淺談對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理解

趙磊

江蘇時代建筑設(shè)計(jì)有限公司 江蘇 揚(yáng)州 211400

引言

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要有科學(xué)的理論作為支撐，在此基礎(chǔ)上開展建設(shè)工作，有效優(yōu)化工程質(zhì)量。建筑工程建設(shè)中，相關(guān)項(xiàng)目管理人員應(yīng)該重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其優(yōu)化技術(shù)方面的工作，認(rèn)真分析設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，并且明確設(shè)計(jì)原則、要點(diǎn)內(nèi)容以及優(yōu)化方向，并且從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)，以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)用性和藝術(shù)性等方面來進(jìn)行合理優(yōu)化，從而保證建筑工程的整體施工質(zhì)量。

1 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本含義

房屋建筑施工過程中，房屋建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)發(fā)揮著不容忽視的重要作用。房屋結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)主要是指設(shè)計(jì)師根據(jù)自身的專業(yè)知識和已有經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合客戶對建筑的相關(guān)要求進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師必須綜合考量多方面因素，確保設(shè)計(jì)方案與整體房屋建筑結(jié)構(gòu)有效結(jié)合，促使房屋建筑結(jié)構(gòu)充分展現(xiàn)其實(shí)用性和美觀性價值。目前，房屋建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)需要完成以下目標(biāo)：第一，必須滿足對居住功能多樣化的要求；第二，必須確保建筑造型的美觀、實(shí)用；第三，積極應(yīng)用先進(jìn)的建筑技術(shù)。在通常情況下，與建筑相關(guān)的設(shè)計(jì)主要可分為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)兩大類；在房屋建筑修建過程中，二者應(yīng)該相互結(jié)合，緊密相連[1]。

2 現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)理念現(xiàn)狀

目前來看，現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)最大的特點(diǎn)在于實(shí)用性、功能性，內(nèi)部空間往往要進(jìn)行更加嚴(yán)格的劃分，建筑本身也會選擇更為適當(dāng)?shù)牡乩砦恢茫热缃ㄖ湓诒晨看笊降膮^(qū)域，從而起到抵御寒風(fēng)的效果，同時采用坐北朝南的設(shè)計(jì)，以此獲取更多的光照。很多地區(qū)的現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)與自然環(huán)境形成配合，如四川、重慶等地區(qū)的建筑物，主要按照地面起伏高度進(jìn)行修建，不僅具有強(qiáng)烈的風(fēng)格特征，實(shí)用性也會顯著提高，從而達(dá)到適合居住的理想狀態(tài)。

部分現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)為了追求奢華效果，會使用大量昂貴的裝飾品，忽視了環(huán)保經(jīng)濟(jì)理念，這與傳統(tǒng)簡約大氣的建筑風(fēng)格明顯不同，并且會造成一定的資源浪費(fèi)。除了消耗裝飾品，還消耗大量人力、物力，完全違背了綠色環(huán)保發(fā)展理念，但也有部分簡約化的設(shè)計(jì)風(fēng)格，比如新中式風(fēng)設(shè)計(jì)就遵循傳統(tǒng)理念、美學(xué)，建筑風(fēng)格更加偏向簡約化，比較符合綠色環(huán)保要求，解決了高消耗與高成本的問題。現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)理念在要求上明顯更高，如要求空間合理利用、資源最大化效用、遵循低碳環(huán)保理念等，因此需要對建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行創(chuàng)新。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響因素

3.1 忽視設(shè)計(jì)圖紙重要性

在建筑工程的施工中，做好設(shè)計(jì)工作非常重要，如果設(shè)計(jì)圖紙有問題，那么這不僅會導(dǎo)致施工進(jìn)度停滯不前，還會降低建筑工程的施工質(zhì)量。然而，很多建筑單位并沒有重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，它們沒有意識到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性，在建筑工程設(shè)計(jì)中隨意設(shè)計(jì)圖形。這種圖形和實(shí)際施工情況并不相符，導(dǎo)致施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種問題，延長了施工周期[2]。

3.2 建筑工程安全性問題

從實(shí)際情況分析，在建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面存在一些問題，其可行性不太理想，設(shè)計(jì)沒有辦法真正投入到使用之中。同時，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還存在設(shè)計(jì)不牢靠的問題，這使得工程的安全性變成了一紙空談，要保證建筑工程的安全性，則需要強(qiáng)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，大力保障施工質(zhì)量。但是目前我國的設(shè)計(jì)實(shí)力比較弱，施工人員在具體工作中也無法完全落實(shí)施工計(jì)劃，因而施工質(zhì)量的優(yōu)化仍是一大難題。

3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏整體性

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體性體現(xiàn)在房屋建筑的內(nèi)在結(jié)構(gòu)以及建筑工程能否與周邊環(huán)境建立和諧關(guān)系，也是影響建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)、社會效益的一個重要因素。在一些房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員忽視了整體性的問題，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分散設(shè)計(jì)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)工作較為零散，缺乏相關(guān)性，會在一定程度上影響房屋建筑的舒適性與整體性[3]。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提升對策

