淺析概念設計結構設計中的應用與結構措施

肖明轟

【摘要】隨著經濟的迅速發展以及科學技術水平的不斷提高，我國的建筑業取得了較大程度上的進步，為我國國民經濟的發展以及人民生活水平的提高做出重要貢獻。近年來，隨著社會經濟的不斷發展以及科技水平的大幅提升，使得建筑行業在不斷發展進步的同時，對于結構設計的質量要求也越來越高，對于建筑行業的建設發展以及設計提升有著直接的作用和影響。本文分析了結構設計中的概念設計與結構措施。

【關鍵詞】結構設計；概念設計；結構措施

引言

結構的設計在建筑行業當中有著十分重要的地位與作用。而在結構的設計當中，又屬概念設計以及結構措施最為重要，概念設計的好壞以及結構措施設計的是否合理在一定程度上的反映了設計水平。

1、結構設計概念闡述

對于結構設計來講，概念設計涉及的面很廣，從方案、結構布置到計算簡圖的選取，從截面配筋到構件的配筋構造等都存在概念的內容。概念設計是相對于量化的計算而言，通過力學規律、震害教訓、試驗研究、工程實踐經驗等建立設計概念、設計對策和措施，它比量化計算更能有效地從宏觀上處理好結構的安全問題，特別是抗震安全。因此，概念設計也可以理解為應用建筑整體概念對于結構設計過程中可能會遇到的問題進行分析考慮，并從整體上進行解決，以實現結構設計以及總體方案的確定。概念設計能夠將結構設計的思想理念進行充分體現，同時也是實現結構設計思想展示的首要方法和手段。

2、關于結構設計與概念設計關系分析

對于概念設計來講，結構設計是一個逆向設計過程，它是根據概念設計的思想要求以及原理方法完成建筑結構的設計，而結構設計本身也是一個定量設計發展成為定性設計的設計過程，其中，定量設計是指結構內力以及配筋、穩定性、結構變形等的設計。而對于結構設計來講，概念設計是一種先進設計思想的體現，而結構設計實際上就是在特定空間內以概念設計的整體概念思想實現結構設計的過程，因此，對于結構設計來講，有效運用概念設計能夠實現建筑結構整體安全性的保障，而概念設計本身則是結構設計的重要一部分。

3、簡述概念設計概述以及在建筑結構設計中的應用

概念設計是建筑設計中的一種，是基于設計師設計經驗以及專業的設計理論形成的，概念設計也是結合將要建設的建筑工程特征，對建筑結構以及整體布局進行設計的手段，在建筑工程設計的前期，還要對建筑結構設計方案進行估算、分析以及比對。在建筑結構設計中應用概念設計，具有概念明確、定性準確等優勢，并在實際的建筑工程施工中取得較好的經濟效益。

概念設計在建筑結構設計中的具體應用主要體現在以下幾個方面：

（1）在結構設計中，對于建筑場地的選擇尤為關鍵，建筑場地的選擇關系著建筑地基基礎、采光等問題，是結構設計的基本問題，起著決定性的作用。在建筑場地的選擇過程中，需要綜合考慮建筑退界、施工防護距離、日照間距、地質基礎等，另外還需要對建筑物的抗震因素等進行考慮，避免在危險地段進行建筑場地的選取。如果不可避免在存在危險性地段選址，必須做好相應的防護措施，并做好抗震監測工作。

（2）在建筑場地選好后，要根據建筑場地的地質基礎以及建筑工程特點、功能等選擇合適的建筑基礎。目前建筑基礎主要有獨立基礎、筏板基礎、樁基礎等，獨立基礎和筏板基礎一般用于層數較少的多、高層建筑，下部地基土承載力較高；對于土質松軟（如淤泥質土、濕陷性黃土等）或者是負荷較大的高層建筑與大型建筑中常常用樁基礎，這是由于樁基礎能將地基承受的荷載通過樁身和樁端直接傳到各層土中去，保證了基礎荷載的傳遞效率。

