南京德基广场三期项目结构设计中概念设计的应用

2023-04-03张宇超

中国建筑金属结构 2023年2期

张宇超

（中铁第五勘察设计院集团有限公司常州分院，江苏常州 213000）

0 引言

目前我国的建筑结构设计正在根据实际地质情况以及设计审美发展进行升级研究，以概念设计的理念与应用方法分析建筑结构设计中存在的问题，利用概念设计提高建筑结构设计的质量与效率，以此来推动建筑行业的整体发展。毕正超[1]等指出建筑结构设计的发展离不开概念设计的应用与现代信息技术的结合，建筑结构不仅要符合项目设计要求，更需要保证建筑的整体安全。孙启[2]认为许多设计师在建筑结构设计中，往往忽视了结构概念设计的重要性，概念设计是一项能够提高建筑结构设计质量的理念技术。本文基于上述理论提出了利用概念设计增强建筑本身的审美性与实用性，让建筑结构设计成为建筑行业发展关键内容的理论，凸显我国的建筑行业发展总体水平。

1 工程概况

南京德基广场三期项目，项目位于南京市建邺区，用地面积13 578.07m2，容积率≤7.55，建筑高度200 m，总建筑面积17 万m2。其中地上建筑面积10 万m2，内容：高档商务办公、65 年产权酒店公寓（共48 户总面积420 00m2）及高档综合体。地下建筑面积71 000m2，内容：地下商业面积 18 000 m2，停车及配套用房44 300m2。建筑整体方案采用切割水晶概念，建成后地下1 800m2下沉广场与一、二期负一层、负二层地下商业相连，以该广场为核心形成整个地下商业枢纽并与华东地区最大的地下轨道交通南京新街口地铁站商业及地铁运行站点相连。空中连廊连接一期二期商业，共三期商业裙房及连廊围合形成整体，呼应南京六朝古都城门意象，形成南京最繁华新街口商业核心区最具代表性地标建筑及最知名商业综合体。

2 概念设计概述

概念设计是根据客户需求进行的目标性设计活动，具体的表现是由模糊到清晰，由抽象到具体的演化过程，概念设计是利用设计的理念，通过概念化的形式融入到设计当中，进而完成整体设计的有效方法。在南京德基广场三期项目中，运用概念设计的方式进行建筑结构设计能凸显出项目的设计特点，创造性的概念思维更是能展现出项目的建筑特色。概念设计是完整全面的设计过程，通过概念理论把复杂的概念结构融入到整体结构设计当中，技能激发设计者的设计灵感，又能表达出完美的设计理念，使得工程项目可以顺利完成建设任务，让整体结构的特点得到进一步的展现。

3 概念设计需要考量的重要因素

3.1 建筑场地因素

建筑结构设计师在对建筑结构进行设计的时候通常会先考虑建筑场地因素，这样才能防止建筑在施工建设阶段不会出现安全问题，保证建筑结构的安全性与稳定性。案例工程的施工中，在选择建筑场地的时候需要针对建筑结构本身的需求进行选择，工程师要考虑场地的外部因素，比如土地资源质量因素以及周围环境因素等，选择合适的场地进行建筑施工，才能确保建筑质量与施工效率。通常情况下，建筑结构设计师在挑选建筑场地的过程中都会对场地进行测量，要保证场地的环境因素不会影响建筑工程的正常开展，在对综合因素进行评估之后才能慎重地选择建筑场地。概念设计在建筑结构设计中的应用首先要考虑场地因素，最好分析调研工作，这样才能确保建筑工程可以在合适的场地完成施工建设。

3.2 结构体系因素

在设计建筑结构的时候设计师需要根据结构体系完成设计方案，要对结构体系因素进行充分的了解与考量，才能最终决定建筑结构的设计方向。不同的建设有着不同的设计方法与实际用途，因此设计师需要根据建筑的周围环境与建筑的总体要求进行结构设计，确保建筑可以在符合使用功能的基础上有安全稳定的结构。南京德基广场三期项目在进行设计的时候需要运用概念设计理念提升设计质量，这样才能符合项目的设计施工要求。概念设计在建筑结构设计中的应用可以凸显在结构设计方面，首先，设计人员要先勘察好建筑周边的环境以及周围建筑风格，然后根据建筑需求进行设计分析，运用概念设计的方式模拟建筑整体结构，然后再逐渐地细化设计方案，达到最终的设计要求，完成建筑施工建设，如图1 所示。

