如何在幕墙设计中灵活运用结构概念设计

分类：工业设计论文发表 时间：2011-04-07 08:54 关注：(1)

如何在幕墙设计中灵活运用结构概念设计

汪峰

摘 要：本文对概念设计的含义进行了叙述，并从幕墙结构设计的几个阶段，概念设计的重要性，确定幕墙结构形式的步骤，幕墙结构概念设计的内容几个方面对幕墙设计中的结构概念设计进行了阐述。

关键词：建筑幕墙 结构概念设计

随着社会的发展、建筑业的不断成熟，对建筑幕墙技术的应用越来越多，幕墙设计受到了广泛的认可，但仍处于发展阶段。针对目前建筑结构设计当中墨守成规的现象，通过对概念设计方法的阐述和分析，提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性，推动结构设计的发展。概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确力学分析或在规范中难以规定的问题中，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。本分析对建筑幕墙设计的思路和方法提供了一定的参考价值。

1、概念设计的含义

概念设计是依据个人经验，结合建筑功能要求、结构安全等级、抗震设防等级、地质资料、当地材料、当地自然环境等因素进行的定性设计过程。

所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。在幕墙设计工作中，运用概念性近似估算方法，可以在幕墙设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，并易于手算。所得结构方案往往概念清晰，定性正确，可以避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的安全可靠性和经济合理性。同时也是判断计算机内力分析输出数据正确与否的主要依据。

2、幕墙结构设计的几个阶段

幕墙的结构设计和其它建筑的结构设计阶段基本是一致的，但是由于其特殊性，实际过程中还会更为细化。主要涉及到以下3个阶段：第一阶段为初步设计，或称概念设计；第二阶段为技术设计，或称基本设计；第三阶段为施工设计，或称制造、运输、安装设计。前两个阶段的设计是大部分建筑结构设计都会进行的，第三个设计阶段往往是针对幕墙这个特殊的装饰内容进行的。在此阶段中，主要进行的工作是技术设计的具体细化，应满足幕墙结构加工、制造、运输和安装所需要的一切技术参数、图形和文字说明，简单说就是为将幕墙从蓝图变为现实的全过程设计服务。第二个阶段的设计也就是人们通常说的施工图方案设计，需要包括为绘制幕墙结构施工图所必需要的一切图纸和说明书。

现在的大型幕墙工程竞标过程中，招标方提供的幕墙招标施工图，大多数是第一和第二阶段合并所做的“幕墙施工方案图”，可以用于报价，确定施工组织设计方案等，但都会要求中标单位中标后提供“幕墙深化设计图纸”，实际上就是要求中标单位做出第三阶段设计所要求的图纸。

3、概念设计的重要性

概念设计是展现先进设计思想的关键。一个幕墙结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成幕墙结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构、构件与构件之间的关系。

在方案设计阶段，初步的设计过程是不能借助计算机来实现的。需要结构工程师综合运用结构概念，选择效果最好、造价最低的结构形式。

现在的幕墙设计，大多数的设计师往往墨守成规，选用的幕墙结构形式几乎是一样的。即使有异最后也往往会因为经济的原因，建筑结构不能满足的原因，构造不能实现的原因等等，还是采用常见的形式。可见，充分发挥结构工程师的创新能力，是相当必要的。而推广概念设计思想是一种有效的方法。

4、确定幕墙结构形式的步骤

(1)熟悉设计院(单位)建筑施工图，了解幕墙面板布置及其分格情况。

(2)熟悉设计院(单位)结构施工图，了解建筑楼层及梁柱、屋面结构等等。

(3)与建筑师及业主充分沟通，理解他们对幕墙结构型式的要求。

(4)掌握主体结构对幕墙的边界条件。

(5)综合以上各种因素，分析各种幕墙结构的特点，确定幕墙的结构形式。

5、幕墙结构概念设计的内容

在幕墙结构设计的第一阶段概念设计阶段中，主要完成的工作是选择承载结构体系，布置结构，选择连接方法，用材品种和用量估算，其技术文件包括图纸和说明书。归纳起来，概念设计的内容大致可以分为以下几个内容：(1)合理选择结构方案；(2)选用恰当的计算简图；(3)正确分析计算结果；(4)采取相应的构造措施。

在选择结构方案的时候，各种结构型式的受力特点、适用条件、经济合理性及其与幕墙的匹配性都应在考虑的范围内。而恰当的计算简图是保证结构安全的重要条件，这需要深厚的结构设计的功底和丰富的设计经验做保证。现在做结构计算往往是依靠计算机进行的，慎重对待电算结果，仔细分析并做出正确的判断十分重要，现实中由于盲目相信计算软件，没有发现不同软件本身的缺陷，造成计算结果的重大偏差的事例是很多的。所以对于计算结果的判断往往还需要设计师本身的力学知识储备和经验。

6、结束语

概念设计以往多用于建筑及室内装饰设计中，设计师为了与业主更好地沟通，往往会采用概念设计的方式，让业主更直观更感性地理解设计方案。而幕墙设计中的概念设计是在与建筑师及业主充分沟通的前提下，综合工程特点提出的，目的是让建筑师及业主更直观更理性地选择结构方案。

很多工程设计人员往往片面认识概念设计，认为不过是提出大的原则。其实概念设计的科学指导作用始终贯穿于幕墙设计的全过程。

有学者提出“结构设计的目的在于使所设计的构筑物，在建造时和建成后在各种可能作用下具有足够的可靠性，并使其与社会经济效益有最佳平衡”本文通过对幕墙结构概念的分析表明，结构在幕墙设计中的地位显得越来越重要，尤其是幕墙结构概念设计已成为设计中的关键环节，但目前仍然处于发展阶段。相信在不久的将来，随着幕墙行业的迅猛发展，随着建筑风格的不断变化，随着新型幕墙的不断产生，幕墙结构概念设计必将成为幕墙设计的主流，具有广阔的前景。