建筑结构设计中的概念设计

2011-12-31许伟

中国新技术新产品 2011年9期

许伟

（中国建筑技术集团有限公司浙江建筑设计分院，浙江杭州 310000）

随着时代的进步，科技的发展，我国人民的生活水平越来越高，对生活质量的要求也逐渐提高。为了满足人们日益增长的物质文化需要，满足消费者的需求，我国的建筑行业在建筑结构方面的设计也在改革发展。在国外先进设计理念的影响下，我国结构工程师也在总结自身的设计经验，利用概念设计的新理念来进行建筑结构设计。概念设计是指在没有经过计算的前提下，特别是在没有条件进行精确的力学分析，或者在设计规范中没有定义的情况下，从整体的角度来进行结构设计。通常包括整体的设计布置，以及抗震方面的细节设计。通过整体来进行建筑结构设计的宏观调控。

一、概念设计的重要性

在传统的建筑结构设计中，结构工程师依据以前的设计施工经验，经过不断的总结和追求完善，设计经验与理念也在实际工作中得到进步和创新。随着时间的推移，经验不断丰富，设计理念不断完善，设计的作品逐渐成熟。但是，由于很多工程在创新方面的努力不够，习惯于依据规范和设计手册等传统书籍，只是借鉴以前的设计风格和设计手法。不仅对于国外、国内的先进技术和理念没有给予足够的重视，在设计中进行改进和运用，也过分依赖设计程序，忠于传统设计，因为害怕创新和手工的设计作品不符合设计的要求造成不好的后果。还有的工程师在设计的过程中，因为依赖设计程序的运用，对于程序给出的运算数据不质疑，大胆用，没有足够的认真和质疑的精神来对待设计结果，造成没有发现程序设计中的错误。而且，结构设计需要运用的知识涵盖建筑学的很多方面，很多知识是在工作经验中总结的，或者是自己的想法和领悟，并不是在学校学习的系统知识，相对的分散，不容易记忆，因此在设计中也不容易进行运用。概念设计的重要性不仅在于概念设计在传统设计理念的优点结合，并在传统设计的不足之处进行改进，将计算理论的漏洞从整体的角度来进行解决。例如，混凝土的结构设计。虽然内力计算的理论支持是弹性理论，但实际上，界面设计的计算支持却是塑性理论。这个不同就会造成计算得到的结论与实际的情况相距甚远。为了避免出现这样的情况，就需要进行良好的概念设计的把握。计算机的特点在于计算精度高，计算速度快。但工程师又会因此对结构性能产生不明白的地方。因此，工程师有良好的概念设计技能，才能正确的理解结构工作性能。设计的初期，所有的准备工作是计算机不能胜任的，需要手工进行。概念设计在这个阶段就显得非常重要。结构工程是良好地运用概念设计在结构设计中，能够让设计的方案更加的合理，性价比低，更加符合实际情况。因此，工程师需要在工作中不断地完善概念，尽自己的能力去了解结构设计内容和理念，争取良好地进行运用。

二、建筑结构设计中的概念设计

我国在概念设计方面还不十分完善，在整体设计的技术上还存在一定的局限性。也就是说，在我国传统的结构设计中，在设计内容上很多都进行了假设和简化。这就让工程师在设计的过程中，进行自主的选择和判断，照搬设计的方法是行不通的。而是应该将规范当作一种工具，为自己的设计提供思路。所以，工程师应该将概念设计运用到实际的设计中区，将自身对结构设计的理解和创新将结构设计进行得更加完美。

概念设计在整体结构体系方面的理念的运用相较于传统设计更加深入。分体系力学方面也是。尤其是在结构破坏机理的理解和运用方面有很强的宏观性。在规范不能规定以及不能精确分析的情况中，概念设计可以从整体的视角来处理问题。运用类似估算的方式，将设计方案进行改革。使其能够在结构体系方面的设计更加直白，方便理解和计算。这种设计通常在概念方面的定性准确，没有歧义。在设计的时候能够避免某些不必要的计算，安全可靠性高。同时，也是能够对计算机得出的数据结论进行判断。例如，在底层框架的计算中，传统的结构设计途径很多。可以通过多、高层结构三维空间分析程序来进行。某些工程师习惯设置抗震强。这样不仅在底层框架的承受能力上没有得到真实反映。在刚度比上也不能满足。这个情况的症结在于结构概念设计没有在不同的结构体系的不同之处着想。而且，对计算机的过度依赖也会造成一定的后果。如果没有能及时地发现计算机结论的错误，那么还不如不用计算机程序来进行设计。否则，发生事故是迟早的问题。结构设计中经常会碰到这样的问题。例如在传统结构设计中，对结构抗力的关注度很高。要对其进行提高，就需要相应地提高混凝土等级、配筋量。这就造成工程的成本提高。工程师在这方面的注意力只在于不超过最大配筋率。往往就造成肥梁、深基础。与我们要的良好的经济性、适用性结果不符。

概念设计能很好地解决这个问题。概念设计的优点不仅在于提供设计的新思路，也能够一定程度地避免旧的设计理念的干扰。

三、概念设计的问题

虽然概念设计在我国的应用越来越广泛，这一设计理念也在工程师的设计之间经常见到。但是，在我国的高校相关专业科目的教学中，在力学概念的教授方面还比较片面。大多数比较重视单独构件和孤立分体系的学习。特别是在高校的专业课中，教师的讲课内容多是围绕单项计算进行。在综合练习的方面比较不足，这对于学生在整体上对设计进行把握不利。而且，教师的这种教学理念通过考试等方式的结合，深深地融入到学生的学习中，让其对这样的思维方式进行强化。久而久之，学生就会变得只会在解题的时候将公式带入进行计算，而不知道为什么。随着计算机网络的普及，毕业设计也过于依赖计算机。计算机对设计思路的屏蔽，让学生在手算方面显得更加不足。这样的教学就会造成学生的实际操作能力下降，对概念的理解和把握不足。这些将会成为工程师的学生的设计思路会因此受到影响。

四、建议和意见

人们对建筑设计的要求越来越高，因此设计也要进行创新。建筑架构设计应该建立在计算机的良好运用的基础上，还要结合概念设计，将结构设计进行优化。环保、优质建材的使用，只是建筑结构设计的一部分。最重要的是对概念设计的理解。通过对结构设计的创新，才能够将建筑设计的创新和发展进行得更加顺利。所以，可以说，推广概念设计，将其深刻的进行理解，是工程师的首要任务。结合教育机构对于教材和教学方式的改革，将概念设计在学生时代就进行培养，对于我国的建筑结构设计方面的进步非常重要。