淺析房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施

■樊俊成 ■宜賓泰宇建筑有限公司，四川 宜賓 644300

當(dāng)今，我國建筑設(shè)計行業(yè)越來越重視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性，與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)的建筑穩(wěn)定性、安全性、藝術(shù)性和可行性都受到人們的關(guān)注。不同類別的建筑物對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的需求也是不同的，差異化和多樣化的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計才能滿足社會日益發(fā)展而產(chǎn)生的建筑需求。建筑設(shè)計當(dāng)中的概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施是關(guān)乎建筑質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。因此，必須明確房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與概念設(shè)計之間的關(guān)系，以提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體水平。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念闡述

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是指將建筑及各相關(guān)專業(yè)所要表達(dá)的內(nèi)容通過結(jié)構(gòu)語言予以體現(xiàn)的過程，結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)計算以及施工圖設(shè)計是房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要內(nèi)容。結(jié)構(gòu)方案是指房屋建筑的主要結(jié)構(gòu)形式，具體包括建筑物的重要性、工程所在地的抗震設(shè)施烈度、相關(guān)地質(zhì)勘測資料以及場地類型等等。結(jié)構(gòu)計算，是指在掌握房屋建筑結(jié)構(gòu)形式數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上，針對房屋建筑結(jié)構(gòu)開展的計算活動，包括結(jié)構(gòu)內(nèi)力、荷載以及構(gòu)建試算和計算等等，最終目的在于用科學(xué)的計算方法保證房屋建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性。施工圖設(shè)計則是根據(jù)計算結(jié)果來確定房屋建筑構(gòu)建的具體布局，然后明確施工構(gòu)造及施工措施。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計與概念設(shè)計的關(guān)系

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計與理論之間存在一定的差異，特別是結(jié)構(gòu)設(shè)計的不可計算性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計需要更多地注重概念設(shè)計。概念設(shè)計就是以個人實際經(jīng)驗為基礎(chǔ)，基于宏觀的角度對建筑結(jié)構(gòu)實施的定性設(shè)計。但是，概念設(shè)計不是憑空落成的，需要考察實地情況，包括氣候環(huán)境、地質(zhì)情況、自然風(fēng)貌等，根據(jù)所獲得信息給予的靈感和理性認(rèn)知，擬定關(guān)于一個建筑物的初步想法;這個想法不同于精確的測量計算，除了靈感和理性認(rèn)知還要基于工程師豐富的實地工程經(jīng)驗。概念設(shè)計更加注重設(shè)計結(jié)果，而結(jié)構(gòu)設(shè)計則是一種逆向的推導(dǎo)過程，在概念設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過對力學(xué)、構(gòu)造學(xué)等理論知識，配合相關(guān)的數(shù)據(jù)原理而推導(dǎo)出房屋建筑結(jié)構(gòu)布置。

綜合而言，建筑結(jié)構(gòu)造價水平的高低以及建筑的施工進(jìn)度是由概念設(shè)計所決定的，如果房屋建筑的概念設(shè)計不合理，就可能增加建筑造價，延誤工期。概念設(shè)計體現(xiàn)的是一種先進(jìn)的設(shè)計思想。受技術(shù)水平和計算理論等因素的限制，房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果往往與建筑實際存在較大差異，而為更好地彌補這些誤差可能導(dǎo)致的問題，必須要借助概念設(shè)計來增強結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性。可以說，概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計之間是一種相輔相成的關(guān)系，結(jié)構(gòu)設(shè)計對于現(xiàn)代房屋建筑工作的開展顯然具有非常重要的意義，而概念設(shè)計則起到對結(jié)構(gòu)設(shè)計補充和優(yōu)化的作用。優(yōu)秀的概念設(shè)計往往有著較為可靠的經(jīng)濟(jì)預(yù)估，因此也有較高的可行性，同時還可以避免復(fù)雜的運算勞動，減少結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)險，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體水平。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要措施

3.1 科學(xué)選擇建筑場地

建筑場地的選擇對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果有很大影響。房屋建筑場地應(yīng)該選擇抗震性較好的地方，這能有效地減少外力對房屋建筑結(jié)構(gòu)的影響。如果要在地震區(qū)進(jìn)行建設(shè)，就必須要充分考慮結(jié)構(gòu)破壞因素，根據(jù)結(jié)構(gòu)體系方案以及設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性和合理性來確定結(jié)構(gòu)體系，以充分保證建筑結(jié)構(gòu)的勻質(zhì)性。房屋建筑場地發(fā)生地震事故時，由于地震會持續(xù)一定的時間，因此，必須在房屋結(jié)構(gòu)上設(shè)計多道抗震防線，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體系數(shù)能夠有效地滿足抗震需求，增強建筑整體的抗震能力。

