建筑結構設計中概念設計與結構措施的應用

顏潭 趙永臣

*通訊作者：顏潭，1995年8月，男，漢族，山東濟寧人，現任山東大衛國際建筑設計有限公司結構設計工程師，本科。研究方向：建筑結構設計。

摘要：在建筑結構設計中要確保結構設計計算結果的有效性和可靠性。另外，建筑物的實際建筑過程也應更加高效，以確保概念設計與結構設計充分互補并發揮應有的作用，從而使概念設計和結構措施協同工作，以構建更加科學、完整的建筑結構體系，達到節省建筑原材料的目標。

關鍵詞：建筑結構;概念設計;應用措施

一、引言

在設計建筑工程結構過程中，需要涉及諸多的內容，設計人員應當加強建筑結構設計需求的把控，將結構設計的要點明確。同時，應當加強對施工現場情況的充分考慮，科學地分析前期勘察資料，動態把控施工現場環境，根據實際情況做好結構設計方案的設計。設計人員應當加強融合應用概念設計和結構設計措施，將建筑工程結構設計的效果優化，將建筑工程主體結構、抗震性能、結構強度等方面提升。

二、建筑結構設計中概念設計的重要意義

合理應用建筑概念設計能夠提高建筑設計的合理性，可以實現工程師實踐能力的提升。通過加強概念設計的應用和落實能夠將建筑設計師們的概念設計能力全面、科學地提升優化，有助于培養設計人員改革創新意識。在具體應用概念設計過程中，應當明確建筑結構受力概念，從多角度對建筑結構的受力情況進行分析，從而實現結構方案的優化。設計師秉持開拓創新理念，對不同建筑的需求進行合理分析，豐富和完善建筑結構設計，將建筑物的活力提升，可以實現建筑設計方案經濟性和安全性的提升。

三、概念設計的實施步驟

（一）分析階段

在此階段收集建筑物結構設計問題，并對這些問題進行分析和解決。分析階段的主要特征是所收集的數據和信息模棱兩可，分析后可以將各種信息最大化。

（二）評估階段

在此階段將對設計計劃進行專業評估，并評估其可行性，這項工作是周期性的，在計劃達到標準后可以開始下一步工作。在評估設計計劃時，首先，要創建一個功能模型;其次，使用各種公式對每個計劃進行比較和分析;最后，選擇一個經濟、合理、安全、可靠的設計計劃。

（三）綜合階段

綜合階段是概念設計的最重要階段。在這個階段概念設計師利用自身經驗和專業知識來制定設計計劃，然后以圖紙的形式展示設計計劃[1]。綜合階段的設計實質上是用來以具體形式顯示和處理建筑設計師相對抽象的設計概念，這是概念設計中的關鍵環節。

四、建筑結構設計中概念設計與結構措施的應用措施

（一）在抗震設計與結構體系設計中的應用

在具體應用概念設計的過程中，設計師必須首先充分了解并學習概念設計，在了解概念設計后，發現該設計理念可有效融入建筑物抗震設計中，并起到關鍵作用。對于建筑抗震設計而言，概念設計就像源頭一樣，很多設計理念均是出自概念設計。不論是強柱弱梁還是加強區域等，均需概念設計作為基礎，方可切實保障建筑產品的抗震性與安全性。

（二）科學選擇建筑結構剛度

在建筑領域的各種指標中，建筑結構的剛度是非常重要的元素，并且在建筑結構的設計中起著非常重要的作用，因此必須選擇科學合理的建筑剛度。同時，科學合理地選擇建筑物剛度對于有效增加建筑物的自然振動周期和抗震性能具有特殊的影響和意義。另外，良好的剛性還可以相應地提高空間利用率、節省建筑材料，從而可以更充分、更有效地利用建筑計劃，并可以有效優化建筑結構。

（三）建筑結構材料的科學選用

建筑結構主體性能從很大程度上受到建筑結構材料選擇合理性的影響。通過以往結構設計經驗可知，在地震作用下，建筑物所遭受的地震作用率會隨著建筑結構剛度的增加而提高，也就是說，建筑結構構件剛度越大，那么表現出的遭受地震災害的影響也就越大。為此，在建筑材料選擇過程中，需要充分考慮建筑材料的抗震性能。比如在選擇建筑屋面構件過程中，可以用輕質材料將傳統厚重材料取代，從而將建筑結構構件重量減少，將地震帶來的危害影響降低[2]。此外，施工人員在現場應用建筑材料過程中應當加強檢查抗震材料的質量情況，保證材料合格方可應用于施工當中。

（四）科學選擇建筑主體結構

合理性和對稱性是設計建筑結構時要遵循的基本原則。該原理可有效減少建筑材料的使用，節省建筑材料，確保建筑結構中非結構部件的良好安全性和穩定性，并降低建筑結構的扭轉力。建筑結構對稱的特征是整個或部分建筑結構內的相互對應和統一，在特定的設計階段，為確保建筑物結構的對稱性，可以對建筑物質心或平面重心的實際距離進行合理調整，并有效調整重心，從而確保建筑結構的對稱性。

