淺議建筑結(jié)構(gòu)設計中的概念設計 (2)

1、規(guī)劃設計221淺議建筑結(jié)構(gòu)設計中的概念設計陳志剛（江西省新余市規(guī)劃設計院，江西，新余，338000）【摘要】闡述了概念設計的概念及其重要性，并針對目前建筑結(jié)構(gòu)設計當中墨守成規(guī)的現(xiàn)象，提倡采用概念設計思想來促進結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)造性，推動結(jié)構(gòu)設計的發(fā)展?！娟P鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；概念設計；應用在建筑結(jié)構(gòu)設計中，概念設計與結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施至關重要，它在一定程度上反映了一個結(jié)構(gòu)工程師的設計水平。概念設計的內(nèi)容十分豐富，應用面也非常廣泛，幾乎蘊含了所有的結(jié)構(gòu)

2、設計過程。我們通常談到的安全度的概念、力學的概念、材料的概念、荷載的概念、地震的概念、使用的概念等都屬于結(jié)構(gòu)的概念。概念設計就是融合這些概念，貫穿到結(jié)構(gòu)選型、方案設計、結(jié)構(gòu)布置、計算簡圖抽象、計算結(jié)果處理、施工圖繪制等設計的整個過程，對理論無法明確的部位，還要有定性的認識后才能反映到設計成果中。當前科學技術迅速發(fā)展。計算機結(jié)構(gòu)程序的全面應用給結(jié)構(gòu)設計師帶來了極大方便，大大減輕了他們的勞動強度，提高了設計的效率和質(zhì)量。但同時也容易讓人產(chǎn)生

3、錯誤認識，認為結(jié)構(gòu)設計很簡單，只需遵循規(guī)范、手冊、圖集，等待建筑師給出一個空間形成的方案(非結(jié)構(gòu)的)，然后就可使用計算機完成結(jié)構(gòu)設計了。因此，一些結(jié)構(gòu)設計師不重視結(jié)構(gòu)的基本理論和基本概念的正確使用，不能有效地運用他們的知識、精力和時間去考慮結(jié)構(gòu)的整體設計、協(xié)同工作等一系列概念設計問題。而是一味地依賴計算機，久而久之許多設計人員缺乏結(jié)構(gòu)設計的概念，對軟件技術條件認識不清、對計算機的計算結(jié)果無法判斷，對規(guī)范與軟件之間的差異不甚了解，對如何加

4、強結(jié)構(gòu)的整體性、合理性、經(jīng)濟性沒有概念，甚至一些設計人員因為過多地相信計算機分析結(jié)果而導致結(jié)構(gòu)計算模型與實際建筑物存在較大差別，引起結(jié)構(gòu)施工圖中出現(xiàn)了大量的概念性錯誤和計算錯誤，且有些錯誤可能會導致嚴重的后果。為保證建筑結(jié)構(gòu)的安全、適用、經(jīng)濟、可靠，對設計人員強調(diào)結(jié)構(gòu)概念設計的重要性是非常必要的。1關于概念設計所謂的概念設計就是運用清晰的結(jié)構(gòu)概念，不經(jīng)數(shù)值計算，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學關系、結(jié)構(gòu)破壞機理、震害、實驗現(xiàn)象和工程經(jīng)

5、驗所獲得的基本設計原則和設計思想，對結(jié)構(gòu)及計算結(jié)果進行正確的分析，并考慮結(jié)構(gòu)實際受力狀況與計算假設間的差異，對結(jié)構(gòu)和構(gòu)造進行設計，使建筑物受力更合理、安全、協(xié)調(diào)。概念設計主要從兩個方面對結(jié)構(gòu)設計進行宏觀控制:一是在方案設計滿足建筑要求的前提下，從宏觀的角度考慮結(jié)構(gòu)整體性及主要分體的相互協(xié)調(diào)關系，確定總體設計方案二是在理論設計過程中綜合考慮工程條件、計算理論、材料性能等各種因素對計算結(jié)果的影響，判斷理論設計的準確性，并對一些工程中難以作出

6、精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題，根據(jù)實際經(jīng)驗采用一些結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施進行處理。換句話說，概念設計是運用人的判斷和思維能力，從宏觀上解決結(jié)構(gòu)設計的基本問題。概念設計是一種思路，是一種定性的設計，它不以精確的力學分析、生搬硬套的規(guī)范條文為依據(jù)，而是對工程進行概括性的分析，制定設計目標，采取相應結(jié)構(gòu)措施。具體到設計過程，就是根據(jù)特定的建筑空間和地理條件，結(jié)合建筑的功能要求，考慮結(jié)構(gòu)安全、適用、經(jīng)濟、美觀、施工方便等各種因素后，確定結(jié)構(gòu)的總體

