建筑结构设计中结构概念的应用探寻

建筑结构设计中结构概念的应用探寻

周阳

四川观唐建筑工程设计股份有限公司 四川成都 610051

摘要：近年来，伴随建筑行业的快速发展，给建筑结构设计工作带来了新的机遇与挑战。建筑结构设计中的概念设计是一种思维的基本形式，结合设计者的宏观思维进行判断总结得出，其设计效果直接影响到建筑结构的稳定性。结构措施的选择及应用同样是影响建筑结构质量的关键内容。同时分析了建筑结构设计的主要措施，以期为相关领域研究者提供参考。

关键词：建筑结构设计;概念设计;结构措施

引言

建筑结构设计不仅需要技术符合规范要求，而且要以美学特征为主，将建筑艺术与专业技术相结合，形成一个稳定的、创新性构思建筑体系。从美学角度上考虑，由于建筑结构设计形式及类型越来越多，因此必须结合当前美学元素在建筑结构设计的过程中进行应用，这样才能够保证建筑结构形态与结构设计的有效性。概念设计是基于建筑美学元素，从建筑结构的空间形态和结构专业设计上分析，来还原建筑设计师与结构工程师之间的互动关系。

1运用建筑结构概念设计的必要意义

对于概念设计而言，其通常是依托于建筑结构设计者所具备的精准判断力，在编制建筑工程方案的环节，建筑结构设计环节，对建筑结构进行全面的优化与调整，促使建筑工程方案更具科学性。与此同时，其所拥有的整体性设计理念在整个建筑结构设计之内也展现出了许多十分明显的效用。由总体到局部，然后再由局部到总体的相关设计理念同样为建筑结构设计提供了十分重要的帮助，甚至逐渐变成现阶段建筑工程结构设计之中不可或缺的设计理念之一。

2建筑结构设计中的概念设计内涵及特点

2.1建筑结构设计中的概念设计内涵

建筑结构设计中，概念设计强调结构设计工程技术人员在设计规划和初期建设中，对建筑结构进行最基础、最关键又是重中之重的设计，应用往期知识理论和日积月累的工程结构设计经验，对建筑结构中最基础、最主要，以及最紧要的问题进行决策和制定，完成初步设计阶段。主要包括设计结构方案、选择适宜结构方案、荷载传递速度、设置路径传递，对相对不完善的过程应提高审查和核定能力，以确保建筑工程整体结构的稳固性和消耗能力的施展，进而保证结构硬度在平面内以及有效均匀分布高度和结构刚度，或进行基本性假定结构综合理论分析。

2.2建筑结构设计中的概念设计特点

首先，概念设计通常没有涉及数学的算法，最明显的是在没有明确理论的状况下，或者在没有准确定义设计规范的状况下，我们需要整合结构体系中总体系与子体系的结构关系和力学原理，不能从部分与微观的角度设计建筑。设计概念的时候要从整体上进行规划，认真的消除设计过程中发现的问题。其次，建筑结构概念设计与精准无误的理论设计存在一定的差别。这是一个有经验和非标准化的设计。概念设计以地震参考数据、测量试验结果、结构系统中的整体与个体之间的机械连接的概念设计理念和设计方针为基础，不借助计算机或其他运算工具进行严苛和精准的数据操控作业，目的是对建筑结构的整体设置和宏观方向操控。建筑结构设计概念在逻辑上是不混乱的，用相当精准的设计理念对不能准确处理的建筑结构中的问题做了很好的扩充。

