建筑結構設計中概念設計的應用

張超軍

石家莊融創貴和房地產開發有限公司（050000）

0 前言

當前，建筑項目的建設過程較為復雜。結構設計作為關鍵組成部分，不僅決定了建設項目順利實施的可能性，而且為后續建設奠定了堅實的基礎。為了使建筑項目本身的功能最大化，必須確保建筑項目中的各個項目相互交互，以進一步確保項目的質量和安全，這就需要將建筑設計標準提得更高。建筑單位各部門的工作進度必須嚴格符合工程結構設計，確保多個項目的可持續發展，為建筑工程質量打下堅實的基礎[1]。概念設計的結構元素統稱為結構語言。結構設計涵蓋了許多結構元素。結構設計師將每個結構元素都體現在設計計劃藍圖和工程圖中，以顯示直觀的圖形。必須按照土木工程規范有條不紊地進行建筑結構設計和技術施工，以確保建筑結構設計科學、安全。

1 概念設計的基本概念

1.1 概念設計的內涵

在概念設計的最初應用中，建筑師根據設計概念評估建筑設計計劃，并參考過去的實踐經驗，比較和分析概念設計，在宏觀層面上控制建筑結構的形狀，參照比較結果，執行建筑結構設計方案，調整并實施所需的隔震設置，以實現最佳設計效果。概念設計對建筑設計有很大影響，例如資本投資、施工時間和安全問題。對概念設計的巧妙運用使最終的結構設計計劃更加科學、合理、安全和可靠，更有效地減少了估算和計算錯誤，節省時間，改善架構設計的經濟合理性。可以看出，概念設計是建筑結構設計最重要的數據庫之一。

1.2 概念設計的實施步驟

設計特定應用程序概念的過程本質上是重復整個過程的逐步優化過程。通常，概念設計分為四個主要階段:分析階段、綜合階段、評估階段、完成階段。在進行下一階段之前，每個步驟都必須達到預期的目標。在任何階段發現計劃中不合理的部分，均需要重新實施設計、計算和評估，直到達到目標為止。

1.2.1 分析階段

分析階段本質上是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，分析后可以最大化各種信息。

1.2.2 綜合階段

綜合階段是概念設計的最重要階段。在這個階段，概念設計師使用其在各個方面的經驗和知識制訂設計計劃，然后以圖紙的形式展示設計計劃[2]。綜合階段實質上是設計用來具體形式顯示和處理建筑設計師的相對抽象的設計概念，是概念設計中的關鍵環節。

1.2.3 評估階段

評估階段是將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。在評估設計計劃時，首先要創建一個功能模型，然后使用各種公式對每個計劃進行比較和分析，最后才是最經濟、合理、安全和可靠的選擇，選擇一個高效而可行的設計計劃。

1.2.4 完成階段

完成階段主要根據已制訂的建筑結構設計計劃執行，以減少后續的冗余設計工作。

2 概念結構設計對建筑結構設計的影響

隨著科學技術的飛速發展，我國的建筑設計能力正在逐步提高，極大地促進了結構設計的發展，促進了建筑業的可持續發展。過去的傳統建筑設計無法滿足人們不斷增長的需求，建筑師需要使用新技術來提高建筑水平，使用新概念來翻新建筑物，促進智能建筑設計并滿足人類需求。在建筑結構設計中，概念設計的作用不容忽視[3]。概念設計比建筑設計更客觀，這兩個要素的結合創造了一個虛擬建筑，將成為建筑業發展的基礎。

概念設計對建筑設計有不同程度的影響。在設計和建造建筑物時，如果建筑師的想法與租戶設定的目標相沖突，則會影響建筑物的結構，并產生非常不利的結果。如果概念設計和結構設計的總體方向基本相同，則可以滿足住戶的要求，這樣缺陷雖少但仍然存在，在這種情況下建造的建筑物仍將存在相應的問題。

3 概念設計在建筑結構設計中的應用

3.1 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，必須科學合理地選擇建筑剛度?？茖W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。良好的剛性還可以相應地提高空間利用率，節省建筑材料等，從而有效地利用建筑計劃，優化建筑結構。

3.2 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安全性和穩定性，降低建筑結構的扭轉力[4]。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，為確保建筑物結構保持對稱，可以對建筑物質心或平面重心的實際距離進行合理調整，并調整重心確保建筑結構保持對稱。

3.3 基于場地情況選擇建筑基礎結構

在選定的開發區域中進行調查和設計時，應根據建筑物的形狀和該區域的地形對建筑物的基礎進行科學合理的選擇。建筑基礎通常包括樁基礎和箱基礎。箱形基礎具有良好的整體剛度，可以均勻分解并將載荷轉移到基礎上，從而提供更安全、更穩定的建筑物，并防止基礎由于受到不均勻力而沉降，這樣可以有效提高建筑物的抗震性能。

樁基礎是建筑物基礎結構的另一種形式，通常在地面較軟或荷載相對交叉的多層建筑物中更為常見。這種基本結構可以將頂部產生的負載傳遞到底部，并將其分配到土壤上，從而確保建筑物的安全、穩定和可靠。

3.4 合理選擇建筑場地

選址是建筑項目的關鍵，選擇標準包括：太陽光線與建筑物出口之間的距離、安全距離保護等方面。此外，還應注意危險區域的選址，使地質和地理災害不會嚴重影響安全，特別是地震的威脅。對位于危險區域的建筑項目，應提高建筑物的抗震等級，并應采取適當的抗震措施。應當科學合理地選擇施工現場，并進行必要的勘探和研究工作。

3.5 結構體系中保持協同工作

與概念設計相關的協作也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，其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，有必要利用結構柱和圈梁的作用使結構一體，并共同承受力，以防止建筑物出現質量缺陷[5]。

隨著多層建筑結構的數量持續增長，短柱現象越來越普遍。為了確保每個組件都具有良好的應力水平，應在圈梁結構中最小化短柱，以便有效提高同一平面的基本承載能力。必須提供相同的層來抵抗橫向力，必須保持相同或接近的水平位移，以確保在結構系統中可以實現協同作用。

3.6 合理的結構體系

抗震設計應著重于測量結構的抗震性能，有目的地結合所選結構材料的差異。實際上，較常見的結構系統包括許多方面，例如鋼結構、鋼筋混凝土結構等。最常見的是鋼筋混凝土結構，主要包括框架結構、剪力墻結構和框架芯管結構。在一定程度上，鋼筋混凝土結構受建筑功能、建筑高度、抗震設防強度、工地條件、經濟條件、建筑條件、建筑材料和其他相關因素的影響，可有效地接受更加科學和智能的結構系統的挑戰。

4 結語

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。要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，以便構建更科學、完整的建筑結構體系，完成節省建筑原材料的目標，為建筑設計帶來更多好處。