概念设计在建筑结构设计中的应用分析

吕杰

摘要：本文简单介绍了概念设计的含义，对其在建筑结构设计中的重要性进行了分析，同时探讨了概念设计在建筑结构设计中的具体应用，以供参考。

关键词：建筑结构设计；概念设计；应用

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2017）05-46-02

前言

概念设计是一种新型的设计理念，是工程设计人员以理论知识为基础，结合多年的工作经验总结出的设计方法，是理论知识是实践经验完美融合的成果，也是评判工程设计人员综合能力高低的重要标准，概念设计能够保证建筑结构设计更加科学、合理，在现代建筑行业结构设计中发挥着重要作用。

1概念设计的定义

建筑工程设计者在进行数据计算以前，无法以理性的思维分析某种特定情况，或者是出现了规定以外的实际问题，仅凭借工程经验和基本设计原理进行理论分析的设计过程即为概念设计。为实现设计的根本目标，建筑结构设计者需要对建筑的整体实施全面的分析，同时准确把握整体和个体之间的联系，然后在遵循规范流程的基础上，运用合理的设计思维，站在宏观的角度上进行思考与设计。比如在地震多发地带，为确保建筑结构安全，在开展设计工作时，一些设计者会采用隔震消能措施，不同项目的具体方法有所差别，一般常见的就是在基础和主体间设置隔震层。除了这种常用方法，设计者还可以在建筑顶端设置反摆设备，通过反摆装置提供的反向作用力，减弱地震对建筑造成的影响，达到保证建筑稳定的作用。

2建筑结构概念设计的重要性

2.1完善了计算机设计的不足

在现今的建筑结构设计过程中，大多数设计工作都是利用计算机完成的，此种设计方法便捷而且高效，耗时短且计算结果较人工手算正确率高，能够为设计人员提供很多便利，但是计算机设计也同时存在较多缺陷。设计人员在借助计算机对建筑结构进行辅助设计的时候，由于计算机运行的简单、高效以及智能化特点，部分设计人员认为全部设计工作由计算机完成即可，对计算机软件产生过度依赖心理，忽视了对软件结果正确与否进行甄别的重要性，在结构设计知识和设计技巧方面的学习意识明显不足，导致建筑结构设计水平参差不齐。一些设计人员没有认识到计算机软件运行双面性，即只看到了计算机软件的便捷性，没有认识到计算机程序运行参数设置错误时导致的严重后果：再加上在选择适用于具体工程项目的软件程序的计算假定有时候可能会出现不合适的情况，这些都会直接影响到建筑结构设计结果的准确性。将概念设计应用于建筑结构设计中能够促使设计人员加强自身学习，合理解决计算机软件设计中存在的缺陷，完善了计算机软件设计的不足，从而提高了建筑结构设计的安全性、合理性、适用性和经济性。

2.2优化了建筑結构设计

熟练掌握建筑结构概念原则并加以合理运用是每一个结构设计师的最基本的职业素养.将概念设计原理运用于建筑结构设计中能够将结构设计进行合理优化，在提高建筑结构的安全以及可靠性方面发挥了重要作用。概念理论在《建筑结构设计统一标准》中就有提及到，其以概念理论为核心提出了一系列相关设计准则，为概念设计理论的实际应用提供了重要参考依据。概念设计要求设计人员充分发挥自己对结构原理思考能力，将理论化的想法具体化，以所掌握的建筑结构概念理论知识，并利用多年积累工程经验所形成的系统思维方式对整体结构进行全面把控，从而减少了结构设计风险，能够有效避免结构工程设计中不安全因素的出现。利用概念设计原理还能够及时发现建筑结构设计过程中存在的问题，通过科学合理的措施加以解决，在极大程度上保证了工程结构设计质量。

3概念设计在建筑结构设计中的应用

3.1在建筑场地选择中的应用

在建筑工程结构设计过程中，为了保证建筑结构设计的科学性和经济性，首先需要做好建筑工程场地选择工作，只有有效提升场地选择的合理性，才能保证建筑工程后续设计能够有效开展。因此，在建筑工程场地选择中，需要运用概念设计方法，具体而言，需要综合考虑以下几个因素：（1）地形因素：地形条件会对建筑结构设计的合理性产生较大影响，甚至会对建筑结构稳定性造成很大的安全隐患，因此，在进行建筑结构设计过程中，应该综合考虑建筑结构设计要求和工程项目的实际情况，以此选择出最符合工程建设需要的地形。（2）地质因索：地质因素也会在很大程度上影响建筑结构设计的安全及经济性，其会对建筑工程基础结构设计方法产生较大影响，因此，在进行建筑工程项目场地选择时，应该对施工现场地质条件因素进行科学的、合理的评估，以确保地质条件能够满足工程项目建设的要求。（3）抗震性因素：建筑结构抗震性会直接影响建筑结构设计的结构体系，因此，在建筑工程结构设计中，必须充分考虑抗震因素，优化建筑工程的抗震设计方式，仅提高建筑物的抗震构造措施，不提高抗震措施中的其他要求，这样才能够有效提升建筑工程结构设计水平。

