建筑结构设计中概念设计的应用

建筑结构设计中概念设计的应用

杨 杰

成都东部集团有限公司 四川成都 610000

摘要：时代的进步在一定程度上促进了人们生活水平的提高，使人们对不同形式、不同功能建筑的需求日益增加。建筑不仅是人们日常生活的必要场所，也是社会生产的必要场所。建筑结构设计在后续施工中起着重要的指导作用，以往的设计理念和方法已不能更好地满足当前的需要。将概念设计应用到建筑结构设计中，有助于保证设计的合理性和实用性，以充分发挥建筑的使用功能，有效满足不同人群对建筑的使用需求。

关键词：建筑结构设计；概念设计；应用；

结构概念设计是指结构设计人员综合力学规律、钢筋混凝土、钢结构设计等基础知识理念及实际工程经验，从宏观上对拟设计的建筑进行受力分析，进而在“概念”上判断该结构的受力形式与薄弱部位，并以此来进行结构的整体方案设计。它从宏观上考虑进行建筑结构分析判断，不需要精细计算。随着经济及技术的快速发展，现代建筑形式不断向着体形复杂、功能多样、造型新颖、经济适用的方向发展，为满足不断创新发展的建筑形式，建筑结构设计也需要提前预判基础、结构形式等，以便提前与建筑专业配合，提高建筑的适用性与经济性。运用结构概念设计的理念，不仅可以弥补传统结构设计的滞后性，更是体现了建筑结构设计师的创新及统筹思维。由于概念设计理念的前瞻性与实用性，概念设计逐渐受到结构设计师的高度重视。

1概念设计的涵义与步骤

1.1概念设计的涵义

概念设计是对建筑结构设计进行宏观分析判断，基于建筑立面、功能，结合工程经验实现结构初步设计，不需要通过精确的数值计算而从宏观上进行建筑结构的力学分析并确定建筑结构的结构布置形式。这种建筑结构设计方法具有思路清晰、适用面广的特点，可以有效避免设计阶段一些不必要的计算，且能从设计前期进行配合，以保证经济可靠性。因此，运用概念设计的思想来设计建筑结构是现代建筑业发展的需要，也是结构设计师适应现代建筑行业发展的必备技能。

1.2概念设计的步骤

概念设计是一个循序渐进的过程，主要有三个步骤。首先是功能分析阶段。在进行建筑结构设计之前，必须对建筑方案进行深入分析，在分析过程中，大部分数据都是不完整和模糊的，因此需要和建筑设计师进行充分沟通，充分了解建筑的设计理念，以及该建筑拟达到的呈现效果；其次是场地分析阶段。在这个设计步骤中，主要是根据项目所在地的地理位置、场地和地基情况以及建筑体形式，对建筑结构受力进行评估，并初步拟定建筑基础形式、结构形式等，并将不利情况与建筑设计师沟通协商，进行建筑或结构形式优化。第三，评估阶段。评价设计是评价和比较不同方案中最佳方案的阶段。评估阶段是一个循环过程，根据初步判断的建筑结构形式及经济合理性，参考业主、设计在一定程度上的满意度作为评估标准。在评估中，结构设计师需要与建筑设计师紧密结合，并使用不同的数据计算方法来比较不同的方案，以获得最佳方案。

1.3明确概念设计应用原则

在结构概念设计过程中，必须及时分析建筑的功能及形式，确定设计控制标准。在具体的设计过程中，有必要根据建筑形式、地理位置、周边环境、实际功能用途进行分析，选取合适的设计目标，从而选择合适的结构体系或基本结构构件。

鉴于现在对于各种地震作用下的具体震害、非线性分析方法的计算模型假定以及计算地震参数的选用大多依靠经验判断，整体来说缺少地震记录、设计施工资料到实际震害的具体验证，因此需要在具体结构设计中进行概念分析，对于结构体系复杂、高烈度地区、处于发震断裂带周边建设的建筑适当提高安全系数，以保证建筑结构的安全性与耐久性。