一般情況下，建筑設(shè)計(jì)主要是為了完善建筑工程的具體建設(shè)過程以及后續(xù)的維護(hù)與管理過程而存在的，然而方案設(shè)計(jì)的主要目的也是為了進(jìn)一步完善施工建設(shè)的具體過程，以及后續(xù)維護(hù)管理的相關(guān)過程，這也就意味著方案設(shè)計(jì)可以在施工建設(shè)以及后續(xù)維護(hù)管理的過程中，體現(xiàn)出建筑設(shè)計(jì)的實(shí)際效果。在新建成的建筑工程之中，也需要保證設(shè)計(jì)整體的統(tǒng)一性、科學(xué)性、實(shí)用性、新穎性與協(xié)調(diào)性，這也就意味著建筑工程在設(shè)計(jì)過程中不僅需要體現(xiàn)出建筑工程施工建設(shè)的實(shí)用性特點(diǎn)，也需要體現(xiàn)建筑工程的設(shè)計(jì)美感。

4.1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在對房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化時，設(shè)計(jì)人員必須充分考慮房屋建筑結(jié)構(gòu)對房屋建筑整體安全穩(wěn)定情況造成的影響。因此，在優(yōu)化房屋建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員必須全方位、多角度、綜合考量建筑的結(jié)構(gòu)控制情況，在初步制訂后期施工工序方案的同時，完成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。以樁基項(xiàng)目施工安裝為例，在進(jìn)行該項(xiàng)目施工時，施工人員必須仔細(xì)考慮樁基項(xiàng)目施工過程中的直徑高度。

4.2 合理選擇設(shè)計(jì)優(yōu)化方案

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新時，必須利用信息技術(shù)構(gòu)建一個完整的建筑結(jié)構(gòu)模型，以便通過模型的分析對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個參數(shù)進(jìn)行合理確定，尤其是對目標(biāo)參數(shù)的確定，必須結(jié)合整體建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)和各建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求來進(jìn)行，為相應(yīng)設(shè)計(jì)方案的制訂提供可靠的參考依據(jù)。另外，還要對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案進(jìn)行合理選擇，在這一過程中，應(yīng)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況來進(jìn)行，并利用較為專業(yè)的設(shè)計(jì)軟件通過對不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的分析和計(jì)算來找出其中存在的差異，進(jìn)而根據(jù)差異選出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總方案[4]。

4.3 建筑工程的整體和局部的優(yōu)化

在建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從整體和局部兩個部分來考慮，進(jìn)而保證其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。與此同時，建筑中每個房屋使用的材料和房屋結(jié)構(gòu)都不相同，因此，每種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案都比較復(fù)雜。在保證整體性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員還要對建筑工程的局部進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合不同的建筑類型以及建筑要求，不斷優(yōu)化建筑的局部，從而最大限度地發(fā)揮建筑工程的作用。

4.4 保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)用性和藝術(shù)性

建筑本身就是一件藝術(shù)品，因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該將自己的想法體現(xiàn)在建筑風(fēng)格上，從而使建筑更具有藝術(shù)性和實(shí)用性。在設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該把建筑的安全性放在首位，然后再考慮建筑的實(shí)用性和藝術(shù)性。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該減少建筑質(zhì)量與建筑剛度之間的差異，以此來有效提高建筑物的使用壽命。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到豎向布局時，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該把房屋建筑的功能性放在首位，使房屋建筑的豎向承重構(gòu)件保持上下貫通，還可以利用轉(zhuǎn)換層來降低設(shè)計(jì)難度并控制建筑成本。

4.5 對建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加大優(yōu)化創(chuàng)新力度

在具體實(shí)施過程中，不僅要結(jié)合整體建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況來科學(xué)布置剪力墻結(jié)構(gòu)，使其在建筑中的分布能夠達(dá)到一定的均勻性。而且，還要重視墻肢數(shù)量的優(yōu)化配置，使其與建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)要求相吻合，從而實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效完善，保證建筑與結(jié)構(gòu)的深度融合。此外，為了進(jìn)一步提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，相關(guān)設(shè)計(jì)人員還要在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新中，考慮到建筑工程的外部環(huán)境，因?yàn)橥獠凯h(huán)境是影響建筑上部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的最重要因素，所以在對該部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新時，深入分析外部環(huán)境所造成的影響，并在此基礎(chǔ)上合理選擇建筑構(gòu)件，確保其綜合質(zhì)量能夠有效應(yīng)對各種惡劣的環(huán)境，能進(jìn)一步提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，為建筑工程的后期運(yùn)營發(fā)展提供可靠的保障[5]。

4.6 合理選取鋼材

鋼材質(zhì)量與鋼結(jié)構(gòu)抗荷載能力密切相關(guān)，可塑性強(qiáng)、強(qiáng)度高等為鋼材自身核心優(yōu)勢，同時鋼結(jié)構(gòu)施工流程簡易，施工效率較高。但鋼材制造商較多，不同廠商提供鋼材質(zhì)量不盡相同，建筑工程鋼結(jié)構(gòu)正式設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)建筑自身實(shí)際需求強(qiáng)度，結(jié)合現(xiàn)下標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程科學(xué)選擇鋼材。另外，常見建筑鋼材類型較多，如低合金結(jié)構(gòu)鋼、滲碳鋼等，其自身性能不盡相同，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)嚴(yán)格依照相關(guān)要求進(jìn)行選擇。實(shí)際鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)鋼材浪費(fèi)現(xiàn)象，特別是邊角料利用率較低。需綜合考慮鋼結(jié)構(gòu)規(guī)格大小，提高鋼材利用率。

