建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施的應(yīng)用

程乾 徐衍鵬

【摘要】現(xiàn)階段，我國建筑業(yè)正在不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計面臨著更加嚴(yán)格的要求。在發(fā)展過程中，概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施成為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要方式，對于建筑的質(zhì)量和安全性具有重要作用。基于此，本文簡要闡述建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)涵，對其中概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施的影響進行分析，并說明二者需要考慮的因素，最后提出具體的應(yīng)用方法，以期為該領(lǐng)域的后續(xù)研究提供參考。

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

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.33.

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前言

隨著時代的發(fā)展，建筑工程的施工也變得越來越復(fù)雜。結(jié)構(gòu)設(shè)計是重要的關(guān)鍵性因素，設(shè)計是否科學(xué)合理決定著項目是否能夠順利實施，也對工程的后續(xù)運行起著重要影響。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施具有重要作用，二者蘊含多種結(jié)構(gòu)性設(shè)計元素，將其應(yīng)用在工程圖紙設(shè)計中能夠直觀展示設(shè)計效果，能夠提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性。因此，本文的研究具有一定的現(xiàn)實意義。

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的概述

建筑工程的施工會涉及到各個方面的內(nèi)容，其中，結(jié)構(gòu)設(shè)計是其中較為重要的施工環(huán)節(jié)，設(shè)計的合理與否基本上決定著建筑的建設(shè)水平。結(jié)構(gòu)設(shè)計指的是，設(shè)計師根據(jù)建筑的工程要求和實際情況，采取合理的設(shè)計元素，在滿足建筑設(shè)計質(zhì)量的同時，最大程度上提高設(shè)計效果。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員必須要對國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行嚴(yán)格把握，在此基礎(chǔ)上來完成設(shè)計工作，不僅能夠使建筑設(shè)計滿足工程要求，還能夠提高建筑施工方法許可書的審核速度。為提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，就需要完善圖紙和施工方案的設(shè)計，有效減少建筑給周圍環(huán)境帶來的突兀感，在確保建筑用途能夠順利實施的同時提高設(shè)計質(zhì)量。在確定方案之后，需要對圖紙和方案進行反復(fù)核算，確定其中的數(shù)值沒有出現(xiàn)錯誤，確保在后續(xù)施工時不因數(shù)據(jù)問題而影響施工進度。

2.概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響

現(xiàn)階段，我國科學(xué)技術(shù)正在不斷發(fā)展，信息化技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用大大提高設(shè)計水平，也在一定程度上促進建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作和建筑行業(yè)本身的發(fā)展。在現(xiàn)代化社會之中，傳統(tǒng)的建筑設(shè)計形式已經(jīng)難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的審美和實用性需要，在這樣的情況下，設(shè)計人員就需要了解社會發(fā)展趨勢，順應(yīng)時代潮流，秉持先進的設(shè)計理念，充分發(fā)揮現(xiàn)代化技術(shù)的作用，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平，滿足人們的不同需要。

結(jié)構(gòu)措施是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的一種方法，其主要目的是滿足工程中各個結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)的功能需要，確保其能夠正常發(fā)揮作用，提高不同環(huán)節(jié)之間的協(xié)調(diào)性，并建立起科學(xué)的協(xié)同機制，避免因部件矛盾引起的各類問題，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

除結(jié)構(gòu)措施以外，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，概念設(shè)計也具有非常重要的作用。對概念設(shè)計的合理性運用能夠搭建出虛擬化的建筑物概念模型，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和客觀性，因此，這種設(shè)計方法已經(jīng)在建筑行業(yè)之中得到廣泛的應(yīng)用。在概念設(shè)計的過程中，假如設(shè)計人員和業(yè)主的構(gòu)想方式不同，出現(xiàn)一定的差異，或完全相反，那么就會對建筑最終呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形式造成一定影響。而如果概念設(shè)計的目標(biāo)能夠與結(jié)構(gòu)設(shè)計目標(biāo)相同，就能夠有效提高業(yè)主的滿意度，不過依然會存在影響建筑的不利因素。在這樣的情況之下，就需要有效提高概念設(shè)計和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一致性，因此，就需要從二者之間的相同點入手，以概念設(shè)計為依據(jù)來完成結(jié)構(gòu)設(shè)計，利用結(jié)構(gòu)設(shè)計指引概念設(shè)計并進行完善。通過這樣的方式，既能夠滿足業(yè)主的需要，也能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計的科學(xué)性和合理性，促進建筑行業(yè)的發(fā)展。

