談概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、城市建設(shè)CONSTRUCTION隨著城市的發(fā)展，人們生活的提高，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。本文就講述了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及概念設(shè)計(jì)探討進(jìn)行了分析一當(dāng)前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀⑴對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本質(zhì)的錯(cuò)誤理解。我國現(xiàn)行的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)體制造成結(jié)構(gòu)工程與建筑專業(yè)之間一直存在著技術(shù)共識(shí)上的制約，特別是在建筑設(shè)計(jì)的方案階段，往往都毋需結(jié)構(gòu)工程師的參與。傳統(tǒng)的專業(yè)教育致使結(jié)構(gòu)工程師首先從細(xì)節(jié)去考慮問題，而對(duì)總體方案缺乏關(guān)心。習(xí)慣性的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)往往會(huì)給結(jié)構(gòu)工程師造成一種

2、錯(cuò)覺，以為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是“規(guī)范計(jì)算”。等待建筑師給出一個(gè)空間的形成方案，然后再去拼湊、組合，看到需要什么就往上加什么。另外一種更為錯(cuò)誤的觀點(diǎn)就是將原本已錯(cuò)誤理解為“規(guī)范計(jì)算”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更簡化成了“規(guī)范一體化計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序”。只要在設(shè)計(jì)規(guī)范、手冊(cè)、計(jì)算機(jī)及其相應(yīng)的一體化設(shè)計(jì)程序都具備的情況下。根據(jù)建筑師給出的方案，然后再設(shè)法去搭積木完成它就行了，自己充當(dāng)?shù)氖且粋€(gè)東拼西湊的計(jì)算機(jī)程序的操作者和規(guī)范條文限值的查對(duì)人。⑵設(shè)計(jì)師的地位得不到認(rèn)可

3、。目前的設(shè)計(jì)行業(yè)市場競爭日趨激烈。在一些設(shè)計(jì)院，尤其是規(guī)模比較小的設(shè)計(jì)院，為了留住客戶，不得不滿足甲方的各種要求，甲方有的時(shí)候成了設(shè)計(jì)師，在甲方面前設(shè)計(jì)者甚至不敢說半個(gè)不字，設(shè)計(jì)師越來越?jīng)]有地位，而越?jīng)]有地位，就越?jīng)]有動(dòng)力去研究去思考，也有很多設(shè)計(jì)師不想隨波逐流，但是現(xiàn)實(shí)有時(shí)候很無奈，這是一種惡性的循環(huán)。⑶對(duì)規(guī)范的盲目神化。最近在網(wǎng)絡(luò)論壇上看到一個(gè)有趣的發(fā)帖：“兩個(gè)凡是”和“雙規(guī)”?！胺彩且?guī)范作出的指示，我們都堅(jiān)決維護(hù)；凡是規(guī)范規(guī)定的條

4、文，我們都始終不渝地遵循?！薄耙?guī)范規(guī)定的必須堅(jiān)決執(zhí)行!規(guī)范沒有規(guī)定的絕不可行!”“兩個(gè)凡是”和“雙規(guī)”元不體現(xiàn)了我國當(dāng)前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀。這既不足以維護(hù)規(guī)范的權(quán)威，更不可能使設(shè)計(jì)師從條條框框的束縛下解脫出來，只能導(dǎo)致從一個(gè)極端走向另一個(gè)極端。規(guī)范的精神：“技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量”，規(guī)范的內(nèi)容包含了對(duì)前人經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)，是后人進(jìn)行設(shè)計(jì)的指南。它永遠(yuǎn)是反映大多數(shù)結(jié)構(gòu)的基本規(guī)律的，也是落后于現(xiàn)實(shí)的工程實(shí)踐的。高端的愿望是好的，到

5、了施工圖設(shè)計(jì)、審查，執(zhí)行的時(shí)候，由于不同的設(shè)計(jì)師或圖紙審查人員對(duì)規(guī)范的理解不同，往往就會(huì)變成一個(gè)極端。看似執(zhí)行，相反沒有執(zhí)行規(guī)范的精神。我國規(guī)范的精神要義，具有相當(dāng)水準(zhǔn)。如果將規(guī)范的每一個(gè)條文神化，即不符合自然規(guī)律，也不是客觀的辦事作風(fēng)。所以，作為結(jié)構(gòu)工程師不應(yīng)盲目地照搬規(guī)范，應(yīng)該把規(guī)范作為一種指南，在充分理解規(guī)范中條文的確切含義的基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用，不可拘泥于條文框框，而應(yīng)掌握條文的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵，并在實(shí)際工程中作出正確的判斷與選擇。這就要求

