建筑的结构设计中概念设计分析

刘鑫 刘繁星

摘要：随着经济的飞速发展和人们生活水平迅速的提高，人们对建筑结构设计提出了更高的要求。在建筑行业运用概念设计，能够正确的处理建筑结构设计中遇到的诸多问题，使建筑的设计更加符合人们的生活要求，发挥更大的价值。本文就建筑的结构设计中概念设计进行了简要分析。

关键词：建筑工程；结构设计；概念设计

中图分类号：TU198 文献标识码：A

引言

随着我国社会经济的繁荣发展，建筑行业的规模不断扩大，对建筑结构设计水平的提高也越来越重要。在经济全球化的新形势下，我国的建筑设计应该跟上时代的脚步，然而传统的建筑结构设计比较单调，缺乏创新，不能够适应当前的发展需求。因此，将概念设计应用到建筑结构设计中尤为重要，

一．建筑结构概念设计的原则

1.全面考虑原则

结构概念设计时，首先根据建筑的要求，保证结构方案的合理化。结构选择时应结合当地固有的自然条件和人文条件（如气候、文化背景、地质条件等）、地表结构类型及荷载情况、相邻建筑物的影响、施工条件限制等多种因素进行综合分析，最后提出合理的方案。

2.使用科学的计算简图

对简图进行计算是结构计算中的基础，选择恰当的计算简图是保证结构设计安全的重要条件。计算简图应有相应的构造措施来保证，建筑结构实际的节点不可能是纯粹的钢节点或者是铰接，但是其存在的误差必须严格限定在设计允许范围之内。

3.功能协调原则

结构概念设计时，应尽可能做到建筑、结构、设备和施工手段的功能协调，结构各个构件的受力相互协调，共同承担自重及外部荷载，从而取得尽可能大的效能和效益。例如，在结构和建筑功能协调方面，要做到建筑体型和结构体系相协调，建筑使用和结构布置相结合等。从结构受力和变形分析看，要尽可能利用结构的对称性、变形的连续性和协调性。

4.优化选型原则

结构概念设计归根到底是确定主体结构体系和结构布置，优化结构体系的前提是掌握各类基本构件的特征，根据环境、使用、建筑和荷载实况优化选择合适的基本构件，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。优化结构布置是在满足使用要求和建筑意向的前提下优化主要受力构件的布置，重要的原则是平立面宜规则、对称，具有良好的整体性，要保证构件既有必要的抗震承载力与刚度，又拥有良好的承受非弹性变形的能力。

二．概念设计在建筑结构设计中的重要性及应用

1.概念设计在结构设计中的重要性

（1）概念设计改变了计算机设计中的不足之处

在建筑结构设计方案的设计过程中，计算机设计有一定的局限性，它不能够完成方案的初步设计。在结构设计中，计算机技术得到了广泛的应用，但是计算机设计容易给设计师一种错觉，会使设计师感觉计算机程序的应用非常简单，从而过分的依赖计算机软件，减少了结构概念的学习，自身的设计能力逐渐下降。有些设计师就习惯将分析程序用到设计过程中，却不知计算机设计是把双刃剑，如果选择正确的软件会提高设计效率，一旦选择了错误的软件就会导致结构设计出现问题，这种潜在的问题会随着时间的增加而突显出来。为了弥补计算机设计的不足之处，就需要应用到概念设计，设计师需要加强结构概念的学习，做到清楚的掌握有关结构概念，并且根据所学的内容去选择最佳结构方案。

（2）概念设计使结构设计更加完美

结构概念是设计师必须掌握的，它能够带给设计师清晰的思路和全新的灵感，在保证正确设计原则的前提下，避免了定性错误、概念混乱等问题。另外，在发现技术问题时，如果能够将概念设计完全掌握，就可以对问题进行原因分析，从而及时的解决有关问题。在现行的《建筑结构设计统一标准》中，就提到了概念理论，制定了以它为基础的结构极限状态设计准则，相对比以往的设计方法，这种方法更具先进性，使结构设计方案更加科学、合理。总之，将概念设计应用到建筑结构设计中，提高了设计方案的可靠性，使设计成果更具创造性，结构设计方案更加完美。