图1 建筑结构示意图

3.3 基础设计因素

概念设计能够合理地分配建筑资源，还能科学地对建筑结构需求进行分析，让资源的利用率可以不断提升，确保建筑结构的整体质量，通过概念设计能够及时发现建筑结构设计中的不利因素，能增强基础设计的实用性，确保建筑结构设计方案中的数据能到达到国家建设标准。有效的概念设计能够让建筑结构更符合项目要求，在对案例工程进行设计的过程中要考虑到基础设计元素，要把建筑结构需要的施工材料与施工设备准备齐全，让施工人员可以在施工操作中更加方便，避免由于材料资源问题出现的结构质量问题，满足现代建筑结构设计的基本要求，让建筑结构可以在保证质量与建设效率的前提下，更好地满足群众实际需求。概念设计中采用的基础设计类型主要是筏型基础与箱型基础，筏型基础设计能够让地基的受力更加分散，有效解决建筑施工中存在的地基下沉、下陷等问题，而箱型基础设计起到的实际作用与筏型基础设计则刚好相反，箱型基础设计是让建筑的底层形成有机整体，让建筑结构更具有承载力，保证建筑结构的安全性与稳定性。这两种类型的基础设计都可以让概念设计更加稳定完善，能够确保建筑结构设计质量，也能提升建筑施工的整体效率。

4 概念设计在建筑结构设计中的实际应用

4.1 结构方案选择

结构设计是建筑设计中最主要的环节之一，结构的稳定性与安全性是影响建筑整体质量的关键。因此建筑结构设计人员需要用更加严谨有效的方式完成结构设计任务，这样才能避免后续的建筑施工出现问题。设计人员运用概念设计的方式能够对建筑结构需求进行更深入的了解分析，解决结构施工中出现的安全隐患，设计人员可以借鉴以往的建筑结构设计方案，把概念设计有效地融入到结构设计当中，选择更加适合的设计方法，这样才能确保建筑结构更加稳定，建筑施工更加安全。首先，在南京德基广场三期项目结构方案的选择上，需要先做好设计前的准备工作，可以指派专业的勘察人员对建筑场地周边的地质环境与地形地貌进行详细的勘察记录，做好数据分析工作，通过这样的方式选择更加合适的建筑结构进行设计，保障后续的施工可以顺利开展。其次，结构设计是整体建筑设计的根本，设计人员利用概念设计的方法对结构的外部环境因素与内部需求元素进行分析，有效控制因素的影响效果，让案例工程的建筑结构设计能够更符合建筑需求。最后，设计人员需要掌握概念设计方法与结构设计技术，并按照规范化设计标准让建筑结构更加合理，从而进一步提升建筑施工质量。在选择结构设计方案的时候，要对多方因素进行分析考量，运用概念设计的方式增强结构设计的稳定性，为之后的建设施工提供科学有效的数据支持，也让建筑结构可以更加完善，确保建筑在将来的使用中可以更加安全，如图2 所示。

图2 别墅建筑结构设计方案

4.2 场地选择应用

概念设计能够综合性地评估建筑场地，对场地周围的地形与环境进行合理的分析，然后根据建筑需求完成结构设计任务，以此来保证地形与环境不会对建筑结构的稳定性造成影响。从具体的情况分析来看，概念设计能够优化建筑结构设计，能把可能出现的影响因素融入到设计当中，让建筑施工人员能够合理地避开危险。建筑结构设计人员需要对案例项目建筑施工场地进行现场勘查，要掌握水文地质因素，做好结构设计的基础部分，从整体上提高建筑的质量与稳定性，保障建筑施工的建设效率。

4.3 平面设计应用

在进行平面设计的时候，需要考虑结构部署情况，按照规范性的结构扭矩度进行合理结构控制，避免出现薄弱连接的问题。在局部位置的设计中，要增设抗震缝，让结构能有不同的抗震单元，以此来完善平面设计。设计人员要根据案例工程建筑结构的平面特征进行高度设计，建筑的高度越高所需要承受的风压越强，在经过详细的测算之后能够了解建筑的平面风荷载矩形面的大小，以及不同位置平面需要的抗侧立柱数量，这样才能确保设计符合建筑结构需求。设计人员运用概念设计优化案例工程建筑结构设计，科学地绘制设计方案，根据结构的特征与科学的原理进行设计升级，能够有效减少设计漏洞，保证建筑结构的整体安全。

