概念設計與結構措施在建筑結構設計中的應用

陳玉聯

摘 要：為了更好的滿足人們的使用需求，現代建筑的結構設計日益復雜化和多樣化，并且對設計人員的專業技術水平提出了更高的要求。作為建筑工程施工建設的首要環節，只有確保建筑結構設計的適用性、科學性，才能為后續的工程施工提供參考和支持。概念設計和結構措施作為建筑結構設計的兩大核心組成部分，也需要引起設計人員的重視，并且結合以往工作經驗和施工現場環境，對概念設計進行優化，制定出科學的結構措施，確保建筑整體質量安全。

關鍵詞：概念設計；結構措施；建筑結構設計；應用策略

1 前言

建筑質量安全始終是施工單位和住戶共同關心的焦點問題，由于建筑施工過程中，可能影響質量安全的因素較多，例如施工區域的地質條件、氣候變化以及施工水平等。因此，必須要嚴格規范建筑結構設計，并且要加強現場施工質量監督，確保施工人員嚴格執行結構設計方案，從源頭上杜絕建筑質量安全問題。文章首先對概念設計的步驟和重要性進行了概述，隨后分別就概念設計、結構措施在建筑結構設計中的具體應用展開了分析。

2 在建筑結構設計中應用設計概念的方法及優勢

2.1 建筑結構設計中應用概念設計的方法

不同的建筑工程由于使用功能、抗震性能、內部結構等方面存在較大差異，因此在開展前期結構設計時，需要設計師基于個人以往的設計經驗，同時又要結合建筑項目的特點和建筑使用的要求，從整體層面上開展概念性的設計，在保證建筑質量安全、滿足使用需求的基礎上，為建筑單位節省成本支出，維護經濟效益。對于一般性的建筑工程來說，其概念設計主要分為三個步驟：第一，分析階段。作為概念設計的首要環節，分析階段主要是通過各種途徑（地質勘查、數據查找等）獲取與建筑施工相關的信息，為下一步的分析[1]、評估奠定基礎。對于獲取的大量數據，可以借助于信息化手段進行快速分析和深度挖掘，保證數據的有用性和精確度；第二，綜合階段，結合分析所得數據，并參照以往的設計經驗，制定出建筑結構設計方案；第三，評估階段，組織設計師專家團隊，對多個建筑結構設計方案進行評估，從中選擇一個最優方案，對方案的細節性內容進行完善，最后獲得可行性的建筑方案。

2.2 建筑結構設計中應用概念設計的優勢

（1）創新性優勢。在以往的建筑結構設計中，多數設計師按照固定的模式進行設計，雖然能夠保證建筑結構設計不出現大的質量問題，但是也導致設計方案缺乏創新性，已經難以滿足當代人求新、求異的心理需求。而采用概念設計，則更多的發揮了設計師的主觀能動性，融入了設計師以往的經驗和個人的設計風格，從而是建筑結構設計向多元化、個性化方向發展，這也在一定程度上推動了建筑行業的發展。

（2）增強設計師水平。概念設計是以大量的建筑數據為基礎，結合設計師經驗的一種設計模式。設計師在進行概念設計時，可以通過不斷的校對找出工程設計中存在的一些問題，進而分析問題成因并采取必要的優化措施。尤其是對于一些結構復雜的高層建筑來說，在概念設計過程中，設計師通過不斷的檢查、反復的修整，不僅確保了建筑結構設計的質量，而且也間接的提高了自己的水平，對于個人設計能力的提升也起到了積極作用。

（3）增強建筑結構設計效果。概念設計可以生成多個建筑結構設計方案，然后有設計師團隊或專家評委對這些方案進行評估，從中選擇一個最佳的方案。在這種情況下，所得的設計方案不僅能夠保證建筑的美觀和質量安全，而且在經濟效益方面也有突出優勢。此外，這種基于概念設計的建筑方案，還能夠最大限度的避免了后期出現設計重復的問題，對于加快工程進度也有很好的保障。

