建筑结构设计中的概念设计及结构措施

建筑结构设计中的概念设计及结构措施

吕振龙

吕振龙

北京宏天策工程技术有限公司100102

摘要：随着我国经济水平的不断进步，越来越多的建筑物逐渐兴起，建筑行业在确保建筑工程施工质量的同时还要满足人们对建筑结构设计的需求。概念设计及结构措施在建筑结构设计中具有非常重要的地位，通过概念设计能够优化建筑结构设计，降低工程造价，保障建筑安全。本文简要说明了建筑结构概念设计的涵义及地位，重点分析了建筑结构设计中，对钢混结构，悬索结构等应用概念设计及结构措施的方法。

关键词：建筑结构设计；概念设计；结构措施；涵义；地位；应用实例

一、概念设计在建筑结构设计中的重要性

在建筑结构设计中，概念设计与结构措施至关重要。设计是建筑工程的基础，而概念设计则是在工程建设中体现先进思想和规范精神的关键。一个优秀的设计师，在对建筑结构进行设计时，除了依靠经验外，还要能够运用整体概念设计方法将建筑结构自身、建筑结构与外部环境两者之间的结构布局、相互影响等完全融入到总体设计方案之中，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系，不断地丰富自己的结构概念，深入、深刻地了解各类结构的性能,并能有意识地、灵活地运用它们，才能更好的促进概念设计及结构措施在建筑结构设计中的完美应用。

二、建筑结构概念设计的涵义及地位

1.建筑结构概念设计的涵义

建筑结构概念设计就是设计师根据业主的建筑要求，运用一系列的设计方法，进行有序的，有组织的，有目标的设计过程，从而形成符合业主要求的概念建筑产品。它的形成以功能优越、造型美观、技术先进的总体方案为目标，一般有建筑方面的概念设计和结构方面的概念设计，两者相互影响、相互协调、相互结合。

2.建筑结构概念设计的地位

建筑结构概念设计所形成的建筑产品，是先于建筑初步设计的整体计划方案，为初步设计提供总体概念格局和基本框架，并为规划、建筑、施工、环境等因素提供统一的设计成果。由于概念设计先于初步设计，先于建筑施工，因此，概念设计在建筑中占有统领和协调地位，是建筑结构设计的灵魂，在建筑结构设计和施工中起到重要的协调作用、检验计算、辅助设计优化作用等。因此，建筑结构概念设计在整个建筑中地位不可动摇。

三、建筑结构设计中的概念设计与结构措施

建筑结构设计中，对基础、柱、梁、索等结构构件进行概念设计，并对其进行优化配套，提高建筑结构的质量和稳定性，提高其抗震性能，降低受力变形程度。因此，建筑结构设计需要从总体概念设计出发，将建筑结构分成若干个阶段进行概念化优化，从而在总体上掌握建筑本身结构，建筑空间结构和建筑与环境所形成的结构，才能使得建筑结构在安全适用的基础上得到整体性能的提升。

1.协同工作概念与结构体系

协同工作的概念在工业产品的设计与制造中已经有较为广泛的使用，目的是将内部结构体系能够高效的进行优化配合，延长其设计寿命。现阶段，轻型钢结构的应用就是协同工作概念与结构体系完美结合的案例。轻型钢结构以其质轻、价低、施工进度快、受施工环境影响较小、抗变形，抗震能力好等优点在工业厂房中不断得到应用。由于轻型钢结构的抗拉强度比普通混凝土的强度要高出了很多，而且不产生裂缝，在建筑结构中具有较好的结构性。另外，钢结构具有较好的塑性变形特性，当某种原因导致其它结构断裂时，同时发生在钢结构上则只是表现为塑性变形，而且变形具有缓冲期，能够为安全撤离提供充足的时间保障。因此，在协同工作概念下轻型钢结构作用发挥出色。如某钢结构厂房，设计为门式轻型钢结构，总跨度为36m，长度为100m，柱距18m，屋面坡度为1：15，设计使用年限50年，抗震设防烈度为八度。在应用概念设计时，首先要明确门式轻型钢结构厂房各构件的最大负荷，为了增加稳定性需要设置支撑体系，保证厂房的使用寿命达到设计使用年限。单层厂房轻型钢结构一般由横向钢框架、屋盖钢结构、支撑体系、吊车梁和制动梁以及墙架等构成。在某些单层厂房钢结构中，由于工艺操作上的要求，还可能设有工作平台。然后，再对结构受力进行有效的分析，以保证同层各柱在相同的水平位移时，能同时达到最大承载能力。

2.钢混结构

钢管混凝土在当下建筑施工中是时常应用的，是一种将钢材和混凝土进行混合，达成充分发挥二者性能的新型模式，能够让刚度和建筑稳定性有一定程度的提升。应用钢管和混凝土相结合主要应用的原理有两个方面可以体现。（1）外部钢管能够较好的对内部混凝土有所约束，让混凝土强度可以有所加大，对变形的几率能够有效减少。钢筋混凝土中的结构促使建筑物中的抗震能力不断加强，合理的解决了高层底层柱轴压比超限的问题。2）内部混凝土能够对外部钢管有力支撑，钢管和内部混凝土能够有效结合，从而构成具备一定优势的互补型效果，让自身的优势都可以显现出较好的补充，所存在的缺陷也能够互相弥补，让承载力有所加大，相互结合之后的承载力是两者承载之和的18倍左右。

3.悬索结构

悬索结构所用的全都是拉杆,这就使材料的利用率以及结构的应力水平都变得相当高,可以充分的利用高强度的材料,还可以施加预应力,同时也包括与悬索结构相结合的一些结构模式等,所以悬索结构就比较适合应用于跨度非常大的建筑结构中。例如浙江省人民体育馆的屋盖设计就是概念设计中悬索结构在建筑结构设计中应用的较好案例。其悬索结构由索网、边缘构件组成。为了得到较好的稳定性，在概念设计时，将预应力分别加在承重主索和稳定性副索上，使其形成稳固的双曲鞍形索网。在边缘构件设计上应用了概念设计的钢筋混凝土结构环形梁，应用预应力锚将悬索固定在环形梁上，并在副索底座上设计承受水平拉力以减小环梁弯矩，极大的提高了悬索结构的刚度支撑和稳定性，保证了屋盖的设计安全。

四、结束语

概念设计及结构措施在建筑结构设计中的应用，能够优化结构设计，提高结构承载力和稳定性，使其寿命达到甚至超过设计使用年限，并且建筑结构能够与周围环境有机的融合，提高了建筑的使用价值。因此，在建筑结构设计中应用概念设计及结构措施是十分必要的。

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