试述概念设计在建筑结构设计中的应用

摘要：在建筑的设计工作当中，我们应该加强对结构概念的应用，更快的推进建筑业的发展。本文作者结合多年来的工作经验，对概念设计在建筑结构设计中的应用进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：建筑设计；结构概念；应用

中图分类号：TU2 文献标识码： A

一、建筑结构设计中结构概念的意义

建筑结构设计不同于其他平面设计，它是一种具有空间概念的结构，所以在工作中要有相互紧密联系的观念去思考设计，在不脱离整体结构概念体系的情况下把建筑中的每个构件通过严谨的方式相结合，不以单独存在的方式去考虑。加强空间感的研究，充分研究并认识到整体与部分的关系，更好的实现结构概念在建筑结构设计中的应用。

在建筑结构的设计过程中很好的应用结构概念可以提高建筑物的抗震性。最初在对建筑结构分析时，不会考虑到建筑物所用的结构材料本身的阻力性和时效性，以及建筑结构空间的作用，所以会导致在设计建筑结构时会存在很多不确定因素。因此，只有将建筑工程中的抗震问题立足于结构概念之上，才能确保建筑物的整体结构发挥出更好的抗震能力。

建筑物设计师的职业水准能很好的体现出在结构概念的设计理念上，可以熟练的应用结构概念在建筑结构设计中的作用，便可以很好的提高有关设计人员的工作技能水平。

二、概念设计的原则

概念设计可充分体现结构工程师的设计思想，在进行结构概念设计时，工程师应遵循以下几个原则。

1.优化选型原则结构

概念设计的关键在于确定主体结构体系及其联系，主要需考虑两点，通过比较优化选择结构体系和结构布置。

对于结构体系，应掌握各类基本构件的特征，结合实际环境条件、使用、建筑和荷载情况，选择适用的基本构件，确定构间间的联系，形成基本结构单元，确定各自支承做法，然后采取线型、平面、叠合、交叉等集合形式，集合基本结构单元，形成主要结构体系。

对于结构布置，应在满足功能要求和建筑意向的基础上，选择最优的楼屋盖水平系统、柱墙竖向支承系统以及基础系统。应充分考虑各种布置的承载能力、竖向和侧向变形、支承做法、地质条件等，比较各自结构问题的合理性和优越性，确保平立面的规则和对称，实现良好的整体性，竖向剖面应在规整的基础上，保证侧向刚度的均匀变化，适宜自下而上递减，应避免突变。

2.空间作用原则

应结合各建筑部分结构的空间作用，还原本来的结构面貌。建议有意识地利用构件间的空间关系，实现建筑结构的更大刚度，同时减小内力，实现良好的受力效能。

三、结构概念在建筑结构设计中的应用

首先，拓宽设计的思路。在传统的对建筑结构计算理论结果的推动下，设计人员对建筑结构的抗震力如何大幅度提高做了很多预算与监测，致使我国的建筑行业对所使用的混凝土的等级要求不断提高，所使用的钢筋数量也在不断增加，直接导致的结果是工程造价偏高，而目前我国的结构设计方面的工程师们仅仅注意到了结构的设计不能超过最大的配筋率，直接导致了胖柱、肥梁以及基础比较深的情况出现。

从抗震的构造设计来说，在抗震结构设计时一般是按照最初确定的混凝土的尺寸等级来进行对建筑结构的刚性度计算，再根据计算出来的刚性度对建筑结构的抗震力进行计算，最后才是配筋。这种计算方式的运用是为了可以抵抗地震在建筑结构的设计中配筋，但是这样计算出的配筋率使结构的刚度增加，适得其反，建筑物的抗震性没有降低反而上升。要想做到拓宽建筑设计的思路，就要很好的运用结构概念，在设计抗震的结构构造时，不能一味的加强建筑结构的刚度和强度来解决问题，应该用科学的眼光来发现并解决建筑结构设计以增强抗震性，使地震产生的效应降低到最小，从而达到事半功倍的效果。

