建筑結構設計中概念設計與結構措施的應用

程乾 徐衍鵬

【摘要】現階段，我國建筑業正在不斷發展，建筑結構設計面臨著更加嚴格的要求。在發展過程中，概念設計和結構措施成為建筑結構設計中的重要方式，對于建筑的質量和安全性具有重要作用?；诖?，本文簡要闡述建筑結構設計的內涵，對其中概念設計和結構措施的影響進行分析，并說明二者需要考慮的因素，最后提出具體的應用方法，以期為該領域的后續研究提供參考。

【關鍵詞】建筑結構;概念設計;結構措施

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.33.

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前言

隨著時代的發展，建筑工程的施工也變得越來越復雜。結構設計是重要的關鍵性因素，設計是否科學合理決定著項目是否能夠順利實施，也對工程的后續運行起著重要影響。在建筑結構設計的過程中，概念設計和結構措施具有重要作用，二者蘊含多種結構性設計元素，將其應用在工程圖紙設計中能夠直觀展示設計效果，能夠提高建筑結構設計的科學性。因此，本文的研究具有一定的現實意義。

1.建筑結構設計的概述

建筑工程的施工會涉及到各個方面的內容，其中，結構設計是其中較為重要的施工環節，設計的合理與否基本上決定著建筑的建設水平。結構設計指的是，設計師根據建筑的工程要求和實際情況，采取合理的設計元素，在滿足建筑設計質量的同時，最大程度上提高設計效果。在設計過程中，設計人員必須要對國家的相關標準進行嚴格把握，在此基礎上來完成設計工作，不僅能夠使建筑設計滿足工程要求，還能夠提高建筑施工方法許可書的審核速度。為提高建筑結構設計的合理性，就需要完善圖紙和施工方案的設計，有效減少建筑給周圍環境帶來的突兀感，在確保建筑用途能夠順利實施的同時提高設計質量。在確定方案之后，需要對圖紙和方案進行反復核算，確定其中的數值沒有出現錯誤，確保在后續施工時不因數據問題而影響施工進度。

2.概念設計和結構措施對建筑結構設計的影響

現階段，我國科學技術正在不斷發展，信息化技術在建筑行業中的應用大大提高設計水平，也在一定程度上促進建筑結構設計工作和建筑行業本身的發展。在現代化社會之中，傳統的建筑設計形式已經難以滿足人們日益增長的審美和實用性需要，在這樣的情況下，設計人員就需要了解社會發展趨勢，順應時代潮流，秉持先進的設計理念，充分發揮現代化技術的作用，提高建筑結構設計的水平，滿足人們的不同需要。

結構措施是建筑結構設計過程中的一種方法，其主要目的是滿足工程中各個結構環節的功能需要，確保其能夠正常發揮作用，提高不同環節之間的協調性，并建立起科學的協同機制，避免因部件矛盾引起的各類問題，確保建筑結構設計的質量。

除結構措施以外，在建筑結構的設計過程中，概念設計也具有非常重要的作用。對概念設計的合理性運用能夠搭建出虛擬化的建筑物概念模型，提高結構設計的科學性和客觀性，因此，這種設計方法已經在建筑行業之中得到廣泛的應用。在概念設計的過程中，假如設計人員和業主的構想方式不同，出現一定的差異，或完全相反，那么就會對建筑最終呈現的結構形式造成一定影響。而如果概念設計的目標能夠與結構設計目標相同，就能夠有效提高業主的滿意度，不過依然會存在影響建筑的不利因素。在這樣的情況之下，就需要有效提高概念設計和建筑結構設計的一致性，因此，就需要從二者之間的相同點入手，以概念設計為依據來完成結構設計，利用結構設計指引概念設計并進行完善。通過這樣的方式，既能夠滿足業主的需要，也能夠實現設計的科學性和合理性，促進建筑行業的發展。

