建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計

許 偉

（中國建筑技術(shù)集團有限公司浙江建筑設(shè)計分院，浙江 杭州 310000）

隨著時代的進步，科技的發(fā)展，我國人民的生活水平越來越高，對生活質(zhì)量的要求也逐漸提高。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需要，滿足消費者的需求，我國的建筑行業(yè)在建筑結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計也在改革發(fā)展。在國外先進設(shè)計理念的影響下，我國結(jié)構(gòu)工程師也在總結(jié)自身的設(shè)計經(jīng)驗，利用概念設(shè)計的新理念來進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。概念設(shè)計是指在沒有經(jīng)過計算的前提下，特別是在沒有條件進行精確的力學(xué)分析，或者在設(shè)計規(guī)范中沒有定義的情況下，從整體的角度來進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。通常包括整體的設(shè)計布置，以及抗震方面的細節(jié)設(shè)計。通過整體來進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的宏觀調(diào)控。

一、概念設(shè)計的重要性

在傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)工程師依據(jù)以前的設(shè)計施工經(jīng)驗，經(jīng)過不斷的總結(jié)和追求完善，設(shè)計經(jīng)驗與理念也在實際工作中得到進步和創(chuàng)新。隨著時間的推移，經(jīng)驗不斷豐富，設(shè)計理念不斷完善，設(shè)計的作品逐漸成熟。但是，由于很多工程在創(chuàng)新方面的努力不夠，習(xí)慣于依據(jù)規(guī)范和設(shè)計手冊等傳統(tǒng)書籍，只是借鑒以前的設(shè)計風(fēng)格和設(shè)計手法。不僅對于國外、國內(nèi)的先進技術(shù)和理念沒有給予足夠的重視，在設(shè)計中進行改進和運用，也過分依賴設(shè)計程序，忠于傳統(tǒng)設(shè)計，因為害怕創(chuàng)新和手工的設(shè)計作品不符合設(shè)計的要求造成不好的后果。還有的工程師在設(shè)計的過程中，因為依賴設(shè)計程序的運用，對于程序給出的運算數(shù)據(jù)不質(zhì)疑，大膽用，沒有足夠的認真和質(zhì)疑的精神來對待設(shè)計結(jié)果，造成沒有發(fā)現(xiàn)程序設(shè)計中的錯誤。而且，結(jié)構(gòu)設(shè)計需要運用的知識涵蓋建筑學(xué)的很多方面，很多知識是在工作經(jīng)驗中總結(jié)的，或者是自己的想法和領(lǐng)悟，并不是在學(xué)校學(xué)習(xí)的系統(tǒng)知識，相對的分散，不容易記憶，因此在設(shè)計中也不容易進行運用。概念設(shè)計的重要性不僅在于概念設(shè)計在傳統(tǒng)設(shè)計理念的優(yōu)點結(jié)合，并在傳統(tǒng)設(shè)計的不足之處進行改進，將計算理論的漏洞從整體的角度來進行解決。例如，混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計。雖然內(nèi)力計算的理論支持是彈性理論，但實際上，界面設(shè)計的計算支持卻是塑性理論。這個不同就會造成計算得到的結(jié)論與實際的情況相距甚遠。為了避免出現(xiàn)這樣的情況，就需要進行良好的概念設(shè)計的把握。計算機的特點在于計算精度高，計算速度快。但工程師又會因此對結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生不明白的地方。因此，工程師有良好的概念設(shè)計技能，才能正確的理解結(jié)構(gòu)工作性能。設(shè)計的初期，所有的準備工作是計算機不能勝任的，需要手工進行。概念設(shè)計在這個階段就顯得非常重要。結(jié)構(gòu)工程是良好地運用概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，能夠讓設(shè)計的方案更加的合理，性價比低，更加符合實際情況。因此，工程師需要在工作中不斷地完善概念，盡自己的能力去了解結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容和理念，爭取良好地進行運用。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計

我國在概念設(shè)計方面還不十分完善，在整體設(shè)計的技術(shù)上還存在一定的局限性。也就是說，在我國傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在設(shè)計內(nèi)容上很多都進行了假設(shè)和簡化。這就讓工程師在設(shè)計的過程中，進行自主的選擇和判斷，照搬設(shè)計的方法是行不通的。而是應(yīng)該將規(guī)范當作一種工具，為自己的設(shè)計提供思路。所以，工程師應(yīng)該將概念設(shè)計運用到實際的設(shè)計中區(qū)，將自身對結(jié)構(gòu)設(shè)計的理解和創(chuàng)新將結(jié)構(gòu)設(shè)計進行得更加完美。

