探討建筑結構設計中概念設計的應用

王雪鵬 張曉禹

摘要：近年來，隨著建筑行業的快速發展，高層建筑數量持續增多，建筑結構也變得十分復雜。建筑結構設計直接決定著建筑工程的安全性與可靠性，必須高度重視建筑結構設計。而概念設計作為一種全新的設計理念，在建筑結構設計中應用概念設計，能夠保證結構設計的科學性、可行性以及合理性，切實保證建筑工程的質量。

關鍵詞：建筑結構設計;概念設計;應用

建筑結構設計是整個建筑施工流程中關鍵環節，結構設計水平的高低也會對建筑施工質量造成直接的影響，而且現代化建筑體系中通過建筑結構設計可提前對整個施工項目重難點、部門銜接、風險預制等方面加以事前規劃，對提升建筑質量和適用性均有積極推動作用。概念設計是建筑結構設計中創新突破點，往往打破常規結構局限，將設計者的經驗和知識充分結合起來，從更全局化角度對建筑結構加以分析，以促進其更加安全、美觀、舒適等，是當代建筑結構設計中不可或缺的關鍵要素。

1 概念設計的概述

概念設計是指在未經過詳細的數據計算，通過感官以及經驗來對建筑的構造進行布局，利用工程設計方面的知識和原理來開展理念設計，從而對建筑設計制定科學的結構框架，在宏觀層次上，保證建筑的穩定，探究在施工過程中的難度和問題。建筑的結構概念設計工作需要設計師具有較高的專業素養和經驗，對建筑知識以及工程力學方面需要有獨到的見解，在設計過程中還需要將地理位置的不安全因素（地震、臺風等）考慮其中，從而使建筑結構的設計更加合理和科學。概念設計大致可循序漸進分為三個階段，其中每個階段之間均可以互相協調進行，第一個階段為分析階段，首先需要對建筑的用途和目的進行了解，在展開設計之前，要對提出的要求和標準以及特點進行分析，嘗試找出解決問題的設計理念。第二個階段為綜合階段，期間需要調用建筑經驗和工程知識來對設計理念進行整體的規劃，可以通過圖紙等方式把設計師的抽象想法描繪出來。第三個階段為評估階段，通過前邊的理念設計，會產生多種設計思路和結果，需要開展綜合評估分析，對各種設計的特征以及可實施性進行評判，選取最佳的設計理念作為建筑的參考。

2 概念設計在建筑結構設計中具體應用

2.1 根據施工現場選擇建筑結構設計方案

在建筑場地選定后，就要依照建筑的地質地形特點和設計建筑的形式對建筑設計開展選擇。通常情況下在工作中能夠使用的基礎主要有樁基礎、箱型基礎等。在這兩種基礎中，樁基礎更加適用于地質土壤松軟和負荷巨大的多層建筑結構，在各種高層的建筑中有著極為廣泛的應用，特別是在一些天然地基中使用樁基礎能夠讓建筑的壓力從上向下傳遞，進而保障建筑的穩定性和實用性。而箱型基礎有很優良的整體剛度，能夠把建筑承載壓力均勻地傳遞到下方結構，保障建筑整體結構的穩定性，能夠切實減少出現基礎不均勻降沉情況，保障建筑的使用價值，進一步做到保障建筑的抗震性能，對做好抗震工作有極為重要的意義。為此，相關設計人員要根據施工現場情況選定建筑設計方案，進而做出最佳的設計方案，切實提升建筑質量，擴大經濟效益，讓施工單位得到充分的發展與進步。