其次，在建筑结构中对抗震结构的设计。我们为了能够使得建筑结构具有足够强的抗震能力，在对建筑的结构进行设计时应该充分的利用结构概念，这样就能够对结构中的抗震性能进行有效的控制。应从以下几方面来完善：第一，在场地和地基的选择上应认真考察仔细挑选出一些有利于抗震的土地，避免因地面变形导致危险发生，特殊情况下要采取适当有效的措施手段来维持场地地基的稳固稳定。第二，建筑物的基础设计很重要，要采取有效合理的基础设计，尽量将相同结构的单元设立在相同地质的地基上，在基础的形式上也要使用相同概念的，在结构的基础设计时要最大限度的发挥地基中的潜力。第三，要减少在地震的作用力下所产生的扭转变形反应和应力集中等情况，在建筑结构的整体体型的选择上就要从简一些，使其刚性和质量以及规则的变化应均匀缓慢，这就要求抗震的结构构件应当均匀对称，合理的选择最大限度的结构体系。为了避免结构中局部出现的问题，在设计时就应当考虑到通过多道抗震防线来达到效应，布置结构时要使受力明确，这样可以使传力变得简单快捷。第四，要使得结构的整体具备良好的抗震性，在设计结构的构件时就应该让各个构件有可靠的持续性连接，同时还应具有强度和变形的能力。但是不能忽略建筑结构的空间性和整体性，要加强平面之间的连接，建筑结构整体的刚度要依靠竖向的连接来确保。对于不属于建筑结构的构件进行及时的处理，通过对非结构的构件对建筑主体所产生的积极影响的利用，可以对建筑结构的设计中不合理的设置进行有效的避免。在建筑设计的过程中，还应该尽量减少地基土中的压力，从而减轻整个建筑结构的自身重量，降低由结构的本身传递给建筑物的震力。

再次，选择方案和设计简图。第一，要对设施人员的方案进行合理的选择。一个建筑结构的设计是否可选用，主要标准之一是看分配的是否经济合理，最直接宏观的体现就是建筑结构的设计中结构的形式和体系，二者的可行性就是经济配置是否合理。要最终确定好结构的方案，就要参考整个建筑工程结构的设计要求，合理的分析筛选出建筑中所用材料的供应商，认真勘查施工条件和地理环境。第二，对简图进行计算。在整个结构计算中的基础是进行简图计算，通过简图的计算可以得到精准的分析结构。因此，整个建筑结构的安全性能由是否恰当的选择简图来决定，选择一个合理可行的计算简图会降低因结构问题导致的事故率。在计算简图时我们还应该配有合理的结构措施对其安全性进行保证。建筑结构的实际的节点不可能是纯粹的钢节点或者是铰接，但是其存在的误差应该在计算简图允许的误差范围之内。第三，正确分析计算结果。目前我国建筑行业中普遍采用的计算方法是概率极限状态的计算方法，计算方法经历了很多发展阶段，由概率极限状态到经验的估算再到极限状态的计算等多个发展阶段，虽然概率极限的理论在目前看来较其他理论而言具有一定的先进性，但在运算过程中会产生一定比例的相似度，所以称之为近似概率法。由于计算量大，对数据的精准率要求高，所以在对计算结果进行正确谨慎的分析同时离不开计算机的辅助，如今我国计算机软件市场当中用于建筑结构方面设计的软件种类繁多，不同的设计软件在进行计算时会产生不同的计算结果，因此，这就要求我们的建筑结构设计人员们对计算机的设计软件程序和原理熟悉掌握，同时对不同的计算结果要进行仔细对比研究分析，合理判断的计算结果可以更好的保证建筑结构的安全性。

结语

在建筑结构的设计中，相关的技术人员要积极的采用结构概念，对建筑结构的整体性的设计进行构思，将结构概念运用的恰到好处，同时我们也要在实际的操作中积累各方面宝贵的经验，这样才能够从整体上提高整个建筑物的性能，建筑结构设计中结构概念的广泛应用，使得建筑物的效益型和安全性得到了有效的保证。

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