建筑結構概念設計研究

古雪琴

（河北加華工程設計有限公司，071051）

1 建筑結構概念設計內涵及科學重要性

建筑結構概念設計主要指在不進行相關數值計算、精確分析的基礎上，針對建筑工程體系結構、力學關系、結構布設機理、抗震性能、相關經驗，實施構想與設計，進行建筑工程的統籌規劃與細部抗震控制設計。實踐設計階段中，基于宏觀目標，引入近似的概念方式展開計算，通過高效構思、方案比選進行優化取舍。該類設計方式雖然不能做到全面的精細化，存在必然的誤差性，然而基于概念模式，因此可準確定性，且實踐設計便利快速，可找到良好、經濟、實用的設計方案，并可為施工圖紙的規劃布設提供良好的數據分析、結構規劃依據。目前，建筑工程概念設計實踐應用較為常見，基于其結構受力的不確定性、基礎設計與高層設計均會引入概念設計理念，優化設計效果，提升工程綜合建設質量與水平。針對當前建筑結構理論設計與計算實踐階段中包含的安全隱患、計算偏差等弊端問題，可引入概念設計做有效的補充處理。同時初步設計階段無法引入計算機技術，因此，工程人員可基于結構概念進行方案創設、成本控制。實踐設計中不應過分依靠計算機技術，這樣只能為結構規劃埋下諸多隱患，應科學引入概念設計，尤其針對內力規劃、混凝土設計階段中會存在彈性、塑性理論相關矛盾問題的狀況，應進行概念設計有效處理矛盾環節，優化設計效果。

2 建筑結構概念設計科學原則

實施建筑結構概念設計階段中，應優選結構方案，確保其經濟適用性、切實可行性。應統籌考量工程實際需求、建設狀況、環境特征、供給材料、建設條件。同時還應做好水電專業的良好協作交流，進行科學的結構選擇、方案規劃。應確保建筑構件基于承載極限實現共同工作、受力、體現良好的耐久性。還應做好基礎結構規劃，良好處理其同上部結構的實際關系，通過整體設計，優化設計效果。另外還應在概念設計實踐中引入現代化設計思維，優選計算簡圖，基于整體結構規劃，組合設計，統籌考量，合理布設。應不斷積累設計經驗，明晰應用程序相關技術狀況、適用范圍，不應過分的依賴電腦軟件，而應做好全面的結果分析、科學核對，進而確保作出正確的分析判斷。

3 建筑結構概念設計實踐優化策略

3.1 樹立良好的規劃設計目標，優化設計方案

為優化設計效果，應在實踐設計中樹立良好的規劃設計目標，優化解決矛盾問題，尋找良好的平衡點，促進投資、成本運行以及效益收入目標的有效平衡。應基于良好的結構概念設計確保投資費用的合理應用，成本費用的有效降低，以及收入效益的最大化創設。針對影響投資建設因素的眾多特征，例如土地、結構、裝飾費用、智能體系、暖通空調、水電系統成本與消防服務體系費用等，均會對投資效益形成綜合作用，因此應做好良好的優化控制、細化分析、綜合管理，實施有效的工程維護、運營管理。應以業主普遍接受的投資規劃與運營成本范疇，創設最大化效益。還應全面考量產出與投入的相關問題，創設良好的結構概念設計效果。

3.2 優化完善設計約束

建筑工程結構概念設計會綜合受到工程功能性、安全性、環保舒適性等因素約束限制，怎樣滿足這些約束需求，并有效的節約成本投入，創設良好的設計效益，應是我們主力探討的重要問題。一般來講，建筑結構實踐設計中呈現的約束包括條件、隱性與規范約束等。相關條件的約束來自于工程實際影響條件與業主需求約束。工程面臨的現實條件約束包括環境條件、工程規模、政府規劃策略等，業主需求則更加細化，包括建筑工程總體高度、各結構尺寸、具體投入造價，局部工程功能等。規范約束具有強制性特征，涉及到各類工程建設指標，例如建筑工程寬高、長度、混凝土工程強度、消防標準、抗滲防震級別等。針對上述約束條件，建筑結構概念設計階段中，應科學遵循其約束標準。而對于隱性約束，則可實施有效的優化控制。即應通過概念設計的綜合掌握，衡量隱性約束條件，不應不良忽視。例如對于北向房屋，由于其陽光投射少，因此可將其優化設計為儲藏室、衛生間等功能場所，而將地勢優越、享受陽光良好的部位設計為居室、辦公室等。還可位于相同面積的場所進行更為合理科學的戶型規劃設計，進而體現概念設計優越性，做好良好的約束條件優化完善。