7、方案，按照結(jié)構(gòu)的破壞機理和破壞過程，靈活且能有意識地利用整體結(jié)構(gòu)體系與基本桿件間的力學特性與關系、設計準則、工程現(xiàn)場實時的資源條件，全面合理地解決結(jié)構(gòu)設計的基本問題。既要注意到總體布置上的大原則，又要顧及到關鍵部位的細節(jié)，從根本上提高結(jié)構(gòu)的可靠度。概念設計的目的是力求使設計方案安全、可靠、經(jīng)濟、合理，是一個優(yōu)化的過程。概念設計運用得好，能使結(jié)構(gòu)滿足建筑要求，并以最快的方式將荷載傳遞到基礎、地基中，創(chuàng)造更為安全、舒適的工作和生活環(huán)境，從而

8、節(jié)約材料和資金，使工程項目的設計、施工、使用都能“又快、又好、又省”，這也是人們對工程建設的最基本要求。2概念設計的重要意義2.1概念設計是結(jié)構(gòu)設計的基礎與靈魂2.1.1方案設計階段一個成功的設計必須選擇一個經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案，即選擇一個切實可靠的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。在此階段，設計者除了對建筑物的功能要求、地理環(huán)境、資金配備、材料供應、施工條件與水平等進行綜合的分析，并與建筑、水電、設備等專業(yè)進行充分比較外，還要考慮結(jié)構(gòu)內(nèi)部的協(xié)同工作、

9、結(jié)構(gòu)抗震的構(gòu)造設計、結(jié)構(gòu)整體性能控制等問題，而后完成結(jié)構(gòu)選型，確定結(jié)構(gòu)方案，必要時還要對多個方案進行比較，擇優(yōu)選用。因此方案設計過程是不能借助于計算機或理論計算來實現(xiàn)的，它需要結(jié)構(gòu)工程師綜合應用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，在深人了解各類結(jié)構(gòu)性能的基礎上，有針對性地選擇效果最好、造價最低的結(jié)構(gòu)方案。2.1.2結(jié)構(gòu)計算階段結(jié)構(gòu)計算是在計算簡圖的基礎上進行的，即要對作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的荷載和構(gòu)件的約束進行一定的簡化，簡化后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形必須與原結(jié)構(gòu)盡可

10、能一致。目前由于建筑物的功能復雜多樣，結(jié)構(gòu)計算一般是通過計算機來完成的，因此結(jié)構(gòu)工程師必須把實際工程的結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)換成計算機能夠識別的計算模型，并且要保證模型受力和變形的精確性，在此基礎上結(jié)構(gòu)工程師還應根據(jù)實際結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，在全面了解程序軟件的適用范圍與技術條件后正確選擇和使用結(jié)構(gòu)設計軟件，同時再用概念設計對電算結(jié)果進行科學分析，作出正確合理的判斷。如果結(jié)構(gòu)工程師缺乏經(jīng)驗、不具備結(jié)構(gòu)體系功能及其受力、變形特性的整體概念與判斷力，他們就無

11、法確定實際結(jié)構(gòu)的計算簡圖、無法判紛十算機顯示的計算模型與計算結(jié)果的正確與否。2.1.3施工圖繪制階段結(jié)構(gòu)工程師通過計算機完成結(jié)構(gòu)設計計算并對結(jié)果確認無誤后，接著就是把計算結(jié)果用施工圖的方式表現(xiàn)出來(通常也是計算機完成)。此時，結(jié)構(gòu)工程師還有一項比較艱巨的任務需要完成，即調(diào)圖工作。他們要檢查施工圖是否正確反映設計意圖，是否滿足結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定和各構(gòu)件間協(xié)同工作的要求、結(jié)構(gòu)抗震設計的要求、結(jié)構(gòu)的材料利用率和經(jīng)濟適用的要求等。很多剛畢業(yè)的大學生面

12、對施工圖紙無法斷定其適用性和正確與否，主要原因就是他們?nèi)狈?jīng)驗與實踐過程中結(jié)構(gòu)概念的養(yǎng)成。3建筑結(jié)構(gòu)設計中概念設計需要注意的要點3.1合理選擇結(jié)構(gòu)方案概念設計的目的是力求設計方案經(jīng)濟、合理、適用，事實上也可說是設計者根據(jù)經(jīng)驗和專業(yè)設計理論。因此，概念設計必須選擇一個經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案，即要選擇一個切實可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應該明確總體布置、抗震細部、應受力等方而，同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，力求平面和豎向規(guī)則?？傊?，必

