當前建筑結構設計中概念設計的應用

摘要：我國經濟不斷發展，人們對于生活水平的要求也越來越高，隨之對建筑結構設計也提出了更高的要求。在建筑行業運用概念設計，能夠合理解決建筑結構設計中的很多問題，更好的將設計作品完成。本文將就當前建筑結構設計中概念設計的應用進行論述，希望對今后相關內容的研究提供借鑒。

關鍵詞：建筑設計；結構設計；概念設計

0前言

隨著科學技術的迅速發展以及計算機結構程序的全面應用，給建筑結構工程師們帶來了極大方便，大大提高了設計的效率和質量。但同時也養成了很多設計人員一味地依賴計算機，認為結構設計很簡單，只需要按照規范、圖集，通過電腦軟件計算就可以完成，設計人員成了不過是東拼西湊的計算機畫匠而已，對計算的結果也無法判斷正誤，規范與軟件之間的差異更是不了解；對如何加強結構的整體性、合理性、經濟性更是沒有概念。發展先進計算理論，加強計算機的應用，加快新型高強、輕質、環保建材的研究與應用，使建筑結構設計更加安全、適用、可靠、經濟是當務之急。打破建筑結構設計中的墨守成規，充分發揮結構工程師的創新能力，是相當必要的。

1 概念設計介紹

1.1 建筑設計人員在經過對數據的詳細計算之前，在無法對一些比較特殊的情況做出相對比較理性的分析或者出現規定范圍外的問題時，只通過自身對整個建筑結構的基本設計原則和設計思想或者對建筑物結構總體布置，進而進行確理論依據的設計就稱之為概念設計。為了可以達到最終的設計目的，進行結構分析的人員應當對整個建筑進行認真的分析，并把握整體與各個分體之間的各種關系，然后嚴格遵循已經被確定的工程設計的基本程序以及原則，并利用一定的設計思維，從宏觀上對整個建筑的設計進行詳細的思考和設計。

1.2 在地震頻發地區，為了提高建筑的穩定性，在進行建筑設計時，建筑設計人員一般會采取一些有效的措施進行隔震消能，但是這種措施有很多種，最常用的是在建筑的基礎與建筑物的主體之間設置一個具有柔性結構的隔震層。除了設置隔震層之外，設計人員還經常會在建筑物的頂部設置一個反擺裝置，在發生地震時，反擺裝置由于慣性，其移動方向將會與建筑物移動方向相反，從而減弱建筑物的震動幅度和頻率，減少地震帶來的危害。如果設計的較為合理，將會帶來較大的抗震效果。

1.3 在進行設計時，設計者運用概念設計具有很多的優勢。例如，可以拓寬設計者的設計思維，打破思維定勢，從而設計出更加令人驚嘆的建筑設計。在以前進行建筑設計時，設計者往往只重視建筑物結構的抵抗能力上，對其他方面缺乏關注，同時為了達到提高抵抗能力的目標，在進行具體的建筑施工時，就會采用原本不需要的等級比較高的水泥等材料，同時沒有依據的進行鋼筋數量的增加，這就是對整個工程設計缺乏嚴重掌控的表現，這將會造成整個工程的成本過高。

1.4 設計者在進行建筑物的抗震能力設計時，應該更加重視運用概念設計。由于建筑物的各個結構的受力狀況比較復雜，難以用具體數據表明，當地震發生時，建筑物各個部位的受力狀況具有較大的不確定性。造成這種狀況的原因就是由于人們嚴重缺乏對抗震結構的清晰認識，再加上建筑材料的性能不夠穩定和各種不利因素的存在，都將會導致最終的設計不能夠達到預期的效果。

2 概念設計在建筑結構中運用的原則

2.1 堅持優化選型的原則

①對結構體系進行優化。對建筑中基本構件的特征進行掌握，這是其前提條件。依據建筑、使用、壞境以及荷載情況進行優化選擇比較適合的基本建筑構件，并對它們之間的關系進行判定，進而建立它的支承作法與基本性的結構單元；之后利用平面、疊合、線型以及交叉等集合形式將基本性的結構單元轉變為主要結構體系。

