當前建筑結構設計中概念設計的應用

張 嫻

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030001)

建筑工程項目實施期間，建筑設計發揮著重要作用，其設計水平與整個項目工程施工質量有著直接關系，特別是就建筑結構設計而言，其重要性不可忽視。所以，需要加強對建筑結構設計的重視程度，通過多種方法促進建筑結構效果的提高，在這一過程中，概念設計的應用相對突出，建筑結構設計期間，合理采用概念設計能夠將其應用價值充分發揮出來，以便進一步提高建筑結構設計水平。

1 概念設計的定義

概念設計指的是全面而且相對完整的設計過程，通過概念設計提高設計人員瞬間思維和復發繁瑣的感性，使其以統一的理性思維呈現出來，進而開展完整設計。換而言之，概念設計是在不具備準確數值和精準計算的基礎上，通過感官對整體建筑結構進行設計[1]。聯合分體結構間的力學關系與建筑整體結構體系，并以建筑工程設計為原則進行理念設計。概念設計以綜合分析建筑物設計因素為基礎，以建筑設計要求以依據，對合理、科學的宏觀結構框架進行設計，強化防震對策，控制類型的選擇，確保建筑結構設計的科學性與合理性。將概念設計應用于現階段建筑結構設計中，要求建筑設計師具備較高的綜合素質，而且工作經驗豐富，以此確保各項工作的正常進行。

2 概念設計在黨建建筑結構中的應用原則

2.1 秉持優化選性原則

1)優化結構體系。首先明確建筑中基本結構的特點，這是基本條件。以建筑、環境、荷載及使用狀況為依據，對符合標準的基本建筑構件進行優化選擇，并判定和分析他們間的關系，以此構建其基本性的結構單元和支承作法。然后通過交叉、平面、線型、疊合等集合形式，改變原本的基本型結構單元，使其以主要結構體系呈現出來。

2)優化結構布置。在保證建筑使用意向和需求的同時，優化布置建筑物的柱墻豎向支承系統、基礎系統及樓層該水平。在此過程中，明確建筑物的地質條件、承載能力、豎向及側向的變形和支承作法等結構性問題，與此同時，對該類問題進行對比，對其合理性及優越性進行簡單判斷。

2.2 秉持合理受力的原則

從變形與受力方向來看，均勻受力效果顯著優于集中受力，多跨連續效果較單跨簡支效果更優[2]。此外，空間內作用效果、剛性梁的連接效果及超靜定受力結構體系受力效果均優于平面內作用效果、鉸接梁的受力效果和靜定的受力結構體系的受力效果。除此之外，應加強對建筑變形的協調性、剛度及結構的對稱性的重視程度。不僅需要合理分析其部分構件的受力狀況，同時也需要從整體上分析結構的宏觀受力狀況。加強對重要變形和受力狀況的重視程度，就非重點的變形和受力可以忽略。

3 現階段概念設計在建筑結構設計中的應用

3.1 方案選擇期間應用概念設計

每套被提出的建筑結構設計方法，其均需要涉及諸多因素，包括地形特點、建筑場地的地質結構及負載條件等。對于建筑結構的決策者及設計者來講，應盡可能的保證設計方案的合理性和經濟性。詳細來講，在對基礎設計方案進行選擇的過程中，應從多個角度考慮相關問題，包括用戶個人需求、建筑場地的地質條件、荷載分布狀況及施工條件，以此對最合理的基礎方案進行制定。例如，在對房屋地基進行設計的過程中，首先應以前期獲取的建筑場地為依據開展設計工作，與此同時，設計人員需要對場地有關信息資料進行收集，確保萬無一失。概念設計秉持由整體到局部、由局部再到整體的原則，設計期間任意一個細節均需要考慮其中，基于此，需要從多個方面獲取信息，以此保證設計方案的合理性和經濟性。