1.4秉持优化原则

首先在建筑方案设计阶段，为建筑专业提供结构专业意见。通过对建筑的总平布局、功能平面布置、立面造型、柱网布置、错跃层布置、层高等提出合理的建议和要求。

其次在初步设计阶段，通过对建筑功能、结构体系的分析，对结构平面布置、基础形式的选择等进行进一步优化分析。

最后，在后期结构施工图设计阶段，根据结构设计经验，结合环境、荷载和使用条件，对符合标准的基本建筑构件进行优化，并对它们之间的关系进行评估和分析，优化结构含钢量，提升结构设计经济性。

2概念设计在建筑结构设计中的应用

2.1在建筑场地评估选择中的应用

建筑场地的合理规划是设计中最基本、最重要的部分。建筑选址是否科学合理，直接关系到建筑整体建设的可行性，也将关系到以后的安全及使用效果。在前期建筑选址阶段，结构工程师应根据概念设计理念，提供相关专业意见。具体操作中应根据工程实际需要，以及地震活动情况、工程地质和地震地质的相关资料，对场地进行评价，场地选址应尽量避开不利地段及危险地段。

2.2方案选择期间应用概念设计

每个建筑的结构概念设计方法都应涉及许多因素，包括地形特性、地质结构和施工现场的荷载条件。对于结构设计人员来说，应尽可能保证设计方案的合理性和经济性。在基础设计方案的选择中，应根据场地条件、地基土质情况、是否设计地下室、地下室是否分台等因素，选择合适的基础形式及基础埋深，并结合后期施工现场的地质条件、施工条件等几个方面详细考虑相关问题，以制定最合理的基础方案，并根据选择的基础形式对整栋建筑进行结构受力分析。概念设计遵循从整体到局部，从局部到整体的原则。设计时必须考虑每个细节。在此基础上，必须从多方面获取信息，以确保设计方案的合理性和经济性。

2.3概念设计在抗震设计中的应用

在对建筑物进行抗震设计时，结构设计师应全面了解建筑结构设计基本原理、建筑抗震基本理念，准确选择结构抗震设计相关参数，并根据工程实际情况，进行水平地震作用分析或竖向地震作用分析，并根据分析结果，采取相应的结构设计措施，对于重要建筑或对地震作用敏感的建筑，宜采用隔震和消能减震措施，通过隔震层的大变形来减少其上部结构的地震作用，从而保证建筑结构后期使用的安全性与耐久性。

2.4科学分析计算结果

科学分析计算结果目前，由于结构计算及分析软件种类繁多，不同软件之间的计算结果存在一定的差异，因此在建筑结构设计过程中，设计人员应充分了解相关软件的设计假定、设计原理、计算过程等，合理选择分析计算软件，科学应用计算结果，不能盲目根据计算软件提供的结果进行设计。此外，我们不仅要在计算前选择合适的软件、输入正确的参数，还要在获得相关数据后进行准确的评估，并对不同的数据进行适当的分析判断后进行科学运用。

3结束语：

概念设计在建筑结构设计中得到了有效的应用。概念设计的概念和方法用于指导建筑设计、优化结构选型，协调不同构件的功能，配合不同材料的应用，以提高建筑的抗震效果、整体结构的安全性及耐久性。发挥建筑结构设计在建筑中的重要作用。

参考文献：

1. 谢宝.浅谈概念设计在建筑结构设计中的应用[J].江西建材,2013，3(3):37-38.

2. 李丽平.浅谈当前建筑结构设计中概念设计的应用[J].江西建材, 2015，2(17):44-45.

3. 倪修国.浅谈概念设计在建筑结构设计中的应用[J].建材发展导向:上,2014,12(11):190-191.

4. 中华人民共和国国家标准.建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）（2016年版）.北京：中国建筑工业出版社，2016.