建筑结构设计中概念设计的运用朱涛

建筑结构设计中概念设计的运用朱涛

朱涛

北京中咨海外咨询有限公司北京海淀100048

摘要：随着我国社会经济的发展，我国建筑工程项目越来越多，建筑结构设计多种多样。传统建筑结构设计方法需要适应新的发展形势，紧跟时代步伐。为了避免过度依赖计算软件的结果，使得筑结构设计结果符合力学要求及规范要求，结构设计人员应将概念设计应用到具体的建筑结构设计工作中，在提高设计水平同时提升建筑的安全性。本文对概念设计在建筑结构设计中的应用进行了探讨。

关键词：建筑结构设计；探讨；概念设计

引言

建筑结构设计作为建筑工程项目施工中的一个重要环节，对工程安全性、结构稳定性、经济性等均有比较大的影响，所以提高对建筑结构设计的关注非常重要。随着人们对建筑工程要求不断提升，需要对设计方式、设计理念等进行改变，其中概念设计是一项非常有效的设计理念，可以更好地满足客户需求，具有较高的应用价值。

1建筑结构设计中运用概念设计的重要性

概念设计在建筑结构的设计过程中发挥着极其重要的作用，它给设计师带来了灵感，保证了建筑结构设计的质量，为设计工作赋予了新的活力。合理的运用概念设计这一理念能够很大程度的提升建筑结构设计的水平，促使设计人员能够发挥出更好的作用和价值，使建筑结构设计的最终效果得到提高。同时计算机设计中存在一些不足和缺陷，应用概念设计能够有效地对这些不足进行弥补。设计人员在进行结构设计时常常广泛的使用计算机程序，然而这导致了设计人员对计算机过于依赖，忽视了自身对于结构概念的学习和掌握，无形中降低了自身的设计能力。同时采用计算机进行结构设计是有一定的限制的，导致初步设计的方案无法完成。然而还有很多设计师并没有认识到计算机设计的双面性，选择合适的软件来进行设计可以提高效率，相反的，如果使用的软件并不合适反而会导致设计中的一些隐患，这些问题会随着时间越来越明显。所以，设计师需要深入学习理解相关的概念，熟练掌握应用概念设计，在设计时选择科学合理的方案。同时在建筑结构设计中应用概念设计还体现了一定的创新作用。比起对着建筑结构设计标准和规范照本宣科的模式来说，相关设计人员可以根据自己的经验进行设计，避免了过于循规蹈矩的现象，合理应用概念设计能够在较大程度上展现创新。应用概念设计还能使结构设计的更加完善。因为设计师必须先掌握结构概念，对其有充分的理解及认识，具有清晰的设计理念的设计师才能对如概念混乱这类问题进行较好的预防。如果能够较好的掌握相关概念，那么在出现问题时，也能快速的找出其原因并且制定有效的解决方案，同时提升其结构方案的可靠性。

2概念设计在建筑结构设计中的应用

2.1概念设计在结构抗震设计中的应用

通常情况下，设计人员在针对建筑结构抗震设计中，首先都会先对初始的构建尺寸与混凝土强度进行相应的确定，然后将建筑的实际刚度计算出来，最后根据刚度的计算结果来对相应地震力进行确定，并最终将需要的配筋数量计算出来。基于地震力、构件强度、配筋数量三者呈现正比的关系，若结构强度过大，那么需要的配筋也就越多，从而产生的地震力也就越大。在具体进行建筑结构设计中，若为了提升建筑抗震能力，单纯的只增加配筋数量，虽然建筑结构强度得以提升，但地震力作为一种动力荷载也会随之增加，如何寻找其中的平衡点是设计人员在进行建筑结构设计过程中的难点。而通过概念性设计在建筑结构设计中的应用则很好的解决了这一问题，首选，概念性设计为设计人员提供了更为广阔的设计思路，从而使得结构抗震能力效果得到迅速提升。例如在对建筑结构之间进行设计时，不再单纯从建筑物本身角度考虑抗震问题，转变设计思想从建筑物主体与基础进行考虑，在其主体与基础之间通过设置隔震层，从而有效提升了建筑整体的抗震效果。