13、須對建筑師設計要求、結(jié)構(gòu)特點、材料供應、施工條件等情況進行綜合分析，并與施工方面、業(yè)主等方面充分協(xié)商，在此基礎上進行結(jié)構(gòu)選型，確定結(jié)構(gòu)方案，必要時還應進行多方案比較，擇優(yōu)選用。3.2選用恰當?shù)挠嬎愫唸D計算簡圖是進行結(jié)構(gòu)計算的基礎，如果計算簡圖選用不當會導致結(jié)構(gòu)安全事故的發(fā)生，因此選擇恰當?shù)挠嬎愫唸D是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件，設計師要從實際出發(fā)選擇合理的計算簡圖，并且計算簡圖還應有相應的構(gòu)造措施來保證。此外，設計師還要注意到在實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點

14、不可能是純粹的剛結(jié)或鉸結(jié)點，但是在計算簡圖的誤差應在設計允許范圍之內(nèi)。3.3正確分析計算結(jié)果在結(jié)構(gòu)設計中，普遍采用計算機技術，但是由于軟件種類的繁多，而且不同的軟件也是存在著很大的差異性，這樣就會往往導致計算結(jié)果的不相同。因此，設計師要對程序的適用范圍、技術條件等全面了解。由于軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結(jié)果。因此，設計師要充分認識到計算參數(shù)的重要性，要憑著自己過硬的專業(yè)知識、豐富的經(jīng)驗，在拿到電算結(jié)果時應認真分析，要正確地輸入合理

15、的計算參數(shù)，慎重校核，做出合理判分析。4結(jié)語總之，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，對建筑結(jié)構(gòu)設計也提出了更高的要求。概念設計的思想被越來越多的結(jié)構(gòu)設計工程師所接受，并將在結(jié)構(gòu)設計中發(fā)揮越來越大的作用，概念設計必然會成為今后結(jié)構(gòu)設計的主流思想，這就需要我們來共同學習、發(fā)展，為結(jié)構(gòu)設計的發(fā)展作出應有的貢獻。參考文獻：[1]高立人，王躍.結(jié)構(gòu)設計的新思路—概念設計[J].工業(yè)建筑，2006(1):2021.[2]柳強王玉玲.淺談概念設

16、計在結(jié)構(gòu)設計中的運用[J].新疆化2005(1):2527.[3]王順御.談建筑結(jié)構(gòu)設計中的概念設計[J].山西建筑，2008(2):3940.萬方數(shù)據(jù)規(guī)劃設計221淺議建筑結(jié)構(gòu)設計中的概念設計陳志剛（江西省新余市規(guī)劃設計院，江西，新余，338000）【摘要】闡述了概念設計的概念及其重要性，并針對目前建筑結(jié)構(gòu)設計當中墨守成規(guī)的現(xiàn)象，提倡采用概念設計思想來促進結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)造性，推動結(jié)構(gòu)設計的發(fā)展?！娟P鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；概念設計；應用在建筑

17、結(jié)構(gòu)設計中，概念設計與結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施至關重要，它在一定程度上反映了一個結(jié)構(gòu)工程師的設計水平。概念設計的內(nèi)容十分豐富，應用面也非常廣泛，幾乎蘊含了所有的結(jié)構(gòu)設計過程。我們通常談到的安全度的概念、力學的概念、材料的概念、荷載的概念、地震的概念、使用的概念等都屬于結(jié)構(gòu)的概念。概念設計就是融合這些概念，貫穿到結(jié)構(gòu)選型、方案設計、結(jié)構(gòu)布置、計算簡圖抽象、計算結(jié)果處理、施工圖繪制等設計的整個過程，對理論無法明確的部位，還要有定性的認識后才能反映到設計

18、成果中。當前科學技術迅速發(fā)展。計算機結(jié)構(gòu)程序的全面應用給結(jié)構(gòu)設計師帶來了極大方便，大大減輕了他們的勞動強度，提高了設計的效率和質(zhì)量。但同時也容易讓人產(chǎn)生錯誤認識，認為結(jié)構(gòu)設計很簡單，只需遵循規(guī)范、手冊、圖集，等待建筑師給出一個空間形成的方案(非結(jié)構(gòu)的)，然后就可使用計算機完成結(jié)構(gòu)設計了。因此，一些結(jié)構(gòu)設計師不重視結(jié)構(gòu)的基本理論和基本概念的正確使用，不能有效地運用他們的知識、精力和時間去考慮結(jié)構(gòu)的整體設計、協(xié)同工作等一系列概念設計問題。而