4.7 建筑結(jié)構(gòu)中抗浮設(shè)計(jì)

4.7.1 及時調(diào)查、預(yù)測建筑項(xiàng)目地下水位。建筑結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)開始之前，必須對建筑周圍的環(huán)境與地質(zhì)情況等進(jìn)行詳細(xì)的勘察。針對地下水制訂全面的勘察計(jì)劃。在此基礎(chǔ)上，對現(xiàn)場施工涉及的所有區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造都要詳細(xì)勘察，特別是地下水，從補(bǔ)給規(guī)律到聯(lián)通規(guī)律等，都要進(jìn)行全面的了解，對其變化規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，繪制地下水變化趨勢圖，得出不同季節(jié)地下水的變化特點(diǎn)。調(diào)查項(xiàng)目施工區(qū)域近些年的最高水位，現(xiàn)場流域情況等。

4.7.2 精準(zhǔn)確定抗浮水位。如果施工現(xiàn)場地下水位資料顯示地下水位變化波動大，并且沒有對水位進(jìn)行長期、持續(xù)性觀測，設(shè)防水位的設(shè)定就需要參考實(shí)際勘測期間的最高水位變化曲線，取平均值作為設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，綜合項(xiàng)目周圍地形以及補(bǔ)給等情況，及時總結(jié)影響抗浮設(shè)計(jì)水位的因素。除此之外，還需要制訂長期、持續(xù)性的觀察方案，及時統(tǒng)計(jì)與整理資料，為后續(xù)工作開展提供參考。

4.8 建立科學(xué)且完善的抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

我國幅員遼闊，不同區(qū)域地震發(fā)生頻率和強(qiáng)度也不盡相同，所以不同地區(qū)建筑的抗震標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)該結(jié)合本地的實(shí)際情況來設(shè)定。另外，針對不同的建筑結(jié)構(gòu)也應(yīng)該有不同的要求，如框架結(jié)構(gòu)和抗震墻結(jié)構(gòu)就應(yīng)該采用不同的抗震標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能體現(xiàn)建筑的科學(xué)性和合理性。對于一些地震頻率較高的地區(qū)，可以采用消震和隔震相結(jié)合的方式來保證整個建筑的抗震性能[6]。

4.9 積極應(yīng)用BIM技術(shù)

在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，最突出的現(xiàn)實(shí)化意義在參數(shù)化設(shè)計(jì)方面。建筑設(shè)計(jì)工作本質(zhì)是與建筑相關(guān)的一系列參數(shù)驅(qū)動工作，將其與BIM技術(shù)聯(lián)合在一起，有效提高二者聯(lián)動性。建筑工程設(shè)計(jì)人員在修改模型尺寸時，建筑工程設(shè)計(jì)圖也會隨之變化，信息共享性會提高，建筑設(shè)計(jì)工作的效率也會隨之上升。BIM技術(shù)有效提高了建筑工程的可視化。依靠BIM技術(shù)能根據(jù)建筑的各項(xiàng)信息構(gòu)成三維立體實(shí)物圖形，為工作人員和設(shè)計(jì)人員提供直接的展示形式。將該技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)工作中，還能準(zhǔn)確檢查工程施工中的空間碰撞情況。工作人員通過不同的視角觀察空間結(jié)構(gòu)，檢測建筑中各項(xiàng)環(huán)節(jié)的碰撞關(guān)系與不合理內(nèi)容，以此對其進(jìn)行調(diào)整。值得注意的是一旦工程設(shè)計(jì)出現(xiàn)空間碰撞情況，修改所產(chǎn)生的成本非常高，所以在檢測空間碰撞點(diǎn)之前，應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備。

5 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑工程規(guī)模和數(shù)量在不斷增長，隨之而來的還有人們對建筑工程的關(guān)注度的提升。建筑設(shè)計(jì)過程中，可能會因?yàn)樵O(shè)計(jì)者的失誤操作或者是因?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)的特殊性質(zhì)而導(dǎo)致各式各樣的設(shè)計(jì)問題，然而這些設(shè)計(jì)問題在表面上看似“天衣無縫”，但是如果我們從細(xì)節(jié)方面認(rèn)真分析，那么這些設(shè)計(jì)問題的確也會影響到后續(xù)的施工建設(shè)工作。施工建設(shè)的方案設(shè)計(jì)的確應(yīng)該成為建筑設(shè)計(jì)整體工作的重要組成部分之一，并且方案設(shè)計(jì)的重要性也應(yīng)該得到進(jìn)一步的凸顯，更重要的是，方案設(shè)計(jì)的相關(guān)要點(diǎn)以及具體的設(shè)計(jì)方法也應(yīng)該得到深入研究。