概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用

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摘要：當前，由于我國建筑業(yè)的不斷發(fā)展，對建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了更加嚴格的要求。其結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標是通過提高建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平來延長建筑物的壽命，并改善建筑物的性能。經(jīng)過多年的發(fā)展和實踐，概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施已逐步引入結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，主要是通過優(yōu)化主建筑結(jié)構(gòu)的特性增強建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計并為整個結(jié)構(gòu)提供保護，從而提高建筑物的質(zhì)量和安全性?；诖?，本文首先分別介紹了概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施的相關(guān)內(nèi)容及其對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響，然后結(jié)合概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施來說明兩者在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用。以期為相關(guān)研究提供一些參考。

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計；結(jié)構(gòu)措施；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

當前，建設(shè)項目的建設(shè)過程較為復雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計作為關(guān)鍵組成部分，不僅決定了建設(shè)項目順利實施的可能性，而且為后續(xù)建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。另外，為了使建設(shè)項目本身的功能最大化，必須確保建設(shè)項目中的各個項目相互交互，從而保證項目的質(zhì)量和安全。同時，這些要求也將建筑設(shè)計推向了更高的標準。建筑單位各部門的工作進度必須嚴格符合工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，以確保多個項目的可持續(xù)發(fā)展，為建設(shè)工程質(zhì)量打下堅實基礎(chǔ)。概念設(shè)計的結(jié)構(gòu)元素統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)語言，而結(jié)構(gòu)設(shè)計涵蓋了許多結(jié)構(gòu)元素，結(jié)構(gòu)設(shè)計師將每個結(jié)構(gòu)元素都體現(xiàn)在設(shè)計計劃藍圖和工程圖中，以顯示直觀的圖形。因此，必須按照土木工程規(guī)范有條不紊地進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工，以確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計科學、安全，并能滿足房屋使用需求?；诖耍疚闹饕榻B了概念設(shè)計以及結(jié)構(gòu)措施在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用。

1概念設(shè)計的基本概念

1.1概念設(shè)計的內(nèi)涵

在概念設(shè)計的最初應(yīng)用中，建筑師根據(jù)設(shè)計概念評估建筑設(shè)計計劃，并參考過去的實踐經(jīng)驗，比較和分析概念設(shè)計，從宏觀層面上控制建筑結(jié)構(gòu)的形狀，參照比較結(jié)果執(zhí)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并調(diào)整和實施所需的隔振設(shè)置，以實現(xiàn)最佳設(shè)計效果。概念設(shè)計對建筑設(shè)計有很大影響，例如資本投資、施工時間和安全問題。對概念設(shè)計的巧妙運用使最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計計劃更加科學、合理、安全和可靠，還能有效減少估算和計算錯誤，改善架構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性和合理性。可以看出，概念設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計最重要的數(shù)據(jù)庫之一。

1.2概念設(shè)計的實施步驟

設(shè)計特定應(yīng)用程序概念的過程本質(zhì)上是逐步重復整個過程的優(yōu)化過程。通常，概念設(shè)計分為四個主要階段：分析階段、綜合階段、評估階段、完成階段。在繼續(xù)進行下一階段之前，每個步驟都必須達到預期的目標。如果在任一階段發(fā)現(xiàn)計劃中有不合理的部分，則需要重新實施設(shè)計、計算和評估，直到達到目標為止。具體分析以下四個步驟：①分析階段。在此階段收集建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計問題，并對這些問題進行分析和解決。分析階段的主要特征是所收集的數(shù)據(jù)和信息模棱兩可，分析后可以將各種信息最大化。②綜合階段。綜合階段是概念設(shè)計的最重要階段。在這個階段概念設(shè)計師利用自身經(jīng)驗和專業(yè)知識來制定設(shè)計計劃，然后以圖紙的形式展示設(shè)計計劃。綜合階段的設(shè)計實質(zhì)上是用來以具體形式顯示和處理建筑設(shè)計師相對抽象的設(shè)計概念，這是概念設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。③評估階段。在此階段將對設(shè)計計劃進行專業(yè)評估，并評估其可行性，這項工作是周期性的，在計劃達到標準后可以開始下一步工作。在評估設(shè)計計劃時，首先要創(chuàng)建一個功能模型，然后使用各種公式對每個計劃進行比較和分析，最后選擇一個經(jīng)濟、合理、安全、可靠的設(shè)計計劃。④完成階段。此階段主要根據(jù)已定義的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計劃來執(zhí)行相關(guān)工作，以減少后續(xù)的冗余設(shè)計工作。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要措施

