建筑工程中概念设计与结构构造措施的应用浅析

梁立晖

山西运城建工集团有限公司 山西 运城 044000

设计建筑工程的结构构造是建筑工程建设过程中最为基础，也十分重要的一步。每一个精美的建筑工程都有一张十分优秀的建筑工程结构构造设计图纸，不仅影响建筑工程的具体施工步骤，还会对建筑工程后期的安全性以及美观性产生不可忽视的影响。因此，建筑设计师应该严格要求自己的建筑工程结构构造的设计成果，为后续的建筑工程施工打下良好基础。

概念设计既是一位工程设计师能力的反映，又是一个建筑工程后续大部分施工工作开展的依据。一般来说，结构工程师的设计水平与其年龄和实践能力成正比。一位好的结构工程师，能够借助自己工作经历的增加以及知识水平，对各种建筑结构设计有一个总体的把握，并会通过自身所积累的经验尽量避开烂大街的建筑设计，从而实现自身对建筑理解的升华，设计出自身所追求的建筑工程结构构造的创新设计。在如今的现代社会，建筑工程的甲方对建筑工程的要求更为严格，也更为复杂，工程师仅仅通过对图纸的仔细检查以及在工地上的实地考察往往会忽略掉一些不合客户要求的细节，久而久之，不仅工程师的设计水平不能得到有效提高，而且在工程的最后交付期时，甲方与乙方还会出现一些本可以避免的冲突。这种情况既不利于建筑单位的可持续发展，也不利于行业建筑工程结构构造设计水平以及创新能力的提升。

概念设计之所以在现代建筑工程行业发展过程中被逐渐重视起来，是由于目前存在的建筑工程结构设计思路与相关素材依然具有明显的经验主义特征，不仅不利于建筑工程施工前夕对施工标准的精准规划，还极有可能会出现由于建筑施工数据不精准而导致的建筑工程结构不标准、构建搭配混乱以及突发状况频出等情况。并且，随着现代科学技术的不断发展，现代国民对于建筑工程施工成果的要求也十分严格。例如：有些甲方在对房屋施工提出要求时，不仅要求外在框架的美观，还会具体到对房屋承重能力的要求。这就需要建筑单位依靠现代科学技术对建筑工程材料受力情况与甲方要求进行匹配，并详细分析，最终才能使建筑的实际效果与客户要求的符合程度达到高度一致的效果。因此，结构工程师必须在结合现代科学技术的同时，通过自身建筑工程结构构造设计应用的经验，将现代科学技术赋予的建筑工程的精确性，在结构工程师所赋予建筑工程的人文性下发挥作用。如此这般，既能释放结构工程师自身对建筑工程产生的灵感，又能保证建筑工程自身具有足够的严密性，确保后续建筑工程的安全性与稳定性。

概念设计的重要性还可以通过其本身具有的人工性来体现。采用创新性的新科技固然可以被充分利用到建筑结构的施工过程中，但是对于建筑工程最初的概念设计、风格设计方面，则不能使用现代科技手段来代替人工。这就要求结构工程师必须要努力积累结构设计方案，并清楚认识到各种结构的用途，结合现代科学技术，设计出最符合甲方意愿的建筑工程结构构造设计方案[1]。

梁与柱是建筑工程结构构造的主要组成部分，这两种结构组成了建筑工程的大框架，并承受着建筑施工过程以及完工之后外部材料带给建筑本身的压力。不过，要想梁与柱能够发挥出其最佳的承重与固定能力，二者就必须要相互衔接，互相配合梁与柱的衔接也有许多不同的方式。

2.1 按承重对象来分类

这种分类方式可以将建筑工程结构构造设计分为3类，分别为：全框架结构、底层框架结构以及内框架结构。这三类框架结构各有各的用途。对于全框架结构来说，其框架结构相对较完整，支撑部件多，对建筑的支撑力强，整体抗震功能较为突出，适合被应用于地质条件不太好的地区。对于底层框架结构来说，在一些占地面积比较大的建筑工程中会经常用到此种架构，采用这种构造结构，能够灵活根据建筑的不同部分对建筑的构造方式进行调整，有效节省成本。最后一个就是内框架结构，内框架结构需要由混合材料做支撑，即需要钢筋混凝土与砖块进行混合，制造出一种另外的材料来对建筑工程进行施工。