3.概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的參考因素

3.1 考慮建筑場地

在進行概念設(shè)計之前，首先就需要對建筑場地進行考慮。建筑場地對于概念設(shè)計的水平具有重要作用，因此，在選擇場地時需要對場地周圍條件進行綜合性考慮，如地質(zhì)結(jié)構(gòu)、人文環(huán)境、地理條件等，在此基礎(chǔ)上完成整體上的評估，明確此場地時都能夠滿足建筑工程及設(shè)計的需要。在此過程中，如果難以對所有因素進行完全考慮，就需要以重點因素為主，放緩對次要因素的考量，在最大程度上提高設(shè)計的合理性。

3.2 考慮建筑結(jié)構(gòu)體系

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之中，建筑結(jié)構(gòu)體系的合理化構(gòu)建需要進行重點考慮。建筑的結(jié)構(gòu)體系包括從大到小的各個框架，包括主框架、框剪、剪力墻結(jié)構(gòu)等。我國針對這些框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計已經(jīng)頒布相應(yīng)的文件進行說明，因此在概念設(shè)計的過程中，需要遵循國家的文件的要求，充分考慮建筑結(jié)構(gòu)體系的要求，在此基礎(chǔ)上完成相應(yīng)的設(shè)計，提高建筑結(jié)構(gòu)的實用性和科學(xué)性。

3.3 考慮建筑主體結(jié)構(gòu)

除建筑場地、建筑結(jié)構(gòu)體系以外，概念設(shè)計的運用還需要掌握建筑主體結(jié)構(gòu)的各項特點，在整體層面上進行考慮。就目前情況而言，我國建筑工程大多數(shù)采用的結(jié)構(gòu)都是對稱性的結(jié)構(gòu)，最大的特點就是扭矩小，這樣就能夠大大提高樓梯的安全性，減少外部因素對建筑穩(wěn)定性的影響。另外，在這種結(jié)構(gòu)之中，施工所需的材料也較少，整個施工過程較為簡單。因此，在進行概念設(shè)計時，就需要充分了解這種對稱性的特點并加以分析，在對稱性的要求之下完成設(shè)計。

3.4 考慮建筑基礎(chǔ)設(shè)計

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，概念設(shè)計需要考慮的最后一種因素就是建筑的基礎(chǔ)設(shè)計。建筑的基礎(chǔ)設(shè)計主要有兩種形式，即筏型和箱型[1]。筏型基礎(chǔ)設(shè)計能夠提高對地基承受力的分散程度，減少地基因承載力較小而出現(xiàn)的下陷、沉降等問題，而箱型基礎(chǔ)設(shè)計能夠通過連接建筑底層方式提高地基的穩(wěn)定性，保證建筑的安全。因此，為在最大程度上保障建筑的質(zhì)量和安全性，就需要在概念設(shè)計的過程中考慮到實際建設(shè)情況，滿足基礎(chǔ)設(shè)計要求。

4.概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用

4.1 通過結(jié)構(gòu)力學(xué)完善結(jié)構(gòu)體系

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施能夠有效發(fā)揮自身的作用，提高設(shè)計的科學(xué)性。為確保能夠滿足建筑質(zhì)量要求的同時完善結(jié)構(gòu)體系，就需要在設(shè)計過程中充分利用結(jié)構(gòu)力學(xué)來完成合理計算。建筑結(jié)構(gòu)體系的質(zhì)量直接影響著各部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接和穩(wěn)定，因此，為確保構(gòu)件之間的應(yīng)力能夠不受干擾，發(fā)揮更好的效果，就需要在結(jié)構(gòu)力學(xué)的基礎(chǔ)上合理分析不同構(gòu)件的承重情況，根據(jù)分析結(jié)果選擇合理的結(jié)構(gòu)方式。通過這樣的方式能夠有效提高計算的準(zhǔn)確度，確保建筑結(jié)構(gòu)體系能夠具備安全性。除此之外，還需要在滿足建筑結(jié)構(gòu)體系要求的同時，嚴(yán)格把控單體構(gòu)件的質(zhì)量，以此來計算整個結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)不同構(gòu)件之間的最大應(yīng)力，提高建筑的質(zhì)量。

4.2 提高設(shè)計方案的合理性

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平取決于設(shè)計方案的質(zhì)量，因此，若想提高設(shè)計的合理性，就需要完善設(shè)計方案，結(jié)合建筑的實際情況完成方案的制定。此外，設(shè)計方案也在一定程度上影響著工程的成本支出情況，對于工程的而經(jīng)濟效益起到重要影響。在制定設(shè)計方案時，就需要同時兼顧質(zhì)量和成本兩個因素，從不同角度出發(fā)制定多個設(shè)計方案，通過對幾個方案的比對，選擇性價比最高的一種作為最終執(zhí)行方案，并對其進行反復(fù)核實，確保能夠滿足工程建設(shè)的各項需要。設(shè)計方案的合理性能夠提高概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施的效果，對于工程具有重要的促進作用。

