概念设计对建筑结构设计质量的作用分析

概念设计对建筑结构设计质量的作用分析

杨俊辉

筑博设计股份有限公司武汉分公司 湖北省武汉市 430000

摘要：作为建筑结构设计的核心部分，概念设计会直接影响建筑结构设计的质量。分析建筑结构设计特点发现，概念设计的内容十分丰富，其贯穿在结构设计的整个流程。在建筑结构设计领域，概念设计为设计师开展设计工作明确工作方向和思路。概念设计不仅减小了设计师的工作难度，还提高了建筑结构的设计质量和安全性。

关键词：概念设计；建筑结构设计；质量作用；

引言

近年来，我国社会经济快速发展，人民生活水平不断提高，对建筑工程的安全性、稳定性、美观性以及节能环保性能都提出了新的要求，因此，在建筑结构设计工作中，也要以绿色建筑的发展理念为指导，通过技术优化提升建筑结构设计的水平和质量。建筑结构设计人员应严格遵守相关设计规范要求，科学运用优化技术，对建筑的结构体系、平面布置、受力体系以及细部结构等各个设计环节进行技术优化，同时，应根据建筑、给排水系统、电气系统、暖通系统的要求对结构设计方案进行优化改进，以适应现代建筑多元化功能的要求。此外，在结构设计技术优化中，还应充分考虑建筑外观的美观性等因素，优化建筑结构设计方案，推动我国建筑行业向绿色可持续性发展方向升级转型。

1概念设计的基本概念

概念设计是设计师应用清晰的结构概念来研究建筑整体结构体系与分体系，在不进行数值计算的情况下，根据两者之间的力学关系、结构破坏机理、震害、实验现象和工程经验，得出基本设计原则和设计思路，分析建筑结构和计算结果，以及设计方案中建筑结构的实际受力情况和模型假设计算结果之间的差异，调整方案，设计出最合理的建筑结构，确保建筑物整体受力均匀、结构安排更加合理的一种设计理念和设计方法。

2建筑结构设计基本原则

建筑物的结构是指建筑物中由若干个基本构件按照一定组成规则、通过正确的连接方式所组成的能够承受并传递各种作用的空间受力体系。

结构设计的每一个部分都要遵循功能性、美观 性、经济性和环保性的要求。结构设计关系到建筑的综合水平，为了保证结构的科学性，一方面结构构件应进行承载能力极限状态的计算和正常使用极限状态的验算。另一方面，结构上多种作用效应同时发生时，应通过计算分析分别求出每一种作用下的效应后，考虑其可能的最不利组合。在结构的抗震性方面，建筑结构设计必须根据所在地区的地质地形，对于相应的抗震标准，进行计算和设计。

建筑结构设计时必须遵循的原则：计算简图正确，计算结果合理。结构计算是在计算简图的基础上进行的，计算简图选用不当则会导致结构安全的事故发生，所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。结构方案的选择，在进行结构方案的选择时要根据不同结构单元、不同地质条件、不同受力，并与建筑、电、水、暖通、环境等专业相协调，在此基础上进行结构选型和确定，在多方案比较下择优选用，得出最优的结构方案的设计。建筑结构设计还必须遵循的基本原则“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”。这些原则关系到整个建筑结构的安全。

3概念设计在结构设计中的具体应用

3.1方案设计阶段

方案设计阶段是建筑结构设计整个过程中的初始阶段，设计方案会直接影响建筑项目的推进方向和最终成果。一个成功的设计方案要保证建筑的功能性和美观性，并且能够与经济性高的结构体系相结合。而结构设计的前期工作，关键在于选择合适、可靠的结构形式和结构体系。在设计之前，设计师需要考察项目的建设场地，研究和分析周边的环境，考虑结构设计可能受到的外部环境因素的影响，有效地的参与到建筑方案设计过程中。

面对多种影响因素，在设计建筑结构方案时，设计师和结构工程师不能独立工作，应该深入了解项目建筑的特点和设计要求，掌握每一种结构形式的特点，根据实际条件，采取最合适的方式来设计建筑结构方案。总之，优秀的结构设计方案要具有性能优良、预算合理等特点，配合建筑设计人员才能设计出令人满意的建筑结构方案。

3.2建筑基础结构设计技术优化

基础设计对保证建筑结构的安全稳定以及控制工程造价均会产生较大的影响，因此，在设计之初就应进行概念设计。例如，在建筑工程基础结构设计中，桩基础结构被广泛应用。比较常见的桩基础主要包括预制桩以及灌注桩等类型。其中灌注桩虽然能够较好地满足建筑基础结构承载上部荷载、总重控制以及沉降控制要求，但是，其施工工期相对较长，成本较高。而预制桩由于可以采用工厂化方式进行批量规模生产加工，所以其施工效率较高，能够有效加快施工进度。结构专业在方案设计阶段可要求建设方提前初勘，以便对地下室层数、基坑深度提出建议；预判基础形式，综合考虑其对成本的影响。在桩基础设计中，成本排序为：小承台、联合承台、桩筏；但是从概念设计上讲，整体性和安全性排序却恰恰相反。那么设计中将桩设置于建筑剪力墙结构的下方，以达到受力合理的作用，同时可以控制底板厚度减少钢筋等资源的消耗量的目的，这也是概念设计的应用。

3.3结构体系设计

结构体系的最终任务是荷载落地，简单说就是把竖向重力及横向水平力传到基础。

结构要求平面规则、跨度均匀：规则的平面对水平力反应温和，均匀跨度梁高、柱截面及应力不会变化太大。结构要求立面规则、均匀：加强层和薄弱层对水平力都反应过激；规则的立面可以让竖向构件轻松抵抗水平力。结构要求对称、规律：结构体系中的扭转是有害的，对称结构抗扭作用较好。合理的建筑设计可以提高结构的抗震性能，对应的是结构设计师应考虑到建筑的现有特征，结合其环境及建筑单体，整合结构设计概念，避免在后续设计阶段逐步被突破，最终成为结构不合理的建筑。

3.4结构计算阶段

结构计算是以计算简图为基础的设计工作，其实质内容是简化结构构件的荷载和构件的约束。在结构构件简化后，设计人员需要将建筑结构的内力、变形、结构差异控制在规定的范围内。在实际工作中，结构工程师需要精确地计算及评估模型的受力和变形等情况。在这一系列的工作基础上，结构工程师还需要分析结构实际的工作状态，分析结构计算软件的适用范围和支持技术类型，并采用合适的结构设计软件来计算结构设计方案，避免计算结果误差，从而提高工程师的工作效率。在前期工作完成后，结构工程师还要合理应用概念设计来分析计算结果，评估设计方案是否符合标准、是否存在技术方面的问题，以此来判断采取的结构体系和措施是否符合建筑工程建设的实际要求。

总体说来从方案阶段开始至施工图结束，建筑、结构专业相辅相成。结构依赖建筑，建筑依赖结构，是既对立又统一的有机整体，用人体来比喻：建筑是人体五脏器官及外在衣着；结构是人体骨骼，支撑起整个人体。二者应不断地相互配合，彼此结合，这样才能设计出真正满意的建筑。

结束语

总体而言，结构设计的内容很复杂，设计师需要高度的专业知识和经验。通过将专业知识融入整个设计过程中，以提高结构设计的合理性、安全性和适用性。此外，我们应积极努力，优化建筑结构设计方案，推动我国建筑行业向可持续性发展方向升级转型。

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