3.概念設計在建筑結構設計中的參考因素

3.1 考慮建筑場地

在進行概念設計之前，首先就需要對建筑場地進行考慮。建筑場地對于概念設計的水平具有重要作用，因此，在選擇場地時需要對場地周圍條件進行綜合性考慮，如地質結構、人文環境、地理條件等，在此基礎上完成整體上的評估，明確此場地時都能夠滿足建筑工程及設計的需要。在此過程中，如果難以對所有因素進行完全考慮，就需要以重點因素為主，放緩對次要因素的考量，在最大程度上提高設計的合理性。

3.2 考慮建筑結構體系

在建筑結構設計之中，建筑結構體系的合理化構建需要進行重點考慮。建筑的結構體系包括從大到小的各個框架，包括主框架、框剪、剪力墻結構等。我國針對這些框架結構的設計已經頒布相應的文件進行說明，因此在概念設計的過程中，需要遵循國家的文件的要求，充分考慮建筑結構體系的要求，在此基礎上完成相應的設計，提高建筑結構的實用性和科學性。

3.3 考慮建筑主體結構

除建筑場地、建筑結構體系以外，概念設計的運用還需要掌握建筑主體結構的各項特點，在整體層面上進行考慮。就目前情況而言，我國建筑工程大多數采用的結構都是對稱性的結構，最大的特點就是扭矩小，這樣就能夠大大提高樓梯的安全性，減少外部因素對建筑穩定性的影響。另外，在這種結構之中，施工所需的材料也較少，整個施工過程較為簡單。因此，在進行概念設計時，就需要充分了解這種對稱性的特點并加以分析，在對稱性的要求之下完成設計。

3.4 考慮建筑基礎設計

在建筑結構設計中，概念設計需要考慮的最后一種因素就是建筑的基礎設計。建筑的基礎設計主要有兩種形式，即筏型和箱型[1]。筏型基礎設計能夠提高對地基承受力的分散程度，減少地基因承載力較小而出現的下陷、沉降等問題，而箱型基礎設計能夠通過連接建筑底層方式提高地基的穩定性，保證建筑的安全。因此，為在最大程度上保障建筑的質量和安全性，就需要在概念設計的過程中考慮到實際建設情況，滿足基礎設計要求。

4.概念設計和結構措施在建筑結構設計中的實際應用

4.1 通過結構力學完善結構體系

在建筑結構設計的過程中，概念設計和結構措施能夠有效發揮自身的作用，提高設計的科學性。為確保能夠滿足建筑質量要求的同時完善結構體系，就需要在設計過程中充分利用結構力學來完成合理計算。建筑結構體系的質量直接影響著各部分結構構件的連接和穩定，因此，為確保構件之間的應力能夠不受干擾，發揮更好的效果，就需要在結構力學的基礎上合理分析不同構件的承重情況，根據分析結果選擇合理的結構方式。通過這樣的方式能夠有效提高計算的準確度，確保建筑結構體系能夠具備安全性。除此之外，還需要在滿足建筑結構體系要求的同時，嚴格把控單體構件的質量，以此來計算整個結構的應力，在此基礎上實現不同構件之間的最大應力，提高建筑的質量。

4.2 提高設計方案的合理性

建筑結構設計的水平取決于設計方案的質量，因此，若想提高設計的合理性，就需要完善設計方案，結合建筑的實際情況完成方案的制定。此外，設計方案也在一定程度上影響著工程的成本支出情況，對于工程的而經濟效益起到重要影響。在制定設計方案時，就需要同時兼顧質量和成本兩個因素，從不同角度出發制定多個設計方案，通過對幾個方案的比對，選擇性價比最高的一種作為最終執行方案，并對其進行反復核實，確保能夠滿足工程建設的各項需要。設計方案的合理性能夠提高概念設計和結構措施的效果，對于工程具有重要的促進作用。

