结构设计中概念设计的应用

结构设计中概念设计的应用

李杨

上海民防建筑研究设计院有限公司江苏分公司  江苏南京  210000

摘要：近些年，我国建筑行业现代化水平不断提高，各种全新的设计理念层出不穷。其中，概念设计以其精准性、便捷性、全面性与宏观性脱颖而出，成为新时期最受建筑结构设计工作人员青睐的设计理念。但通过实际调研和文献综述发现，我国大多数建筑企业还没有意识到概念设计对结构设计的影响，也没有形成完善的概念设计体系。为此，本文从概念设计的重要性出发，深入探讨了其具体应用。希望能为建筑企业与结构设计人员提供参考。

关键词：建筑企业；结构设计；概念设计；应用

前言

随着我国城市化水平的提高，建筑领域的发展空前迅速，现行施工工程的规模越来越大，建筑结构越来越复杂，这都对传统结构设计工作产生了冲突。若建筑结构设计缺乏概念设计，就会导致施工的质效无法达到标准，建筑的安全系数下降，最终影响建筑企业的施工效益，为解决这一问题，建筑领域的施工设计人员必须加强自身对概念设计的理解程度，提高概念设计在结构设计中的占比，从而提高建筑结构设计的可靠性，为后续建设奠定基础。

一、概念设计在建筑结构设计中的重要性

（一）优化建筑结构设计方案

概念设计包含架构与对比两种方式，其能够有效帮助设计人员制定更加完备的建筑结构方案，优化整体施工过程。在此基础上，建筑企业需要将整体建筑各方面需求全部纳入考量范围，构建完善的设计框架。设计框架能够大幅度降低设计人员的工作任务量，删除不必要的设计步骤，降低成本，提高经济效益[1]。

可以看出，现代化建筑结构设计与概念设计密不可分，只有通过概念设计才能确保结构设计的科学性满足现代化建筑需求，从而为后续施工奠定基础。

（二）创新建筑结构设计模式

现行结构设计已经从粗放式设计转变为了经验式设计，需要设计人员在过往设计历史的基础上展开审核工作。从本质上来说，概念设计是基于工程实况的思路方案，其需要设计人员具备较强的专业水平，通过宏观的科学设计来完善建筑结构问题，提高设计质效。传统结构设计对信息化与数字化技术的依赖程度过高，但这些高新技术智能化水平较低，只能够根据当地施工规范进行设计，无法快速且精准地发现施工潜在风险。而引入概念设计后，就需要通过人工的方式进行全面审视，人工所具备的创新思维与创新能力能够大幅度提高方案的可行性与实用性[2]。

二、概念设计在建筑结构设计中的具体应用

（一）场地规划

场地规划是建筑结构设计的基础，只有确定了施工的范围，才能够开展勘察工作，为后续的施工设计提供依据。其规划效果与后期的设计、建筑质量存在直接关系，在这一环节引入概念设计，能够快速且精准地找出场地规划中的漏洞，并制定有针对性的解决方案。

概念具备全局性特点。这能够让设计人员有条件从更高的设计视角审视区域内的地理信息，并根据建筑物结构优化规划方案，避免建筑后期设计与施工受到地质、地形等的冲突。

比如，在设计某高层建筑的过程中，引进概念设计后，设计人员就需要综合建筑物的高度、人流量、光照、降水等信息，从而找到建筑设计与施工用地的平衡点，进一步提高场地的可利用性[3]。

（二）基础设计

对于结构设计而言，基础设计是其核心，后续的设计工作都要围绕基础设计来完成。这就对设计人员提出了更高的要求，需要确保建筑的基础结构能够发挥其作用，避免出现沉降或坍塌事件。而引入概念设计能够进一步加强基础结构的承重性能与刚性。

例如，在设计某高层建筑的过程中，设计人员在地基筏形基础设计环节引入概念设计，能够找出最合适的集中板式类型，并根据实际需求进行取舍，确保地基设计得科学合理，为后续工程开展提供条件。

需要注意的是，概念设计需要与信息化、数字化技术进行结合，不能完全采用人工完成任务。否则就会导致设计人员需要将全部精力投放在数据的采集与计算工作上。另一方面，建筑企业需要确保设计人员对现行砼特性有较高的了解程度，以满足建筑工程项目的实际需求[4]。