4.3 科學(xué)選擇施工材料

在建筑工程之中，施工材料是重要的施工基礎(chǔ)因素之一，施工材料的質(zhì)量基本上決定著整個工程的質(zhì)量。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，若想在最大程度上發(fā)揮概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施的作用，就需要提高施工材料的質(zhì)量，嚴(yán)格遵循工程標(biāo)準(zhǔn)完成材料的選購，減少對設(shè)計質(zhì)量的影響。例如，在選擇鋼筋材料時，需要充分考慮到材料的剛性、韌性、可焊性等因素，確保設(shè)計方案之中對鋼筋的應(yīng)用能夠得到實現(xiàn)。

4.4 確保建筑主體的對稱性

就目前我國建筑工程的建設(shè)情況而言，其采用的主體結(jié)構(gòu)形式大多數(shù)都具有對稱性的特點。對稱性能夠減少建筑的扭矩力，提升穩(wěn)定性和安全性。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，就需要遵循對稱性的特點，在對稱性的要求之下完成設(shè)計。除此之外，還需要對建筑結(jié)構(gòu)間距離進行相應(yīng)的調(diào)整，以充分發(fā)揮對稱性對抗側(cè)力結(jié)構(gòu)起到的作用，通過科學(xué)合理的設(shè)計來提高建筑整體結(jié)構(gòu)的契合性和穩(wěn)定性，確保建筑安全。

4.5 發(fā)揮協(xié)同設(shè)計的作用

隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)計人員在運用概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，越來越重視協(xié)同設(shè)計的作用[2]。通過協(xié)同設(shè)計能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的基本性能，減少建筑的自重，還能夠滿足結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求，對于提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平具有重要意義。例如，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，梁彎矩取決于對應(yīng)梁的長度和尺寸，而對上梁中和軸附近材料并沒有進行有效地利用，使得矩形截面受壓構(gòu)件的進一步使用出現(xiàn)問題，導(dǎo)致后續(xù)施工質(zhì)量難以保證。在這樣的情況下，就可以采用協(xié)同設(shè)計的方式，滿足結(jié)構(gòu)基本需要的同時，針對個別細節(jié)問題進行分析，采取有效的措施提高利用率，使設(shè)計更符合建筑要求。

4.6 協(xié)助建筑結(jié)構(gòu)安全體系的構(gòu)建

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之中，建筑結(jié)構(gòu)安全體系的構(gòu)建也十分重要。為有效滿足這一要求，就需要實現(xiàn)概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施的相互協(xié)作，通過二者的協(xié)同操作來完善安全體系的構(gòu)建，在構(gòu)件完好無損的情況下提高建筑結(jié)構(gòu)的承載能力，并提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的實用性。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特別是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，構(gòu)件的承載力對于整個建筑的安全性起到重要影響[3]。以往的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計往往會減少對短柱的使用，但隨著高層建筑物數(shù)量的增加，建筑結(jié)構(gòu)底部縱向承載壓力越來越大，需要更多的應(yīng)用短柱來提升支撐效果。與此同時，為防止建筑物受壓力過大而產(chǎn)生變形，進而造成安全事故引起人員傷亡和財產(chǎn)損失，在設(shè)計過程中還需要對水平壓力進行把控。在這樣的情況下，就需要發(fā)揮概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施的作用，有效利用大型圓柱鋼管，將其安插在建筑的內(nèi)部，起到分散水平壓力的作用，防止建筑物出現(xiàn)變形，提高建筑的安全性。

結(jié)論：

通過文章可以得知，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施具有重要作用，將其應(yīng)用在建筑工程中能夠直觀展示設(shè)計效果，有效提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性?；诖?，本文從建筑場地、建筑結(jié)構(gòu)體系、建筑主體結(jié)構(gòu)和建筑基礎(chǔ)設(shè)計幾方面闡述二者在應(yīng)用過程中需要考慮的因素，并從結(jié)構(gòu)體系、設(shè)計方案、施工材料、主體對稱性、協(xié)同設(shè)計和建筑結(jié)構(gòu)安全體系幾方面分析具體的應(yīng)用，對于提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性具有重要意義。

參考文獻：

[1]丁暉.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)用分析[J].居舍，2021，4（12）：74-75.

[2]李敬超.概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2021，48（13）：5-7.

[3]羅長生.分析概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用策略[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2021，26（06）：66-67.

（本文作者單位為山東省魯商冰輪建筑設(shè)計有限公司，山東濟南，250101）