3概念设计在建筑结构设计中的应用

3.1在建筑场地中的应用

为了确保建筑结构设计可以顺利进行，在正式设计之前，需要工作人员做好场地选择工作，确保建筑场地符合工程情况，这样才能促进建筑工程可以如期完成。而在此期间，概念设计有着较高的应用价值，例如，在对机械进行选择时，设计者要参照地形情况，了解建筑结构相关信息，这样才能确保机械选择的合理性，能够推动工程实施。另外，设计者还要思考地址因素，本项目地下车库采用的典型柱网是7.8mX4.85m(小柱跨)，柱底轴力约1700KN，根据地勘报告，该项目地下室底板标高处地基持力层为粉质粘土或素填土，承载力较低不能满足设计要求。采用以下三种基础方案，具体分析如下：①机械成孔旋挖灌注桩，以中等风化岩石作为持力层：具有成孔简单，可在水下灌注混凝土，不需要降水即可施工，但由于单桩承载力较大，对于地下室车库承载力浪费较多，成本较高，施工周期较长。②高强预应力管桩，以中等风化岩石作为持力层，根据工程经验以及地勘单位现场勘探的意见，很难确保管桩穿透卵石层及强风化岩石层，施工难以实现。且承载力利用率较低，不利于成本控制。③复合地基独立基础：采用高压旋喷振冲碎石桩对原有地基进行加固，已处理后的复合地基作为独立基础持力层，具有施工周期较短，承载力无浪费等优点。结合地勘及建设方意见，地下室采用高压旋喷复合地基独立基础。所以必须对地址进行全面评估，让建筑场地与结构设计工作相互协调，提高设计质量。

3.2建筑结构设计方案选取环节的应用

编制完成的建筑结构设计方案都应该包含多方面的因素，其中主要涉及到地形地貌的主要特性、工程施工现场土壤成分等方面。针对建筑结构设计的最终决策者与相关设计人员而言，需要最大限度地确保建筑结构设计方案更具有高效性、经济性、科学性以及合理性。换而言之，在编制建筑结构基本设计方案之前，需要站在多个层面对与之相关的因素与问题进行全方位的考量，其中主要涉及到使用者自身需求、施工现场环境以及荷载分布的具体情况等内容，并将此作为基础，编制最具经济性、合理性与科学性的基本设计方案。比如，在对建筑结构房屋地基部分展开设计时，最先要做的就是把施工现场当作首要前提进行设计。在此过程中，结构设计者还应该对施工现场与之相关的所有信息数据展开全方位的收集，避免遗漏。由于概念设计全面贯彻从总体到局部，从局部到总体的基本准则，因此，在整个设计环节中，应该对所有细节内容进行全方位的考量。必须从各个层面收集信息数据，由此为所编制的结构设计方案提供良好的保障，使其更具经济性、科学性、合理性以及可实施性。

3.3抗震设计中的应用

地震本身具有不确定性，导致结构在地震作用下表现出的受力特性无法准确预测，若只依靠计算设计，难以满足结构的实际抗震需求。在方案设计阶段，结构专业就应结构的平面及竖向规则性对户型进行判断及优化,下图为一个高层住宅结构在方案阶段介入成果：

从概念设计角度出发，不仅着眼于结构的整体反应来布局，还兼顾细部构造的加强，避免结构产生局部削弱或过大变形，确保结构具备足够的抗震能力。同时，抗震设防中的“两阶段三水准”设计要求，亦充分体现了概念设计思想，立足于该理念，可以切实发挥出结构良好的形变性能优势，削弱结构的震后损坏。不仅如此，设置多道抗震防线同样是概念设计的重要内容。一个完整的抗震结构体系，应由若干延性良好的分体系组成，并通过延性构件相联系，加上多余约束的设置和结构弹塑性变形，能够加大振动周期，吸收和耗散地震能量，使建筑物获得理想的抗震性能。

3.4在协同工作中的应用

在结构设计中概念设计主要用于协同工作。协同工作的概念广泛应用于工业生产领域，需要充分做好各种结构件之间的匹配工作，让每个构件都发挥自身的作用。只有进行了良好的协同工作，才能保证每个结构件在承受重力作用下，依然可以保持稳定，例如在进行框架结构的设计过程中，电梯井不得使用砖墙来进行称重，其往往无法很好承受连续变动的载荷，应该采用粘土土砖砌筑。在进行相关抗震验算时，应该充分应用概念设计和结构措施，如果对建筑的抗震性能有较高的要求，则应该使用剪力墙，在设计结构框架时，应该采用双向梁柱刚接体系等。

结束语

综上所述，合理地运用在建筑结构概念设计，能够最大限度地使建筑结构设计工作的主观能动性获得进一步提升。结合建筑结构设计者所具备的专业知识、经验积累以及想象力，可以最大限度地为建筑结构设计的科学性、稳定性以及安全性提供良好的保证。

参考文献

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[2]华文峰.浅谈当前建筑结构设计中概念设计的应用[J].建筑工程技术与设计,2017(12):1528.

[3]徐悦伟.浅谈当前建筑结构设计中概念设计的应用[J].四川水泥,2017(2):101.