1. 锚杆深度

剖面设计需要设计人员有较高的政治敏感度，需要时刻把握可能会发生改变的地方设计标准，避免锚固深度的设计不符合施工标准。正确的锚杆深度能够赋予建筑结构更精准的重心点，从而提高建筑物稳定性。

2. 建筑物高度比

高度比除了会影响建筑结构的安全系数外，还会影响施工造价。所以，建筑企业需要通过引入概念设计的方式提高对建筑物高度比的控制力度，提高控制效果。

3. 缓慢过渡

影响建筑竖向结构传力性能的因素是多种多样的，这就要求设计人员设计建筑剖面时，借助概念设计赋予其缓慢过渡的性能，避免建筑竣工后出现竖向结构大幅度变化的现象。科学合理地缓慢过渡设计也能够有效提高建筑水平荷载力。

（四）平面设计

随着我国城市化发展速度不断加快，城市范围内的高层建筑数量不断上升，这进一步加剧了风荷载力与水平荷载力对建筑的影响，如果平面设计的质量不达标，很容易引起建筑物侧移，产生严重的安全事故。

以概念设计作为平面设计的主要方法，能够优化对抗侧力结构，提高建筑的抗倾覆性能。可以看出，概念设计能够有效提高平面设计质量，从而提高建筑的稳定性与竣工后的使用寿命

[5]。

（五）抗震设计

抗震设计是对建筑物的有效保障，设计人员在抗震设计环节需要对施工现场的各项参数进行深入分析，制定合适的砼强度与尺寸。

除了要计算建筑刚度之外，还需要计算当地地震力阈值，以此为依据决定后续配筋数量。通过实地调研可知，当地地震力、建筑结构刚度与施工配筋数量呈正相关，所以就需要找到三项参数的平衡点，进一步提高抗震性能。

概念设计的相关信息能够为结构设计师设计依据，有助于打破传统设计框架，发挥设计人员的创新能力。

例如在某建筑工程的隔震消能设计环节，能够通过设计隔震层的方式维持建筑物主体与基础结构的连接，也可以将反摆设计用在建筑物顶层设计环节，降低震动对建筑物的影响[6]。

（六）协同工作

对于结构设计而言，协同工作是发挥上述设计功能的关键承载设计。优秀的协同工作需要提高建筑结构内部所能承受的最大合力受力，并保证建筑在该阈值内不会出现结构变化。这就要求设计人员需要以概念设计为指引，尽可能提高构件选配与安装的合理性，确保构件之间存在联系，以便发挥每一个构件的作用。同时，协同工作也代表了结构内构件在受力情况下的表现[7]。设计人员必须在其他需求的基础上，尽可能提高建筑结构刚度，以满足建筑对承载力的需求，避免建筑面积占有与平面利用出现无意义浪费，这能够降低建材消耗，有利于加强建筑企业的成本控制力度，也能够减少建筑垃圾的产出，实现环境效益与经济效益的双丰收。

结语

综上所述，在城市化影响下，我国大力发展建筑行业，而社会提出的各种新要求都在不断冲击着设计人员的设计理念。因此，设计人员要保持终身学习观，通过参加培训活动深入理解概念设计，并将其用到实际工作之中，并通过不断积累的经验对其进行优化，进一步完善现行概念设计体系，加快我国建筑行业发展速度，为我做后续城市化进程提供更加先进的设计手段。

参考文献

[1]孙正博.浅析概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建材发展导向,2022,20(20):70-72.

[2]代立珠.建筑结构设计中概念设计与结构分析[J].大众标准化,2022(16):106-107+110.

[3]阮亚军.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].住宅与房地产,2021(34):94-95+100.

[4]余咏红.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J].房地产世界,2021(15):41-43.

[5]李宁.概念设计在建筑结构设计中的应用分析[J].工程技术研究,2021,6(15):220-221.

[6]孙国红.建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用[J].绿色环保建材,2021(07):65-66.

[7]李敬超.概念设计与结构措施在建筑结构设计中应用[J].建筑技术开发,2021,48(13):5-7.