一、結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的含義及重要性

把結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)引入建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，可以省去許多不必要的繁瑣的數(shù)值計(jì)算，從總體出發(fā)，采用概念性估算的計(jì)算方法。這種方法雖然會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，但是它能夠快速有效的對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)構(gòu)思、比較和選擇，從而做出最優(yōu)選擇，采用最佳設(shè)計(jì)方案這樣的設(shè)計(jì)不僅快速有效，而且經(jīng)濟(jì)效益高，同時(shí)還能夠?yàn)槭┕D的設(shè)計(jì)提供一定的依據(jù)。建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)能很好的體現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)水平，經(jīng)驗(yàn)豐富、成熟的設(shè)計(jì)師可以熟練的把概念設(shè)計(jì)的理念和方法運(yùn)用到實(shí)際的進(jìn)駐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中去，從而提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率與可靠性。建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要作用還體現(xiàn)在它能夠滿足計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的缺陷。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)本身是一種程序設(shè)計(jì)，它不能夠?qū)崿F(xiàn)初步設(shè)計(jì)階段的模糊設(shè)計(jì)。同時(shí)，如果選擇的設(shè)計(jì)軟件不合適或者不正確，還可能造成很大的危害，雖然這種危害在計(jì)算機(jī)模擬下非常的完美。

二、建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計(jì)需注意的問(wèn)題

1選擇合理的結(jié)構(gòu)方案

建筑設(shè)計(jì)師運(yùn)用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)理念和方法的目的是想要從整體把握設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案合理性、可靠性和節(jié)約成本，這就要求選擇一個(gè)合理的建筑結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)之前，建筑設(shè)計(jì)師必須明確建筑的總體布局，還要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行抗震抗壓應(yīng)力分析。在概念設(shè)計(jì)時(shí)，要堅(jiān)持平面和豎向的規(guī)則，不能在同一結(jié)構(gòu)單元中混用不同的結(jié)構(gòu)體系。總之，建筑設(shè)計(jì)師在運(yùn)用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)方法和理念時(shí)，必學(xué)與業(yè)主和施工單位進(jìn)行細(xì)致的溝通，充分了解業(yè)主對(duì)建筑設(shè)計(jì)的要求、施工單位采用的建筑材料的特點(diǎn)、施工的氣候和地質(zhì)條件進(jìn)行充分的了解和綜合分析之后，從備選的結(jié)構(gòu)方案當(dāng)中選擇最優(yōu)方案，才能體現(xiàn)出建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的作用和效果。

2選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖

結(jié)構(gòu)計(jì)算的前提和基礎(chǔ)是計(jì)算簡(jiǎn)圖，只有選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖，才能使建筑結(jié)構(gòu)沒(méi)有缺陷，從而保證建筑的結(jié)構(gòu)安全、可靠，避免安全事故的發(fā)生。建筑設(shè)計(jì)師既要選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖，同時(shí)還要在設(shè)計(jì)時(shí)配套相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施來(lái)保證建筑結(jié)構(gòu)的安全。雖然建筑概念設(shè)計(jì)允許一定的設(shè)計(jì)誤差，但是這個(gè)誤差必須在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)，否則選擇的計(jì)算簡(jiǎn)圖就是不合理的。

3選擇合適的計(jì)算軟件

21世紀(jì)是計(jì)算機(jī)技術(shù)時(shí)代，計(jì)算機(jī)計(jì)算和設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用把人從繁瑣的數(shù)據(jù)計(jì)算中解放出來(lái)，這是一大進(jìn)步。然而，計(jì)算機(jī)軟件始終是人類設(shè)計(jì)的一種程序，不是萬(wàn)能的。隨著技術(shù)的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的軟件種類繁多，不同的軟件有著不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。選擇的計(jì)算軟件不同，其計(jì)算結(jié)果存在著很大的差異。因此這就要求建筑設(shè)計(jì)師在借助計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要根據(jù)自己的專業(yè)知識(shí)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)建筑的特點(diǎn)，選擇合適的計(jì)算機(jī)軟件。同時(shí)，在得到電算結(jié)果之后也要對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致全面的分析，從而選擇最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

三、建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用

1抗震概念設(shè)計(jì)

