建筑结构设计中的概念设计

陈宗飞

摘 要：建筑结构设计中的概念设计是新兴的设计理念，逐渐被建筑结构工程师运用于现代建筑设计之中。这种理念的逐渐成熟，促进了我国建筑行业的进步和发展，对于结构设计的改革也有很重要的意义。本文从概念设计的重要性以及概念设计的推广方面来阐明概念设计在建筑结构设计中的作用。

关键词：建筑结构；概念设计；结构设计

随着时代的进步，科技的发展，我国人民的生活水平的提高，人民对生活质量的要求也逐渐提高。为了满足人们日益增长的物质文化需求和满足消费者的需要，我国的建筑行业在建筑结构方面的设计也在变革。在国外先进设计理念的影响下，我国结构工程师也在总结自身的设计经验，利用概念设计的新理念来进行建筑结构设计。

1 概念设计的概念

所谓的概念设计一般指是以工程概念为依据，不经数值计算，用符合工程客观规律和本质的方法，对所设计的对象作宏观的控制。尤其在一些难以作为精确力学分析或现存规范中难以顾及的问题，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则的设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。

2 概念设计的重要性

在传统的建筑结构设计中，结构工程师依据以前的设计施工经验，经过不断的总结和完善，设计经验与理念在实际工作中得到发展和创新。随着时间的推移，经验不断丰富，设计理念不断更新，设计的作品也逐渐成熟。但是，由于很多工程在创新方面的努力不够，习惯依据规范和设计手册等传统方式，只是借鉴以前的设计风格和设计手法。不仅对于国外、国内的先进技术和理念没有给予足够的重视，在设计中进行改进和运用上也过分依赖设计程序，热衷于传统设计，缺乏创新导致手工的设计作品不符合设计的要求。有的工程师在设计的过程中，因为过度依赖设计程序，对运算数据不质疑、不验证，没有足够认真和质疑的精神来对待设计结果，造成遗漏程序设计中的错误。另外，结构设计中需要运用的知识涵盖建筑学等很多方面，很多知识是在实际工作经验中总结的，或者是自己的领悟得出，并非在学校学习的系统知识，比较分散又不容易记忆，导致在设计中也不容易运用。概念设计的重要性不仅在于概念设计与传统设计理念的优点融合，而且可对传统设计的不足之处进行改进，将计算理论的漏洞从整体的角度来进行解决。

3 概念设计的所要遵循的原则

3.1 优化建筑结构体系

建筑结构体系是概念设计的重要体现。在结构体系中，设计人员能够将整个建筑的构成完整、清晰地呈现出来。在建筑结构体系中，我们看到的每一个结构组成部分都是统一、不可分割的完整实体，而不是建筑中单一部件的个性呈现，各个部件之间只有组合在一起时才具备建筑实体的具象涵义和建筑结构价值，倘若将其中某个部分分割开来，结构便不是真正意义的结构，体系也无法继续发挥其应有的效能。因而在规划结构体系时，切不可将其中某个部件拿出来，否则将失其特定的内涵和价值。

3.2 要选用适用的计算简图

在进行计算简图选用时，要明确的选择那些能够有某些构造措施来保证的计算结构简图。作为结构计算的重要组成部分，计算简图的选用是否得当一定程度上来说是决定结构计算是否准确、能够确保结构安全的关键前提。所以说，在计算简图的选用上要慎之又慎。

3.3 数据结果精确分析

建筑结构的数据结果是结构计算的重要目的，所以说，在这一过程中，要严格对待，不能盲目进行。能否实现数据结果，是决定建筑结构能否顺利進行、确保建筑结构安全的重要途径和重要条件。从计算数据的输入、计算过程、计算结果的三部分严格审查。同时，外部因素同样可导致数据计算结果不精确，例如不同计算工具的使用、不同程序软件的使用等都可造成计算结果不精确。所以在计算机结果时，设计师应该更多的给予人的思维，而非机器化处理的结果。

4 建筑结构设计中主要结构措施

4.1 建筑结构体系和协同工作

协同工作概念在工业产品的制造和设计中广泛地应用，主要的含义是针对任意一个工业产品，在没有充分达到使用寿命规定的时间，在生产过程中每一个结构构件倘若出现损害，都会造成机器的非正常运行。但是在工程建筑结构设计中，协同工作通常是指在工程建筑过程中每一个构件都可以发挥其自身作用，还会和工程建筑中其他结构构件相互配合。这不仅要求工程结构构件具有一定长的使用寿命，同时还需要构件所承受的荷载力保持一致，不能出现长期受力不均的现象。建筑工程结构协同工作中，应该正确处理上部结构和桩筏基础之间的关系，并有机结合在一起。例如建筑工程砖混施工中，这就需要依靠构造柱和钢圈之间形成一个统一的整体来预防自身刚度所带来的不均匀沉降的现象。

当建筑结构受力时，在工程施工中每一个部件都可以达到较高的应力水平，并能设计出较为理想的运行状态。建筑工程进行多层结构设计时，尽量避免出现短柱现象，主要目的是为了提高在相同建筑平面中所承载的能力，在逐渐增加的高层建筑中，出现短柱现象日趋增多，为了降低这种状况，需要使同层结构的抗侧能力在相同的水平位置上发生位移现象。

4.2 协同工作中建筑材料的利用率

在建筑结构设计中协同工作不但可以提高建筑结构的稳定性，同时还可以提高建筑材料利用率。通常可以理解为，建筑材料利用率越大，协同工作能力和结构稳定性越大。我国在建筑结构设计过程中，最根本的目标是要求用少量的投入获得最大的收益。因此，针对建筑材料使用是建筑结构设计中最根本的要求。例如在建筑结构设计中矩形截面是普遍存在的受压构件，矩形截面主要的构成材料在建筑结构设计中利用率过低，主要原因是：一是建筑工程施工中梁中轴周围建筑材料应力水平较低，还有一个原因是由于工程中梁的弯矩程度随着梁长的变化而不断的变化。针对等截面梁而言，在工程结构中绝大部分区域中应力较低。基于这种受力情况下，在建筑结构设计中采用概念设计结构进行分析研究，调整梁截面中应变梯度的变化，使得构件保持一定的轴心受力，才可以提高建筑材料的利用率。同时，通过一段时间的研究和探索，产生了平面桁架结构，平面桁架结构是将工程中多余的建筑材料去除，不仅可以节约成本，还可以减少建筑材料的自重。最后，协同工作的原则也是整体工作的原则。

参考文献

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