概念設計在建筑結構設計中的應用探究

張得果

南京雨盛建筑設計咨詢有限公司，江蘇南京 210012

在建筑工程的設計施工中，其結構設計將直接影響到建筑的施工安全、美觀性以及與其周邊環(huán)境的和諧性。因此結構設計在建筑行業(yè)中具有十分重要的地位，在設計中必須綜合考慮到其物理力學的合理性、施工建設的可操作性、社會的審美觀念、使用功能的實現(xiàn)以及其經(jīng)濟性等多方面的因素。我國目前在建筑行業(yè)中主要依靠計算機來完成結構設計，這種設計方式能夠較好的滿足物理力學方面的要求，從而保證建筑的使用安全。然而這種設計也具有一定的局限性，會使得建筑的結構形態(tài)缺乏特色，也難以完全真實的呈現(xiàn)出建筑的實際施工環(huán)境，以及對氣象和地質條件等可變因素的考慮。而概念設計將極大的解決這些問題，為建筑的結構設計帶來全新的理念和模式，讓建筑更加富有時代特點，因此概念設計已經(jīng)成為結構設計的主要發(fā)展方向之一，具有較高的應用和推廣價值。

1 在結構設計中應用概念設計的意義

所謂的概念設計主要指的是通過分析用戶的具體要求，將理論上的要求轉化成能夠體現(xiàn)該要求的概念性產(chǎn)品。因此概念設計根本的出發(fā)點是用戶的實際需求，而后通過設計人員的創(chuàng)造將其抽象理念具象化，從而形成設計思路。而在建筑結構設計中應用概念設計是建筑設計中的一個新的發(fā)展方向，集中體現(xiàn)在設計建筑的總體結構以及抗震設計方面，既要把握結構設計的總體原則，也要關注每一個細小的局部構件，不斷完善每個設計環(huán)節(jié)，以達到建筑結構的合理性和科學性，并在確保建筑安全和質量的基礎上，完善建筑的功能，以更好地滿足用戶的需要。這種設計方式能夠充分發(fā)揮設計人員的創(chuàng)造性，改變目前建筑行業(yè)在結構設計中過度依賴于計算機技術而形成的高度雷同的設計風格，充分體現(xiàn)出設計師個人的設計風格和特點，從而創(chuàng)作出更加富有時代氣息的作品。另外，也可以對計算機設計中的各種問題進行補充和完善，提高設計的效率。

2 在建筑的結構設計中應用概念設計的基本原則

2.1 應對建筑結構進行簡化

在設計建筑結構時要求其結構應體現(xiàn)簡單性這一原則，對傳力途徑進行簡化，從而增強建筑結構承載能力。所以在應用概念設計方式進行建筑結構的設計時應精確計算并分析建筑結構的受力情況，深入研究建筑的位移以及其內力，對可能發(fā)生薄弱的部位要采取有效措施來盡量避免。

2.2 應保持建筑結構的整體性

在應用概念設計進行建筑結構設計時，應確保對慣性力能夠予以聚集，并可以向各個豎向抗側的局部構件中傳遞慣性力。因此建筑的各局部構件的承載能力應保持一致，從而提高建筑整體的抗震性能，以減少地震等其他的自然災害對建筑所產(chǎn)生的破壞。

2.3 建筑結構應均勻規(guī)則

在應用概念設計進行建筑結構設計時，應盡量使建筑結構保持均勻規(guī)則，提高建筑結構剛性以機器分布質量的均衡性，這樣不僅可以防止建筑結構在使用的過程中出現(xiàn)坍塌或破壞，還能夠使建筑物增強抵抗各種災害因素侵擾的能力。

2.4 對建筑結構的選型進行優(yōu)化

在應用概念設計進行建筑結構設計時，應要對建筑結構的布置方式進行優(yōu)化。還要綜合考慮建筑結構中各個基本構建的結構特點和實際載荷情況來對建筑的結構形式的體系加以優(yōu)化選擇。

3 應用概念設計模式進行建筑的結構設計

3.1 將概念設計應用到施工場地的選擇設計中

為了提高建筑結構的科學性，建筑場地也需要進行合理的設計，從而為建筑工程的順利展開創(chuàng)造良好的基礎。所以也需要將概念設計應用于建筑場地的選擇中，對多種要素進行綜合性的考慮。建筑結構在形態(tài)選擇及其穩(wěn)固性和安全性方面在很大程度上都要受到地形條件的制約，所以在結構設計中要根據(jù)建筑的具體情況以及結構設計方面的要求來選擇適合開展工程建設的相應地形。而地質因素也會直接影響到建筑結構，特別是建筑的基礎結構設計方案。所以在工程選址時要全面評估施工現(xiàn)場的水文地質條件，以保證其地質條件適合工程項目的施工建設。尤其是施工區(qū)域的地質活動情況將嚴重影響建筑結構的安全性和穩(wěn)固性，所以在設計中應加強建筑的抗震性能，對相關的抗震設計進行合理的優(yōu)化，從而保證建筑的安全使用。

