談概念設計在建筑結構設計中的應用

【摘要】本文章主要是針對建筑結構概念設計、概念設計在建筑結構設計中應用的原則以及具體的應用措施展開分析，希望能為相關人員提供參考。

【關鍵詞】概念設計；建筑結構設計；應用

現如今，我國建筑行業得到了快速發展，人們對建筑結構設計也提出了更高的要求。因此，在建筑結構設計中有必要加強對概念設計的運用，概念設計不僅可以滿足建筑的基本使用需求，同時還有利于建筑設計師加強對各種建筑構建的理解，做到合理運用，使建筑設計更加具有創新性。

1、建筑結構概念設計概述

建筑結構概念設計是指不經數值計算，特別是一些無法進行準確分析的問題中，結合建筑整體結構和分體之間的力學關系、結構破壞機理、工程經驗、震害等等基本原則和設計思想，以宏觀的角度對建筑結構的整體、以及抗震細部等環節進行管控。通過采取概念性近似估算方法，在建筑設計階段便可以實現對結構體系快速有效的構思、比較和決定，并且所獲取的方案，具有定性明確、概念清晰、經濟可靠、以及不會產生后續麻煩等特點。此外，概念設計還可以為計算機內力分析數據、輸出數據發揮出重要的保障作用。結構概念設計也是基于理論和經驗相結合的情況下產生，作為一種全新的設計方法，其是設計人員結合多年實踐工作經驗以及理論知識而產生的方法。此種設計方法具有科學的理論性，并且符合實際施工要求。結構工程師在進行結構概念設計時，運用自身的理論知識和實踐經驗，概念性的分析和比較建筑結構設計，實現建筑結構總體布局有效合理的確立。

2、概念設計在建筑結構設計中應用的原則

概念設計在建筑結構設計中的應用，需要結合下面幾個原則：第一、協同工作原則。概念設計中的協同工作原則是指，建筑各種結構必須進行協調與配合，簡化某一部分的壓力，實現建筑整體共同承擔壓力，由此進一步降低建筑結構受損害程度。在建筑結構抗震設計中運用協同工作原則，能夠提升建筑的承載能力與側向剛度，使建筑物具有良好的抗震能力。第二、務實性原則。盡管概念設計屬于建筑結構設計的主要創新方式，但在概念設計時，必須結合建筑的具體狀況，設計科學可行的方案，有效融合建筑承重墻和框架結構，以提升建筑工程整體質量，使建筑單位獲取更多的經濟效益。第三、經濟性原則。經濟性原則與務實性原則具有相對應的關系，制定經濟性原則，主要是考慮不同的建筑工程，具有差異性的建筑成本。因而在保證概念設計方案最為合適、以及建筑結構得到可靠性的基礎上，可以有效控制建筑工程的建設成本，由此推動建筑工程順利開展。第四、合理受力原則。相比較協同工作原則運用到抗震設計中，合理受力原則則是基于力學原理進行建筑結構的設計，實現主點受力向均勻受力方向的轉變，防止建筑因受到較大的壓力而發生變形情況，產生安全隱患。第五、減輕自重原則。建筑工程建設初期在選定建筑材料時，除了需要符合概念設計中的建筑材料要求，同時需要盡可能的降低材料重量，防止由于建筑材料自身重量過大而出現建筑地基坍塌的現象。

3、概念設計在建筑結構設計中的應用

3.1合理選擇有利于建設的建筑場地

選擇建筑場地，是不可缺少的組成環節，建筑場地選擇合理與否，對于建筑結構的后續建設具有直接性影響。在選擇建筑場地時，需要對下面幾個因素加以重視：建筑邊界，保護距離，建筑高度控制、日照、防火等的間距，以及分析現有地形等等。并且，選擇建筑結構體系中的場地，盡可能選擇地震系數較高的，避免在地震系數低的位置建設。如果無法避免，必須采取有效的措施降低危險系數，以保證建筑物整體安全性和穩定性。

