建筑結構設計中結構概念的有效應用

摘要：城市的發展速度越來越快，對建筑工程的質量也提出了更高的要求。而工程設計對建筑的質量有很大的影響，所以必須要起到足夠的重視。而在設計中如果引入結構概念會對建筑結構起到一定的作用，接下來我們就來介紹一下在建筑結構設計中結構概念的有效應用。

關鍵詞：結構設計；結構概念；概念設計；具體應用

隨著經濟的迅速發展和現代城市的不斷發展，人們的生活質量和生活水平都得到了一定程度的提高。所以人們對建筑結構的設計業提出了更高的要求。在如今的建筑設計中有很多種設計理念，不同的設計理念都有其不同的特點和優勢，而結構概念設計就是在這種情況下出現的。在進行結構設計之前，首先要保證建筑結構的安全性、適用性、經濟性和美觀性。結構設計要和建筑設計相配，必須要滿足建筑設計的需要。而結構概念設計不僅僅滿足了以上這些要求，還使設計理念更加的豐富，所以很多設計師都很喜歡這種形式。

所謂的結構概念設計具體指的是在設計時不用通過數學計算，而是從整體角度來設計，根據整體結構體系和分系統之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想，來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。所以，在設計時就要求工程師就要綜合的考慮建筑的整體環境，既要考慮場地的地質結構，還要考慮風向溫度對場地的影響等等。而且設計師在設計時還要顧慮到建筑的承載能力和剛度。在進行總體和分體的結構設計時要運用科學的思想方法和思維方式。只有在設計時采用這些方法，才能夠使設計方案更加的清晰。這種方式可以使后期工作設計更加簡便，能更快的提出一個完善的建筑結構設計方案，即節省了時間又在一定程度上降低了成本。

1 概念設計的意義與重要性

在進行結構設計時經常會出現不可計算性的結構設計，比如說在計算內應力時要根據彈性理論來進行，但是在計算截面時卻要采用塑性理論的方式，這兩種方式之間是很矛盾的，無論選擇哪一種都會使另一種出現問題。這樣就使概念結構設計更加的重要，因為這種設計方式是從整體出發的，對各種因素也進行了綜合的考慮，因此對于反應架構的各種性能都能夠更客觀、更真實的表現出來。在建筑結構的初級設計階段，有很多地方是不能夠進行計算的，所以設計師必須要根據自己的經驗靈活的運用結構概念，這樣才能夠達到設計要求。

2 概念設計的具體依據和基本原則

理論知識對概念設計十分重要，它是概念設計的指導，如果沒有理論知識，概念設計就會沒有標準。于此同時，在進行概念設計時還要運用先進的設計工具和設計方法，要考慮到設計方案是不是合理，是不是具有可行性。在設計時要與理論基礎結合在一起，這樣才能使總體系和分體系結合的更好。

一般在進行結構概念設計時要遵循三個基本原則：

合理選擇結構方案原則

最終實施的設計方案必須滿足經濟安全合理的設計原則，概念設計所得的方案可能會有很多種變化，但是選擇其中最切實可行最經濟合理的方案是概念設計的一大原則和難點。在考慮方案的可行性時要多方面的綜合分析對比，包括對工程的地理環境、材料質量等都應當做出中和評估，并與各個環節的專業人員相互協調最終確定結構設計方案。

精選結構簡圖原則

結構概念設計要建立在結構設計的理論上，其估算方法是通過計算工程簡圖的方法進行分析的。選擇恰當的工程簡圖是將結構概念設計準確安全的重要條件，選擇不適當的簡圖會造成概念設計時的片面依據，而出現結構的設計失誤，出現工程質量問題。所以工程簡圖的誤差必須控制在允許誤差的范圍之內。

準確分析計算結果原則

現在市面上使用的設計計算軟件種類繁多，且每種軟件的計算結果也不相同，就加大了設計計算時的難度，設計師應當根據設計的具體要求結合不同軟件的程序設計原理和技術條件慎重選擇，使用最合適的軟件，精準計算結果。

3 概念設計的要求和方法

除了第二點的基本原則外，概念設計中一般還有其他要求。

1.選擇合適的基礎方案。綜合考慮工程地段的地質條件，建筑頂部的結構類型和可能受到的風力、地震力等水平或其他荷載作用，分析選擇合適的經濟的基礎方案。在地基的設計方案中，要最大程度上發揮因地制宜的特點，要進行詳細的地址勘察，也可參考地段所在地區的其他臨近建筑物相關資料，一般來說統一結構單元采用相同的結構類型。

2.采用合適的建筑結構布局。建筑物的力學性能尤其是動力性能取決于整個建筑物的建筑結構布局。實踐經驗表明，規整、簡單、對稱的房屋建筑布局同比的抗震能力強，而且這樣的布局設計簡單，容易計算，并能夠準確把握其抗震反應，通過對地震作用的傳遞途經分析，能更好的采取抗震防護手段和進行具體的細致的布局處理。

3.確保建筑結構的整體性。在概念設計時，保證結構的連續性是對整個構件的抗震性能概念設計的重要部分。

4 概念設計的應用范圍

建筑結構設計中，對于水平荷載、水平側移、結構延性及連續性上可以應用概念設計的方法進行更科學、有效的設計。

水平荷載是建筑結構設計中所考慮的決定性因素，有風力和地震力兩方面。在水平均勻荷載的作用下，垂直平面的結構構件的彎矩和設計建筑的總高度為二次平方關系，所以在進行建筑結構設計師，為了確保使風的荷載能夠暢通的通過建筑的表面，即受水平荷載作用的限制，建筑總高度和建筑平面的形體形狀的設計就可以通過概念設計的應用，減少此步驟的繁瑣計算。

水平側移是指在水平荷載的作用下建筑各個高度層都會發生不同程度的水平側移，例如，在風力的作用下，建筑結構的頂部的側移量和建筑物高度的四次方成正比關系；當受到地震力的作用時，這種側移會更加明顯，當側移量超過一定范圍后，會引起頂部結構的失穩甚至倒塌，或者因為水平側移的作用，建筑結構會出現不同程度的破壞或裂紋等，影響建筑結構的耐久性和正常使用。

結構的延性是指當結構構件受到力的作用時，構件發生屈服變形，由于構件的塑性變形存在，作用力產生的效果會通過構件的塑性變形而被緩解，不至于出現建筑構件的倒塌，這種的能力。而構件的連續性是指當構件的連接處的受力方向突然改變時，會使應力突然集中，而構件的延續性能夠減小這種內應力，是應力均勻分布，不至于太集中，從而降低材料因為應力集中而出現材料耗損，進而更好的發揮材料本身的性能。

5 總結

隨著時代的進步和發展，先進科學技術在結構設計中的應用推廣，結構概念設計必將得到大幅度的應用和廣泛接受，現階段限制其發展的一部分原因是因為工程師自身對其理論基礎掌握的程度不深，另外是結構概念設計需要豐富的工程設計經驗。并且，設計師自己對整個工程整體結構的理解和分析判斷，對整個結構概念設計的整體系統有著很大的影響，這對設計者本身的要求有很大程度上的要求，只有不斷的汲取先進的設計理念和學習相關科學知識，鍛煉創造創新能力，才能提高結構概念設計的整體水平。

參考文獻

[1]包樂琪，郭玉霞，陳旭坤.概念設計在建筑結構設計中的應用[J].科技致富導報.2011（14）

[2]周瑩輝.淺談建筑結構設計中概念設計與結構措施[J].商品與質量.2011（6）

[3]李曉陽.概念設計在建筑土建結構設計中的應用[J].城市建筑理論研究.2011(24)