3.2在计算机分析中的应用

计算机辅助设计是建筑结构工程设计中必不可少的环节，但是，在建筑工程设计实践中，建筑结构设计效果往往并不尽如人意，难以达到设计初衷.计算机参数正确与否对计算假定及计算结果合理性影响很大，这也会导致结构设计的不科学。计算机分析时应用概念设计，就是要求结构设计师不把计算机软件分析结果作为唯一的设计依据，还需要设计师对结构设计知识原理的熟练掌握与应用，利用实践经验对计算机分析结果进行评估，初步判断其科学性及准确性，然后根据具体需求对设计方案进行合理适当的优化调整，这样才能有效避免过度依赖计算机分析，从而造成设计隐患甚至安全事故。

3.3在基础设计中的应用

在建筑结构设计中，基础设计是重中之重的设计内容，基础工程往往施工后较为隐蔽，不易修复，在基础设计过程中运用概念设计理论加以分析，能够有效提升基础设计的合理性，避免安全问题。在设计过程中，首先需要对建筑工程施工现场环境以及地质条件进行全面勘查，确保结构设计形式符合地理条件要求，通过概念设计确定建筑结构形式基础。在建筑工程设计过程中，常用到的基础形式包括天然基础、桩基础、筏型基础、箱形基础等多种，其中，筏型基础的地基所承受的压力远远小于上部结构承受的压力，因此可以将地基荷载分散到上部结构中.这样能够有效避免出现地基不均匀沉降现象。另外，建筑物使用箱形基础，地基会与周围地层形成紧密的整体，建筑所承担的压力将会分摊给地基，因此能够有效提升建筑结构的整体稳定性。又如桩基设计中考虑桩、土、承台、上部结构相互作用，兼顾荷载与抗力平衡，优化桩型及布桩方式，增强可靠性和耐久性，可以说，概念设计是桩基设计的核心。

3.4在建筑结构抗震设计中的应用

《工程抗震术语标准》JGJ/T 97-95中定义：“抗震设计是对地震区的工程结构进行的一种专业设计，一般包括抗震概念设计、结构抗震计算和抗震构造措施三个方面”，可见抗震概念设计的重要性。将概念设计方法应用于建筑工程抗震设计中，结构平面布置应力求简单、规则，避免刚度、质量和承载力分布不均匀，是抗震概念设计的基本要求，在同一工程中，通过控制各次要部件和主体结构在地震中破坏的顺序来达到抗震防御目标，通过加强构件间的连接来充分发挥各构件的承载能力和变形能力，以提高结构整体抗震性能，同時还应该综合考虑建筑主体的结构体型和各个部分的基础体系之间的力学关系。另外，通过调整建筑物质心、平面形心及结构刚心间的距离，可使得这三者尽可能靠近，进而最大限度的减小结构体系的扭转力，增强整个结构的稳定性，提高结构的抗震能力，节约建筑工程造价。规划设计

3.5在高层结构设计中的应用

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010中3.1.4和3.1.5条文解释规定：“高层建筑结构概念设计原则，宜采用规则的结构，不应采用严重不规则的结构”。高层建筑受到水平负荷时，则会产生高层建筑结构侧移现象发生，这是高层建筑设计中的一个重点与难点问题，对此，结构设计师都必须要给予充分重视。在高层建筑结构工程设计时，设计师必须坚持概念设计基本原则，要充分考虑相关的要求与标准，同时还应多做结构方案必选，尽量选择更科学、更合理的抗侧力体系，另外，还需要对建筑物四周其他既有建筑物的位置、结构等进行综合、全面的分析，既有建筑物对拟建建筑物的风压布局所造成的影响进行综合的考量，必要时可做风洞试验。这样才能够采取有效的措施提升建筑物的竖向承载力及其水平承载力，使其能够保证平面结构的简单性以及规则性。高层钢结构建筑的选型，也应注意概念设计，如减轻结构自重对减小结构地震作用有重要意义。

4结束语

影响建筑结构安全的因素有三个层次：结构方案、内力效应分析和截面设计。结构方案属概念设计的范畴，由此所决定的整体稳定性对结构安全的重要意义远超过其他因素。所以，利用概念设计对建筑特点进行分析，优化结构设计方案，对其结构设计要求及设计形式进行准确把握，保证建筑工程质量为前提，提高结构设计水平，使设计效果更加理想，力求设计出集安全、可靠、经济等多方面特点于一身的高质量建筑。

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现代物业杂志社

2020-01-16