2.2设计材料利用率

原材料的使用效率对协同办公起着重要的作用。一般情况下，结构的协同工作程度与材料的利用率之间是成正比的，然而从优化设计的角度来进行分析，结构性能良好的设计方案不一定会使材料的利用率得到提高。在对建筑结构进行不断优化的过程中，一定要对建筑结构的成本进行有效控制，这就使建筑结构的设计要求更高了。建筑结构的矩形截面量是最基本的受弯部件，与其他材料进行比较，其使用效率非常低。造成这种情况的原因主要有两点：①与中和轴相接触的材料应力水平不高；②梁的弯矩顺着梁长不断发生改变。如果梁的截面存在着一定的应变梯度，要想提升材料利用率，就要重新构建轴心受力，使平面桁架出现受拉钢筋与桁架的下弦向对应、梁的受压边与桁架上弦相对应的情况。

2.3建筑场地及结构构件选择

概念设计在建筑结构设计中的应用是多方面的，比如建筑场地的选择；结构体系的确定；局部特殊构件的结构体系确定，比如大跨度楼、屋盖，大悬挑雨篷，大跨度采光顶篷，大跨度连廊等等；结构抗侧力构件的布置；跨度尺寸模数的确定；高层建筑长宽比、高宽比与建筑方案的协调；高层建筑核心筒平面位置的确定以及核心筒与建筑，设备功能的协调等。对建筑场地的选择，需要综合地质情况、风荷载、地震带、建筑造型、建筑立面、建筑功能、城市天际线的制约等各方面因素，综合考量，是一个典型的概念设计。

2.4高层建筑结构设计

概念设计在高层建筑结构设计中的应用，常见的有结合建筑方案和平面布置控制高宽比，长宽比；根据建筑平面布置和建筑功能，设备要求合理布置抗震墙与核心筒，以及确立核心筒位于整个建筑平面的什么位置，是中置？偏置？是单筒或双筒？目的是为了使结构刚度中心和质量重心尽量重合。针对不规则平面布置出现的薄弱点，做特别加强处理比如加强楼板刚度等措施。这一点体现的很明显。作为构件设计，常规的楼板厚度就可以满足承载能力和变形能力的要求，但是从概念设计的角度出发，采取加强薄弱点的楼板刚度这一具体的结构措施，就可以大大提升整个结构的抗侧力刚度，对于抗震性能设计，以及控制计算指标都有很积极的效果。

2.5在基础结构设计中的应用

在整个建筑结构设计中，基础结构设计是极为重要的一个环节，概念设计在这类基础结构设计过程中能够发挥理想的效果。基础结构设计过程中的具体内容中，对基础结构设计方案进行合理的选择是最为重要的。设计人员要根据不同的基础结构要求和场地的地质特点，选择最为合适的方案来设计。基础结构类型主要有以下几类：①独立柱下基础，在当前的建筑工程项目中独立柱下基础结构是很常用的，它具有较好的均匀性和整体性，能够较大程度的把上部建筑结构所产生的荷载均匀的传递到地下，提升其稳定性；适用于多层框架结构且地质条件较好的场地；②条形基础及筏形基础，适用于层数高荷载大的高层建筑或者是层数较少、且地质不太好的建筑；③桩地基适用于基础持力层较深的各类建筑；④桩筏基础，适用于地质条件不好，持力层深的高层超高层建筑。

结语

在建筑结构设计中，为了确保设计方案的科学性和实用性，设计人员应当根据建筑的概念进行结构设计，设计出一套适用于施工的建筑结构设计方案，才能确保建筑施工顺利进行。本文从建筑结构概念设计的介绍出发，分析了概念设计的现状，以及目前结构概念设计在应用时需要注意的问题，接着提出了建筑结构概念设计的具体应用，最后着重分析了高层抗震设计中利用概念设计进行优化的要点，在今后的建筑设计工作中，提出更多更好的抗震设计方案，提高建筑物的刚度，使其能更好的抵御地震灾害造成的破坏。

参考文献：

[1]段耀美．建筑结构设计中概念设计的应用探讨［J］．山西建筑，2017，43（7）：33－34．

[2]余德胜.概念设计在建筑结构设计中的应用探讨[J].江西建材，2017（5）：43-43.