論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)及優(yōu)化

1、    論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)及優(yōu)化    賴競(jìng)【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷提升，建筑行業(yè)設(shè)計(jì)水平也在不斷的提高，概念設(shè)計(jì)就是隨著建筑行業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)的好壞以及結(jié)構(gòu)措施設(shè)計(jì)的是否合理在一定程度上的反映了設(shè)計(jì)水平。本文主要針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)措施優(yōu)化進(jìn)行探討與分析。【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；概念設(shè)計(jì)；優(yōu)化引言建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在建筑行業(yè)當(dāng)中有著十分重要的地位與作用，從理論上，概念設(shè)計(jì)主要是指建筑設(shè)計(jì)員在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，不依賴計(jì)算機(jī)而是依靠自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況來(lái)形成關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)形式、內(nèi)力以及變形等方面的概念

2、和對(duì)其進(jìn)行定性分析。即使目前計(jì)算機(jī)已被廣泛應(yīng)用在生活的每個(gè)角落，但是在建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)往往只能起到輔助的作用，最重要的還是設(shè)計(jì)人員自身的設(shè)計(jì)思想和建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際要求。此外，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中，前期合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案至關(guān)重要，因?yàn)橐粋€(gè)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不但能夠使建筑工程在技術(shù)上達(dá)到要求，還能夠降低其在經(jīng)濟(jì)上的消耗。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是一個(gè)涵蓋面非常廣的系統(tǒng)性問(wèn)題，為此我們需要加大對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的探究力度。1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的概念概念是一種反映事物本質(zhì)屬性的思維形式，它反映客現(xiàn)事物一般的、本質(zhì)的特征，是人們?cè)趯?shí)踐基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)而形成的。所謂的概念設(shè)計(jì)一

3、般指不經(jīng)數(shù)值計(jì)算，尤其在一些難以做出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問(wèn)題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從整體的角度來(lái)確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。概念設(shè)計(jì)主要是從建筑結(jié)構(gòu)的整體方案入手，嚴(yán)格的處理建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的力學(xué)分布計(jì)算、結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性等問(wèn)題。概念設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)步驟主要分為分析、綜合以及評(píng)估這三個(gè)部分，其中分析是對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行全面了解，而在分析階段進(jìn)行分析的數(shù)據(jù)并不是完整的，是帶有模糊性質(zhì)的數(shù)據(jù)。2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的重要性一項(xiàng)先進(jìn)、有效的設(shè)計(jì)必然會(huì)有優(yōu)秀的概念設(shè)計(jì)，而對(duì)于結(jié)

4、構(gòu)工程師來(lái)說(shuō)，就是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行整體性的概念設(shè)計(jì)。然而，目前部分結(jié)構(gòu)工程師不重視學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)與理念，過(guò)分的依賴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，出現(xiàn)了墨守成規(guī)的現(xiàn)象。而且在設(shè)計(jì)過(guò)程中，全盤(pán)相信結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的計(jì)算結(jié)果段有足夠的能力去發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果中存在的錯(cuò)誤。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定建筑能否實(shí)現(xiàn)，在這個(gè)意義上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得更為重要，現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算理論存在許多缺陷或不可計(jì)算性，同時(shí)計(jì)算機(jī)結(jié)果的高精度特點(diǎn)，往往給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)各個(gè)方面的誤解。由此可見(jiàn)，結(jié)構(gòu)工程師只有加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念的培養(yǎng)，嚴(yán)格遵守建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則，才能比較客觀、真實(shí)地理解結(jié)構(gòu)的工作性能。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念設(shè)計(jì)的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

5、（1）概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鼓勵(lì)創(chuàng)新思維；（2）概念設(shè)計(jì)使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案更完美；（3）運(yùn)用概念設(shè)計(jì)能夠判別計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性；（4）采用概念設(shè)計(jì)可以使設(shè)計(jì)方案更具合理性；（5）采用概念設(shè)計(jì)具有創(chuàng)新性。3概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用與優(yōu)化3.1建筑結(jié)構(gòu)與概念設(shè)計(jì)的關(guān)系所謂概念設(shè)計(jì)是以個(gè)人經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，基于宏觀的角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性設(shè)計(jì)。相對(duì)概念設(shè)計(jì)來(lái)講，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)逆向過(guò)程。由此可見(jiàn)，概念優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性具有重要作用。可以肯定的說(shuō)，經(jīng)過(guò)概念優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是能在各種各樣可能出現(xiàn)的環(huán)境情況作用下使房屋破壞程度最小的，如果概念設(shè)計(jì)不合理，會(huì)導(dǎo)致建筑整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)安全問(wèn)題。因此概