五、結構措施在建筑結構設計中的應用

（一）制定高效結構設計規劃

結構設計的效率與質量取決于設計師的綜合素質與專業能力，因此，設計師應具備相對豐富的工作經驗，通過多年來的知識沉淀，設計師可以沉著應對任何緊急情況，及時制定策略并落到實處，有效解決問題。高效的結構設計規劃主要是為了應對一些風險隱患而制定的，設計師可參閱行業內資料，充分考慮工程中可能會發生的部分問題，預先設想解決方案。

（二）結構設計中提高材料利用率

在結構設計階段，結構措施在設計師的工作中起著重要的支持作用，提供了更完整的結構設計以及有效執行了與結構活動有關的工作能力。在設計階段，結構措施的關鍵作用是有效協調設計師的設計工作。在施工和設計工作中，可以充分保證建筑結構的穩定性，并可以有效提高建筑材料的利用率[3]。另外，設計師必須在保證設計效果的前提下減少材料重量和材料成本，使設計工作能夠順利進行。例如，具有矩形橫截面的壓縮構件利用率低，這是因為梁在特定的施工階段更容易改變，并且材料利用率不足，而通過概念設計和結構分析，可以對梁截面的變形梯度進行科學合理的改變和調整，從而在軸向力不確定的情況下可以顯著提高材料的利用率。

（三）選擇合理的建筑施工現場

眾所周知，施工場地對于建筑施工而言具有重要意義，其選擇必須具備合理性，科學選擇施工場地有助于工程項目的順利施工。由此可見，相關工作人員在準備階段就應當做好該項工作，綜合考慮影響因素，確保建筑結構設計水平的基礎條件。合理的建筑施工場地對綜合條件的考究較為嚴格，包括防護距離、建筑邊界以及日照范圍等。

（四）結構體系中保持協同工作

與概念設計相關的協作很好地適用于建筑物的結構設計。協作需要結構的內部組件保持協作和協作的正常狀態，這種協同作用要求結構元件處于標準的承載能力極限條件下，它們不僅可以執行一般工作，而且還具有整體耐久性。另外，建筑物結構的基礎和上部在承受載荷時，保持一個整體并分擔載荷。在磚混結構的建筑物中，為了保持協作，應利用結構柱和環梁的作用使結構保持一體，并共同承受力以防止建筑物的支撐結構發生變形[4]。隨著多層建筑結構的數量持續增長，短柱現象越來越普遍，但是為了確保每個組件都可以具有良好的應力水平，應在夾心結構中最小化短柱，以有效提高同一平面的基本承載能力。

六、建筑結構設計中概念設計與結構的注意事項

隨著概念設計這一理念在建筑行業中的深入滲透，建筑結構設計環節的合理性與科學性均得以有效提升。雖然概念設計在建筑行業中迅速普及，但是在應用過程中仍然存在諸多問題有待解決。基于此，設計師在落實概念設計的過程中需要注意四點問題：一是參考建筑的抗震要求;二是重視建材的抗震性能;三是做好構件組合;四是嚴格遵循設計方案。

建筑施工各環節中均存在協同作業的形式，同時協同工作也是結構設計中所必須考慮的因素之一。協同作業能夠全面反映各構件之間的配合關系，基于此，充分激發構件的最大性能。協同核心即為各組構件的性能指標，具體表現在荷載以及壽命等多個方面，高度重視接觸結構、上部結構等各環節之間的關系，以不影響質量為前提，盡可能縮減施工設計成本[5]。基于協同工作的合理性，通過結構設計可幫助企業節省大量梁結構中的材料消耗，同時不會對構件的完整性帶來任何影響，甚至降低構件本身的重量。其原理就是當具備構件軸心受力狀態時，材料的利用水平將被大幅提升。因此，做好結構設計工作，相當于幫助企業實現了降本增效。

七、結束語

綜上所述，在建筑設計中，先進的概念設計起到的作用至關重要，可以平衡建筑的經濟性、功能性與美觀性。為進一步完善建筑體系的結構設計，應基于概念設計大力改進、創新結構措施，及時探索出最理想的結構設計方法，進而有機融合概念與結構設計，充分提升建筑水平。

參考文獻：

[1]王少嶠.概念設計與結構措施在建筑結構設計中的應用方法探討[J].建材與裝飾，2020（18）.

[2]高云嬌.概念設計與結構措施在建筑結構設計中的應用策略[J].中華建設， 2021（02）：136-137.

[3]李林.分析建筑結構設計過程中的概念設計及結構措施關鍵研究[J].智能城市，2019，5（13）.

[4]陳立新.探索概念設計與結構措施在建筑結構設計中的應用[J].居舍，2019（14）.

[5]李雪平.分析概念設計在建筑結構設計中的重要性及具體應用[J].門窗， 2019（08）：91.