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

1、<p>　　試議概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用</p><p>　　[摘要]隨著經(jīng)濟(jì)與時代的發(fā)展，人們對于建筑的要求逐漸提升。與此同時建筑工程項目的投資力度、規(guī)模、技術(shù)復(fù)雜度也都相應(yīng)的提高，為此促進(jìn)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計的產(chǎn)生，并逐漸發(fā)展成為研究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵方法。文章從概念設(shè)計的概念與步驟入手，對概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的結(jié)構(gòu)措施以及概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的意義進(jìn)行了簡單的

2、論述。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞] 概念設(shè)計 結(jié)構(gòu) 建筑 應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　前言： </b></p><p>　　隨著建筑產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也面臨著更高的要求。在這一背景下，概念設(shè)計以其自身的特性而得到了廣泛的應(yīng)用。

3、概念設(shè)計在手段、思想、方式以及理論知識等方法都為建筑結(jié)構(gòu)提供了科學(xué)有效的技術(shù)平臺。為此進(jìn)行概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究具有極強(qiáng)的現(xiàn)實意義。 </p><p>　　一、 概念設(shè)計的概念與步驟 </p><p>　　概念設(shè)計是一種實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的多樣化要求的手段，是結(jié)構(gòu)設(shè)計師基于設(shè)計經(jīng)驗、設(shè)計理論以及將要建設(shè)的項目工程的特點，對建筑結(jié)構(gòu)的抗震結(jié)構(gòu)以及總體布局進(jìn)行規(guī)劃，并在建筑工程結(jié)構(gòu)

4、設(shè)計的初期對設(shè)計方案進(jìn)行概念性的分析估算與比對。這種設(shè)計方法具有定性準(zhǔn)確、概念明確、便捷的優(yōu)勢，從而可以在實際應(yīng)用中取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　一般可以將概念設(shè)計的步驟分為分析、綜合以及評估三個不斷向著滿意階段靠近的連續(xù)階段。其中分析階段主要是對問題進(jìn)行全方位的了解，但是存在著分析數(shù)據(jù)不完整與不準(zhǔn)確的特點，為此表現(xiàn)出一定的模糊性質(zhì)。綜合階段是工程師將自己掌握的理論知識以及掌握的實際情況，利用自己的

5、想象力以及創(chuàng)新意識實現(xiàn)工程設(shè)計規(guī)劃。最后評估階段是一個比較選擇最優(yōu)方案的過程，可以說是一個循環(huán)實施的過程，直到得到滿意的方案為止。設(shè)計人員實施評估的過程中要借助于數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算等工具，從而獲得技術(shù)上以及經(jīng)濟(jì)上可行的方案。 </p><p>　　二、 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用 </p><p>　?。?）建筑場地的合理選擇。 </p><p>　　建筑場地的選擇作

6、為設(shè)計前首要考慮的因素，同時也是一個對于建筑設(shè)計起著決定性與基礎(chǔ)性的因素。在進(jìn)行建筑場地選擇中一般要考慮到建筑設(shè)計方面的一些因素，此外在設(shè)計中要充分的考慮抗震等因素，盡量避免在危險地段選址。實在不能避免的情況下可以在結(jié)合相應(yīng)的抗震措施，在設(shè)計前進(jìn)行抗震地點以及勘測進(jìn)行分析。 </p><p>　?。?）基于場地情況選擇建筑結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　一旦建筑場地選定后就要根據(jù)建筑的地基特

7、點以及建筑形式對建筑基礎(chǔ)進(jìn)行選擇。一般使用到的基礎(chǔ)包括獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)等。其中樁基礎(chǔ)主要適用于土質(zhì)松軟或者是負(fù)荷較大的多層結(jié)構(gòu)中，在高層建筑中具有較廣的應(yīng)用，尤其是在天然的地基中這種樁基形式可以將載荷從上部傳遞到下部，從而保證了穩(wěn)定性與可靠性。此外箱型基礎(chǔ)具有優(yōu)良的整體剛度，可以實現(xiàn)將載荷均勻的傳遞到下部結(jié)構(gòu)，保證了結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，避免或者減小基礎(chǔ)的不均勻沉降，而且具有自重小的特點，對于提升建筑的抗震性能

8、具有極為重要的意義。 </p><p>　?。?）建筑主體結(jié)構(gòu)的選擇。 </p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計一般要遵循結(jié)構(gòu)對稱、規(guī)則與合理的原則，從而有效地降低扭轉(zhuǎn)力以及保持非結(jié)構(gòu)構(gòu)件保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)以及降低材料的耗用。一般建筑結(jié)構(gòu)的對稱是通過抗側(cè)力結(jié)構(gòu)主體為對稱，例如剪力墻結(jié)構(gòu)布置。為了實現(xiàn)結(jié)構(gòu)對稱一般可以使用調(diào)整建筑物質(zhì)心、結(jié)構(gòu)側(cè)心以及平面形心的距離，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)的基本對稱性。 &l

9、t;/p><p>　?。?）建筑結(jié)構(gòu)的剛度選擇。 </p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)的剛度作為建筑的一項重要指標(biāo)，也是設(shè)計中極為重要的內(nèi)容，剛度過大或過小均不是最優(yōu)結(jié)果，應(yīng)根據(jù)具體情況和平衡原則進(jìn)行必要的剛度調(diào)整和合理分配。建筑剛度的合理設(shè)計可以延長結(jié)構(gòu)的基本自振周期，從而有效地降低地震帶來的危害。同時合理的建筑剛度還可以減少建筑材料的消耗以及結(jié)構(gòu)空間的占用率，從而有效地提升建筑平面的利用率，達(dá)到