6、念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系是相輔相成、缺一不可的。3.2概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用3.2.1概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的基本要求概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的基本要求主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：（1）結(jié)構(gòu)體系的整體性：概念設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)建筑結(jié)構(gòu)體系具有整體性必須處理好基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，結(jié)構(gòu)受力的同時(shí)盡可能地使得建筑結(jié)構(gòu)中的各個(gè)構(gòu)件能同時(shí)達(dá)到較高的應(yīng)力水平；（2）提高建材的利用率：建材的利用率越高應(yīng)力水平越高該結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)工作程度也就越高。3.2.2概念設(shè)計(jì)的理解和應(yīng)用概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的理解和應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）合理選擇有利 于建設(shè)的建筑場(chǎng)地：建筑場(chǎng)地是建筑物的承載之地，對(duì)整個(gè)建筑物

7、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著不可忽略的重要性。在選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，設(shè)計(jì)師一般要考慮的問(wèn)題有：防護(hù)距離、建筑退界、日照間距等，并且在選擇建筑場(chǎng)地時(shí)一定要考慮抗震因素，不能選擇在危險(xiǎn)地段進(jìn)行建筑的建設(shè)，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行綜合分析，才能保證選擇的建筑場(chǎng)地科學(xué)、合理；（2）合理設(shè)計(jì)抗震抗災(zāi)防線：在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，我們大多是通過(guò)初定的尺寸及砼等級(jí)，來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)剛度的計(jì)算，然后再根據(jù)剛度推出地震力，最后再依據(jù)地震力算出配筋的數(shù)量；（3）合理選擇建筑主體的結(jié)構(gòu)體系：建筑主體是一個(gè)空間的結(jié)構(gòu)體系， 目前我們?cè)诳臻g結(jié)構(gòu)體系整體研究中還有一定的局限性。設(shè)計(jì)師在選擇建筑的主體結(jié)構(gòu)時(shí)要以對(duì)稱、合理作為篩選原則，合理的主體結(jié)構(gòu)能夠降低建筑的扭轉(zhuǎn)

8、力，使建筑的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件能夠保持在一個(gè)穩(wěn)定工作狀態(tài)下，并能降低建筑材料的消耗；（4）合理選擇建筑基礎(chǔ)：根據(jù)選擇好的建筑場(chǎng)地的地形特征和結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的選擇，常見(jiàn)的建筑基礎(chǔ)有：筏形基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等，其中若建筑場(chǎng)地的土質(zhì)松軟且屬于負(fù)載較大的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，則一般選擇樁基礎(chǔ)作為建筑基礎(chǔ)。3.3概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)：（1）結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計(jì)又包括結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)和地震作用振型組合數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)設(shè)計(jì)一般按照抗震規(guī)范附表確定；地震作用振型組合數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)和建筑物的層數(shù)有關(guān)，當(dāng)結(jié)構(gòu)振型數(shù)大于3的時(shí)，應(yīng)該取3的整數(shù)倍進(jìn)行計(jì)算，但是該數(shù)據(jù)不可大于建筑物

9、的層數(shù)，對(duì)于不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，地震作用振型組合數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)就更為復(fù)雜；（2）重視節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)原則：在結(jié)構(gòu)體系中的節(jié)點(diǎn)是指各構(gòu)件交接之處或連接異常的地方。不同類(lèi)型的構(gòu)件相連接，同一構(gòu)件截面改變之處，都會(huì)形成需要在設(shè)計(jì)圖中表示清楚的節(jié)點(diǎn)。歷次災(zāi)害表明，從設(shè)計(jì)不合理的節(jié)點(diǎn)開(kāi)始破壞的建筑占了相當(dāng)大的比例，因此，重視節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)原則在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中尤為重要；（3）協(xié)同工作與結(jié)構(gòu)體系：從建筑結(jié)構(gòu)方面來(lái)看，協(xié)同工作的概念就是要求結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各個(gè)構(gòu)建能夠進(jìn)行有效的配合，并在積極配合之下高效工作。這對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建提出了更高的要求，不僅要求它能夠在承載能力極限狀態(tài)下共同受力，協(xié)同工作，同時(shí)又要求其能夠達(dá)到共同的耐久壽命。4結(jié)語(yǔ)總之，在概念設(shè)計(jì)日益重要的今天，要求結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)有深厚的基本理論基礎(chǔ)，并能不斷吸取他人先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想。建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該重視相關(guān)結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)，而不是僅僅依靠先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分利用自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐實(shí)際，不斷學(xué)習(xí)，不斷創(chuàng)新，以對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，為祖國(guó)未來(lái)建筑業(yè)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)，帶動(dòng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展，為人們營(yíng)造更為舒適、美觀、別致的生活環(huán)境