3.2 基礎結構設計中概念設計的應用

整個建筑結構設計過程中，基礎結構設計是其重要組成部分，在設計基礎結構式，概念設計的應用能夠將相對理想的效果發揮出來。由詳細的基礎結構設計進行表述，在此過程中，其涉及最重要的一個內容即為合理選擇基礎結構設計方案類型，以不同的基礎結構和地質特點為依據，對最為合適、合理、科學的方案進行選擇并設計，現階段我國應用效果相對理想的基礎結構類型包括樁地基、箱型基礎和筏形基礎等[3]。樁基礎指的是通過相應的樁基礎結構對相應的地基結構進行構建，該類樁基礎結構能夠盡可能的促進基礎結構承載力的提高，就豎直載荷而言，其作用價值較大；箱型基礎，現階段箱型基礎結構被廣泛應用于建筑工程項目中，其特點以整體性和均勻性為主，從而可以盡可能的將建筑物上方結構形成的載荷向地下傳遞，以此促進其穩定性的提高。筏形基礎，就現階段規模較大，而且能夠產生較多載荷的建筑結構而言，筏形基礎結構作用效果更為明顯，而且相對理想。

3.3 建筑結構設計分析計算中概念設計的應用

就建筑結構設計而言，分析計算是其重要組成部分，特別是在計算機技術和部分設計軟件的推廣下，充分展示了分析計算的重要作用，而且分析計算的準確性與建筑結構設計水平存在直接關系，所以，需要加強對分析計算在建筑結構設計中的重視程度，通常來講，盡管建筑結構設計期間，采用計算機技術可以促進分析計算準確性的提高，但是從整體上來講，一旦計算機計算軟件選擇錯誤，則會對分析計算的結構造成影響。所以，針對分析計算來講，首先需要從多個角度對分析計算軟件進行合理選擇，該步驟是概念設計最基本的要求。除此之外，根據概念設計理念合理掌握分析計算結果的準確性，以此保證分析計算結構的合理性和充分性。

3.4 抗震設計中概念設計的應用

在建筑抗震設計的過程中，設計人員首先需要全面了解混凝土等級及初始尺寸等，準確計算結構的剛度，并以此為基礎，對建筑結構剛度進行計算，從而準確判斷地震力，對所需配筋數量進行充分掌握。與此同時，結構剛度、配筋數量與地震力三者間的管理呈正比，地震力越強，其結構剛度隨著提高，那么配筋數量也會越來越多。所以，在實際設計過程中，不能盲目增加配筋數量，而是根據地震力實際狀況，合理調整配筋數量，以此確保工程建筑抗震效果。應用概念設計，除了能夠豐富抗震設計思路，同時也可以合理調整地震力、配筋數量與結構剛度間的關系，全工程建筑抗震設計的合理性，也就是合理應用隔震效能的概念設計，能夠在基礎件與建筑整體間融入隔震層，從而減小地震力。

3.5 建筑平面中概念設計的應用

對于高層建筑物來講，在對結構進行設計的過程中，應全面考慮其風荷載影響，原因是建筑物層數越高，其風荷載影響逐漸加大，再加之長時間水平力的作用，使得建筑物逐漸發生移動。將概念設計應用于結構設計過程中，設計人員應全面考慮建筑結構位移狀況。在對建筑物形狀進行選擇時，應加強考慮其承受風荷載壓力的影響，并對其是否能夠利用結構設計降低風荷載影響進行考慮。除此之外，在對建筑物的風荷載影響承受力進行分析時，首先分析相鄰建筑物風荷載影響分布情況，在此基礎上實施結構設計，以此確保建筑結構的抵抗能力。

4 結語

將概念設計應用于建筑結構設計中，可以促進建筑結構設計主觀能動性的提高，根據建筑設計師的豐富經驗和想象能力，確保建筑機構設計的安全性、合理性和經濟性，概念設計應用期間，拓寬了建筑結構設計思路，推動建筑行業進一步發展。