建筑结构设计中的结构概念应用

建筑结构设计中的结构概念应用

孟庆利

孟庆利

哈尔滨工业大学建筑设计研究院150000

摘要：建筑结构设计是建筑设计的重要内容，其对建筑工程的整体质量有着较大影响，提高建筑结构设计的质量，可以提高建筑的质量，也可以促进我国建筑行业更好的发展。结构概念设计具有一定重要性，将其应用在建筑结构设计中，可以提高建筑设计在的质量，提高建筑工程的经济效益，从而保证我国国民经济增长速度更好的提升。本文对结构概念的定义以及重要性进行了介绍，还对结构概念在建筑结构设计中的应用进行了分析。

关键词：建筑结构；设计；结构概念；应用

建筑行业发展越来越快，建筑的结构类型也越来越多，为了提高建筑使用的安全性，设计人员必须对建筑结构进行优化，还要在传统建筑结构的基础上，通过有效的措施对其性能进行增强。有的建筑设计人员素质不高，在对建筑结构进行设计时，缺乏创新的精神以及改革的意识，使得我国的建筑结构类型相似度比较高，缺乏独特性以及创新性。在现代社会中，为了满足人们对建筑个性化的要求，设计人员需要将结构概念灵活的应用在建筑结构设计中，这样才能有效提高建筑结构设计师的水平以及能力。

一、结构概念设计的定义

概念设计是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法，是完整而全面的设计过程，它通过设计概念将设计者繁复的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维从而完成整个设计。将概念设计理念引入到建筑结构设计之中便形成了建筑结构概念设计。建筑结构概念设计以建筑工程概念为设计依据，采用能够满足建筑工程相关要求和符合建筑工程的客观规律的方法，进而实现对建筑工程的宏观控制。其设计理念是在建筑结构总体方案设计的最开始，就将建筑领域的相关理论知识正确应用到实际问题的处理之中，通过对实际问题的分析，比如结构体系、房屋体形、刚度分布等等，去实现设计方案。在这过程中需要工程师具备结构方面相关知识，依据相关规范、规程，从宏观上对建筑设计方案进行评价、鉴别、选择，抓住要点，用正确的概念来指导概念设计。

二、结构概念设计的重要性

随着行业设计理念的不断进步发展，结构概念设计在建筑结构设计中被广泛地应用。使得目前我国建筑结构设计无论从质量和效率方面都得到了很大的提升。同时此种设计方法经过专业同行的不断发展推进，已经积累了大量宝贵的实践经验，相关设计方法理念也得到不断继承和发扬。概念设计可以实现结构设计方案的完美化。在建筑设计的方案阶段对设计方案进行有效把握，依靠工程师的知识体系以及依据相关规程，通过主、客观结合的方式，在方案设定初期，这能实现优化选择，从而避免了后期设计阶段计算中的困难，同时又能使方案高效、经济地制定。

概念设计可以实现结构设计方案的创新性。随着人们对计算机依赖程度的加剧，很多设计工作者已经习惯性传统设计，结果造成设计方案没有新意。概念性设计理念体现的是先进的设计思想，能够实现现代化建筑结构新颖、经济地创新设计。另外，建筑结构概念设计还可以判断结果可靠性，利用概念设计来分析原因，找到问题的症结所在，弥补计算机初步设计阶段不能优化设计方案的不足等。

三、结构概念在建筑结构设计中的应用

1、场地条件与基础选型

建筑物在建成投入使用后，会受到较多外力因素的影响，其中地震对建筑结构稳定性影响最大，其会造成建筑结构变形或者损坏。在建筑结构设计体系中，为了降低地震作用力对结构的影响，设计人员需要做好场地条件考察工作，还要合理选址，这样才能提高建筑结构的抗震性。在选址与选型的过程中，应用结构概念，可以降低外界因素对建筑结构的破坏力影响。

2、选择与布置结构体系

在建筑结构设计时，设计人员一般都会遵循“强柱弱梁”的设计原则，所以，设计人员在优化结构设计前，还需要对梁的刚度进行特殊的弱化处理，这样可以保证建筑在受到外力破坏后，墙柱具有较高的强度以及刚度，使梁先遭到破坏，可以避免建筑结构出现严重的变形现象。

3、选用结构计算分析原则

在建筑设计工作中，设计人员还需要掌握相关的计算公式，要对建筑截面以及构件进行力学假设以及计算，并且针对不同的结构类型，要选择不同的假设以及计算方法，这样可以提高分析与计算的准确性。如果设计人员对该项知识掌握不精，可能会造成计算结果与实际不符的问题，如果计算出现较大的误差，会影响建筑结构设计的质量。应用结构概念设计，有助于帮助设计人员选择符合实际的计算假设。

4、布置外形尺寸与结构面

建筑结构平面在布置的过程中，要遵循简单、对称的原则，要保证建筑结构的刚度中心与质量中心重合，这样可以减少建筑结构出现扭转的现象，也可以防止建筑结构出现刚度突变或者刚度降低等问题。在建筑结构的垂直面上，一旦发生上下结构布置出现较大改变，就会影响结构的刚度，所以，应用结构概念设计，可以通过设置结构转换层的方式，防止结构刚度发生突变。

四、优化建筑结构设计的措施

1、协同工作与结构体系

建筑结构的协同工作顾名思义就是要求建筑结构的组成构件在受到外力作用时，能够相互配合，使作用效应能够合理地被结构构件承担。结构构件在协同工作时，形成一个有机整体，共同承担荷载，实现内力合理分配，共同达到极限状态。例如，在砖混结构中，建筑基础与上部砌体结构必须依靠圈梁和构造柱联接，协同工作，使结构构件受力均匀，避免出现局部超出承载极限破坏，联合受力才能够实现建筑的整体稳定性；高层建筑中，由于底部受力巨大，角柱需要极大的抗扭性，要求给角柱设计较大的抗扭能力，此时可以通过采用田字型柱保持相关的受力，增大长细比例等措施。

2、材料利用率

协同工作设计，还在于对材料的充分利用。当建筑结构内部构件能够实现协同工作时，这也表明材料的利用率也越高。其核心思想可以简单理解为“花最少的钱，做最好的建筑”。例如，传统的矩形截面梁就存在利用率低的情况。矩形截面梁的受力性能体现了大部分材料的存在实际上是降低了材料的利用率。对这种等截面梁来说，大部分区段，即使是拉压边缘，其应力水平均较低。针对梁的受力特点，可以将桁架设计为与弯矩图相似的形状，从而使桁架的弦杆受力均匀。本着这种设计理念才能够真正实现建筑结构设计的合理性与经济性。

五、结语

综上所述，将结构概念应用在建筑结构设计中，可以有效提高建筑结构设计的质量，还可以避免建筑结构刚度突变现象的发生。改革开放以来，我国建筑施工技术水平得到了较大的提升，但是建筑设计水平发展缓慢，如果建筑结构设计质量不高，会影响施工的效率以及质量，还会缩短建筑使用的寿命。通过实践证明，将结构概念设计应用在建筑结构设计中，可以帮助结构工程师做出正确的建筑截面以及构件力学假定，降低计算中出现的误差，从而提高建筑结构设计的质量。

参考文献：

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[2]严毓纯，孙建军.探讨建筑结构设计过程中的概念设计及结构措施[J].企业技术开发，2012，31（16）.

[3]王媛，许世东.关于建筑结构设计中的概念设计[J].低温建筑技术，2005，（4）.