（3）選取合適的抗側力體系是建筑結構是否合理、經濟的關鍵。隨著建筑高度及功能的發展需要而不斷發展變化。由最初的框架、剪力墻結構等基本體系，發展為框架-剪力墻體系，繼而又發展了框架-筒體體系、框架-筒體-伸臂體系、框筒體系、筒中筒體系、巨型框架體系等。隨著建筑功能及形式的不斷發展，抗側力結構體系也需要不斷發展、不斷改進、創新，在積累經驗和深入研究的基礎上逐漸形成各種新的、高效而合理的抗側力體系。

（4）我國的房屋建筑采用三水準抗震設防止標，即：“小震不壞，中震可修，大震不倒”。要求抗震設計要同時達到多層次要求。地震作用影響因素極為復雜，是一種隨機的、尚不能預見和準確計算的外部作用，目前規范給出的計算方法還是一種半理論的方法，抗震結構的設計應該是綜合概念設計、計算和構造措施等完整的系列設計，由于地震的不可預見性及地震作用的不確定性，抗震設防的結構必須重視概念設計。

4、提出有效的建筑結構設計優化措施

4.1、整體優化和局部優化

對于建筑項目都具有兩個特點，即層次性及復雜性。層次性包括的內容比較多，包括設計體系、結構體系及安裝設計體系等，對于這些體系還包括很多的下屬體系。建筑結構設計的時候，各專業設計人員需要優化各個下屬系統。復雜性的內容主要包括3個方面，即建筑原料選取、零部件選取、結構類型選取等。所以，對于結構設計必須要優化整體，才能實現設計優化。

4.2、基礎優化

天然地基是結構設計中首選的地基形式，只要能滿足承載力和地基沉降要求時，一般都會采用天然地基上的獨立基礎和筏形基礎，如果天然地基不能滿足承載力和沉降要求，就需要通過地基處理措施對其進行加強，通過強夯、換土、排水固結、振動擠密和化學加固等方法提高地基承載強度。由于樁基礎具有整體性好、承載力高和沉降量小、結構布置靈活等優點，尤其在高層建筑中應用更為普遍。樁基礎按照施工工藝可以分成預制樁和灌注樁。鑒于預制樁造價較低，而且工廠化程度高，樁身質量把控嚴格，只要是抗震性能符合要求，一般情況下會優先采用。近年來鉆孔灌注樁后壓漿技術的逐步成熟和推廣，鉆孔灌注樁的使用空間也得到了進一步的拓展。

4.3、對上部結構進行優化

結構除了抵抗豎向荷載之外，風荷載和地震作用往往是結構設計的主要影響因素。風荷載出現的概率較大，而且要保證在50年或100年重現期的風作用下結構仍然能正常使用，要求結構處于彈性和小位移狀態。地震作用發生的概率較低，一次地震時間不長，但地震強烈，不確定因素很多，要使結構地震時完全處于彈性是十分不經濟的，因此提出了抗震設防三水準要求。近10年來，隨著建筑功能和環境功能要求的日益提高，基于性能的抗震設計方法也越來越被人們推崇。

結構平面布置宜剛度均勻，減少扭轉，沿豎向剛度均勻，豎向構件連續，避免薄弱層，減少鞭梢效應。一般來說，平面、立面規則，雙向剛度均勻，并按照多道設防的思想設計的結構，經濟性的安全性都有著不錯的效果。對于平面不規則的結構，可以通過設置變形縫的措施把結構分成若干規則的部分，來消除結構不規則、收縮和沉降的影響。

結束語

在概念設計日益重要的今天，對于工程師的要求也是越來越高，不僅要有深厚的基本理論基礎，同時還要不斷吸取他人先進的設計思想。時常的反思自己的作品、設計，對每一項設計都精益求精。

參考文獻：

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