6、結(jié)構(gòu)工程師對(duì)整體結(jié)構(gòu)體系及其基本子體系之間的力學(xué)關(guān)系有透徹的認(rèn)識(shí)，把概念設(shè)計(jì)應(yīng)用到設(shè)計(jì)過程中去。準(zhǔn)確把握概念是綱，規(guī)范是網(wǎng)，綱舉目張。結(jié)構(gòu)師要做舉綱張網(wǎng)的漁夫，而不應(yīng)是在網(wǎng)內(nèi)撲騰的活魚。二結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)是運(yùn)用人的思維和判斷能力，從宏觀上決定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本問題。具體來說就是有效地選擇結(jié)構(gòu)體系，與高層建筑物的使用要求相互協(xié)調(diào)。首先應(yīng)對(duì)使用空間的性質(zhì)加以分析：如空間的大小、形狀、各部分的組成關(guān)系，以及一些由于使用需要而提出的特殊要

7、求等，然后再從平面形式、剖面形式等方面綜合進(jìn)行協(xié)調(diào)，使各空間的要求與其所對(duì)應(yīng)的平、剖面形式相吻合。以下分別從平面、剖面和基礎(chǔ)的角度來談高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)。三概念設(shè)計(jì)的定義結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為理論設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)。理論設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)工程師在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算模型的假設(shè)及受力狀態(tài)假定的前提下，根據(jù)計(jì)算理論和規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析和設(shè)計(jì)；概念設(shè)計(jì)是指不經(jīng)數(shù)值計(jì)算，尤其在一些難以做出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系

8、、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。在建筑設(shè)計(jì)方案階段，從總體出發(fā)，采用概念性近似計(jì)算方法，能迅速、有效地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較和選擇。這種方法雖有一定誤差，但概念清楚、定性準(zhǔn)確、手算簡單快捷，能很快選擇出最佳方案，具有較好的經(jīng)濟(jì)、可靠性，同時(shí)也是施工圖設(shè)計(jì)階段判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可書與否的主要依據(jù)。四建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的研究⑴實(shí)際全面

9、的方法。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，要對(duì)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行全面的了解和分析，對(duì)所取用的設(shè)計(jì)條件必須符合當(dāng)?shù)貙?shí)情，設(shè)計(jì)方案充分滿足未來使用的實(shí)際需要。例如：認(rèn)真考慮當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件、水文條件、地質(zhì)條件；認(rèn)真考察當(dāng)?shù)氐拿耧L(fēng)、民俗、文化背景、已建的典型建筑；認(rèn)真調(diào)查當(dāng)?shù)氐馁Y源、環(huán)保情況，體現(xiàn)就地取材，設(shè)備供應(yīng)充足，施工技術(shù)可能等。更為重要的是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)掌握全面構(gòu)思的原則。首先，把考慮到建筑、結(jié)構(gòu)、施工三個(gè)方面統(tǒng)一起來，把建筑的功能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一起來考

10、慮，處理好整體與局部的關(guān)系。一般應(yīng)先從整體入手，確定建筑物場地條件，提出主體結(jié)構(gòu)系和基礎(chǔ)選型等，進(jìn)而考慮一些主要構(gòu)件類型和連接關(guān)系。再將主要構(gòu)件整合起來，從結(jié)構(gòu)的使用性、安全性、耐久性、整體穩(wěn)定性來加以修正。在上述三維構(gòu)思的基礎(chǔ)上進(jìn)行二維構(gòu)思階段，主要處理好豎向體系(墻、柱、基礎(chǔ))和水平體系(樓板、屋面板)的選擇及它們間的雙邊關(guān)系。在二維的基礎(chǔ)上來構(gòu)思一維的施工圖。這里要解決的問題既有各自的相對(duì)的獨(dú)立性，又有它們之間的關(guān)聯(lián)互相照應(yīng)性。在

11、概念設(shè)計(jì)時(shí)，更加注重各方面功能的協(xié)調(diào)，主要解決好建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備選用、環(huán)境的協(xié)調(diào)。建筑與結(jié)構(gòu)功能的協(xié)調(diào)就必須考慮到建筑的使用與結(jié)構(gòu)的布置相結(jié)合，建筑的分區(qū)與結(jié)構(gòu)的分段相一致；結(jié)構(gòu)與設(shè)備相協(xié)調(diào)方面，必須考慮到設(shè)備系統(tǒng)的布置和結(jié)構(gòu)的布局相對(duì)應(yīng)，設(shè)備線路和結(jié)構(gòu)構(gòu)件相通，設(shè)備構(gòu)造和結(jié)構(gòu)構(gòu)造相配等；結(jié)構(gòu)與施工相互協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件及局部的構(gòu)造應(yīng)與施工的可能性及便利性結(jié)合，考慮構(gòu)件受力元素和受力狀態(tài)與施工過程中的做法相一致。⑵空間工作的方法。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)