3.2 合理選擇結(jié)構(gòu)材料

在選擇結(jié)構(gòu)材料時，設(shè)計人員要充分結(jié)合自身的設(shè)計經(jīng)驗，借鑒和參考已建建筑經(jīng)驗，選擇承重能力較強的施工建設(shè)材料，以防因計算結(jié)果不精確而影響建筑建設(shè)質(zhì)量。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要合理分析和評價施工圖紙，深入探討施工圖紙中可能存在的數(shù)據(jù)問題，并以此來作為結(jié)構(gòu)材料選擇依據(jù)，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性和合理性。如在鋼筋、混凝土的選擇上，一定要根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)選擇適合強度的施工材料，一般箍筋與混凝土強度等級不能低于C20，直徑10mm的縱筋，強度等級不得低于C25，這樣才能夠充分滿足強度等級設(shè)計要求。其他結(jié)構(gòu)材料的選擇也應(yīng)該嚴(yán)格遵循國家標(biāo)準(zhǔn)，而不能夠單純地依據(jù)計算結(jié)果來判斷。

3.3 注意結(jié)構(gòu)受力的合理性

合理選擇房屋建筑結(jié)構(gòu)材料將顯著提高建筑結(jié)構(gòu)的整體強度，降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件對建筑受力的影響，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足實際的建筑需求。通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠獲取相對全面的計算結(jié)果，反映出建筑結(jié)構(gòu)的受力情況。但是，通過計算機以及理論推導(dǎo)所獲取的實際數(shù)據(jù)往往存在一定誤差，并且容易出現(xiàn)與現(xiàn)實建設(shè)需求不符的情況。這樣的情況下，就必須要適當(dāng)采取概念設(shè)計來提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性。

3.4 注重施工現(xiàn)場的規(guī)劃管理

在房屋建筑施工過程中，存在較多不確定因素，這就需要設(shè)計人員加強對施工現(xiàn)場的規(guī)劃和全程把控，以降低不確定因素對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響，使施工作業(yè)活動能夠按照房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果有條不紊地開展。由于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計依賴于計算機和理論數(shù)據(jù)，這些計算的結(jié)果與現(xiàn)實是存在一定差距的。因此，設(shè)計人員不但需要對結(jié)構(gòu)設(shè)計予以高度關(guān)注，更需要憑借自身的經(jīng)驗和設(shè)計技術(shù)，做好施工單位、監(jiān)理單位的協(xié)調(diào)和交流活動，提出建設(shè)風(fēng)險，保證設(shè)計方案的順利落實。

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。下面以地基基礎(chǔ)中結(jié)構(gòu)設(shè)計與概念設(shè)計協(xié)同工作的應(yīng)用為例進(jìn)行說明。

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計流程用到的算法往往是將上部建筑、基礎(chǔ)、地基分別視作獨立的單位，測量和設(shè)計都獨立進(jìn)行，但并不意味著，某一單元出現(xiàn)的問題不會影響到其他的結(jié)構(gòu)單元，經(jīng)過實踐檢驗，這種流程有著不可忽視的缺陷。地基基礎(chǔ)往往對上層建筑造成很大影響，若地基產(chǎn)生沉降現(xiàn)象，則地面建筑大多會開裂、錯位、甚至崩塌;同時，如果地面結(jié)構(gòu)的建筑層數(shù)不符合規(guī)范，超過地基、基礎(chǔ)承重，則也會給地基帶來變形的危險。因此，在地基基礎(chǔ)的概念設(shè)計當(dāng)中，要更多地考慮到將地基基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起分析，這樣才能減少地基變形帶來的負(fù)面影響。

5 結(jié)語

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除了要確保結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果的真實性和有效性之外，還應(yīng)該從建筑實際施工角度出發(fā)，加強對概念設(shè)計的引入，充分發(fā)揮概念設(shè)計對結(jié)構(gòu)設(shè)計的補充作用。設(shè)計人員應(yīng)充分利用自身豐富的設(shè)計經(jīng)驗對結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果予以補充和優(yōu)化，最終形成一套真正適用于房屋建筑施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，更好地滿足建設(shè)需求，確保房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。

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