淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施

鄧猛 王小鋒

摘要：在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了確保設(shè)計方案的科學(xué)性和實用性，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)建筑的概念來進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅要根據(jù)相關(guān)概念和設(shè)計技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，還需要結(jié)合個人設(shè)計實踐經(jīng)驗，設(shè)計出一套適用于施工的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，才能確保建筑施工順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)措施；協(xié)同工作

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展及人們生活水平的提高，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更高的要求，其在建筑行業(yè)中占據(jù)著重要位置，因此，加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，注重概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的關(guān)系，提高工程師的設(shè)計水平，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計取得良好的成果。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計闡述

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計與理論還存在一定的差異，尤其是在結(jié)構(gòu)設(shè)計不可計算性方面，因此，注重概念設(shè)計是非常有必要的。所謂結(jié)構(gòu)設(shè)計，是指建筑與其他設(shè)備等各種結(jié)構(gòu)元素所表達(dá)出來的結(jié)構(gòu)語言的過程，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，主要包括結(jié)構(gòu)方案、建筑結(jié)構(gòu)計算、施工圖紙設(shè)計等三個階段，第一，結(jié)構(gòu)方案，其主要任務(wù)是根據(jù)各項參考指標(biāo)來確定出建筑的結(jié)構(gòu)形式，如地質(zhì)勘查、現(xiàn)場施工類別及建筑高度、層數(shù)等，并根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)形式來布置結(jié)構(gòu)承載體系和受力構(gòu)件等，在結(jié)構(gòu)方案設(shè)計階段中，其遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性、合理性，采用的方法主要是根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的適用范圍來確定的，最終確定最佳的結(jié)構(gòu)方案；第二，結(jié)構(gòu)計算階段，其主要任務(wù)通過選擇科學(xué)、適用的計算方法來進(jìn)行各項參數(shù)的計算，如荷載、構(gòu)件受力大小等；第三，施工圖紙設(shè)計環(huán)節(jié)，確定構(gòu)建布置、配筋數(shù)量及構(gòu)件構(gòu)造措施，在整個設(shè)計過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計，尤其是設(shè)計人員，不僅要充分、全面地了解相關(guān)規(guī)范要求，還需要全面掌握整個施工工程的施工工藝和流程，以保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計適用于建筑施工中。概念設(shè)計是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計思想的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞很大程度上取決于設(shè)計者結(jié)構(gòu)概念的完整性及創(chuàng)新能力特別是建筑業(yè)飛速發(fā)展的今天概念設(shè)計的重要性更是可見一斑。結(jié)構(gòu)設(shè)計決定建筑能否實現(xiàn)在這個意義上結(jié)構(gòu)設(shè)計顯得更為重要。

2 概念設(shè)計與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的關(guān)系探討

概念設(shè)計能夠在建筑設(shè)計過程中對整個設(shè)計過程進(jìn)行構(gòu)架、對比進(jìn)而選出最優(yōu)方案。結(jié)構(gòu)設(shè)計中運用概念設(shè)計就會使得最終設(shè)計框架更加清晰這可以為結(jié)構(gòu)設(shè)計后期減少很多工作量， 與此同時，還能夠促使設(shè)計方案更加經(jīng)濟穩(wěn)定。

概念設(shè)計是指以設(shè)計師的個人經(jīng)驗為基礎(chǔ)進(jìn)行的定性設(shè)計，而結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)概念設(shè)計的要求及力學(xué)等定量設(shè)計來實現(xiàn)的一個逆向過程，其中，定量設(shè)計主要包括建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力、配筋數(shù)量及結(jié)構(gòu)變形等參數(shù)。若概念設(shè)計不合理，將會影響整個建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于概念設(shè)計是體現(xiàn)出設(shè)計師的一種先進(jìn)設(shè)計思想，因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計師需要根據(jù)建筑的整個概念進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對構(gòu)件與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行協(xié)同處理。所以，概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計兩者之間的關(guān)系是相輔相成的。

3 結(jié)構(gòu)措施

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在結(jié)構(gòu)方案制定、結(jié)構(gòu)計算和施工圖紙繪制等各個環(huán)節(jié)中，都需要根據(jù)庫概念設(shè)計的理念來進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)做以下措施：

