概念设计在建筑结构中的意义

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摘 要: 随着建筑产业的飞速发展，建筑结构设计也面临着更高的要求。在这一背景下，概念设计以其自身的特性而得到了广泛的应用。概念设计在手段、思想、方式以及理论知识等方法都为建筑结构提供了科学有效的技术平台。为此进行概念设计与结构措施在建筑结构中的应用研究具有极强的现实意义。

本文主要对概念设计在建筑结构中的应用、建筑结构设计中的结构措施以及概念设计在建筑结构设计中的意义进行了相关分析。以供参考！

关键词:概念设计 结构 建筑 应用

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

随着经济与时代的发展，人们对于建筑的要求逐渐提升。与此同时建筑工程项目的投资力度、规模、技术复杂度也都相应的提高，为此促进了建筑结构设计中的概念设计的产生，并逐渐发展成为研究建筑结构设计的关键方法。

一、 概念设计的概念与步骤

概念设计是一种实现结构设计的多样化要求的手段，是建筑设计师基于设计经验、设计理论以及将要建设的项目工程的特点，对建筑结构的抗震结构以及总体布局进行规划，并在建筑工程结构设计的初期对设计方案进行概念性的分析估算与比对。这种设计方法具有定性准确、概念明确、便捷的优势，从而可以在实际应用中取得良好的经济效益。一般可以将概念设计的步骤分为分析、综合以及评估三个不断向着满意阶段靠近的连续阶段。其中分析阶段主要是对问题进行全方位的了解，但是存在着分析数据不完整与不准确的特点，为此表现出一定的模糊性质。综合阶段是工程师将自己掌握的理论知识以及掌握的实际情况，利用自己的想象力以及创新意识实现工程设计规划。最后评估阶段是一个比较选择最优方案的过程，可以说是一个循环实施的过程，直到得到满意的方案为止。设计人员实施评估的过程中要借助于数据统计计算等工具，从而获得技术上以及经济上可行的方案。

二、 概念设计在建筑结构设计中的应用

（1）建筑场地的合理选择。建筑场地的选择作为设计前首要考虑的因素，同时也是一个对于建筑设计起着决定性与基础性的因素。在进行建筑场地选择中一般要考虑到以下因素：防护距离、建筑退界、日照间距等。此外在建筑设计中还要充分的考虑抗震等因素，尽量避免在危险地段选址。实在不能避免的情况下可以在结合相应的抗震措施，在设计前进行抗震地点以及勘测进行分析。

（2）基于现场情况选择建筑结构。一旦建筑场地选定后就要根据建筑的地形特点以及建筑形式对建筑基础进行选择。一般使用到的基础包括桩基础、箱型基础等。其中桩基础主要适用于土质松软或者是负荷较大的多层结构中，在高层建筑中具有较广的应用。尤其是在天然的地基中这种桩基形式可以将载荷从上部传递到下部，从而保证了稳定性与可靠性。此外箱型基础具有优良的整体刚度，可以实现将载荷均匀的传递到下部结构，保证了结构的整体稳定性，避免或者减小基础的不均匀沉降，对于提升建筑的抗震性能具有极为重要的意义。

（3）建筑主体结构的选择。建筑结构的设计一般要遵循对称与合理的原则，从而有效地降低扭转力以及保持非结构构件保持稳定的工作状态以及降低材料的耗用。一般建筑结构的对称是通过抗侧力结构主体为对称，例如剪力墙结构布置。为了实现机构对称一般可以使用调整建筑物质心、结构侧心以及平面形心的距离，从而达到结构的对称性。

（4）建筑结构的刚度选择。建筑结构的刚度作为建筑的一项重要指标，也是设计中一项极为重要的内容，为此需要在设计中对建筑的刚度进行合理的选择。建筑刚度的合理设计可以延长结构的基本自振周期，从而有效地降低地震带来的危害。同时合理的建筑钢都还可以减少建筑材料的消耗以及结构空间的占用率，从而有效地提升建筑平面的利用率，达到设计合理的效果。

三、 建筑结构设计措施

（1）协同工作中的材料利用率。通过协同工作不仅可以实现提升结构的稳定性，同时也可以提高材料的利用率。经验表明，材料的利用率越高，相应的结构的协同工作能力以及稳定性也就越高。尤其是在当今提倡节能、环保的背景下，建筑设计中要求使用最少的投入来获得最大的产出。例如对于常见的矩形截面受压构件，这种构件在实际使用中的利用率极低，这主要是由于两个原因：首先是梁的长度变化会引发梁弯矩的变化，其次是梁的中和轴附近的材料利用率低。于是对于等截面梁来讲这种受压构件的很多区段的利用率极低。在这种背景下，通过使用概念设计结构分析，对梁截面的应变梯度进行调整，从而使构件保持轴心受力，从而有效地提升了材料的利用率。经过不断地研究与发展，又出现了平面桁架结构，从而将许多无用的材料除去，不仅有效地实现了原有结构效果，同时也降低了材料自重以及成本。

（2）结构体系中保持协同工作。在概念设计中的协同工作在建筑结构设计中得到了广泛的应用，协同工作要求结构内部的各个构件要处于相互协作以及共同工作的状态。这种协同效应就需要结构构件在承载力极限的条件下不仅可以保持共同工作，同时也需要它们具有共同的耐久性。此外建筑结构的上部与基础应该在受到载荷时保持着一个统一整体，共同承担载荷。在使用砖混结构的建筑中为了维持协同工作要通过构造柱以及圈梁将整个结构组合成统一整体进行受力，避免建筑结构单纯的依靠建筑结构自身刚度来承受载荷。

随着高层建筑的增加，出现短柱的现象也越来越多。但是为了保持每个构件都可以达到较高的应力水平，在多层结构设计中要避免各层短柱的出现，以提升相同平面处承受载荷的能力，为此需要将同层的抗侧力结构处于相同或者相近的水平位移下。

四、 概念设计在建筑结构中的意义

（1）概念设计体现了设计的创新性。由于传统的设计方法需要通过设计师查找手册、计算机程序等进行循规蹈矩的方式进行，从而缺少设计风格以及创新性。而使用概念设计可以允许工程师在设计过程中根据自己的经验以及理论知识，同时结合概念设计的新方法以及新思路得出具有合理性以及一定创新性的设计。

（2）概念设计可以有效地提升工程师的设计能力。有概念设计允许工程师在遵循一定要求的条件下进行一定程度的发挥，从而可以有效地解决设计中存在的问题。同时通过概念设计中的正确理念与原则的指引，便于工程师从根源查找问题，从而使得计算计算结果更为准确。

（3）概念设计有效地弥补了计算机理论以及结构设计理论的不足。

（4）概念设计可以优化设计结果。采用概念设计方案可以在方案的对比中选择出更加优秀的设计方案，这种优选方案不仅体现了方案的可靠性与经济性，同时也有效地避免了设计后期出现的繁琐计算。

五、 结束语

建筑行业近些年在我国获得了长足的发展，尤其是正处于发展中阶段的我国，建筑的低投入与高产出一直以来都是终极目标。但是在这一原则下还要求建筑体现出一定的自身特性，为此概念设计可谓是时展的必然产物。通过在建筑设计中利用概念设计可以构造出更为合理的建筑结构体系，并达到节省原料的目的。随着概念设计的应用推广，越来越多的设计者接受了这一设计方式，并逐渐成为结构设计的主导思想。我们相信概念设计在以后建筑结构中会获得更大的发展，为建筑设计带来更多的实惠与便利。

参考文献

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