浅谈概念设计在建筑结构设计中的应用

浅谈概念设计在建筑结构设计中的应用

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摘要:概念设计强调以用户的需求为出发点,进而形成概念产品,这种设计理念的兴起,突破了传统建筑结构设计中的单调性,保证建筑设计工作更加贴近人们的生活。本文主要分析概念设计的内涵、概念设计在建筑结构设计中的作用,以及概念设计在建筑结构设计中的具体应用。

关键词:概念设计;建筑结构设计;应用

随着时代的不断发展,人们对建筑的要求也越来越高,与此同时建筑业也在不断发展,安全性、施工便利性、经济性、实用性以及美观性等,已经成为建筑结构设计需要重点考虑的问题。在这一背景下,概念设计以其独特的设计理念而受到结构设计人员的重视,其从手段、方法、思想等领域都为建筑结构设计提供了思路。因此,探讨概念设计在建筑结构设计中的应用具有很强的现实意义。

一、概念设计的内涵

概念设计,不需要经过数值计算,而是以用户需求为基础,通过对需求的分析,形成概念产品。概念设计的过程包含了从需求分析到生成产品的设计过程,这一过程是由抽象到具体、由粗到精、由模糊到清晰的过程,从根本上来说,概念设计,是在整个设计过程中贯穿设计理念的一种设计方法。在建筑结构设计中,概念设计在一些不能精确分析或规范中难以规定的难题面前,依据整体结构体系与分体系的力学体系、结构破坏机理、震害等,并结合建筑具体特征和设计人员的实践经验,从整体上来开展建筑结构设计,以顺利的完成建筑的整体布置和抗震设计。科技在进步,建筑结构设计方法也需要不断改进,而将概念设计应用其中,能够更加准确的定位,有更为明确的概念。

根据概念设计的内涵,可将概念设计划分为三个过程,即分析、综合和评估三个过程,这三个过程是不断通向满意阶段的连续阶段。其中分析过程主要是对用户的需求、对需要解决的问题进行全方位的了解和分析,但由于数据的不完整性,因此该过程也常表现出模糊的特征;综合过程是指设计师以自己掌握的理论知识和工程实际情况,结合自己的实践经验、创新能力,实现设计规划;评估过程是指对各种设计方案进行择优的过程,这是一个不断循环,直至得到满意方案的过程。

二、概念设计在建筑结构设计中的作用

1、从用户概念出发满足用户多种需求

传统中,建筑的结构设计是结构设计者完全以其个人的工作经验,发挥个人创造力而进行设计,这样的设计理念往往会造成与用户需求相脱离、定位不够准确等问题,而实际上,建筑从设计到施工、竣工的过程,不应该是建筑结构设计者个人意志的体现,而应该是设计者将用户需求转化为实物的过程。在建筑结构设计过程中,用户应成为主角,而结构设计者应该扮演引路人的角色,以用户需求和用户概念为基础来设计建筑结构,同时将用户引入到正确的轨道上。在建筑结构设计中,如果结构设计者没有明确的设计思路或清晰的结构概念,设计过程中概念模糊、混乱等错误将会频繁发生,也将很难实现用户需求。而在建筑结构设计中应用概念设计,就能够确保结构设计者是从用户角度出发,设计前结构设计者以用户建筑产品概念为基础,规划出一个合理的设计思路,这样就能避免结构设计过程中概念模糊等问题,最大化地体现用户需求。

2、填补计算机分析计算的缺陷

信息技术的不断发展,使各行各业都工作任务都需要借助于计算机来完成,而建筑结构设计也不例外。从有利方面来看,计算机技术提高了建筑结构设计的效率,减轻了建筑结构设计者的负担;而从不利方面来看,这也造成了结构设计者对计算机程序的过分依赖,但实际上计算机程序本身也存在着一定的缺陷,在建筑结构设计过程中如果不能选择合适的计算软件,计算结果将会产生误差。采用计算机程序来进行建筑结构设计,如果在这过程中应用概念设计,则能够填补计算机分析计算带来的缺陷,建筑结构设计者如果掌握概念设计的理念,在建筑结构设计中,一旦计算机程序出错,可利用自身所具有的概念设计知识来予以弥补,同时还能够对计算机的分析计算结果进行判断,确保计算结果的准确性和合理性。