2.2 按施工方式来分类

如果按照这种分类方式对建筑工程中的结构构造进行划分，同样可以把结构类型分成四类，分别是：装配整体式框架、全现浇式框架、半现浇式框架以及装配式框架。首先，对于装配整体式框架，其结合了另外两种框架结构的优势特点，并且对于现在建筑工程施工行业中，这种建筑结构构架相较于其他两种结构来讲更广为使用。其次，对于全现浇式框架来说，其要求施工人员在施工现场对即将组成工程建筑结构构架的各种材料板、装修梁和柱子等，并且施工人员还需要在现场对各个零部件之间的组装工作进行梳理，这样的工作要求也使得这种结构相较于其他两种结构具有较好的抗震功能，并且可以使后续的建筑工程施工工作显得更加系统化、有序化。不过，这种结构所要求的施工方式也使得使用该结构构造的建筑工程多耗费的成本更多。因为一般来讲，这种结构构架习惯性用于规模庞大的工程建设现场，并且将组装材料运往施工地区就会消耗大量的时间成本与运输成本等。还有一个就是半现浇式框架，这种结构构架与第二种结构构架有一个相似之处，那就是采用这两种结构构架的建筑工程所使用的梁和柱都需要在施工前进行洗涤，并且在施工之前建筑单位还应该提前准备好施工模板。施工模板的准备使建筑工程中所需要的钢筋混凝土等材料的需求量大大降低，这就减少了建筑工程所需要的建筑材料成本，但是这种简单机械的施工方式也让最终的施工成果显得老套、不美观。最后一个就是装配式框架，装配式构架的结构与第二种结构构架相去甚远，其不同之处就在于，这种建构需要施工人员在现场将施工过程中所需要的施工零件进行焊接，这样做的好处就是能够减少建筑过程中建材模板的使用，降低建筑材料的利用率，并且在施工前不需要专门去生产材料模板，也能缩短施工所需要的时间。这种结构构架的突出缺陷也是抗震性能不好，因此，建筑单位要注意，不要在地壳活动较为剧烈的地区使用这种结构构架来进行施工[2]。

3.1 从框架柱和梁格两方面考量结构构造的设计

建筑工程行业对于框架结构的设计主要提出了如下的要求：一是要以建筑物的用途方向为导向对建筑物的柱网进行设计。尽量使柱网的风格与建筑的隔断风格相一致。二是要坚持整齐划一以及规律等原则，根据建筑物的梁跨对柱网的比例进行设计。三是应该尽量从后续的施工程序来对柱网的设计进行考量。结构工程师应该在了解了施工需求之后对框架结构进行合理选择，在此之前，设计团队不仅要考虑对施工材料的节约，还应该根据建筑工程的整体性对建筑本身的工程造价进行规划，这样不仅能够使整个施工时间的节奏控制松弛有度，提高建筑工程施工效率，还能对整个工程建筑的材料选取以及其他方面的技术要求进行充分把握，从而提高该建筑工程的施工质量。

