建構設計對概念設計的影響力范文
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行業現狀與工程實例
隨著建筑設計行業設計周期遭到不斷的壓縮，對所謂高效率的設計更是無止境的追求。迫使一些參加工作時間不長的結構設計人員便要獨立完成一個項目從方案到施工圖的設計。而在計算機硬件、軟件高度發達的今天，結構設計的計算程序化程度也愈發提高。不少的計算軟件往往號稱能給出一個精確的計算結果，并且與規范條文一一對應，可操作性強，這使得對結構設計人員不合理的時間要求也似乎變成了可能。而對于工作時間不長的設計人員，工程經驗是極度缺乏的，甚至對規范學習也未曾深入了解，概念設計這一原則和思想自然也未建立起來，這就使得他們更多的只能依賴于結構設計程序和對規范條文的生搬硬套。但這樣的設計其可能導致的后果也是難以預料的。下面將以一個簡單的工程實例來加以說明。某工程位于廣東省佛山市，13層實驗辦公樓，建筑物總高度為62．3m，其中首層高7．2m，二層高5．6m，其余樓層高4．5m，采用框架—剪力墻結構。建筑方案由國外建筑事務所負責設計。因為受建筑使用功能布置以及立面效果的限制，電梯井剪力墻只能集中偏置于一側。而由于結構剛度的需要，電梯井這部分的剪力墻不能減少，由此所帶來的最直接問題就是結構的扭轉效應過大該如何解決，結構設計人員想到的解決辦法理所當然的就是在建筑平面的另一側增設剪力墻。而且，基本的結構概念告訴我們，剪力墻越靠近建筑平面的外側其效果自然也會越明顯。結構設計人員正是憑著這一思路，在方案設計階段先后提出了以下兩個結構平面布置方案(見圖1，圖2)。
其中，方案一是結構設計人員在剛拿到建筑平面方案后，聽取了建筑師簡單的介紹和要求，然后經過試算后提出的結構柱網。若僅看計算程序的輸出結果，包括結構的周期、周期比、位移角、位移比、層剛度比、剪重比、有效質量系數等等所有規范條文所提及的設計參數均能滿足要求。但是，只要我們稍加思考便能發現方案一有一個極大缺陷，而且是安全隱患。那就是左側的剪力墻集中的設置在①軸樓梯平臺端部，只有兩片小墻肢設在②軸，而整個樓梯間只有兩根梁和樓層位于同一標高與樓層相接，根據結構概念，當整個結構受到水平地震作用時根本無法通過樓板有效的將其傳到①軸的剪力墻上。然而，從該片剪力墻的計算結果卻可看到，它承擔了很大一部分的水平地震作用。說明其計算結果與實際受力情況并不相符。
為了解決方案一的缺陷，結構設計人員克服溝通上的困難，多次主動與國外建筑師進行了的溝通協商達至妥協，在盡可能少影響建筑平面使用功能以及立面效果的前提下，并經過反復的試算，最終提出了方案二的結構柱網。其主要處理思路按以下幾個方面進行:1)減少①軸上剪力墻的剛度。在滿足基本的豎向承載力需求前提下，把該部分剪力墻截面盡可能做小，以減少它對結構所提供的不真實抗扭剛度，計算時按異形柱錄入，計算結果顯示其所分配到的水平力大幅降低，符合設計設想的效果;2)首層在②軸交?軸～?軸處增加兩小片剪力墻，提高結構抗扭剛度同時解決因首層層高過高而相對剛度較弱的問題;3)把②軸上原有的兩片剪力墻加厚加長，并在二層～三層?軸～?軸及?軸～軸間增設鋼骨混凝土斜向支撐，以保證結構所受的水平力能有效傳遞并分配到抗側力構件上。在采取了上述的處理方法后，計算結果均能滿足規范的要求，所得到的結果也能符合實際預期。
結語
從上述簡單的實例我們可知，若能在形成建筑方案的最初階段，建筑師和結構設計人員經過討論協商，把建筑的不規則性控制得盡量的少，那是最理想的。但是，作為結構設計人員，除了應該更主動與建筑專業加強溝通外，不能把設計過程中遇到的種種困難全都歸結到建筑專業上。而且我們也不能不加思索地去采用計算程序得出的所有結果，否則其后果將會如一些美國專家學者所警告的:“誤用計算機造成結構破壞而引起災難只是一個時間問題。”而概念設計的原則、思想就是避免導致這種惡果的最有效方法。另外規范所給出的準則便是使概念設計這一原則、思想的具體化，它應當成為結構設計人員實際工作的指引、依據，我們對這些準則要知其然以及知其所以然，切忌一知半解而盲目做設計。所以，培養自身概念設計這一重要思想，使它很好的貫徹在實際設計的全過程，應當成為每個結構設計人員的一個既定目標。我們可以遵循以下兩個方面去達至這一目標:
1)必須懂得歸納總結。
因為從概念設計的定義中我們便可以知道，其本身是離不開對過去工程經驗、教訓的總結，對于工作時間不長、實際設計工程經驗不太多的結構設計人員，就應該多學習前人的經驗、經典案例，尤其是規范，不單是表面條文，應盡可能深入了解其內涵及其制定的背景和出發點，并在實際工程中好好的體會、積累，切莫急于求成。
2)靈活應用。
雖然概念設計是一種設計原則和思想，但它并不應該是固化的，也不應讓規范成為結構設計墨守成規的理由，隨著對不同結構類型及其性能更深入、深刻的了解，對結構概念也將會有新的認知，其內涵也會有新的發展變化，我們應該有意識地、靈活地運用它，為概念設計不斷注入新的思想。總之，結構設計人員是離不開概念設計這一基本原則和思想的。因為它不但能提升設計人員自身的結構水平、結構素養和創新能力，而且能有效保障結構安全性這一根本要求，使建筑結構設計得更加安全、實用、經濟、美觀。
作者：鐘國明單位：廣東省建筑設計研究院