淺析概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)用技術(shù)

1、淺析概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用- 設(shè)計論文淺析概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用徐月兒 XU Yue-er摘要： 筆者對概念設(shè)計的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了陳述,還分析了概念設(shè)計對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性及其應(yīng)用,為提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平提供參考。Abstract:Theauthorexpoundedtherelevantcontentsoftheconceptual design, and also analyzed the importance of the conceptualdesignforbuildingstructuredesignanditsapplication,toprovidere

2、ference for improving the design level of the building structure.關(guān)鍵詞 ： 概念設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計Key words: conceptual design；building structure；optimal design中圖分類號： TU2文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 1006-4311（2015 ）06-0104-020 引言建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用概念設(shè)計是最新推出的一種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，由建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計通過理性的分析和感性的規(guī)劃進(jìn)行的綜合運用，在建筑設(shè)計行業(yè)中運用概念設(shè)計，能夠幫助設(shè)計師正確、 合理地處理在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中可能

3、會遇到的具體問題。越來越多的建筑設(shè)計師采用概念設(shè)計理念完成了眾多的成功建筑案例，概念設(shè)計的理念被我國的建筑設(shè)計行業(yè)廣泛地應(yīng)用，特別是在智能建筑、 高層建筑等要求高的建筑設(shè)計中發(fā)揮著巨大的作用。1 概念設(shè)計及其重要性簡單說來，所謂概念是指你方案的根本出發(fā)點比如你是要看場地內(nèi)部的樹或者外圍的景色， 或者其他的想法。 設(shè)計的深入就是通過建筑的手法把概念實現(xiàn)和貫徹出來， 特別是那些難以做出精確分析，并且難于規(guī)范的結(jié)構(gòu)體系，是從工程經(jīng)驗中獲得的一些宏觀可行的設(shè)計角度。你想要的空間就是通過建筑的設(shè)計來體現(xiàn)的；所有的外觀和細(xì)部的創(chuàng)意都是為了體現(xiàn)你的概念。從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布局和設(shè)計重點，并能得

4、出估算值， 與實際相差不遠(yuǎn)， 所得方案具有一定的經(jīng)濟(jì)可靠性，但又避免了繁瑣的計算。所謂概念設(shè)計指的是一個由粗到精、由模糊到清晰、由具體到抽象的不斷提高和優(yōu)化的過程。 也就是在進(jìn)行設(shè)計的過程中，以設(shè)計概念為主線， 從而對全部的設(shè)計過程進(jìn)行貫穿，整個設(shè)計過程較為完全、全面。同時通過設(shè)計概念，有效將設(shè)計者的瞬間思維、感性認(rèn)識兩者結(jié)合，使其統(tǒng)一上升至理性思維后完成設(shè)計。2 建筑結(jié)構(gòu)總體概念設(shè)計2.1 建筑結(jié)構(gòu)的對稱性的重要性高層建筑體系中，對稱性主要是指抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)對稱，在平面設(shè)計中。一般比較容易實現(xiàn)平面設(shè)計中簡體框架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的對稱。而在豎向結(jié)構(gòu)布置中， 無論是那些幾何圖形還是樓層

5、剛度的相關(guān)的變化，對稱性都應(yīng)該是立面設(shè)計中最值得考慮的問題。不對稱的布置會產(chǎn)生剛度以及強(qiáng)度上的突變，使得豎向的應(yīng)力集中或者是變形集中，從而導(dǎo)致建筑在中小型地震中遭到了損壞、而在大震時就會面臨倒塌的嚴(yán)重后果。對于L 型、 T 型、 S 型等不對稱的平面復(fù)雜結(jié)構(gòu)， 主要取決于建筑功能和設(shè)計風(fēng)格和方向，但這種結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基本對稱也是可以實現(xiàn)的， 結(jié)構(gòu)工程師會對這樣的平面做合理的結(jié)構(gòu)布置。設(shè)計結(jié)構(gòu)的不對稱除了引起變形不利于抗力承重以外，也容易造成材料浪費， 成本增加。在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層建筑設(shè)計中的關(guān)鍵控制因素，建筑平面的形狀宜選用風(fēng)壓較小的形式，并應(yīng)考慮鄰近高層建筑對其風(fēng)壓分布的影響

6、，還必須考慮有利于抵抗能力和豎向荷載，在地震作用下， 建筑平面要力求簡單規(guī)則。風(fēng)荷載作用下則可適當(dāng)放寬， 因為結(jié)構(gòu)整體彎曲變形所引起的側(cè)移與結(jié)構(gòu)體系抵抗傾覆力矩的有效寬度的三次方成反比例關(guān)系，所以不宜建筑寬度很小的建筑物。2.2 合理的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇概念設(shè)計應(yīng)對建筑物結(jié)構(gòu)體系有明確的簡圖和合理的抗震說明。設(shè)計應(yīng)對整體抗震能力和重力荷載有一定承載能力和防御能力，不能因為部分結(jié)構(gòu)的破壞而影響整體結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)體系宜具有合理的剛度。主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度合理是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要指標(biāo)之一。1）主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度過大，結(jié)構(gòu)的基本自振周期縮短，地震作用加大，結(jié)構(gòu)承受的水平力，傾覆彎矩加大，地基基礎(chǔ)的負(fù)擔(dān)

