概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

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摘要：概念設(shè)計在越來越多的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中發(fā)揮著舉足輕重的作用，本文通過闡述概念設(shè)計的涵義，以期對概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用進行探討，進而獲取概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要意義和研究價值。

關(guān)鍵詞：建筑 概念設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計 前 言  隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展及人民生活水平的提高，建筑工程項目的規(guī)模越來越大、技術(shù)越來越復(fù)雜、設(shè)計涉及的影響因素越來越多，特別是建筑設(shè)計、施工、使用中的不確定性，對建筑設(shè)計提出了更高的要求。概念設(shè)計的思想、方法、手段、理論為解決上述問題提供了一個可行的、科學(xué)的、有效的技術(shù)平臺，也為處理工程設(shè)計中的不確定性影響因素提供了先進的手段。因此，從概念設(shè)計的理念入手，分析概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的有效應(yīng)用具有重要的研究價值。 一、 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的涵義 1、概念設(shè)計的概念 概念設(shè)計是指在建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計初期，工程設(shè)計師依據(jù)已知設(shè)計理論結(jié)合工程經(jīng)驗，從宏觀的角度對建筑設(shè)計方案進行概念性的分析估算和比較選擇，通過對建筑結(jié)構(gòu)的總體布局和布置必要的抗震措施，以實現(xiàn)合理設(shè)計的目標。所得方案往往概念清晰，定性正確，易于手算，避免后期設(shè)計階段中不必要的繁瑣運算，具有較好的經(jīng)濟可靠性能，同時，也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的重要依據(jù)。 2、概念設(shè)計的步驟 概念設(shè)計階段是由不斷趨于滿意的循環(huán)過程構(gòu)成的，其過程可分為以下三個階段：   (1)分析:對問題過程進行深入理解。其主要特點是信息模糊性，在分析的過程中，數(shù)據(jù)都是不完整的，以及一些可供設(shè)計人使用的都是一些較為準確的陳述。    (2)綜合:即產(chǎn)生解決方案的過程。在這個階段，運用各種知識結(jié)合工程經(jīng)驗將想法方案通過圖紙的方式綜合表達出來，其特點主要是由工程師的靈感和思維起主導(dǎo)作用，從而將建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)計意圖的圖形表達方式產(chǎn)生出來。 (3)評估:即判斷和比較選擇方案的階段。這是一個選擇循環(huán)的過程，該循環(huán)過程會一直持續(xù)直到方案達到雙方滿意為止。設(shè)計人員在進行評估時，會用功能模型方式并運用數(shù)據(jù)計算等手段將各方案進行比對選擇，以期獲取合理的經(jīng)濟可行性和技術(shù)可行性。 二、概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的經(jīng)濟合理是概念設(shè)計的最終目標。因此一個適用的、經(jīng)濟的、合理的結(jié)構(gòu)方案是概念設(shè)計的首要選擇，這其中所必須考慮的因素包括： 1、 合理選擇利于建設(shè)的建筑場地 建筑場地的選擇時設(shè)計的首要必經(jīng)階段，一個合理的利于項目建設(shè)的場地對整個結(jié)構(gòu)概念設(shè)計后期階段起到重要的作用。建筑場地的選擇首先應(yīng)遵循這幾個基本要素：建筑退界、防護距離、防火間距、日照間距、防噪間距、建筑高度控制、通視要求、現(xiàn)有地形分析等。同時在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計體系中，建設(shè)的場地應(yīng)盡量選擇有利于抗震的地點，盡量避免在不利于抗震的危險地段建造建筑，如果實在無法避免，也應(yīng)采取有效措施盡量減少和消除不利影響，一般在初步設(shè)計前就要進行勘探和選址。 2、 合理選擇建筑基礎(chǔ) 完成建筑場地的選擇后，再根據(jù)不同建筑的地形特征和結(jié)構(gòu)形式選擇合理的建筑基礎(chǔ)。一般常包括有樁基礎(chǔ)，箱形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)這三種建筑基礎(chǔ)形式。 (1)樁地基：普遍應(yīng)用于地質(zhì)松軟并且負載較大的多層建筑結(jié)構(gòu)。使用天然地基無法足夠承載時，而采用樁地基可將荷載由上部結(jié)構(gòu)傳送到下部堅實的持力層。 (2)箱形基礎(chǔ)。箱形基礎(chǔ)廣泛應(yīng)用于高層建筑中，其整體剛度適當(dāng)，可以將荷載通過上部結(jié)構(gòu)均勻地傳至下部基礎(chǔ)中，從而使結(jié)構(gòu)組成良好地得以嵌固，并且降低了箱基不均勻沉降的問題，增強了建筑物的抗震抗災(zāi)承受力。 (3)筏形基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)適用于低承載力地基、大荷載上部結(jié)構(gòu)的建筑工程。其特點是剛度大結(jié)構(gòu)整體良好，可以將上部結(jié)構(gòu)的超荷載有效地進行分散從而將基地的壓力有效的調(diào)整并解決不均勻沉降的問題。 3、 合理選擇結(jié)構(gòu)規(guī)則和對稱的建筑主體 主體建筑結(jié)構(gòu)選擇必須合理、簡單和對稱，布局合理的結(jié)構(gòu)可減小扭轉(zhuǎn)力，穩(wěn)定非結(jié)構(gòu)件工作狀態(tài)，降低耗材成本。