建筑结构设计中概念设计的应用探讨

戚超

摘  要：时代的进步在一定程度上促进了人们生活水平的提升，这使得人们对建筑的需求日渐增加。建筑不仅是人们日常生活所必须的场所，也是从事社会生产所必须的场所。建筑结构的设计对后续的施工具有重要的指导作用，而以往的设计理念和方法无法更好的满足当下的需求。将概念设计应用到建筑结构的设计中，有利于保障设计的合理性和实用性，从而使建筑的使用功能充分发挥，人们的住房需求得到有效满足。

关键词：建筑结构;概念设计;场地选择

1 概念设计的概念与步骤

概念设计有利于结构设计中多样化要求得到实现，建筑师通常需要结合自身的设计经验、所掌握的设计理论，与所要进行的建筑工程项目的特点有机结合，从而进行建筑结构抗震性、整体布局规划等方面的设计。还应在初期进行建筑结构的设计时，对相应的设计方案开展概念性分析、比较等。该设计方法具有更为准确的定性、更为明确的概念和更具便捷性等优势，将其应用到实际建筑结构的设计中，既有利于保障设计的合理性和可行性，为后续的施工提供有力的保障，又有利于获取较好的经济效益。通常可对概念设计的步骤进行划分，如分析阶段、综合阶段和评估阶段，通过保障三个阶段的连续性，提高满意度。在分析阶段中应全面了解其中的问题，但该阶段极易出现数据分析缺乏准确性和完整性的问题，因此整体表现性质具有一定的模糊性。而综合阶段需要设计人员对自身的知识体系充分调动，并对实际的情况全面掌握，充分发挥自身的想象力、创新能力等，使工程设计规划得以实现。在评估阶段则是在众多的方案中选择最优的方案，整体过程的实施具有一定的循环性。设计师在进行评估时，需要应用统计数据和计算的相关工具，进而保障设计方案在技术上、经济上具有可靠性和可行性。

2 概念设计在建筑结构设计中的应用

2.1 建筑场地的合理选择

在进行建筑结构的设计时，首先应做的便是选择建筑的场地，建筑场地对设计具有决定性的影响，并且是整体建筑工程的基础性要素。在选择建筑场地时，应对防护距离、日照间距和建筑退界等因素进行综合考虑。并且在进行建筑结构的设计时，还应对抗震、保温等因素进行充分考虑，避免在危险地区进行建筑的建设。当受到土地资源的影响需要在具有一定危险性的地区进行建筑的建设时，则应做好相应的抗震等防护措施，且在进行结构的设计前，应对施工现场进行实地考察和研究分析。

2.2 基于现场情况选择建筑结构

当选择完建筑建设的场地后，应对施工现场的地形地貌、周围环境、水文条件等进行考虑，从而选择适当的建筑基础。通常可选择桩基础和箱型基础等，对提高地基的承载力，保障整体结构的稳定性具有重要意义。桩基础通常可应用在土质较为松软、符合相对大的多层式建筑的结构中，并且在高层式建筑的建设中得到了较为广泛的应用。在天然地基中应用桩基础可实现载荷自上至下的传递，进而使整体结构的可靠性、稳定性得到保障。而箱型基础在整体的刚度上则具有一定的优势，可均匀的将载荷传递给下部的结构，进而使建筑结构的整体性、稳定性得到保障。避免基础出现不均匀的沉降，或减少不均匀沉降发生的概率，有利于建筑抗震性的提升。

2.3 建筑主体结构的选择

在进行建筑结构的设计时，通常需要遵循合理性、对称性的原则，并实现扭转力的降低，使非结构构件的稳定性得以保持，并实现施工材料消耗的降低。通常情况下建筑结构的对称性主要表现为抗侧力结构主体的对称，为保障结构的对称性，可将建筑的质心距离、侧心距离等进行适当的调整，从而使整体建筑结构具有较好的对称性。

3 建筑结构设计措施

3.1 协同工作中的材料利用率

通过协同工作不仅可以实现提升结构的稳定性，同时也可以提高材料的利用率。经验表明，材料的利用率越高，相应的结构的协同工作能力以及稳定性也就越高。尤其是在当今提倡节能、环保的背景下，建筑设计中要求使用最少的投入来获得最大的产出。例如对于常见的矩形截面受压构件，这种构件在实际使用中的利用率极低，这主要是由于两个原因：首先是梁的长度变化会引发梁弯矩的变化，其次是梁的中和轴附近的材料利用率低。于是对于等截面梁来讲这种受压构件的很多区段的利用率极低。在这种背景下，通过使用概念设计结构分析，对梁截面的应变梯度进行调整，从而使构件保持轴心受力，从而有效地提升了材料的利用率。经过不断地研究与发展，又出现了平面桁架结构，从而将许多无用的材料除去，不仅有效地实现了原有结构效果，同时也降低了材料自重以及成本。

3.2 结构体系中保持协同工作

在概念设计中的协同工作在建筑结构设计中得到了广泛的应用，协同工作要求结构内部的各个构件要处于相互协作以及共同工作的状态。这种协同效应就需要结构构件在承载力极限的条件下不仅可以保持共同工作，同时也需要它们具有共同的耐久性。此外建筑结构的上部与基础应该在受到载荷时保持着一个统一整体，共同承担载荷。在使用砖混结构的建筑中为了维持协同工作要通过构造柱以及圈梁将整个结构组合成统一整体进行受力，避免建筑结构单纯的依靠建筑结构自身刚度来承受载荷。随着高层建筑的增加，出现短柱的现象也越来越多。但是为了保持每个构件都可以达到较高的应力水平，在多层结构设计中要避免各层短柱的出现，以提升相同平面处承受载荷的能力，为此需要将同层的抗侧力结构处于相同或者相近的水平位移下。

4 概念设计在建筑结构中的意义

4.1 概念设计体现了设计的创新性

由于传统的设计方法需要通过设计师查找手册、计算机程序等进行循规蹈矩的方式进行，从而缺少设计风格以及创新性。而使用概念设计可以允许工程师在设计过程中根据自己的经验以及理论知识，同时结合概念设计的新方法以及新思路得出具有合理性以及一定创新性的设计。

4.2 概念設计可以有效地提升工程师的设计能力

有概念设计允许工程师在遵循一定要求的条件下进行一定程度的发挥，从而可以有效地解决设计中存在的问题。同时通过概念设计中的正确理念与原则的指引，便于工程师从根源查找问题，从而使得计算计算结果更为准确。

4.3 概念设计可以优化设计结果

采用概念设计方案可以在方案的对比中选择出更加优秀的设计方案，这种优选方案不仅体现了方案的可靠性与经济性，同时也有效地避免了设计后期出现的繁琐计算。

5 结束语

建筑行业的发展在很大程度上促进了国民经济的发展，并且促进了现代化的发展。我国当前阶段仍处于发展阶段，需要不断提升综合国力。建筑行业最为主要的目标便是实现低投入、高产出，因此相关的人员仍需进行深入的研究和创新、完善。将概念设计应用到建筑结构的设计中，有利于提高建筑结构体系的合理性，从而起到较好的指导作用。并且在保障建筑施工质量的同时，有利于原材料的节约，避免出现不必要的浪费，具有较好的环保性并有利于施工成本的降低。通过推广概念设计，该理论得到了较为广泛的应用，促进了建筑结构设计的进步，为建筑施工行业的持续发展提供了保障。

参考文献

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