3.3 科學引入虛擬現實規劃設計理念，優化設計效果

建筑結構概念設計中，應優化引入虛擬現實規劃設計理念，基于環境條件，科學利用相關工程結構知識體系、數據庫系統、組件庫，進行虛擬三維結構模型設計，體現良好的真實感、創造優質的防震模擬效果。利用該技術設計策略，可隨意進行工程結構更新、整改，依據業主需求進行優化設計，重復計算、參數變更設定以及實時動態分析。還可基于方案的不同比選、設計結果的多次校驗實施良好的一致修改，進而促進建筑結構概念規劃設計的完善優化，創設良好的實踐設計效果，并為提升后續工程建設水平、強化工作效率、提供技術方案參考作出重要貢獻。

4 建筑結構概念設計實踐應用

4.1 抗震結構概念設計

地震災害難以預防檢測，因此更應做好建筑結構概念優化設計，由宏觀層面實施有效的抗震結構強化，做好計算結果的科學分析，核準薄弱構造，引入強化措施，創設良好的經濟實用設計效果。應在結構概念設計中優選良好的地基條件與場所，杜絕地面變形對建筑工程產生的不良影響，降低直接損失。同時應做好基礎規劃設計，相同結構單元不應規劃于各異地基結構中，應激發地基潛能。工程體型結構應做到清晰簡單、良好均勻、規則布設，進而有效預防地震災害形成的變形作用，并造成對建筑工程的扭轉作用與集中應力破壞影響。結構體系規劃應做到科學有序，規范合理，確保抗側構件的對稱良好。還應進行抗震防線的有效布設，杜絕薄弱結構環節的產生。建筑結構構件應做到安全連接，具有良好的抗變強度能效。應體現優質的空間統一性，強化平面互連，并具有良好的豎向剛度。結構概念設計中還應完善實施非結構構件的優化處置，杜絕不利作用。

4.2 高層建筑工程結構概念科學設計

高層建筑工程實施結構概念設計階段中，應基于其工程受力特征，進行結構方案的科學取舍。高層建筑屬于豎向懸臂體系，其受到水平荷載作用要超過垂直荷載很多，因此應對水平荷載進行科學的結構概念控制設計。應確保高層建筑應對水平荷載的剪力作用、彎矩影響以及相關壓、拉影響應力符合有效的剛度、強度要求，令其伴隨工程高度的提升形成的側向變形作用合理控制在良好的結構范疇標準中。應依據高層建筑工程特征，進行結構類型的綜合比選。應基于良好的抗側力方案解決水平抗力問題，綜合考量其高度標準與應用功能需求。結構布置應衡量經濟、合理因素，強化結構剛度及其良好整體性，做好構件規劃連接，強化薄弱環節處置與復雜結構設計，提升整體結構塑性變形能效，進而有力的化解地震災害影響能量，弱化其不良影響，提升高層建筑工程結構綜合安全性能，優化結構概念設計效果。

5 結語

總之，基于建筑結構概念設計重要性、實踐原則特征，我們只有制定有效的優化設計策略，令其指導良好的工程設計實踐，才能真正優化設計效果，提升工程整體建設水平，并創設顯著效益，真正設計出精品、優質的建筑工程項目。

[1]鄧影，李秀輝.虛擬現實技術與建筑結構概念、優化設計明[J].建筑設計管理，2007(02)

[2]王洪鑫,韓偉.建筑結構中隔震方案的設計[J].城市建設理論研究（電子版），2012（3）