10、設(shè)計合理的效果。 </p><p>　　三、 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計措施 </p><p>　?。?）協(xié)同工作中的材料利用率。 </p><p>　　通過協(xié)同工作不僅可以實現(xiàn)提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時也可以提高材料的利用率。經(jīng)驗表明，材料的利用率越高，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作能力以及穩(wěn)定性也就越高。尤其是在當(dāng)今提倡節(jié)能、環(huán)保的背景下，結(jié)構(gòu)設(shè)計中要求使用最少的投入來獲得最大的產(chǎn)出。例如

11、常見的矩形截面受彎構(gòu)件，這種構(gòu)件在實際使用中的利用率很低，這主要是由于兩個原因：首先是梁的彎矩沿梁長是變化的，其次是靠近中和軸的材料應(yīng)力水平低。于是對于等截面梁來講這種受彎構(gòu)件的很多區(qū)段的利用率極低。在這種背景下，通過使用概念設(shè)計結(jié)構(gòu)分析，對梁截面的應(yīng)變梯度進(jìn)行調(diào)整，從而使構(gòu)件保持軸心受力，從而有效地提升了材料的利用率。經(jīng)過不斷地研究與發(fā)展，于是出現(xiàn)了平面桁架結(jié)構(gòu)，從而將許多無用的材料除去，不僅有效地實現(xiàn)了原有結(jié)構(gòu)效果，同時也降低了構(gòu)件

12、自重及成本。 </p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)體系中保持協(xié)同工作。 </p><p>　　在概念設(shè)計中的協(xié)同工作在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用，協(xié)同工作要求結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各個構(gòu)件要處于相互協(xié)作以及共同工作的狀態(tài)。這種協(xié)同效應(yīng)就需要結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承載力極限的條件下不僅可以保持共同工作，同時也需要它們具有共同的耐久性。此外建筑結(jié)構(gòu)的上部與基礎(chǔ)應(yīng)該在受到載荷時保持著一個統(tǒng)一整體，共同承擔(dān)載荷。在使用磚

13、混結(jié)構(gòu)的建筑中為了維持協(xié)同工作要通過構(gòu)造柱以及圈梁將整個結(jié)構(gòu)組合成統(tǒng)一整體進(jìn)行受力，避免建筑結(jié)構(gòu)單純的依靠建筑結(jié)構(gòu)自身剛度來承受載荷。 </p><p>　　四、 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)中的意義 </p><p>　?。?）概念設(shè)計體現(xiàn)了設(shè)計的創(chuàng)新性。 </p><p>　　由于傳統(tǒng)的設(shè)計方法需要通過設(shè)計師查找手冊、計算機(jī)程序等進(jìn)行循規(guī)蹈矩的方式進(jìn)行，從而缺少設(shè)計風(fēng)格以

14、及創(chuàng)新性。而使用概念設(shè)計可以允許工程師在設(shè)計過程中根據(jù)自己的經(jīng)驗以及理論知識，同時結(jié)合概念設(shè)計的新方法以及新思路得出具有合理性以及一定創(chuàng)新性的設(shè)計。 </p><p>　?。?）概念設(shè)計可以有效地提升工程師的設(shè)計能力。 </p><p>　　概念設(shè)計允許工程師在遵循一定要求的條件下進(jìn)行一定程度的發(fā)揮，從而可以有效地解決設(shè)計中存在的問題。同時通過概念設(shè)計中的正確理念與原則的指引，便于工程師從

15、根源查找問題，從而使得計算結(jié)果更為準(zhǔn)確合理。 </p><p>　?。?）概念設(shè)計有效地彌補(bǔ)了計算機(jī)理論以及結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的不足。 </p><p>　?。?）概念設(shè)計可以優(yōu)化設(shè)計結(jié)果。 </p><p>　　采用概念設(shè)計方案可以在方案的對比中選擇出更加優(yōu)秀的設(shè)計方案，這種優(yōu)選方案不僅體現(xiàn)了方案的可靠性與經(jīng)濟(jì)性，同時也有效地避免了設(shè)計后期出現(xiàn)的繁瑣計算和問題的不確定性

16、。 </p><p><b>　　五、 結(jié)束語 </b></p><p>　　建筑行業(yè)近些年在我國獲得了長足的發(fā)展，建筑的低投入與高產(chǎn)出一直以來都是終極目標(biāo)。這一原則下建筑還要體現(xiàn)出一定的自身特性，為此概念設(shè)計可謂是時代發(fā)展的必然產(chǎn)物。通過在建筑設(shè)計中利用概念設(shè)計可以選擇出更為合理的建筑結(jié)構(gòu)體系，并達(dá)到節(jié)省原料的目的。隨著概念設(shè)計的應(yīng)用推廣，越來越多的設(shè)計者接受了這一

17、設(shè)計方式，并逐漸成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的主導(dǎo)思想。我們相信概念設(shè)計在以后建筑結(jié)構(gòu)中會獲得更大的發(fā)展，為建筑設(shè)計帶來更多的實惠與便利。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 林同炎，S.D.思多臺斯伯利 ，結(jié)構(gòu)概念和體系 ，中國建筑工業(yè)出版社 </p><p>　　[2]高立人，土躍.結(jié)構(gòu)設(shè)計的新思路___概念設(shè)計[

18、J]。工業(yè)建筑1999(1) </p><p>　　[3]吳愛菊，結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計與應(yīng)用[J]溫州：溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報2007(2). </p><p>　　[4]許燕祿，概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J]。廣東土木與建筑2005(O2). </p><p>　　[5]高立人，王躍，結(jié)構(gòu)設(shè)計的新思路――概念設(shè)計 工業(yè)建筑 1999（1） </p>