2.1科學選取建筑場地

在選擇建筑工地時，必須選擇具有最高抗震性能的區(qū)域，同一棟建筑物的不同建筑工地的抗震特性差異很大，對整體結(jié)構(gòu)的影響也很大。在地震影響下，要考慮基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)遭遇適當損壞的可能性，并結(jié)合適當?shù)氖┕び媱澓徒?jīng)濟原理，進一步弄清相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和基礎(chǔ)計劃。由于采用了這種方法，整個結(jié)構(gòu)的抗震特性和可塑性可以大大提高。

2.2科學合理的選擇結(jié)構(gòu)材料

首先，在選擇鋼材和混凝土的過程中，要結(jié)合特定的標準選擇強度更高的模型。通常，混凝土的強度等級不應(yīng)低于C25。為了對結(jié)構(gòu)元件進行縱向加固，必須使用強度更高的鋼筋，例如HRB400鋼筋。其次，要根據(jù)具體情況，選擇更科學合理的新型建筑材料，例如鋼筋混凝土材料。在建筑的建造過程中，通常使用鋼筋混凝土材料。它是一種新型的建筑材料，可以將鋼材和混凝土有效結(jié)合在一起，并相互補充，從而發(fā)揮出更大的建筑作用，這種材料使建筑物穩(wěn)定而堅固。其具體優(yōu)勢體現(xiàn)在以下兩個方面：①內(nèi)層混凝土可以更有效地支撐外層鋼管，從而使兩者的優(yōu)勢相互補充，完美匹配，同時也充分發(fā)揮了它們的優(yōu)勢，顯著提高了它們的承載能力；②外鋼管可以有效地控制內(nèi)混凝土，從而進一步提高混凝土的強度，可以大大減小變形概率。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進一步增加了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，并為超高底柱的軸向壓縮比有限的問題提供了有效的解決方案。

2.3進一步重點關(guān)注施工現(xiàn)場處理

在建筑工地上，由于某種原因，結(jié)構(gòu)分析結(jié)果會產(chǎn)生一定程度的負面影響，如果僅依靠簡單的計算方法，將無法真正有效地解決問題。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計師必須充分整合概念設(shè)計，有效實施結(jié)構(gòu)設(shè)計。同時，還應(yīng)利用自身的實踐經(jīng)驗和設(shè)計方法，與有關(guān)建筑和監(jiān)管部門進行深入探討、溝通與協(xié)作，著重于現(xiàn)場研究，找出問題并提出相應(yīng)的解決方案。

3概念結(jié)構(gòu)設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，極大地促進了結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展，并進一步促進了建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。過去的傳統(tǒng)建筑設(shè)計無法滿足人們的需求，建筑師就需要使用新技術(shù)來提高建筑水平，使用新概念來翻新建筑物，促進智能建筑設(shè)計。結(jié)構(gòu)措施是一種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計措施，其目標是確保建設(shè)項目的每個部分都發(fā)揮其原始作用，協(xié)調(diào)每個部分進行交互，以匹配實際應(yīng)用程序，并避免因零件和組件出現(xiàn)問題而對設(shè)計產(chǎn)生不利影響。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，概念設(shè)計的作用不容忽視，概念設(shè)計比建筑設(shè)計更客觀，這兩個要素的結(jié)合創(chuàng)造了一個虛擬建筑，它將成為建筑業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。概念設(shè)計對建筑設(shè)計有不同程度的影響，在設(shè)計和建造建筑物時，建筑師的想法與住戶設(shè)定的目標相沖突，并且如果兩者之間存在沖突，則會影響建筑物的結(jié)構(gòu)并產(chǎn)生非常不利的結(jié)果。概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體方向基本相同，則可以滿足住戶的要求，此時雖然缺陷很少但仍然存在，在這種情況下建造的建筑物仍將存在相應(yīng)的問題。

4概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

4.1科學選擇建筑結(jié)構(gòu)剛度

在建筑領(lǐng)域的各種指標中，建筑結(jié)構(gòu)的剛度是非常重要的元素，并且在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中起著非常重要的作用，因此必須選擇科學合理的建筑剛度。同時，科學合理地選擇建筑物剛度對于有效增加建筑物的自然振動周期和抗震性能具有特殊的影響和意義。另外，良好的剛性還可以相應(yīng)地提高空間利用率，節(jié)省建筑材料等，從而可以更充分、更有效地利用建筑計劃，并可以有效優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)。

4.2科學選擇建筑主體結(jié)構(gòu)

合理性和對稱性是設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時要遵循的基本原則。該原理可有效減少建筑材料的使用，節(jié)省建筑材料，確保建筑結(jié)構(gòu)中非結(jié)構(gòu)部件的良好安全性和穩(wěn)定性，并降低建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)力。建筑結(jié)構(gòu)對稱的特征是整個或部分建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)的相互對應(yīng)和統(tǒng)一，在特定的設(shè)計階段，為確保建筑物結(jié)構(gòu)的對稱性，可以對建筑物質(zhì)心或平面重心的實際距離進行合理調(diào)整，并有效調(diào)整重心，從而確保建筑結(jié)構(gòu)的對稱性。