（1）合理選擇結(jié)構(gòu)材料。第一，在選擇鋼筋、混凝土中，根據(jù)相關(guān)規(guī)定的強度等級來選擇混凝土與鋼筋的強度等級，一般箍筋與混凝土的強度等級不低于C20，對于直徑為10mm 的縱筋，其強度等級應(yīng)不低于C25，只有確保建筑材料滿足了強度等級設(shè)計要求后，材料的強度才能得到充分發(fā)揮；第二，確保結(jié)構(gòu)的整體性，根據(jù)鋼筋的一級抗震等級和二級抗震等級進(jìn)行抗震構(gòu)造連接，在節(jié)點連接中，應(yīng)遵循強節(jié)點、弱桿件的設(shè)計原則，注重構(gòu)造連接度的把握，以保證整個結(jié)構(gòu)構(gòu)造的整體性。

（2）選擇建筑場地，應(yīng)選擇抗震性比較好的地方，在地震場地條件下，應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)破壞的因素，根據(jù)結(jié)構(gòu)體系方案和設(shè)計經(jīng)濟合理性來確定結(jié)構(gòu)體系，確保建筑結(jié)構(gòu)的延性、勻質(zhì)性得到提升。另外，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，由于地震將會持續(xù)一段時間，這就要求需要設(shè)計多道抗震防線，使結(jié)構(gòu)設(shè)計體系滿足抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，進(jìn)而提高整個建筑的抗震能力。

（3）結(jié)構(gòu)剛度及構(gòu)件受力應(yīng)符合要求，通過降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性指標(biāo)來提高結(jié)構(gòu)剛度，然而，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為了準(zhǔn)確判斷出計算方法的正確性，則可以根據(jù)相關(guān)概念設(shè)計的延伸來確定。隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，大多數(shù)設(shè)計都是通過計算機來實現(xiàn)的，但是，在設(shè)計過程中，若只利用計算機來計算，由于計算結(jié)果未作科學(xué)分析，這必然導(dǎo)致計算機計算的結(jié)果與實際情況不一致，因此，將實踐與設(shè)計理論有效結(jié)合起來，對計算結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析，合理對施工圖紙進(jìn)行調(diào)整，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性、合理性。

（4）注重施工現(xiàn)場處理，在施工現(xiàn)場中，由于一些不確定因素將會影響結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算結(jié)果，若僅僅依靠單純的計算方式，其是不能有效解決此類問題的，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員不僅要結(jié)合概念設(shè)計來進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，還需要依靠自身的實踐經(jīng)驗和設(shè)計技術(shù)，加強與施工單位、監(jiān)理單位的交流，最終提出科學(xué)、合理的解決方案。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計與概念設(shè)計協(xié)同工作的應(yīng)用

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，協(xié)同工作的定義是將建筑工程中的每個構(gòu)件的性能和作用充分到極致，并實現(xiàn)與其他部件的相互配合，在協(xié)同工作中，要求與各個產(chǎn)品零部件的使用壽命相似，并且具有相同的荷載，正確處理基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，確保兩者之間形成一個有機的整體。在結(jié)構(gòu)設(shè)計的協(xié)同工作中，由于磚混結(jié)構(gòu)容易受自身結(jié)構(gòu)剛度的影響，當(dāng)磚混結(jié)構(gòu)發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象，則可以利用鋼圈、構(gòu)造柱兩者之可以形成一個有機的整體的協(xié)同工作原理來抵御不均勻沉降的現(xiàn)象，總的來說，利用協(xié)同工作的概念，其可以確保結(jié)構(gòu)中各個部件的受力均勻。

另外，對于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)避免短柱對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響，確保各個柱子的水平應(yīng)力和最大承載能力，隨著建筑物樓層的增高，無論是在水平方向上，還是在豎向方向上，其荷載力將會變大，針對這種情況，可以通過在在柱截面設(shè)置田形柱來提高整個建筑結(jié)構(gòu)的承載能力，進(jìn)而減少短柱現(xiàn)象。

5 結(jié)語

概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要內(nèi)容，注重概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的協(xié)同工作關(guān)系，將結(jié)構(gòu)設(shè)計與概念設(shè)計的協(xié)同工作關(guān)系有效應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計一套完善的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，以保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案在建筑施工中發(fā)揮重要作用。

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