2.2 科學合理地選擇建筑場地

項目工程設計中最重要的是施工場地的選擇，這是決定該項工程能否順利竣工的核心要素，在建筑設計中起到決定性的作用。在開展建筑施工場地的選擇中，要充分考慮到防護安全距離、建筑結構是否牢固、日光照射具體時長等要素。除此之外，還要在建筑設計環節中充考慮到抗震因素，盡量避開一些危險地段的選址，主動放棄一些在地震帶或者容易出現自然災害的地方，在不能避免出現問題的時候要充分增加抗震措施，進而保障建筑的安全使用。在開始設計工作之前，工作人員需要觀測建筑物抗震點是否可發揮實際作用，并對施工場地的地質情況加以調查。這樣能夠盡量減少安全隱患問題的出現。相關設計人員要根據實際情況制定科學合理的設計方案，不斷強化設計量，保障建筑施工順利進行。

2.3 建筑基礎設計

建筑結構設計中概念設計的有效應用發揮著重要作用，不僅可以提升建筑結構設計科學性，還可以實現各項資源的優化配置。概念設計的實踐應用，首先需要改造建筑不利影響要素，以使其達成建筑設計基本要求。其次結合概念設計完成建筑設計，保證各個方面的設計都具備可行性、科學性，同時也使建筑施工更具操作性與實際性，充分滿足現代建筑學基本要求。如今概念設計中采用的基礎設計類型主要分為箱型基礎與筏形基礎，其中筏形基礎設計不但能夠把地基承受力均勻分散至建筑整體，還能夠防止地基發生沉降問題。而箱型基礎設計和筏形基礎設計正好相反，其可以和建筑底層連接成為一個整體，可以在很大程度上提高地基承載力，保證建筑的穩定性與安全性?？偠灾?，不管采用哪一種基礎設計類型，都必須以建筑實際情況為依據，這樣才可以保證建筑工程建設質量。

2.4 結構材料利用率

在建筑結構設計中應用概念設計，必須和結構措施同步進行，絕不能獨立進行，將結構設計與概念設計相協同，才可以實現建筑材料利用率的最大化。隨著結構設計與概念設計協同度的不斷提升，建筑材料利用率也會持續提高。但是也存在概念設計與結構設計協同度比較高，且建筑材料利用率也很低的情況，這就需要制定更好的建筑材料利用方案。近些年來，隨著綠色節能環保理念的推廣與普及，在建筑設計中應融入節能環保理念，不但提高建筑材料利用率，也是順應國家可持續發展戰略的重要表現。根據建筑設計實踐經驗，在受彎構件設計中普遍采用矩形截面，但是利用率卻比較低。隨著梁長度的不斷增加，矩形截面梁的邊緣應力就會有所減小。結合梁的基本特點，其梁截面也會受到盈利梯度變化而發生改變，其利用率也會有所增加?；诖耍诮ㄖY構設計中應該選擇平面梁架，這樣不但可以減小載重，也可以提高經濟效益。

2.5 在結構構件組合中的應用

建筑結構構件之間的有序協調組合一直都是各建筑設計環節中的核心內容，而建筑結構本身就是不同構件之間通過傳力實現的架構，凸顯建筑的實際功能和外觀美感。概念設計對此比較強調的是構件類型要與自然生態、社會經濟、人文藝術等方面融合，賦予構件組合的不僅是結構完整與穩定，更要增加空間布局、外象表現等方面的革新，從而使不同的構件能實現彼此間的優勢互補。以博物館建筑設計為例，其中構件類型與數量上都相當豐富，所能實現的組合內容也更加全面，比如可以通過力流優化與空間意境、視覺感受、美學理念之間的結合，實現多種設計目標的有機統一，為博物館布局打造更寬闊和聚焦的展示空間，提高構件組合有效性。

3 結語

隨著我國建筑行業的不斷發展，概念設計在建筑結構設計中發揮的作用越來越重要，所以結構工程師應該在設計中科學地應用概念設計，根據概念設計理念合理指導建筑結構設計各個環節與過程。由此不僅能夠保證建筑設計方案的科學性、合理性以及可行性，而且還能夠實現建筑材料利用率的最大化，切實提高建筑工程的建設質量，促進建筑行業的進一步發展。

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