19、是一味地依賴計算機，久而久之許多設計人員缺乏結(jié)構(gòu)設計的概念，對軟件技術條件認識不清、對計算機的計算結(jié)果無法判斷，對規(guī)范與軟件之間的差異不甚了解，對如何加強結(jié)構(gòu)的整體性、合理性、經(jīng)濟性沒有概念，甚至一些設計人員因為過多地相信計算機分析結(jié)果而導致結(jié)構(gòu)計算模型與實際建筑物存在較大差別，引起結(jié)構(gòu)施工圖中出現(xiàn)了大量的概念性錯誤和計算錯誤，且有些錯誤可能會導致嚴重的后果。為保證建筑結(jié)構(gòu)的安全、適用、經(jīng)濟、可靠，對設計人員強調(diào)結(jié)構(gòu)概念設計的重要性是非

20、常必要的。1關于概念設計所謂的概念設計就是運用清晰的結(jié)構(gòu)概念，不經(jīng)數(shù)值計算，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學關系、結(jié)構(gòu)破壞機理、震害、實驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設計原則和設計思想，對結(jié)構(gòu)及計算結(jié)果進行正確的分析，并考慮結(jié)構(gòu)實際受力狀況與計算假設間的差異，對結(jié)構(gòu)和構(gòu)造進行設計，使建筑物受力更合理、安全、協(xié)調(diào)。概念設計主要從兩個方面對結(jié)構(gòu)設計進行宏觀控制:一是在方案設計滿足建筑要求的前提下，從宏觀的角度考慮結(jié)構(gòu)整體性及主要分體的相互協(xié)

21、調(diào)關系，確定總體設計方案二是在理論設計過程中綜合考慮工程條件、計算理論、材料性能等各種因素對計算結(jié)果的影響，判斷理論設計的準確性，并對一些工程中難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題，根據(jù)實際經(jīng)驗采用一些結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施進行處理。換句話說，概念設計是運用人的判斷和思維能力，從宏觀上解決結(jié)構(gòu)設計的基本問題。概念設計是一種思路，是一種定性的設計，它不以精確的力學分析、生搬硬套的規(guī)范條文為依據(jù)，而是對工程進行概括性的分析，制定設計目標，采取

22、相應結(jié)構(gòu)措施。具體到設計過程，就是根據(jù)特定的建筑空間和地理條件，結(jié)合建筑的功能要求，考慮結(jié)構(gòu)安全、適用、經(jīng)濟、美觀、施工方便等各種因素后，確定結(jié)構(gòu)的總體方案，按照結(jié)構(gòu)的破壞機理和破壞過程，靈活且能有意識地利用整體結(jié)構(gòu)體系與基本桿件間的力學特性與關系、設計準則、工程現(xiàn)場實時的資源條件，全面合理地解決結(jié)構(gòu)設計的基本問題。既要注意到總體布置上的大原則，又要顧及到關鍵部位的細節(jié)，從根本上提高結(jié)構(gòu)的可靠度。概念設計的目的是力求使設計方案安全、可靠

23、、經(jīng)濟、合理，是一個優(yōu)化的過程。概念設計運用得好，能使結(jié)構(gòu)滿足建筑要求，并以最快的方式將荷載傳遞到基礎、地基中，創(chuàng)造更為安全、舒適的工作和生活環(huán)境，從而節(jié)約材料和資金，使工程項目的設計、施工、使用都能“又快、又好、又省”，這也是人們對工程建設的最基本要求。2概念設計的重要意義2.1概念設計是結(jié)構(gòu)設計的基礎與靈魂2.1.1方案設計階段一個成功的設計必須選擇一個經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案，即選擇一個切實可靠的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。在此階段，設計者除了

24、對建筑物的功能要求、地理環(huán)境、資金配備、材料供應、施工條件與水平等進行綜合的分析，并與建筑、水電、設備等專業(yè)進行充分比較外，還要考慮結(jié)構(gòu)內(nèi)部的協(xié)同工作、結(jié)構(gòu)抗震的構(gòu)造設計、結(jié)構(gòu)整體性能控制等問題，而后完成結(jié)構(gòu)選型，確定結(jié)構(gòu)方案，必要時還要對多個方案進行比較，擇優(yōu)選用。因此方案設計過程是不能借助于計算機或理論計算來實現(xiàn)的，它需要結(jié)構(gòu)工程師綜合應用其掌握的結(jié)構(gòu)概念，在深人了解各類結(jié)構(gòu)性能的基礎上，有針對性地選擇效果最好、造價最低的結(jié)構(gòu)方案。