概念設(shè)計在整體結(jié)構(gòu)體系方面的理念的運用相較于傳統(tǒng)設(shè)計更加深入。分體系力學(xué)方面也是。尤其是在結(jié)構(gòu)破壞機理的理解和運用方面有很強的宏觀性。在規(guī)范不能規(guī)定以及不能精確分析的情況中，概念設(shè)計可以從整體的視角來處理問題。運用類似估算的方式，將設(shè)計方案進行改革。使其能夠在結(jié)構(gòu)體系方面的設(shè)計更加直白，方便理解和計算。這種設(shè)計通常在概念方面的定性準確，沒有歧義。在設(shè)計的時候能夠避免某些不必要的計算，安全可靠性高。同時，也是能夠?qū)τ嬎銠C得出的數(shù)據(jù)結(jié)論進行判斷。例如，在底層框架的計算中，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計途徑很多。可以通過多、高層結(jié)構(gòu)三維空間分析程序來進行。某些工程師習(xí)慣設(shè)置抗震強。這樣不僅在底層框架的承受能力上沒有得到真實反映。在剛度比上也不能滿足。這個情況的癥結(jié)在于結(jié)構(gòu)概念設(shè)計沒有在不同的結(jié)構(gòu)體系的不同之處著想。而且，對計算機的過度依賴也會造成一定的后果。如果沒有能及時地發(fā)現(xiàn)計算機結(jié)論的錯誤，那么還不如不用計算機程序來進行設(shè)計。否則，發(fā)生事故是遲早的問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常會碰到這樣的問題。例如在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對結(jié)構(gòu)抗力的關(guān)注度很高。要對其進行提高，就需要相應(yīng)地提高混凝土等級、配筋量。這就造成工程的成本提高。工程師在這方面的注意力只在于不超過最大配筋率。往往就造成肥梁、深基礎(chǔ)。與我們要的良好的經(jīng)濟性、適用性結(jié)果不符。

概念設(shè)計能很好地解決這個問題。概念設(shè)計的優(yōu)點不僅在于提供設(shè)計的新思路，也能夠一定程度地避免舊的設(shè)計理念的干擾。

三、概念設(shè)計的問題

雖然概念設(shè)計在我國的應(yīng)用越來越廣泛，這一設(shè)計理念也在工程師的設(shè)計之間經(jīng)常見到。但是，在我國的高校相關(guān)專業(yè)科目的教學(xué)中，在力學(xué)概念的教授方面還比較片面。大多數(shù)比較重視單獨構(gòu)件和孤立分體系的學(xué)習(xí)。特別是在高校的專業(yè)課中，教師的講課內(nèi)容多是圍繞單項計算進行。在綜合練習(xí)的方面比較不足，這對于學(xué)生在整體上對設(shè)計進行把握不利。而且，教師的這種教學(xué)理念通過考試等方式的結(jié)合，深深地融入到學(xué)生的學(xué)習(xí)中，讓其對這樣的思維方式進行強化。久而久之，學(xué)生就會變得只會在解題的時候?qū)⒐綆脒M行計算，而不知道為什么。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的普及，畢業(yè)設(shè)計也過于依賴計算機。計算機對設(shè)計思路的屏蔽，讓學(xué)生在手算方面顯得更加不足。這樣的教學(xué)就會造成學(xué)生的實際操作能力下降，對概念的理解和把握不足。這些將會成為工程師的學(xué)生的設(shè)計思路會因此受到影響。

四、建議和意見

人們對建筑設(shè)計的要求越來越高，因此設(shè)計也要進行創(chuàng)新。建筑架構(gòu)設(shè)計應(yīng)該建立在計算機的良好運用的基礎(chǔ)上，還要結(jié)合概念設(shè)計，將結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化。環(huán)保、優(yōu)質(zhì)建材的使用，只是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一部分。最重要的是對概念設(shè)計的理解。通過對結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新，才能夠?qū)⒔ㄖO(shè)計的創(chuàng)新和發(fā)展進行得更加順利。所以，可以說，推廣概念設(shè)計，將其深刻的進行理解，是工程師的首要任務(wù)。結(jié)合教育機構(gòu)對于教材和教學(xué)方式的改革，將概念設(shè)計在學(xué)生時代就進行培養(yǎng)，對于我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的進步非常重要。

五 、結(jié)語

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的不斷改革和創(chuàng)新中，前人積累了非常多的技術(shù)和經(jīng)驗。其中，概念設(shè)計作為打破設(shè)計理念墨守成規(guī)，將結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化和創(chuàng)新的方式方法，在我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計行業(yè)越來越重要。工程師良好地運用概念進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，對于建筑方案的設(shè)計和優(yōu)化都有非常重要的作用。

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