3.2合理選擇建筑基礎

在選擇場地工作完成之后，可以結合建筑結構形式以及地形特征建立結構基礎，通常有樁基礎、箱型基礎、以及筏形基礎等三種建筑基礎類型。第一、樁基礎，一般來說，在負荷較大并且地質松軟的高層建筑中運用樁基礎，主要是此種建筑所采取的天然地基，其承受載荷能力有限，而通過樁基礎的方式，能夠實現載荷的有效傳遞，使下部堅實的持力層承受載荷。第二、箱型基礎。通常情況下，在高層建筑中運用箱型基礎，其可以分散整體的剛力，使載荷均勻的分散到下部結構中，解決了樁基中存在的不均勻沉降問題，由此使建筑物具有更良好的抗震能力。第三、筏形基礎。筏形基礎具有高負荷、低承載力的特點，整體結構穩定性良好，可以實現超載荷的有效分散，避免出現壓力分布不均勻的情況。

3.3合理選擇結構規則和對稱的建筑主體

場地選擇與建筑基礎屬于建設的基礎組成部分，而建筑主體才是最為關鍵的所在。所以在選擇建筑主體時，必須突出簡單、對稱、合理的原則，能夠在布局上降低結構扭轉，進一步強化與穩定非結構件的工作性能，實現節約成本的目的。一般情況下，建筑結構的對稱，也就是抗側力主體結構的對稱，在實際選擇時，應當選擇對稱的平面結構，比如說剪力墻結構、簡體框架結構等等。此外，內部的對稱，同樣需要結合建筑平面，展開合理有效的布置。為了保證建筑結構的基本對稱，可以對結構剛心、建筑物質心、平面形心進行調整，確保三者之間的距離盡量接近。

3.4合理設計抗震抗災防線

保證建筑工程的安全性，是建筑最為基本，也是最重要的一個要求，具體體現在建筑工程具有超強的重力承載能力、以及抗震抗災能力。在抗震設計階段，一般情況下是結合初定的尺寸和砼等級，以此計算結構剛度；然后結合剛度計算出地震力，最后結合地震力明確配筋的數量。對于地震力、結構剛度和配筋數量來講，三者之間具有正比例關系，也就是說地震力越大，結構剛度也就越強，配筋數量也就越多。基于此種關系，可以了解到增加配筋數量，反而會使提升地震力的效果，此種方式不合理。而在抗震設計中結合概念設計思想，可以實現有效拓展設計思路，轉變以往的設計思想模式，保證抗震設計效果。比如說采取隔震消能的措施，此種方式便是結合了概念設計思想，將隔震層設計到基礎與主體之間，也可以在建筑頂端放置“反擺”，由此實現地震力的有效降低。

3.5合理選擇結構剛度

在概念設計中，建筑結構的選擇必須具有良好的剛度。合理的結構剛度，能夠促進結構基本自振周期的延伸，降低其受到地震的影響。并且合理的結構剛度，還能夠使主體承受的水平力得到降低，減少地基負擔，由此實現建筑施工材料和成本的節省。此外，還能夠實現空間面積的拓展，提升空間使用率。

3.6合理選用計算簡圖

作為概念設計結構計算的基礎組成，計算簡圖能夠提升建筑結構的安全性與穩定性。如果計算簡圖不夠準確，則會致使建筑存在安全隱患問題。所以設計人員在選擇計算簡圖時，需要采取相對應的安全措施進行保證。

總結：

總而言之，概念設計在建筑結構設計中的運用，對于提升建筑結構質量具有重要的作用，并且可以保證建筑工程得以有序開展。因此，建筑結構設計人員必須提高對概念設計的重視程度，合理運用，最大程度的保證建筑結構設計的安全性和經濟性。

參考文獻：

[1]謝寶.淺談概念設計在建筑結構設計中的應用[J].江西建材，2013（3）：37-38.

[2]劉冶.淺談建筑結構設計中的概念設計與結構措施[J].科技創新與應用，2013（6）：216-216.