建筑工程行业对于梁格的设计主要提出了如下的要求：一是针对横向架构的承重措施，也即该框架结构主要用于承担横向梁柱的压力。在整个建筑工程中，由于增加主要的梁柱预先设计的梁截面会使建筑物对其侧面压力的抵抗力与承受力不断增加，因此，横向构架主要应用于建筑工程的较窄区域。也正是这种设计模式使得该结构构架模式特别需要建设团队注意对其梁柱承压的纵向设计。目前，应用较好的一个方案就是增强纵向设计的梁柱的硬度，这种设计可以使该结构构造模式扬长避短，更为合理。二是针对纵向架构的承重措施。纵向架构的承重措施与横向架构的承重措施各不相同。纵向架构主要通过增加纵向梁柱来对整个建筑工程进行承重，并且通过系梁将纵向的承重梁与横向梁柱进行衔接。这种建构方式虽然能使纵向的承梁柱的承重能力增强，但是其横向承梁柱的承重能力却远远达不到标准。三是针对纵横向架构的承重措施。不论是针对纵向，抑或是针对横向的承重措施，都难免会存在顾此失彼的问题，因此，如若建筑工程没有特殊情况，结构工程师一般会采取纵横向架构的承重方式，将纵向梁与横向梁结合起来构建立体的承重框架。这种结构相较于其他两种来说较为稳妥，是目前建筑工程较为普遍采取的结构模式。

3.2 从高度的方面考量结构构造的设计

由于我国国内的建筑大多楼层都比较高，而且楼层的高度对于框架结构的设计影响较大，因此我国结构工程师在对建筑工程进行概念设计以及结构构造设计师，不能忽视对建筑物楼层高度的考量。对于楼层数较多或者是处于较高楼层的建筑，避免使用钢筋混凝土进行修建。因为高空中建筑物所具有的重力很大，如果此时建筑物的建筑材料选用了钢筋混凝土这类自身重量较大的材料，就很容易会造成整体构架的变化。建筑物会受到气压的影响，一般来讲，越高的楼层的建筑物，其结构构架就会越偏离原先的设计构架[3]。

框架结构设计必须要追求严谨的态度，否则，稍有不慎，就会误导建筑施工工程走入错误的道路，最终很有可能会出现严重的安全事故。因此，结构工程师应该尤其注意以下几个较为突出的问题。

4.1 确定框架计算简图

对于各种不同类型的建筑，在进行房屋框架设计时，应该确定房屋的大致形态。例如：对于较为常规的，地面上的房子一般会通过将地基打入地下，从而确定底层基础的空间形态。在获得底层基础基本形态之后，根据情况，按照埋深越大，位移越少的原则，对房屋整体的稳定性进行加固。更重要的是，在这时，应该把地下一层当成第一层进行结构规划，这样能够增强建筑概念设计的系统性，防止脱节。

4.2 计算基础宽度与面积

由于我国国内建筑行业许多单位的力学模型不够先进，往往会导致建筑工程前期数据的获取不够详细与准确，这就会造成建筑工程实际中的宽度和面积与资料不符的情况。这时，通常会采用较为集中的力量向墙体的下部发力，减少墙面受损伤的范围，不仅能够提高建筑单位对于建筑工程的设计标准以及施工水平，还能顺便获取该建筑的一些较为基本的承重能力。

4.3 确定建筑工程使用的混凝土保护层的厚度

钢筋混凝土中的钢筋一旦受到氧化作用的侵蚀，就会开始腐朽，降低混凝土对于整个建筑工程结构的支撑力。混凝土保护层就很好地避开了这样的麻烦。这种保护层不仅很好地减少了钢筋混凝土与空气的接触，而且还能增强钢筋混凝土的耐力性能。不过在确定建筑工程使用的混凝土保护层的厚度时，通常会出现各种各样的问题。例如：在水泥梁与水泥柱中，工作人员往往贪图省心，一味增强主筋的耐力性能，而忽略掉了其他箍筋的耐受力，这会造成主筋压力过大，从而使建筑工程有倒塌的风险。这就表明了结构工程师应该兼顾主筋与箍筋的作用，让二者共同支撑建筑结构，从而实现建筑工程结构构架的完整性与完美性[4]。

建筑工程的概念设计与结构构造的应用模式多种多样，然而面向对于建筑工程行业要求愈高的人民大众，建筑单位应该使用敢于创新、考虑周全的结构工程师，以提高自身工作素养与行业整体工作水平为目标，踏踏实实地做好建筑工程的概念设计与结构构造设计的工作。