4.4 纵向设计应用

除了在平面设计当中需要烤炉抗侧立柱结构以外，在纵向设计中也需要遵循由上至下的抗侧立柱分步法，以此来降低突发事故的发生概率，减少结构对水平荷载力的抵抗。在纵向设计中要通过概念设计起到强化或减弱结构构件的问题，在对案例工程项目建筑结构进行设计时，设计人员需要应用高刚度束筒发挥节能减震的作用，在分析建筑结构特征的过程中，需要进行结构设计实践，要融入创新概念设计理念，运用斜拉索模式确保建筑结构的空间环境安全性。合理运用概念设计方法能够完善建筑结构设计方案，提升设计与施工的质量与效率，确保设计方案的合理性与实用性[3]。

4.5 抗震设计应用

建筑结构设计中最重要的设计内容之一是抗震设计，通过有效的抗震设计能够让整体建筑结构更加安全稳定，能够让建筑在之后的使用中提升抗震抗灾能力，能最大限度地减少经济损失。建筑结构设计人员要根据案例工程建筑场地的实际情况融入概念设计方法，要选择合适的建筑材料确保建筑的质量，让案例工程建筑结构的刚度与耐久性发挥出应有的价值作用。

为了增强建筑结构的抗震效果，设计人员需要在建筑结构设计之前对建筑区域进行地震级别测试，然后根据数据信息进行抗震设计，倘若检测区域的地震力相对较高，则需要在设计的时候考虑增加配筋构件的数量，设计人员要参照测量放样情况不断调整设计方案，在进行概念设计的过程中利用建筑信息模型完成抗震初步设计，模仿地震发生时可能出现的情景，并对抗震设计进行科学性分析，解决出现的罗东问题，这样才能不断优化抗震设计，才能体现出概念设计的应用效果[4]。

4.6 基础结构设计

建筑结构设计中的基础设计是关系到建筑结构质量与稳定性的关键，因此需要加强基础结构设计，让概念设计的优势发挥出来。设计人员需要案例工程根据建筑地区的地形地貌与自然环境进行设计，要在大数据信息的协助下对地区进行综合分析，针对性地解决地形与环境问题，完善基础结构设计方案。基础结构设计中的箱型基础与有桩地基对比较常见的地基设计类型，能够在实际的应用中发挥高效作用，设计人员要在精细化的数据分析之后考虑各方面的影响因素，选择科学合理的地基基础设计方案，这样才能保证在之后的结构设计中起到稳定性作用。基础结构设计能够确保建筑本身的承载力达到标准要求，尤其是在高层建筑结构设计中，能防止出现结构变形，能起到良好的调节作用，概念设计也应当加强对基础结构设计的重视，从而达到优质的设计效果，保证建筑结构的质量与安全稳定性[5]。

4.7 协同设计利用

概念设计在建筑结构设计中的应用还体现在协同设计方面，协同设计的根本目的在于能够合理地应用建筑材料，确保材料的利用率得到提升，这样也能促使结构协同率的提高。矩形截面梁属于较为普通的受弯构件，其利用率相对较低，设计人员可以根据梁本身的受力特点进行结构概念分析，选择合适的构件进行使用。梁截面存在应变梯度，在构件处于轴心受力的时候，能够提升材料的利用率，平面桁架属于掏空梁，也就是需要把梁内的多余材料清除掉，这样的材料具备经济性能高与自重优势强的特点。协同设计中对于桁架的设计要增强压杆的强度，使用的杆件截面材料稳定度能决定强度的大小，因此在平面桁架设计中需要降低压杆长细比[6]。建筑结构材料中空间网架材料的使用率较高，可以在大空间与大跨度的建筑结构设计中进行运用，只是网架架构中包括了压杆，所以应力水平相对较低。在材料利用率较高的情况下，设计人员可以利用高强材料施加外应力，在跨度较大的案例工程建筑结构中，优先选择悬索结构，以此来让设计方案更加完整。

4.8 计算技术应用

随着信息技术的不断发展，在各行各业中也开始更多地使用信息技术。建筑结构设计也需要在计算技术的帮助下增强设计效果，设计人员运用概念设计与计算技术能够提高设计的精准度，以此来保障案例工程建筑结构的安全性与稳定性。设计人员除了要掌握合理的设计方法，还要学习最新的信息技术使用方式，才能提高结构设计的质量与效率，确保结构设计能够符合建筑本身的使用需求[7]。概念设计与计算机技术是相辅相成的存在，概念设计能够弥补计算机技术的不足，而信息技术也能提高概念设计的准确度，设计人员需要利用计算机技术进行数据记录与分析，明确设计目标与任务，选择合理的设计方法进行案例工程建筑结构设计，这样既能保证结构设计的合理性，又能保障建筑结构的稳定性，有利于建筑行业的长久发展，也能满足群众更加优质的建筑需求。