12、計(jì)應(yīng)充分考慮建筑各結(jié)構(gòu)部分的空間作用，實(shí)際建筑的各部分受力本身就是空間的作用，只是為了計(jì)算和分析的方便，人為地把建筑物分成了平面來分析，在分析的時(shí)候作了一些假定和簡化。這就要求在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析要有意識(shí)地利用一些空間的概念來考慮問題，就可以增大建筑結(jié)構(gòu)的剛度，受力效能就會(huì)優(yōu)越起來。在結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中一定要緊緊抓住剛度這條主線不放，就可以達(dá)到保證安全、經(jīng)濟(jì)可靠的理想境界。如：在砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)置鋼筋混凝土圈梁和構(gòu)造柱，主要是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的平面

13、外的剛度；對(duì)一般的多高層建筑，隨著建筑高度的不斷地增加或抗風(fēng)抗震談概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用烜鄭寧波市鄞州建筑設(shè)計(jì)院建筑設(shè)計(jì)235萬方數(shù)據(jù)城市建設(shè)CONSTRUCTION級(jí)別的提高，結(jié)構(gòu)體系由純框架結(jié)構(gòu)逐步演變?yōu)榭蚣芤患袅Α⒓袅Α⑼搀w一框架、筒中簡體系。這說明結(jié)構(gòu)的整體剛度要求越來越高，結(jié)構(gòu)的空間工作效能要求越來越高。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定了各種結(jié)構(gòu)體系的適用范圍和適宜高度充分體現(xiàn)結(jié)構(gòu)的空間工作效能

14、。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮結(jié)構(gòu)體系空間的相互作用，增加建筑物的剛度，提高建筑物的整體工作效能。如：在框架中增加受力一側(cè)柱子截面高度、設(shè)置剛度更大的水平梁、加設(shè)剪力墻等；剪力墻體系中剪力墻的布置要求“周邊、對(duì)稱、成對(duì)、封閉”等。同時(shí)，應(yīng)控制剪力墻中連梁的高度或用帶縫的剪力墻調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度等。⑶減輕結(jié)構(gòu)自重的方法。減輕建筑物自重是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員永遠(yuǎn)追求的目標(biāo)，也是結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的一條重要原則。減輕結(jié)構(gòu)自重不僅是降低了豎向荷載，同時(shí)水平地震作用也成比例地減

15、少，極大減輕了地震危害。對(duì)降低造價(jià)，加快施工速度，節(jié)約資源都有明顯的改善。減輕結(jié)構(gòu)自重應(yīng)充分考慮采用高強(qiáng)材料、新型材料，如采用高強(qiáng)混凝土、高強(qiáng)鋼筋、輕集料混凝土、合金材料等；考慮合理的結(jié)構(gòu)布置，如選擇合理柱網(wǎng)、減小外墻尺寸等；選擇優(yōu)越的結(jié)構(gòu)體系和高效能的結(jié)構(gòu)型式，如采用網(wǎng)架網(wǎng)殼體系、空間桁架、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)等減少構(gòu)件的截面。⑷受力合理、協(xié)同工作、變形統(tǒng)一的方法。受力合理就是要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力均勻、傳力簡捷、明確，避免不明確的受力狀態(tài)。從變形的

16、角度來看，可利用結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性、剛度的相對(duì)性、變形連續(xù)和協(xié)同性。結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作主要表現(xiàn)在：基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)變形的協(xié)調(diào)性，將其視為整體來分析，如在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)實(shí)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)、地基共同工作，利用等帶剛度法等考慮上部結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)的影響；在多高層結(jié)構(gòu)中盡可能避免短柱的形成，其主要目的是使同層各柱在相同的水平位移時(shí)，能同時(shí)達(dá)到最大承載力；高層角柱沿全高箍筋加密或采用巨型鋼管柱等達(dá)到增強(qiáng)角柱的強(qiáng)度和變形能力，使結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件協(xié)同工作，變形統(tǒng)一。五概念設(shè)

17、計(jì)的必然發(fā)展隨著科學(xué)技術(shù)及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，業(yè)主對(duì)能滿足自已經(jīng)營活動(dòng)的建筑物的要求越來越高。一家或幾家設(shè)計(jì)公司獨(dú)霸設(shè)計(jì)權(quán)的歷史即將不復(fù)存在，競爭越來越激烈，而競爭的勝負(fù)將直接影響到設(shè)計(jì)公司的生存。習(xí)慣性的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)勢(shì)必失去競爭力。而通過概念設(shè)計(jì)、不斷創(chuàng)新，受力明確、性能良好、造價(jià)低的結(jié)構(gòu)總體方案無疑成為業(yè)主青睞的對(duì)象。另一方面，概念設(shè)計(jì)可以借助概念性近似計(jì)算來完成，雖有一定的誤差，但概念清楚，定性準(zhǔn)確，手算簡單快捷，能很快選擇出最佳方案。同時(shí)，