4.3 科學選擇施工材料

在建筑工程之中，施工材料是重要的施工基礎因素之一，施工材料的質量基本上決定著整個工程的質量。因此，在建筑結構設計的過程中，若想在最大程度上發揮概念設計和結構措施的作用，就需要提高施工材料的質量，嚴格遵循工程標準完成材料的選購，減少對設計質量的影響。例如，在選擇鋼筋材料時，需要充分考慮到材料的剛性、韌性、可焊性等因素，確保設計方案之中對鋼筋的應用能夠得到實現。

4.4 確保建筑主體的對稱性

就目前我國建筑工程的建設情況而言，其采用的主體結構形式大多數都具有對稱性的特點。對稱性能夠減少建筑的扭矩力，提升穩定性和安全性。因此，在建筑結構設計的過程中，就需要遵循對稱性的特點，在對稱性的要求之下完成設計。除此之外，還需要對建筑結構間距離進行相應的調整，以充分發揮對稱性對抗側力結構起到的作用，通過科學合理的設計來提高建筑整體結構的契合性和穩定性，確保建筑安全。

4.5 發揮協同設計的作用

隨著建筑技術的不斷發展，設計人員在運用概念設計和結構措施完成建筑結構設計的過程中，越來越重視協同設計的作用[2]。通過協同設計能夠提高建筑結構的基本性能，減少建筑的自重，還能夠滿足結構的設計要求，對于提升建筑結構設計水平具有重要意義。例如，在建筑結構的設計過程中，梁彎矩取決于對應梁的長度和尺寸，而對上梁中和軸附近材料并沒有進行有效地利用，使得矩形截面受壓構件的進一步使用出現問題，導致后續施工質量難以保證。在這樣的情況下，就可以采用協同設計的方式，滿足結構基本需要的同時，針對個別細節問題進行分析，采取有效的措施提高利用率，使設計更符合建筑要求。

4.6 協助建筑結構安全體系的構建

在建筑結構設計之中，建筑結構安全體系的構建也十分重要。為有效滿足這一要求，就需要實現概念設計和結構措施的相互協作，通過二者的協同操作來完善安全體系的構建，在構件完好無損的情況下提高建筑結構的承載能力，并提升建筑結構設計的實用性。在建筑結構設計特別是高層建筑結構設計的過程中，構件的承載力對于整個建筑的安全性起到重要影響[3]。以往的建筑結構設計往往會減少對短柱的使用，但隨著高層建筑物數量的增加，建筑結構底部縱向承載壓力越來越大，需要更多的應用短柱來提升支撐效果。與此同時，為防止建筑物受壓力過大而產生變形，進而造成安全事故引起人員傷亡和財產損失，在設計過程中還需要對水平壓力進行把控。在這樣的情況下，就需要發揮概念設計和結構措施的作用，有效利用大型圓柱鋼管，將其安插在建筑的內部，起到分散水平壓力的作用，防止建筑物出現變形，提高建筑的安全性。

結論：

通過文章可以得知，在建筑結構設計的過程中，概念設計和結構措施具有重要作用，將其應用在建筑工程中能夠直觀展示設計效果，有效提高建筑結構設計的科學性?；诖?，本文從建筑場地、建筑結構體系、建筑主體結構和建筑基礎設計幾方面闡述二者在應用過程中需要考慮的因素，并從結構體系、設計方案、施工材料、主體對稱性、協同設計和建筑結構安全體系幾方面分析具體的應用，對于提高建筑結構設計的合理性具有重要意義。

參考文獻：

[1]丁暉.概念設計與結構措施在建筑結構設計中的應用分析[J].居舍，2021，4（12）：74-75.

[2]李敬超.概念設計與結構措施在建筑結構設計中應用[J].建筑技術開發，2021，48（13）：5-7.

[3]羅長生.分析概念設計與結構措施在建筑結構設計中的應用策略[J].中國建筑金屬結構，2021，26（06）：66-67.

（本文作者單位為山東省魯商冰輪建筑設計有限公司，山東濟南，250101）