当前建筑结构设计中概念设计的应用

2020-04-25陈日振

建材与装饰 2020年11期

陈日振

（云浮市建筑设计院有限公司广东云浮 527300）

0 前言

建筑结构设计是整个建筑施工流程中关键环节，结构设计水平的高低也会对建筑施工质量造成直接的影响，而且现代化建筑体系中通过建筑结构设计可提前对整个施工项目重难点、部门衔接、风险预制等方面加以事前规划，对提升建筑质量和适用性均有积极推动作用。概念设计是建筑结构设计中创新突破点，往往打破常规结构局限，将设计者的经验和知识充分结合起来，从更全局化角度对建筑结构加以分析，以促进其更加安全、美观、舒适等，是当代建筑结构设计中不可或缺的关键要素。

1 建筑结构设计中概念设计的简要概述

我们都知道，设计规划是建筑工程项目最开始的环节之一，完成项目决策之后，就需要对整个工程结构加以设计，结合客观准确的施工数据和施工要求，参考各方意见，完成施工设计方案，整个规划过程不仅严谨全面，更要求各数据信息明确、施工环节清楚，以对具体施工质量加以保证。现代建筑施工设计中不仅要凸显严谨，保证质量，更追求全局观，对于施工设计外的问题，比如提高建筑美观度、安全性、整体化等，就需要结合概念设计，其主要是指在未经过详细数据测量计算下，结合建筑知识、感官以及经验对建筑结构加以规划，使其框架更加科学稳定，解决施工难度和问题。所以要想完成概念设计，设计者不但要具备足够的建筑结构设计知识和经验，更需要对项目目标有全面且综合的分析。

概念设计在建筑结构设计中有效应用有很大优势：启发设计人员以新思路完成结构设计，打破传统设计理念的限制，将建筑结构整体性能结合考虑，减少某一项结构中过多资源投入，从而加强建筑成本控制；此外还能促进建筑结构设计优化，将以往破碎、零散的施工结构整合起来，对其施工目标和表现性能加以统一，使各建筑构件与组成部分之间的关系更加明确，结合结构承载力以及施工环境变化情况提高设计方案的安全性，减少施工问题和隐患[1]。

概念设计一般会遵循这么三个阶段：①分析阶段，是对各施工要求及标准的全面了解与分析，建筑项目的具体用途、施工目标、建筑方要求等，尝试结合问题完成设计构思；②综合阶段，这一过程中主要是结合建筑知识和经验对设计构思加以完善规整，完成整体规划，设计者通过图纸或电脑软件等将抽象想法表现出现，逐步细化，完成整体设计；③评估阶段，在前两个阶段中会设计者会出现很多种思路和想法，需要进一步多元结合施工标准、成本等开展综合评估分析，对各种设计的特征以及可实施性进行评判，选取最佳的设计理念作为建筑的参考。

2 概念设计在建筑结构设计中具体应用

建筑结构设计中很多地方都会应用到概念设计，小到基础构件的设计与组合，大到整体建筑结构的优化完善，在建筑结构的稳定、安全、美观等应用层面上都起到重要作用，本文主要从一些基础设计应用上简要分析。

2.1 在建筑场地合理规划中的应用

建筑场地的合理规划是建筑结构设计最基础也是最重要的部分，其选择与设计的科学合理与否直接关系到建筑整体建设的可行性，而且也会关系到后期使用效果，概念设计在建筑场地规划中的有效落实能确保各种弊病问题及时解决。概念设计的全局性会将目光聚焦在包括地形、地质以及建筑物结构协调上，比如在进行场地选择时要将施工场地实际情况的综合分析作为项目结构设计的基础，多种方案评估下选择最适合于施工要求的场地，减少地形地质条件优劣对建筑结构设计的影响；再如建筑物之间的光照间距上来说，尤其是对于高层住房建筑而言，更要在设计中考虑到地方光照、楼层高度等情况，还有人口密度以及停车位布局，建筑物进出口方向、流量设计等，不仅保证建筑设计与施工用地之间的良好契合，更确保完工后的适用性，提高应用效果。

2.2 在建筑基础设计中的应用

建筑结构设计中的基础设计部分同样是关键部分，尤其是地基结构设计上，保证基础结构效果发挥，才能使后续各项施工顺利开展。地基结构设计上有很多概念设计应用方法，比如在高层建筑地基筏型基础上的概念设计上就有梁板式和平板式两种，如图1、图2所示，此外还可将有桩地基、箱型基础等结合设计方案中，以实际施工地形地质、楼层承压要求、材料选择等进行综合评估，确保地基结构设计上更能满足项目目标[2]。抗震设计中会有更多需要设计者考虑的内容，即便应用概念设计不需要设计者过多聚焦于数据信息，但混凝土特性需有全面而系统认知，以保证结构设计中刚度符合设计需要，进而对整个建筑结构刚度乃至其抗震能力加以分析，获得综合反馈后再择优方案，对接建筑结构刚度、材料数量与地震影响力之间关系来选择材料数量，从而在确保建筑结构具备良好抗震能力的基础上对建筑材料成本投入加以控制，实现建筑整体抗震设计的科学合理。

图1 梁板式筏型地基

2.3 在建筑结构置换上的应用

图2 平板式筏型地基

对建筑结构构件加以置换是很多大型建筑概念设计在结构规划上的应用方法，通过对建筑构件加以创新优化，能改变以往单调的空间构造，也能多理论结合增强构件既有性能，发挥出更好的结构效果。以柱为例，传统建筑结构设计中往往单一将其认为是承重布置，在造型设计，样式调整上很难有所改变，圆柱体、方形体大概就是一般柱子主要形态了，但是在概念设计中其却可以获得别样的色彩，如衍生出来的树形柱、V形柱等，某一图书馆内的树形柱设计，如图3所示，巨大树形柱以大小三根树枝状柱子支撑着屋顶，结合三角形原理大大提高建筑结构的稳定性，而且也在空间形态布局上增添更多美感。构件置换的概念设计对很多大型建筑结构会产生很大影响，除结构更加严谨、安全，而且在视觉感受及空间形态上更能多方考虑，为建筑布局整体创新提供重要推动力[3]。

图3 大型建筑内的树形柱设计

2.4 在结构构件组合中的应用

建筑结构构件之间的有序协调组合一直都是各建筑设计环节中的核心内容，而建筑结构本身就是不同构件之间通过传力实现的架构，凸显建筑的实际功能和外观美感。概念设计对此比较强调的是构件类型要与自然生态、社会经济、人文艺术等方面融合，赋予构件组合的不仅是结构完整与稳定，更要增加空间布局、外象表现等方面的革新，从而使不同的构件能实现彼此间的优势互补。以博物馆建筑设计为例，其中构件类型与数量上都相当丰富，所能实现的组合内容也更加全面，比如可以通过力流优化与空间意境、视觉感受、美学理念之间的结合，实现多种设计目标的有机统一，为博物馆布局打造更宽阔和聚焦的展示空间，提高构件组合有效性。