當(dāng)今世界任何一個(gè)國(guó)家都不能準(zhǔn)確的提前預(yù)報(bào)地震災(zāi)害的發(fā)生，地震有其自身的復(fù)雜性和不確定性，因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中根本無(wú)法獲得精確的地震參數(shù)。這就要求建筑設(shè)計(jì)師采用概念設(shè)計(jì)的理念，從整體上把握建筑結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)建筑抗震性和經(jīng)濟(jì)適用性的結(jié)合。在建筑抗震的建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)把握以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）地基選擇。地基是否牢固，直接關(guān)系到地震后建筑的抗震能力。從現(xiàn)場(chǎng)施工的角度來(lái)講地基，地基可分為天然地基、人工地基。當(dāng)土層的地質(zhì)狀況較好，承載力較強(qiáng)時(shí)，應(yīng)采用天然地基，既可以減小工程量，又可以起到很好的抗震效果。而在地質(zhì)狀況不佳的條件下，如坡地、沙地或淤泥地質(zhì)，或雖然土層質(zhì)地可較好，但上部荷載過(guò)大時(shí)，為使地基具有足夠的承載能力，則要采用人工加固地基，即人工地基。這樣雖然增加了施工成本，但是也可以達(dá)到抗震效果。（2）建筑物的外觀應(yīng)符合抗震設(shè)計(jì)。其外觀應(yīng)簡(jiǎn)單、對(duì)稱，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度變化要均勻，結(jié)構(gòu)規(guī)則。建筑概念設(shè)計(jì)師時(shí)一定要對(duì)建筑進(jìn)行合理的布置。大量實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)案例表明，簡(jiǎn)單且對(duì)稱的結(jié)構(gòu)類型建筑物在地震時(shí)具有較好的抗震性能，其原因是該種結(jié)構(gòu)建筑容易估計(jì)出其在遭受地震時(shí)的結(jié)構(gòu)變化，從而能夠采取相應(yīng)的措施予以應(yīng)對(duì)。（3）從建筑結(jié)構(gòu)的整體著眼。各類構(gòu)件之間的連接必須牢固，在保證連接部位的強(qiáng)度的同時(shí)，還應(yīng)使其具備一定的變形能力，從而使整個(gè)結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定、可靠的抗震性能。同時(shí)還要注意結(jié)構(gòu)空間的整體性，根據(jù)平面和豎向不同的規(guī)則，加強(qiáng)平面的連接，確保豎向具備足夠的整體剛度。（4）剛?cè)嵯酀?jì)原則。如果在建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，只考慮增加結(jié)構(gòu)抗力，片面追求建筑物結(jié)構(gòu)剛度，而不考慮建筑結(jié)構(gòu)的韌性，則會(huì)導(dǎo)致在地震發(fā)生時(shí)，建筑物局部遭到破壞后，引起整體性的坍塌。因此在高層建筑物設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)堅(jiān)持剛?cè)嵯酀?jì)原則，即建筑物在地震過(guò)程中既能滿足變形要求又能減小地震力的雙重目標(biāo)。

2高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市內(nèi)土地供應(yīng)日益緊張，城市高層建筑發(fā)展迅速。在城市高層建筑中引入結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)不同于低層建筑物，我們應(yīng)重視以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）高層建筑自身重量大，對(duì)地基壓力大。同時(shí)高層建筑受氣流影響也非常大，這些問(wèn)題都需要建筑設(shè)計(jì)師采用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的方法，在設(shè)計(jì)之前，應(yīng)正確認(rèn)識(shí)高層建筑的受力特點(diǎn)，選擇剛?cè)嵯酀?jì)的結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)既具有足夠的強(qiáng)度，又具有足夠的韌性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)著重對(duì)水平荷載進(jìn)行宏觀控制和把握。（2）選擇合理的結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑設(shè)計(jì)中，抗水平力是最難克服的問(wèn)題，是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的“牛鼻子”，因此選擇何種抗側(cè)力機(jī)構(gòu)是高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中最核心和關(guān)鍵的問(wèn)題。在選擇結(jié)構(gòu)體系時(shí)，必須綜合考慮建筑的功能和建筑的高度。（3）選擇合理的結(jié)構(gòu)布置。結(jié)構(gòu)布局對(duì)建筑的安全性、實(shí)用價(jià)值以及工程量的大小都有著非常大影響。如果結(jié)構(gòu)布置不合理，不但增加了工程量，提高了建筑成本，同時(shí)也會(huì)存在巨大的安全隱患。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，必須選擇合理的結(jié)構(gòu)布置，在宏觀上把握建筑的整體剛度，構(gòu)建連接處一定要牢固，結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)和應(yīng)力復(fù)雜部位也要使其具有足夠的強(qiáng)度。

四、小結(jié)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人民生活水平不斷提高，人民對(duì)建筑設(shè)計(jì)的要求也不斷提高，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)是當(dāng)務(wù)之急。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中進(jìn)行創(chuàng)新，引入概念設(shè)計(jì)理念，并且將其應(yīng)用到提高建筑安全性、節(jié)約建筑成本的建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，十分必要。本文提出了建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)當(dāng)中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題，并且論述了在抗震和高層建筑當(dāng)中建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用，希望能夠?qū)Ω魑煌式鉀Q建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有所幫助。

本文作者：黃偉浩 單位：東源縣建筑設(shè)計(jì)室