18、這也是施工圖設(shè)計(jì)階段判斷計(jì)算機(jī)計(jì)算成果可靠與否的主要依據(jù)。這是絕對(duì)重要與必要的，計(jì)算機(jī)及與其相匹配的空間結(jié)構(gòu)程序都是無可非議的。但由于上機(jī)算題的工程師對(duì)某程序的假設(shè)前提與規(guī)定的了解及對(duì)結(jié)構(gòu)邊界條件理解的出入或輸人格式及數(shù)據(jù)的粗心錯(cuò)誤等等都能形成輸出結(jié)果的不正確，再加上自身的結(jié)構(gòu)概念模糊，最后取錯(cuò)數(shù)據(jù)，造成計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。出現(xiàn)這類錯(cuò)誤并不奇怪。有的明顯錯(cuò)誤憑概念直覺就能發(fā)現(xiàn)，但有的錯(cuò)誤只能憑概念性近似手算來校核才能發(fā)現(xiàn)，手算雖有一定誤差，但

19、出不了大錯(cuò)?！八茌d舟，也能覆舟”。計(jì)算機(jī)固然先進(jìn)，但對(duì)其計(jì)算結(jié)果必須慎重校核，否則會(huì)釀成大錯(cuò)，切勿掉以輕心。再者，概念設(shè)計(jì)會(huì)將結(jié)構(gòu)工程師引向一個(gè)創(chuàng)造的新天地，其能補(bǔ)充大學(xué)課程的不足，不斷充實(shí)自己的結(jié)構(gòu)概念。提高創(chuàng)造更完美的總結(jié)構(gòu)體系的興趣。六結(jié)語在不斷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐中人們積累了大量有益的經(jīng)驗(yàn)，并體現(xiàn)在設(shè)計(jì)規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)圖集等等。結(jié)構(gòu)工程師要善于運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的思想注重整體設(shè)計(jì)的構(gòu)思，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路得到拓寬。這就讓我們來共

20、同學(xué)習(xí)、共同發(fā)展，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。1引言心理學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為：心理是腦對(duì)客觀現(xiàn)實(shí)的反映，是由客觀現(xiàn)實(shí)決定；兒童的心理發(fā)展是由兒童所處的環(huán)境條件和教育條件決定的。當(dāng)然，我們不能將環(huán)境在兒童心理發(fā)展過程的決定作用作機(jī)械的、簡單化的理解，但兒童所處環(huán)境對(duì)其健康成長的重要性可見一斑。目前，我國學(xué)前期兒童（是指3—7歲兒童，這是兒童正式進(jìn)入學(xué)校以前的一個(gè)時(shí)期所以叫學(xué)前期。又因?yàn)檫@是兒童進(jìn)入幼兒園時(shí)期所以又叫幼兒期）數(shù)量已超過6000萬，

21、兒童有二分之一的時(shí)間是在室內(nèi)度過的，如何對(duì)兒童房進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計(jì)，給兒童營造一個(gè)安全、舒適的空間，尤其是符合兒童心理發(fā)展特點(diǎn)的室內(nèi)空間，不僅是每個(gè)父母的心愿，也是兒童健康成長的必要條件，更是是社會(huì)文明不斷發(fā)展與建設(shè)和諧社會(huì)的必然要求。2兒童房室內(nèi)設(shè)計(jì)的涵義兒童房室內(nèi)設(shè)計(jì)是指：運(yùn)用一定的物質(zhì)技術(shù)手段與經(jīng)濟(jì)能力，對(duì)兒童房內(nèi)部空間進(jìn)行創(chuàng)造與組織，形成安全、衛(wèi)生、舒適、優(yōu)美、生態(tài)的內(nèi)部環(huán)境，滿足兒童的物質(zhì)功能需要與精神功能需要。3學(xué)前期兒童房室內(nèi)設(shè)

22、計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1基本原則兒童房室內(nèi)設(shè)計(jì)首先要滿足兒童睡眠、玩耍、學(xué)習(xí)、教育和儲(chǔ)物5大基本功能。教育功能：通過產(chǎn)品色彩和場景運(yùn)用，寓教于空間布置或場景中。睡眠功能：兒童房在燈光和床品布置方面必須滿足孩子的睡眠需求。玩耍功能：滿足孩子自由活動(dòng)、游戲功能，培養(yǎng)其豐富的想象力。學(xué)習(xí)功能：兒童房必須要有學(xué)習(xí)、閱讀區(qū)域。儲(chǔ)物功能：孩子有許多衣物和玩具，要有玩具展示和衣物收藏的多功能柜。3.2學(xué)前期兒童的心理特點(diǎn)基于心理學(xué)的學(xué)前期兒童房室內(nèi)設(shè)計(jì)余亮1鄭