通常建筑結(jié)構(gòu)的對稱是指抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)的對稱，可選擇較容易對稱的平面結(jié)構(gòu)如簡體框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等。另外，建筑內(nèi)結(jié)構(gòu)的對稱亦需要結(jié)合建筑平面工程對其進行合理布置。實現(xiàn)結(jié)構(gòu)基本對稱的方法可通過調(diào)整結(jié)構(gòu)剛心、建筑物質(zhì)心及平面形心的距離，使三者盡可能靠近。 4、 合理設(shè)計抗震抗災(zāi)防線 作為一個建筑最基本的要求就是必須具備良好的抗震和重力承載的能力。設(shè)計中應(yīng)設(shè)計多道抗震防線避免和消耗地震發(fā)生時的破壞性?？梢圆捎眠m當(dāng)?shù)目刂平Y(jié)構(gòu)動力來減輕建筑物受震動時破壞程度。若建筑結(jié)構(gòu)遭受強烈震動的時候，通過贅余桿件的變形和屈服可以耗散地震的能量，同時可使贅余桿件停止工作從而將避開共振效應(yīng)，使整個建筑結(jié)構(gòu)過渡到另一種穩(wěn)定的體系。 5、 合理選擇結(jié)構(gòu)剛度 設(shè)計中選擇的建筑結(jié)構(gòu)必須具備一個適當(dāng)合理的剛度，同時也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的不可忽略的指標之一。選擇合理的結(jié)構(gòu)剛度，可加長結(jié)構(gòu)的基本自振周期，從而減小地震作用的危害。合理的結(jié)構(gòu)剛度，主體承受的水平力，傾覆彎矩，地基基礎(chǔ)負擔(dān)都能有效的減少，從而配置合理數(shù)量的建筑構(gòu)造材料，減少耗材。同時，合理的主體結(jié)構(gòu)剛度，可有效減少結(jié)構(gòu)占用空間，提高建筑平面的利用率，做到既經(jīng)濟又合理。 6、 合理選用計算簡圖 計算簡圖是概念設(shè)計結(jié)構(gòu)計算的基礎(chǔ)，選擇合理的計算簡圖可以保證建筑的安全和穩(wěn)定，否則，不當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D可能引發(fā)安全事故的隱患及發(fā)生。設(shè)計合理的計算簡圖的同時，設(shè)計師應(yīng)同時提供構(gòu)造措施進行相應(yīng)的保證。 三、概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中廣泛應(yīng)用的意義 1、采用概念設(shè)計有效彌補計算機設(shè)計能力的不足 在方案設(shè)計的階段，工程師采用概念設(shè)計可彌補計算機初步設(shè)計能力不足的問題，運用自身掌握的能力選擇成本低廉、結(jié)構(gòu)合理、效果明顯的方案。 2、采用概念設(shè)計更具創(chuàng)新性     目前，工程師在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時還停留在循規(guī)蹈矩的參照過往設(shè)計、依賴規(guī)范手冊及應(yīng)用計算機設(shè)定程序進行傳統(tǒng)設(shè)計的方式，造成設(shè)計方案新意不足。采用概念設(shè)計，工程師可利用已知理論結(jié)合自身積累的工程實踐經(jīng)驗，展現(xiàn)個人先進的設(shè)計思想，從而使設(shè)計方案更具創(chuàng)意和新意。 3、采用概念設(shè)計可提高設(shè)計水平     采用概念設(shè)計可以體現(xiàn)工程師的設(shè)計水平，它以正確的設(shè)計原則為依托，解決設(shè)計存在的問題，提高設(shè)計水平。同時利用概念設(shè)計分析設(shè)計中出現(xiàn)的技術(shù)問題，可以準確的發(fā)現(xiàn)問題癥結(jié)，使最終電算結(jié)果的判斷更具可靠性。 4、采用概念設(shè)計使設(shè)計方案更為合理 在建筑設(shè)計的方案階段，采用概念設(shè)計可以有效地構(gòu)思結(jié)構(gòu)體系，進行對比并做出最終選擇。最終的設(shè)計方案具有清晰的思路、正確的定性等優(yōu)點，更為凸顯了概念設(shè)計經(jīng)濟、可靠的性能和特點，避免了設(shè)計后期階段產(chǎn)生不必要的繁瑣運算。 結(jié) 語 概念設(shè)計運用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的新思路是滿足經(jīng)濟發(fā)展需要的必要產(chǎn)物，概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的有效應(yīng)用必須在設(shè)計方案中體現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的合理性。隨著概念設(shè)計的廣泛應(yīng)用，概念設(shè)計越來越多的優(yōu)點將會被更多的工程師所發(fā)現(xiàn)和接受，并將成為今后結(jié)構(gòu)設(shè)計的主流思想。因此，研究建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計對今后建筑設(shè)計的發(fā)展是具有深遠意義的，這就需要建筑設(shè)計師不斷探索和學(xué)習(xí)，為建筑設(shè)計做出更大的貢獻。 參考文獻 [1] 林同炎.結(jié)構(gòu)概念和體系[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社 [2] 高立人，土躍.結(jié)構(gòu)設(shè)計的新思路一概念設(shè)計團.工業(yè)建筑，1999, 29(1): 20-21. [3] 吳愛菊.結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計與應(yīng)用團.溫州:溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007, 7(2): 4041. [4]林志炎，S.D.斯多臺斯伯利.結(jié)構(gòu)概念與體系「M] .北京:中國建筑下業(yè)出版社，1999: 14-35.