建筑結構設計中概念設計的應用探討

戚超

摘? 要：時代的進步在一定程度上促進了人們生活水平的提升，這使得人們對建筑的需求日漸增加。建筑不僅是人們日常生活所必須的場所，也是從事社會生產所必須的場所。建筑結構的設計對后續的施工具有重要的指導作用，而以往的設計理念和方法無法更好的滿足當下的需求。將概念設計應用到建筑結構的設計中，有利于保障設計的合理性和實用性，從而使建筑的使用功能充分發揮，人們的住房需求得到有效滿足。

關鍵詞：建筑結構;概念設計;場地選擇

1 概念設計的概念與步驟

概念設計有利于結構設計中多樣化要求得到實現，建筑師通常需要結合自身的設計經驗、所掌握的設計理論，與所要進行的建筑工程項目的特點有機結合，從而進行建筑結構抗震性、整體布局規劃等方面的設計。還應在初期進行建筑結構的設計時，對相應的設計方案開展概念性分析、比較等。該設計方法具有更為準確的定性、更為明確的概念和更具便捷性等優勢，將其應用到實際建筑結構的設計中，既有利于保障設計的合理性和可行性，為后續的施工提供有力的保障，又有利于獲取較好的經濟效益。通常可對概念設計的步驟進行劃分，如分析階段、綜合階段和評估階段，通過保障三個階段的連續性，提高滿意度。在分析階段中應全面了解其中的問題，但該階段極易出現數據分析缺乏準確性和完整性的問題，因此整體表現性質具有一定的模糊性。而綜合階段需要設計人員對自身的知識體系充分調動，并對實際的情況全面掌握，充分發揮自身的想象力、創新能力等，使工程設計規劃得以實現。在評估階段則是在眾多的方案中選擇最優的方案，整體過程的實施具有一定的循環性。設計師在進行評估時，需要應用統計數據和計算的相關工具，進而保障設計方案在技術上、經濟上具有可靠性和可行性。

2 概念設計在建筑結構設計中的應用

2.1 建筑場地的合理選擇

在進行建筑結構的設計時，首先應做的便是選擇建筑的場地，建筑場地對設計具有決定性的影響，并且是整體建筑工程的基礎性要素。在選擇建筑場地時，應對防護距離、日照間距和建筑退界等因素進行綜合考慮。并且在進行建筑結構的設計時，還應對抗震、保溫等因素進行充分考慮，避免在危險地區進行建筑的建設。當受到土地資源的影響需要在具有一定危險性的地區進行建筑的建設時，則應做好相應的抗震等防護措施，且在進行結構的設計前，應對施工現場進行實地考察和研究分析。

2.2 基于現場情況選擇建筑結構

當選擇完建筑建設的場地后，應對施工現場的地形地貌、周圍環境、水文條件等進行考慮，從而選擇適當的建筑基礎。通常可選擇樁基礎和箱型基礎等，對提高地基的承載力，保障整體結構的穩定性具有重要意義。樁基礎通常可應用在土質較為松軟、符合相對大的多層式建筑的結構中，并且在高層式建筑的建設中得到了較為廣泛的應用。在天然地基中應用樁基礎可實現載荷自上至下的傳遞，進而使整體結構的可靠性、穩定性得到保障。而箱型基礎在整體的剛度上則具有一定的優勢，可均勻的將載荷傳遞給下部的結構，進而使建筑結構的整體性、穩定性得到保障。避免基礎出現不均勻的沉降，或減少不均勻沉降發生的概率，有利于建筑抗震性的提升。

2.3 建筑主體結構的選擇

在進行建筑結構的設計時，通常需要遵循合理性、對稱性的原則，并實現扭轉力的降低，使非結構構件的穩定性得以保持，并實現施工材料消耗的降低。通常情況下建筑結構的對稱性主要表現為抗側力結構主體的對稱，為保障結構的對稱性，可將建筑的質心距離、側心距離等進行適當的調整，從而使整體建筑結構具有較好的對稱性。

3 建筑結構設計措施

3.1 協同工作中的材料利用率

通過協同工作不僅可以實現提升結構的穩定性，同時也可以提高材料的利用率。經驗表明，材料的利用率越高，相應的結構的協同工作能力以及穩定性也就越高。尤其是在當今提倡節能、環保的背景下，建筑設計中要求使用最少的投入來獲得最大的產出。例如對于常見的矩形截面受壓構件，這種構件在實際使用中的利用率極低，這主要是由于兩個原因：首先是梁的長度變化會引發梁彎矩的變化，其次是梁的中和軸附近的材料利用率低。于是對于等截面梁來講這種受壓構件的很多區段的利用率極低。在這種背景下，通過使用概念設計結構分析，對梁截面的應變梯度進行調整，從而使構件保持軸心受力，從而有效地提升了材料的利用率。經過不斷地研究與發展，又出現了平面桁架結構，從而將許多無用的材料除去，不僅有效地實現了原有結構效果，同時也降低了材料自重以及成本。

3.2 結構體系中保持協同工作

在概念設計中的協同工作在建筑結構設計中得到了廣泛的應用，協同工作要求結構內部的各個構件要處于相互協作以及共同工作的狀態。這種協同效應就需要結構構件在承載力極限的條件下不僅可以保持共同工作，同時也需要它們具有共同的耐久性。此外建筑結構的上部與基礎應該在受到載荷時保持著一個統一整體，共同承擔載荷。在使用磚混結構的建筑中為了維持協同工作要通過構造柱以及圈梁將整個結構組合成統一整體進行受力，避免建筑結構單純的依靠建筑結構自身剛度來承受載荷。隨著高層建筑的增加，出現短柱的現象也越來越多。但是為了保持每個構件都可以達到較高的應力水平，在多層結構設計中要避免各層短柱的出現，以提升相同平面處承受載荷的能力，為此需要將同層的抗側力結構處于相同或者相近的水平位移下。

4 概念設計在建筑結構中的意義

4.1 概念設計體現了設計的創新性

由于傳統的設計方法需要通過設計師查找手冊、計算機程序等進行循規蹈矩的方式進行，從而缺少設計風格以及創新性。而使用概念設計可以允許工程師在設計過程中根據自己的經驗以及理論知識，同時結合概念設計的新方法以及新思路得出具有合理性以及一定創新性的設計。

4.2 概念設計可以有效地提升工程師的設計能力

有概念設計允許工程師在遵循一定要求的條件下進行一定程度的發揮，從而可以有效地解決設計中存在的問題。同時通過概念設計中的正確理念與原則的指引，便于工程師從根源查找問題，從而使得計算計算結果更為準確。

4.3 概念設計可以優化設計結果

采用概念設計方案可以在方案的對比中選擇出更加優秀的設計方案，這種優選方案不僅體現了方案的可靠性與經濟性，同時也有效地避免了設計后期出現的繁瑣計算。

5 結束語

建筑行業的發展在很大程度上促進了國民經濟的發展，并且促進了現代化的發展。我國當前階段仍處于發展階段，需要不斷提升綜合國力。建筑行業最為主要的目標便是實現低投入、高產出，因此相關的人員仍需進行深入的研究和創新、完善。將概念設計應用到建筑結構的設計中，有利于提高建筑結構體系的合理性，從而起到較好的指導作用。并且在保障建筑施工質量的同時，有利于原材料的節約，避免出現不必要的浪費，具有較好的環保性并有利于施工成本的降低。通過推廣概念設計，該理論得到了較為廣泛的應用，促進了建筑結構設計的進步，為建筑施工行業的持續發展提供了保障。

參考文獻

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