3 概念設計在建筑結構設計中的應用策略

3.1 選取合適的建筑施工環境

施工場地的選擇會對建筑結構設計和后期施工產生直接影響，例如需要根據場地勘查考慮建筑抗震性能和地基防滲施工等。同時，借助于概念設計中的一些技術手段，還能夠提前掌握不同地質環境下需要采取的施工技術措施，尤其是像一些軟土地基發育較為嚴重的地區，需要提前做好軟土地基的處理，以避免后期因為地基不穩而導致建筑墻體出現裂縫，影響建筑質量安全。除此之外，像建筑結構設計中必須要考慮的日照間距、防護距離等，也可以作為場地選擇的重要參考依據。

3.2 以施工現場為基礎選定合適的建筑結構

在完成建筑選址后，就需要結合地質勘查結果，開展建筑基礎設計。現階段建筑基礎設計和施工常用的方法有兩種，一種是樁基礎施工，另一種是箱型基礎施工，兩種施工方法的應用優勢存在差異，例如樁基礎施工通常適用于一些土質比較松軟、地基荷載能力較差的環境，而箱型基礎施工則更多的是應用于高層建筑，除此之外，箱型基礎由于整體剛度較強[2]，受外界干擾因素影響較小，因此在抗震方面也有一定作用。建筑單位可以根據現場情況合理選擇建筑結構。

3.3 對建筑結構剛度合理設計

剛度也是建筑結構設計中需要考慮的參數之一，如果建筑剛度設計值低于標準值，可能會由于構建承重能力不足而出現建筑結構不穩，影響質量安全；反之，如果建筑剛度設計值超過實際標準，又會造成資源的浪費，不利于節省施工成本。因此，設計人員必須要結合現場情況，對建筑結構的剛度進行合理設計。另外，剛度值的大小還會對建筑自振周期產生影響，而自振周期有時建筑防震性能設計中的關鍵因素。對于一些高層建筑來說，通過概念設計合理選擇剛度，對于提升建筑抗震能力也有一定的幫助。

4 結構措施在建筑結構設計中的應用策略

4.1 提升并協調施工材料利用效率

通過協同工作不僅可以實現提升結構的穩定性，同時也可以提高材料的利用率。對于一些高層建筑來說，材料消耗量較大，如果能夠提高材料利用效率，無形中可以節省很多的建筑材料，為建筑企業節省了一大筆開支。例如對于常見的矩形截面受壓構件，這種構件在實際使用中的利用率極低，這主要是由于兩個原因：首先是梁的長度變化會引發梁彎矩的變化，其次是梁的中和軸附近的材料利用率低。于是對于等截面梁來講這種受壓構件的很多區段的利用率極低。在這種背景下，通過使用概念設計結構分析，對梁截面的應變梯度進行調整，從而使構件保持軸心受力，從而有效地提升了材料的利用率。

4.2 增強結構體系的整體協調性

在概念設計中的協同工作在建筑結構設計中得到了廣泛的應用，協同工作要求結構內部的各個構件要處于相互協作以及共同工作的狀態[3]。這種協同效應就需要結構構件在承載力極限的條件下不僅可以保持共同工作，同時也需要它們具有共同的耐久性。此外建筑結構的上部與基礎應該在受到載荷時保持著一個統一整體，共同承擔載荷。在使用磚混結構的建筑中為了維持協同工作要通過構造柱以及圈梁將整個結構組合成統一整體進行受力，避免建筑結構單純的依靠建筑結構自身剛度來承受載荷。

5 結語

由于受到了傳統建筑理念的影響，尤其是創新能力的缺乏，導致我國建筑在進行設計的過程中出現了一定程度的問題，影響了建筑設計的發展。但是如果在發展的過程中將概念設計融入到建筑結構設計之中，就可以在發展過程中構造出更為合理的建筑結構體系，并達到節省原料的目的。因此為了促進建筑結構設計的發展，為建筑設計帶來更多的實惠與便利，可以進行概念設計的推廣。

參考文獻：

[1] 周自強.概念設計與結構措施在建筑結構設計中的應用[J].居業，2017（11）.

[2] 陽春明.淺析概念設計與結構措施在建筑結構設計中的應用[J].中國住宅設施，2017（12）.

[3] 史開軍.概念設計與結構措施在建筑結構設計中的應用分析[J].中外企業家，2017（5Z）.