②對結構布置進行優化。在確保建筑的使用需要以及意向的基礎上，對建筑的樓層蓋水平、基礎系統以及柱墻豎向支承系統進行優化布置。在這時要對建筑的承載能力、支承作法、側向與豎向的變形以及地質條件等結構性問題進行比較，確定其是否具備優越性以及合理性。

2.2 堅持空間作用的原則 建筑物屬于空間結構，在進行結構的概念設計時，應該注意建筑內的各個結構中的空間作用，實際就是將恢復為原本的結構。

2.3 堅持合理受力的原則

①從受力與變形的角度來講，集中受力不如均勻受力的效果好，單跨簡支不如多跨連續，在平面內的作用效果不如其在整個空間內的作用效果，鉸接梁的受力效果不如剛性梁的連接效果好，靜定的受力結構體系的受力效果明顯不如超靜定受力結構體系的受力效果。

②從受力和變形的角度來講，應該充分使用建筑剛度的相對性、變形的協調性和連續性以及結構的對稱性。不但要對其部分構件的受力情況進行分析，還必須對其整體結構的宏觀受力情況進行分析。對重要的受力情況以及變形情況加以重視，對于不是很重要的受力與變形情況可以忽視不計。

3 結構概念設計在建筑結構設計中的作用

3.1 選擇的建筑場地應當便于施工 建筑施工場地的選擇在施工前期沒有較大的作用，但是在建筑施工后期將起著較為關鍵的作用，尤其是進行概念設計的建筑場地。在選擇建筑施工場地時，進行選擇的人員應當嚴格遵循以下幾個基本要點：建筑邊界、防火間距、建筑物的高度、現場地形的分析等。同時，在進行建筑設計時，應當選擇比較容易進行抗震設計的地理位置，盡可能的避免在不利于抗震設計的位置進行建筑的建設設計。

3.2 合理的進行建筑結構基礎的選擇 在嚴格的進行建筑施工場地的選擇之后，應當選擇較為合理的建筑基礎，一般常包括有樁基礎、箱形基礎和筏形基礎這三種建筑基礎形式，下面針對其中一種基礎——箱型基礎進行簡單的介紹。箱形基礎廣泛應用于高層建筑中，其整體剛度適當，可以將荷載通過上部結構均勻地傳至下部基礎中，從而使結構組成良好地得以嵌固，并且降低了箱基不均勻沉降的問題，增強了建筑物的抗震抗災承受力。

3.3 合理選擇結構規則和對稱的建筑主體 主體建筑結構選擇必須合理，這樣可以穩定非結構件工作狀態，降低耗材成本。通常建筑結構的對稱是指抗側力主體結構的對稱，可選擇較容易對稱的平面結構如簡體框架結構、剪力墻結構等。

3.4 合理設計抗震抗災防線 這是一個建筑最基本的要求，在進行建筑施工設計時，設計者應當適當的增加抗震線的數量，進而減少地震發生時帶來的巨大的破壞，設計者還可以通過選用結構動力控制的方法進行減震設計。當建筑物遭受地震破壞時，建筑物可以通過自身贅余桿件結構的彎曲和變形，從而吸收地震的能量。

3.5 合理的進行結構剛度的選擇 在進行設計時，建筑物的結構剛度選擇是否合適是建筑結構設計中的不可忽略的指標之一，建筑物的結構剛度選擇合理之后，不僅僅可以降低地震發生時帶來的經濟損失，還可以提高建筑各個方面的承受能力，同時在進行建筑材料的配置時，還可以減少材料的數量，進而降低建筑成本。

結語

隨著科學技術和經濟社會的發展，人們對建筑物質量的要求越來越高，而通過概念設計的不斷創新，受力合理、性能良好、造價低廉的建筑結構總體方案無疑會受到人們的青睞。因此，概念設計是設計思想發展的必然產物，也會成為今后時期結構設計的主流思想。

參考文獻：

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