2.概念设计在结构设计中的具体应用

（1）概念设计在抗震设计中的应用

在进行抗震设计时，我们大多是通过初定的尺寸及砼等级，来进行结构刚度的计算，然后再根据刚度推出地震力，最后再依据地震力算出配筋的数量。众所周知，地震力、配筋数量及结构刚度三者是成正比的，地震力越强大，配筋数量就越多，结构刚度也就越强。反之，配筋数量越多，结构刚度越强，地震力也会越强大。从这一关系中可以看出，用增加配筋数量的方法，反而起到了增强地震力的效果，不能算作一个好方法。而将概念设计思想运用到抗震设计中，就会是设计思路进一步拓展，它改变了传统单一的思考模式，采用了降低作用效应的新思路，为进一步提高抗震设计做出了贡献。例如隔震消能的方法，这种方法的研究就运用了概念设计思想，我们可以在基础和主体间设隔震层，或者在建筑顶端放置“反摆”，通过这些有效的措施来降低了地震力。

（2）概念设计在方案选择中的应用

在方案的选择中，要将概念设计思想运用其中，从而保证方案选择的合理性。在基础方案的选择中，我们应该综合地质条件、结构类型、荷载分布情况、施工条件等多方面因素进行考虑，从而选择出最佳基础方案。在基础设计过程中，也要用到概念设计思想，应依据地质勘察报告进行设计，倘若没有报告，要自己调查有关资料，明确建筑场地的地质情况等，只有具备足够的信息量才能使设计更准确，值得注意的是:在同一个结构单元中，不能够运用其它结构体系。另外，在设计中，应该充分的发挥地基的潜力，有必要的话还要进行变形验算。

（3）概念设计在电算分析中的应用

随着信息化时代的到来，计算机技术得到了更广泛的应用，建筑结构设计中也应用了计算机技术。虽说计算机设计给设计人员减轻了工作负担，但是由于多方面因素，计算机软件本身存在一定的问题，不同的软件情况也不相同。因此，通过计算机软件计算出来的结果会出现错误，倘若使用不同的软件，其计算结果也存在差异。针对这种情况，就需要将概念设计应用到电算分析中，在通过计算机软件得出结果后，结构设计师要凭借自身掌握的专业知识和多年的实践经验，来进行电算结果的判断，从而保证计算结果的准确性。

三．概念设计中应注意的问题

1.准确把握刚性设计

在建筑结构设计中，合理的确定建筑物的刚性是非常有必要的。总体来讲建筑物的刚度不能太大，也不能太小，结构设计师要根据具体的情况，进行准确的把握。建筑结构的刚性太大，其自身的自振周期就短，在地震中比较容易传递能量，从而给建筑物带来较大的破坏，并且造成大量的材料浪费，增加建造的成本。刚性太小的话，建筑物表现比较柔，在地震中比较容易变形，影响其整体的强度和稳定性。

2.注重整体破坏机制

建筑物设计时，考虑的破坏机制有楼层和整体破坏机制。设计人员在设计时要注重整体破坏机制，避免楼层破坏机制的发生。一般出现楼层破坏说明在设计的时候，对细节问题考虑不周全，一些部位没有发挥其承载能力。因此设计人员应将设计的重心放在实现结构的整体破坏机制上，这就需要在适当的位置布置塑性铰，并准确的把握其出现的顺序等要点。

3.注重等强度和耗能设计

在建筑物抗震结构的设计中，要认真考虑设计的原则，避免由于考虑的不周造成建筑物局部出现缺陷，在水平作用下造成承重结构的提前垮塌。因此，在设计时，一定要注重建筑结构的等强度设计。另外，在关键的部位还需要具有耗能的设计，只有这样才能减弱地震能量造成的破坏。

结束语

随着人们生活水平的提高，对建筑物的设计要求也会越来越高。在设计的过程中运用概念设计的理念，通过不断的创新和合理的分析，能够达到减少资源浪费保障建筑安全的目的。概念设计的突出优点将会受到越来越多人的青睐，它是建筑设计思想的提升，在不久的将来将会有更为广泛的应用。

参考文献

[1]于应平.浅议建筑结构设计中的概念设计[J].黑龙江科技信息，2009，(18).

[2]高醇武.概念设计在建筑结构设计中的应用[J].江苏科技信息,2009,(10).

[3]姚琦泓.概念设计在建筑结构设计中的应用[J].商品储运与养护,2008,(06).