25、2.1.2結(jié)構(gòu)計算階段結(jié)構(gòu)計算是在計算簡圖的基礎上進行的，即要對作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的荷載和構(gòu)件的約束進行一定的簡化，簡化后的結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形必須與原結(jié)構(gòu)盡可能一致。目前由于建筑物的功能復雜多樣，結(jié)構(gòu)計算一般是通過計算機來完成的，因此結(jié)構(gòu)工程師必須把實際工程的結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)換成計算機能夠識別的計算模型，并且要保證模型受力和變形的精確性，在此基礎上結(jié)構(gòu)工程師還應根據(jù)實際結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，在全面了解程序軟件的適用范圍與技術條件后正確選擇和使用結(jié)構(gòu)設計軟

26、件，同時再用概念設計對電算結(jié)果進行科學分析，作出正確合理的判斷。如果結(jié)構(gòu)工程師缺乏經(jīng)驗、不具備結(jié)構(gòu)體系功能及其受力、變形特性的整體概念與判斷力，他們就無法確定實際結(jié)構(gòu)的計算簡圖、無法判紛十算機顯示的計算模型與計算結(jié)果的正確與否。2.1.3施工圖繪制階段結(jié)構(gòu)工程師通過計算機完成結(jié)構(gòu)設計計算并對結(jié)果確認無誤后，接著就是把計算結(jié)果用施工圖的方式表現(xiàn)出來(通常也是計算機完成)。此時，結(jié)構(gòu)工程師還有一項比較艱巨的任務需要完成，即調(diào)圖工作。他們要檢

27、查施工圖是否正確反映設計意圖，是否滿足結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定和各構(gòu)件間協(xié)同工作的要求、結(jié)構(gòu)抗震設計的要求、結(jié)構(gòu)的材料利用率和經(jīng)濟適用的要求等。很多剛畢業(yè)的大學生面對施工圖紙無法斷定其適用性和正確與否，主要原因就是他們?nèi)狈?jīng)驗與實踐過程中結(jié)構(gòu)概念的養(yǎng)成。3建筑結(jié)構(gòu)設計中概念設計需要注意的要點3.1合理選擇結(jié)構(gòu)方案概念設計的目的是力求設計方案經(jīng)濟、合理、適用，事實上也可說是設計者根據(jù)經(jīng)驗和專業(yè)設計理論。因此，概念設計必須選擇一個經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案，即

28、要選擇一個切實可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應該明確總體布置、抗震細部、應受力等方而，同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系，力求平面和豎向規(guī)則?？傊仨殞ㄖ熢O計要求、結(jié)構(gòu)特點、材料供應、施工條件等情況進行綜合分析，并與施工方面、業(yè)主等方面充分協(xié)商，在此基礎上進行結(jié)構(gòu)選型，確定結(jié)構(gòu)方案，必要時還應進行多方案比較，擇優(yōu)選用。3.2選用恰當?shù)挠嬎愫唸D計算簡圖是進行結(jié)構(gòu)計算的基礎，如果計算簡圖選用不當會導致結(jié)構(gòu)安全事故的發(fā)生，因此選擇恰當

29、的計算簡圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件，設計師要從實際出發(fā)選擇合理的計算簡圖，并且計算簡圖還應有相應的構(gòu)造措施來保證。此外，設計師還要注意到在實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點不可能是純粹的剛結(jié)或鉸結(jié)點，但是在計算簡圖的誤差應在設計允許范圍之內(nèi)。3.3正確分析計算結(jié)果在結(jié)構(gòu)設計中，普遍采用計算機技術，但是由于軟件種類的繁多，而且不同的軟件也是存在著很大的差異性，這樣就會往往導致計算結(jié)果的不相同。因此，設計師要對程序的適用范圍、技術條件等全面了解。由于軟件本身有

30、缺陷均會導致錯誤的計算結(jié)果。因此，設計師要充分認識到計算參數(shù)的重要性，要憑著自己過硬的專業(yè)知識、豐富的經(jīng)驗，在拿到電算結(jié)果時應認真分析，要正確地輸入合理的計算參數(shù)，慎重校核，做出合理判分析。4結(jié)語總之，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，對建筑結(jié)構(gòu)設計也提出了更高的要求。概念設計的思想被越來越多的結(jié)構(gòu)設計工程師所接受，并將在結(jié)構(gòu)設計中發(fā)揮越來越大的作用，概念設計必然會成為今后結(jié)構(gòu)設計的主流思想，這就需要我們來共同學習、發(fā)展，為結(jié)構(gòu)設