三、概念设计在建筑结构设计中的应用

1、合理选择建筑结构基础

建筑基础除了与地基相互作用外,与上部结构的作用关系也十分复杂,一般情况下一般建筑基础的变形都是成锅底形,即中部沉降多、外部沉降少,在建筑下部几层的施工中,基础钢筋的应力不断增长,在建筑达到四五层时,钢筋应力达到最大,其后随着层数和荷载的增加,钢筋应力又逐步减小,这种现象是结构基础与上部结构协同作用的结果,因此在选择建筑结构基础时,应以概念设计的思想来进行合理选择,综合考虑建筑整体。建筑基础形式,常用的主要有柱基础、箱型基础和筏形基础等,当建筑中上部结构高低层数差别很大、而地下室有直通要求时,如果地质条件较好,可选择整体基础,否则应采用桩基础形式,桩基础可采用预制钢筋混凝土桩,混凝土灌注桩和钢管桩等,通过桩基础形式,将建筑上部结构荷载直接传到下部坚实的持力层。而在高层建筑中,为防止基础结构的不均匀沉降,可采用箱型基础,将建筑上部荷载通过上部结构均匀地传递到下部基础结构中,保证建筑结构组成得以良好地嵌固在一起,并能与结构基础的周边土地一起协同工作,增强建筑的抗灾能力。如果建筑上部结构荷载大、而地基承载力较低时,刚度大而整体较好的筏形基础。

2、合理进行抗震设计

建筑工程要想顺利施工,要想安全稳定,首先应有一个合理的建筑场地,而对于建筑场地的选择,更多的是考虑其抗震性能,尽可能地选择抗震系数高的场所,但在土地资源紧张的情况下,这样的做法难度系数很大,而更多的应该在建筑结构上下功夫。在原有的建筑结构设计理念下,建筑结构设计者在建筑的抗震设计中,往往是根据初定的尺寸及砼等级,来计算建筑的结构刚度,同时根据结构刚度推出地震力,以地震力为基础确定钢筋的配置数量。而从建筑结构刚度、地震力与配筋数量来看,三者是呈正比例关系的,以这种手段来进行建筑结构的抗震设计,会产生负面效果,反而增强了地震力。而将概念设计应用到建筑结构抗震设计中,能够突破原有的设计思路,如采用隔震消能的概念设计方法,在建筑结构基础与主体结构之间设置隔震层,或在建筑顶端设置反摆,以起到降低地震力的效果。此外,应用概念设计还可结合建筑平面工程对结构体系进行合理的设计,同时对建筑主体结构与各分部基础体系间的力学关系进行分析,通过调整建筑物质心、平面形心及结构刚心,使其靠近甚至汇聚于一点,从而减小建筑结构的扭转力,增强建筑的稳定性和抗震力。

3、合理选择结构设计方案

建筑结构设计方案涉及到多种因素,如建筑场地的地质结构、负载条件、地形特点、施工条件等,力求建筑结构设计方案科学、合理、经济,是建筑结构设计者在结构设计中需要重点考虑的问题。在多种结构设计方案提出以后,可应用概念设计思想来进行选择,以保证方案选择的合理性。一方面,建筑结构设计者应掌握建筑项目所在地的地质条件、建筑结构类型、建筑结构所形成的荷载情况、施工情况等资料;另一方面,对于用户需求等市场因素也应考虑进来。概念设计强调从整体到局部、从局部到整体,建筑结构设计中的每一个细节都应该纳入其中,只有全面掌握信息,才能使建筑结构设计更加科学、准确。

四、结语

概念设计主张从用户需求出发,以保证建筑结构设计最大限度满足用户需求,同时其强调从整体到局部、从局部到整体,以这种视角来进行建筑结构设计。在建筑结构设计中应用概念设计,能够提高建筑结构设计的可靠性、创新性,不断提高结构设计水平。

参考文献:

[1]谢宝.浅谈概念设计在建筑结构设计中的应用[J]江西建材,2013(03)

[2]葛建英.当前建筑结构设计中概念设计的应用[J]价值工程,2014(06)

个人简介:

喻菲菲(1989.3—),女,广西南宁人,助理工程师,本科,从事结构设计工作。

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