3.2 將概念設計應用于計算機結構設計的分析過程中

目前在建筑行業(yè)中主要使用計算機來進行結構設計。然而計算機設計這種方式存在一定的局限性，無法完全滿足設計要求并實現(xiàn)設計目的。由于計算機在進行結構分析時存在一定的不足，會影響結構設計的科學性和合理性。因此應將概念設計引入大計算機的設計分析中，而不能單純依賴計算機的設計分析結構，并將其作為設計的唯一參考。設計人員應全面掌握結構設計的相關理論知識，并不斷總結實踐經(jīng)驗，從而理性的評估計算機的設計和分析結果，對其所給出的設計方案的準確性和科學性進行判斷，并充分結合設計的目的和實際情況來優(yōu)化調整計算機結構設計方案，從而減少計算機的分析失誤對結構設計方案所帶來的影響。

3.3 將概念設計應用于建筑基礎結構的設計中

建筑的基礎結構設計在結構設計中具有十分重要的地位。將概念設計應用于基礎結構的設計中可以使基礎設計更加合理科學。進行基礎結構設計時應全面勘察工程項目所在的施工現(xiàn)場的水文地質條件和周邊環(huán)境，以保證基礎結構的設計形式與其所處位置的地理條件相符合，并利用概念設計來選擇建筑基礎的結構形態(tài)。建筑工程在基礎結構的形式中比較常見有箱型或筏型基礎等不同的形態(tài)。由于筏型結構的地基基礎僅能承受較小的壓力，所以在設計中要由建筑的上部結構來分擔地基荷載，才能防止地基出現(xiàn)沉降問題。而如果在基礎結構中使用箱型基礎時，建筑周圍的低層將于地基結構形成緊密聯(lián)系的一個整體，并且基礎結構將分散建筑上部結構的壓力，有利于提高建筑的穩(wěn)固性和安全性。

3.4 將概念設計應用于建筑的抗震結構設計中

抗震設計在建筑的結構設計中是重點考慮的因素之一，建筑的抗震性能將直接影響到建筑使用中的安全性，并關系到人們的生命財產(chǎn)安全。因此要在建筑結構的抗震設計中充分應用概念設計。在設計時應根據(jù)建筑平面情況來合理布置其結構體系，對建筑的整體結構形式以及局部構件的結構力學關系進行綜合性的分析和設計。還要對建筑的結構剛心、物質心以及平面形心的位置進行科學的調整，從而減少建筑結構的扭轉力，使建筑結構更加穩(wěn)定，從而提高建筑結構在抗震方面的性能。另外還需要全面考慮會對建筑結構產(chǎn)生影響的氣象情況、地質條件以及建筑的周邊環(huán)境等多種要素，結合設計理論知識與實踐經(jīng)驗來采取多種措施以增強建筑結構的抗震性。

3.5 將概念設計應用于高層建筑的結構設計中

在一些高層建筑的結構設計中，概念設計將發(fā)揮更大的作用。由于高層建筑結構會承受較大的水平負荷，因此其容易產(chǎn)生側移的問題，需要通過在設計方案中對結構設計進行優(yōu)化來解決這一問題。所以設計人員要積極應用概念設計，對各種技術標準和要求進行綜合性的考慮，并對抗側力結構進行科學的優(yōu)化選擇，從而完成高層建筑的結構設計。同時，在設計中還要考慮到高層建筑周邊環(huán)境中其他建筑的結構和位置等因素，全面分析建筑結構設計中的風壓布局帶來的各種影響，從而采取更加有針對性的設計方案來增加建筑的荷載能力和抗側力。同時還要對建筑結構的平面進行簡化。在高層建筑的結構設計中存在的各種問題比較多，因此設計人員應積極應用概念設計來提高設計水平，通過對設計方案的不斷優(yōu)化來提高結構的穩(wěn)固性和安全性，實現(xiàn)設計目的。

4 結語

由于我國城市建設的不斷加快，建筑行業(yè)還將獲得更大的發(fā)展空間，而建筑行業(yè)中的各項施工技術和設計理念都需要隨著時代的變化而更新，才能適應社會公眾對于建筑在形態(tài)功能以及審美觀念上的新的要求。傳統(tǒng)的結構設計方式和觀念已經(jīng)無法完全滿足現(xiàn)實的需求，因此必須進行創(chuàng)新。概念設計不僅是對目前所使用的計算機設計方式的補充和完善，也是結構設計未來的發(fā)展方向。因此設計人員應積極學習相關的設計理念，把握其設計思想，并將其設計原理充分的應用于建筑結構的設計實踐中，從而設計出富有風格特點和人文氣息的獨特作品，推動我國建筑行業(yè)的發(fā)展。