中，要求設(shè)計人員能夠通過詳細(xì)計算進(jìn)行剛度的確定，避免剛度不足對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性所產(chǎn)生的影響。

應(yīng)用概念設(shè)計進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計過程中，需要對抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行完善，最大限度地保障建筑結(jié)構(gòu)自身的抗傾覆能力。通過概念設(shè)計能夠促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計效果進(jìn)一步提高，將建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載能力、水平荷載抵抗力以及抗側(cè)力結(jié)構(gòu)控制在合理范疇內(nèi)，對建筑結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定性以及后期使用安全性的提高具有積極意義。

結(jié)語：

在設(shè)計建筑工程結(jié)構(gòu)過程中，需要涉及諸多的內(nèi)容，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需求的把控，將結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點明確，同時應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對施工現(xiàn)場情況的充分考慮，科學(xué)地分析前期勘察資料，動態(tài)把控施工現(xiàn)場環(huán)境，根據(jù)實際情況做好結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的設(shè)計。設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)融合應(yīng)用概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計措施，將建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的效果優(yōu)化，將建筑工程主體結(jié)構(gòu)、抗震性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂清海.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(yīng)用[J].建材與裝飾，2017（16）.

[2]陳立新.探索概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].居舍，2019（14）.

[3]李林.分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的概念設(shè)計及結(jié)構(gòu)措施關(guān)鍵研究[J].智能城市，2019，5（13）.