當前建筑結構設計中概念設計的應用

崔波

【摘要】社會發展速度不斷加快，國民生活水平也隨之提高，對建筑結構設計的要求也在不斷增加。概念設計是近年來快速發展的建筑結構設計方案，不僅解決了設計過程中出現的多種問題，也提高了建筑結構的安全性、經濟性、適用性。本文根據概念設計為核心，討論了概念設計的重要性，并且提出了概念設計在建筑結構設計中的應用效果，希望為廣大建筑設計者提供參考。

【關鍵詞】建筑工程；結構設計；概念設計

概念設計作為新型建筑結構設計方案，是近年來在我國應用的設計方案，通過理性分析與感性規劃的互相融合，在設計行業采取概念設計，使設計師可以快速處理建筑設計中出現的問題。建筑設計師通過概念設計建設了大量的優秀建筑，我國設計行業再也不斷對概念設計理念進行研究，尤其是近年來數量不斷增長的智能建筑與高層建筑，非常適用概念設計方法。

一、概念設計理論

（一）概念設計原理

概念設計的原理就是無需使用數值進行計算，而是直接完成結構設計。在以往的設計過程中，存在一些無法精準分析或規范不明的情況，通過概念設計方案，以結構體系的力學管理、破壞機理、工程經驗、震害實驗得出有效的設計原理與基礎建設方案，通過整體角度完成建筑結構布局，并且可以進行結構細微處的抗震調整。

（二）拓寬設計思路

通過概念設計，可以拓寬設計師的設計思路。傳統結構計算與結構設計工作更加重視建筑的結構抗力，為了提高抗力，必須使用高等級混凝土，而配筋量也隨之提升，導致工程造價不斷提升。建筑設計師過度重視結構抗力，在設計的過程中，只要不超過標準配筋率，就會不斷添加配筋量，導致建筑經常出現肥梁、胖柱。根據抗震設計作為研究對象，一般根據基礎尺寸、砼等級計算結構剛度，并且根據結構剛度完成地震力計算，之后計算配筋率。但是建筑結構剛度越大，在地震災害中，就會受到更大的地震效應，在配筋率提升的情況下，建筑結構也會承受更加巨大的地震力。受到這種情況影響，原本為了提高建筑抗震性能的設計方案，反而成為增大建筑結構地震效應的原因。

（三）隔震效能

在抗震結構設計中，主要的研究方向就是隔震消能技術。隔震效能需要在基礎與建筑主體間增設隔震層，通過消能支撐、建筑頂端反擺等裝置，在地震災害發生時進行相反作用，使建筑阻尼增大，降低建筑加速度，避免大位移導致的建筑結構破壞，使建筑結構維持安全性。通過我國地震統計資料得出，采取合理的結構設計方案，可以有效降低地震效應，最優秀的建筑方案甚至可以達到65%的抗震效果，而且室內物品也得到了有效保障。

（四）加強設計效果

建筑結構較為復雜，在地震災害出現后，地震力存在較大不確定性，所以人們經常無法準確計算出地震對建筑結構造成的破壞。在建筑結構抗震環境下，材料性能與施工變異性都會產生無法準確計算的不確定因素，受到這種因素影響，在進行結構效果計算時，就會出現計算結果與實際結果差距較大的問題，甚至部分作用效應根本無法進行計算。受到上述問題影響，建筑結構計算經常出現不準確的現象，為了解決這種情況，采取概念設計方案，不僅可以有效解決這些問題，也可以提高建筑結構設計的合理性。

二、概念設計的重要性

在科學技術發展的過程中，生活中不斷開始進行應用，而概念設計作為重要的新型設計技術，是建筑業發展的重要表現。

（一）完善結構設計

我國傳統的建筑結構設計存在一定的空間局限性，不能合理進行建筑整體性規劃。通過概念設計，可以從整體角度規劃建筑地理條件與空間環境，通過整體與部分進行綜合辯證，完成具體的分析工作。目前在建筑結構設計領域，計算理論與設計理論經常涉及到無法計算的內容或者無法預測的因素，例如在計算鋼筋砼結構設計效果時，優于截面設計根據塑性原理進行結構極限狀態計算，但是內力設計需要根據彈性理論完成計算，受到這兩種因素的影響，最終計算的數據與實際承受力存在較大差異，這種情況就會導致結構設計失效。為了解決這種問題，就需要合理應用概念設計，根據工程實際情況，客觀評價與分析所發生的問題，找出適合的處理措施，滿足結構布局要求。

（二）優化計算機設計

計算機作為結構設計過程中應用的重要設備，幫助建筑設計師完成了大量的工作，雖然計算機具有快捷、方便、簡單的優點，但是仍然受到一定的局限，導致設計方案存在較大缺陷。例如設計師長期依賴計算機軟件完成建筑結構設計，導致自身的設計水平、設計靈感不斷下降，在結構設計的過程中，部分設計師為了減少工作量，直接使用程序中的分析結果作為實際設計方案，完全將建筑設計交由計算機軟件完成，這種情況導致大量建筑結構十分雷同，根本無法表達出設計方案的亮點，也失去了結構設計的核心價值。單純使用計算機軟件進行結構設計，在建筑行業快速發展的環境下，設計師將不斷失去核心競爭力，最終被行業所淘汰。概念設計可以有效發揮出設計師的靈感，通過個人想象力完成方案設計，并不是將設計交由計算機，而是通過計算機完成一些繁瑣的輔助工作。通過概念設計，可以充分表達出建筑設計師的創造性思維，不僅可以為建筑行業發展提供持續的動力，還可以創造更加豐富多彩的建筑設計方案，提高我國建筑行業的整體水平，也為建筑設計師提供更加廣闊的發展空間。

三、概念設計的應用

（一）加強施工環境應用效果

概念設計非常重視建筑與施工環境的契合效果，在選擇概念設計場地時，會根據場地的不同決定設計方案。雖然前期施工并不會表現出場地的差別，但是在后期施工中，場地的不同可能對建筑效果造成較大影響。在選擇地點的過程中，需要根據建筑邊界、建筑高度、防火間距、現場地形進行綜合分析，并且在設計過程中，需要根據地震帶分布情況，選擇合理的建筑結構設計方案，在建設開始前，就完成了抗震的設計。

（二）提高結構基礎的合理性

在完成建筑施工環境的選擇后，通過概念設計，可以根據建筑使用要求選擇基礎形式。目前我國使用的基礎類型包括樁基礎、筏型基礎、箱形基礎，為了加強對基礎結構效果的了解，本文以箱形基礎為例進行分析。箱形基礎在高層建筑中的應用較為廣泛，該基礎的整體剛度較好，可以提高荷載的轉移效果，將上部荷載均勻轉移到下部基礎之中，提高建筑結構的嵌固效果，避免出現箱基不均勻沉降現象發生，使建筑抗震承受力得到有效提升。

四、結束語

通過概念設計完成結構設計，不僅可以發揮出建筑設計師的主觀能動性，也可以表達出設計師的設計靈感，通過設計者的經驗、想象力，結合工程力學與建筑學等理論知識，設計出安全、經濟的優秀建筑結構方案。近年來，通過概念設計完成結構設計的建筑數量不斷增加，設計師也在不斷學習概念設計的方法，不僅使設計者的思路得以擴展，也提高了我國設計行業的整體水平。在未來發展的過程中，概念設計將成為結構設計的核心方法之一，為我國建筑行業發展做出巨大的貢獻。

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