4.3基于場地情況選擇建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

在選定的開發(fā)區(qū)域中進行調(diào)查和設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)建筑物的形狀和該區(qū)域的地形對建筑物的基礎(chǔ)進行科學合理的選擇。建筑基礎(chǔ)通常包括樁基礎(chǔ)和箱基礎(chǔ)，箱形基礎(chǔ)具有良好的整體剛度，可以均勻分解并將載荷轉(zhuǎn)移到基礎(chǔ)上，從而提供更安全、更穩(wěn)定的建筑物，并防止由于不均勻力而導致基礎(chǔ)發(fā)生沉降，這樣可以有效提高建筑物的抗震性能。樁基礎(chǔ)是建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的另一種形式，通常在地面較軟或荷載相對較差的多層建筑物中，這種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可以將頂部產(chǎn)生的負載傳遞到底部，并將其分配到土壤上，從而確保建筑物的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

4.4合理選擇建筑場地

選址是建筑項目的關(guān)鍵，選擇標準包括太陽光線與建筑物出口之間的距離、安全距離保護等方面。此外，還應(yīng)注意危險區(qū)域的選址，使地質(zhì)和地理災害不會嚴重影響建筑物的安全，特別是地震的威脅。對于位于危險區(qū)域的建筑項目，應(yīng)相應(yīng)提高建筑物的地震等級，并采取適當?shù)姆雷o措施。所以，應(yīng)科學合理地選擇施工現(xiàn)場，并做好有效的勘探和研究工作。

5結(jié)構(gòu)措施在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

5.1結(jié)構(gòu)設(shè)計中提高材料利用率

在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)措施在設(shè)計師的工作中起著重要的支持作用，提供了更完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及有效執(zhí)行了與結(jié)構(gòu)活動有關(guān)的工作能力。在設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)措施的關(guān)鍵作用是有效協(xié)調(diào)設(shè)計師的設(shè)計工作。在施工和設(shè)計工作中，可以充分保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并可以有效提高建筑材料的利用率。另外，設(shè)計師必須在保證設(shè)計效果的前提下減少材料重量和材料成本，使設(shè)計工作能夠順利進行。例如具有矩形橫截面的壓縮構(gòu)件利用率低，這是因為梁在特定的施工階段更容易改變，并且材料利用率不足，而通過概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)分析，可以對梁截面的變形梯度進行科學合理的改變和調(diào)整，從而在軸向力不確定的情況下可以顯著提高材料的利用率。

5.2結(jié)構(gòu)體系中保持協(xié)同工作

與概念設(shè)計相關(guān)的協(xié)作很好地適用于建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計。協(xié)作需要結(jié)構(gòu)的內(nèi)部組件保持協(xié)作和協(xié)作的正常狀態(tài)，這種協(xié)同作用要求結(jié)構(gòu)元件處于標準的承載能力極限條件下，它們不僅可以執(zhí)行一般工作，而且還具有整體耐久性。另外，建筑物結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和上部在承受載荷時，保持一個整體并分擔載荷。在磚混結(jié)構(gòu)的建筑物中，為了保持協(xié)作，應(yīng)利用結(jié)構(gòu)柱和環(huán)梁的作用使結(jié)構(gòu)保持一體，并共同承受力以防止建筑物的支撐結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。隨著多層建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)量持續(xù)增長，短柱現(xiàn)象越來越普遍，但是為了確保每個組件都可以具有良好的應(yīng)力水平，應(yīng)在夾心結(jié)構(gòu)中最小化短柱，以有效提高同一平面的基本承載能力。

5.3合理的結(jié)構(gòu)體系

較常見的結(jié)構(gòu)體系包括許多方面，例如鋼結(jié)構(gòu)、磚石結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等。其中最常見的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，主要包括框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、管結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)和框架芯管結(jié)構(gòu)。在一定程度上，它直接受建筑功能、建筑高度、抗震設(shè)防強度、工地條件、經(jīng)濟條件、建筑條件、建筑材料和其他相關(guān)因素的影響。對科學和智能的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進行有效解釋具有一定的難度，所以必須更加深入、詳細地思考才能清晰結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

6結(jié)語

從以上討論可以明顯看出，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中要確保結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)果的有效性和可靠性。另外，建筑物的實際建筑過程也應(yīng)更加高效，以確保概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計充分互補并發(fā)揮應(yīng)有的作用，從而使概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)措施協(xié)同工作，以構(gòu)建更加科學、完整的建筑結(jié)構(gòu)體系，達到節(jié)省建筑原材料的目標。

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作者:余詠紅 單位:廣東鴻宇建筑與工程設(shè)計顧問有限公司