7、加大，此時結(jié)構(gòu)的截面和相應(yīng)的構(gòu)造配筋增加較大，不經(jīng)濟(jì)。2）主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度過大，勢必造成結(jié)構(gòu)所占的面積，空間加大，影響建筑作用，降低建筑平面利用系數(shù)，不合理。3 建筑結(jié)構(gòu)的簡化計算3.1 科學(xué)選用結(jié)構(gòu)方案科學(xué)的結(jié)構(gòu)方案包含結(jié)構(gòu)體系以及結(jié)構(gòu)形式的合理性，要確定結(jié)構(gòu)體系的整體布置、抗震節(jié)點設(shè)計等。在設(shè)計時，建筑師對建筑體要求，材料，結(jié)構(gòu)特征以及地質(zhì)條件施工技術(shù)等做整體評估，并同施工方和業(yè)主方協(xié)商，簡化計算，確定結(jié)構(gòu)，擬定策略，方案結(jié)構(gòu)的初選是概念設(shè)計的必選之路，也是切實可行的最簡單快捷的方法。3.2 使結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟(jì)合理住宅建筑越來越商品化，作為投資方總是希望利潤最大化。由此在結(jié)構(gòu)設(shè)計時不僅要滿足

8、“規(guī)范化計算”，而且還要在安全、 符合現(xiàn)行國家規(guī)范前提下， 從各個環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計， 多個方案做比較， 使最終的成品要安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，節(jié)能節(jié)材，降低造價。概念設(shè)計通過對高層建筑簡化計算，先確定主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)并合理規(guī)劃樓層結(jié)構(gòu)和截面，再通過電算對概念設(shè)計進(jìn)行深化和精確， 這樣不僅能節(jié)省電算時間，結(jié)果也比較準(zhǔn)確， 從而使結(jié)構(gòu)設(shè)計更加經(jīng)濟(jì)合理。3.3 確保計算結(jié)果的準(zhǔn)確性現(xiàn)代基本上采用計算機(jī)軟件設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)，這樣的設(shè)計軟件較多， 往往各類軟件計算的結(jié)果存在一定差異。因此，設(shè)計師不能太依賴軟件，而應(yīng)從實際出發(fā)，并根據(jù)自己多年的經(jīng)驗，對數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析，并嚴(yán)格按照制度進(jìn)行。4 概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

9、中的應(yīng)用4.1 平面設(shè)計平面設(shè)計總圖用來正確確定臨時建筑及其他設(shè)施位置，以及修建工地運輸?shù)缆泛徒鉀Q排水等所需的資料；一切已有和擬建的地下、 地上管道位置。用來決定原有管道的利用或拆除以及新管線的敷設(shè)與其他工程的關(guān)系，并注意不能在擬建管道的位置上搭設(shè)臨時建筑。4.2 剖面設(shè)計建筑剖面設(shè)計主要解決層高（凈高）、室內(nèi)外高差、垂直交通（樓梯的豎向布置）這三個問題。是建筑師對建筑物內(nèi)部的處理，結(jié)構(gòu)工程師能夠在剖面圖中得到更為準(zhǔn)確的層高信息及局部地方的高低變化，剖面信息直接決定了剖切處梁相對于樓面標(biāo)高的下沉或抬起，又或是錯層梁， 或有夾層梁， 短柱等，對剖面的設(shè)計能直觀的反應(yīng)設(shè)計要點。4.3 建筑基礎(chǔ)設(shè)計

10、建筑基礎(chǔ)設(shè)計不僅與地基相互作用，也牽涉到上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。要考慮到地區(qū)的原始材料，如氣候問題，交通、公共排水溝，易燃易爆妨礙人體健康的設(shè)施布置等。也要考慮到建筑地域的豎向資料和土方平衡，用來解決水、點管線的布置和土方的填挖，取土、棄土位置，還要考慮到樓層材料和承重力，控制高低層的沉降差很重要，地基沉降量不能過大，過深。依附于天然地基的建筑， 低層一般采用雙向條形或單獨地基，若高低層不分開， 應(yīng)確保地基條件好，或者直接采用樁基， 地下室有直通要求或上部結(jié)構(gòu)層數(shù)差別大，必須做成整體基礎(chǔ)就可采用這種形式。通往地下車庫的通道應(yīng)平行于外壁，便于鋪設(shè)防水層，也能保證高層建筑的整體連接。5 結(jié)束語總而言之，概念設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可或缺的一部分，建筑設(shè)計人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時， 應(yīng)該重視相關(guān)結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，而不是僅僅依靠先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)來進(jìn)行設(shè)計， 充分利用自身的設(shè)計經(jīng)驗和實踐實際，不斷提升自身的設(shè)計專業(yè)技能，才能