概念設計在建筑結構設計中的應用

王智慧 孫建德

摘要：隨著社會經濟的飛速發展及人民生活水平的提高，建筑工程項目的規模越來越大、技術越來越復雜、設計涉及的影響因素越來越多，特別是建筑在設計、施工、使用中的不確定性，對建筑結構設計提出了更高的要求。概念設計的思想、方法、理論為解決上述問題提供了一個可行的、科學的、有效的技術平臺，也為處理工程設計中的不確定性影響因素提供了先進的手段。因此，從概念設計的意義及現原則入手，分析概念設計在建筑結構設計中的有效應用具有重要的研究價值。

關鍵詞：概念設計；建筑結構；現狀；應用

我國經濟的飛速發展，建筑領域的不斷擴大，促使建筑業在各個方面都要進行研究、創新，其中概念設計就是建筑結構設計創新的主要途徑。本文筆者通過對概念設計的分析，具體說明了概念設計在建筑結構設計中的應用，為建筑結構設計方面，（方面去掉）提供些理論上的參考。

1概念設計應用于建筑結構設計中的重要意義

第一，克服設計中電算分析的某些不足。借助于計算機系統進行結構設計，雖然對于設計效率有所提高，但是計算機軟件的采用也會帶來某些誤差，尤其是計算機軟件的選用是否得當，將直接影響設計結果的真實性。除此之外，隨著計算機技術的廣泛應用，設計人員對計算機形成了過分依賴，對于計算結果過分信任，從而造成某些設計失誤。將概念設計應用于結構設計之中，設計人員會對設計概念形成充分理解，對于結構設計目標加以明確，能夠及時發現電算誤差，克服了電算分析中的不足之處。

第二，完善了結構設計。建筑結構設計中引入概念設計理念，提高了設計人員對結構概念的掌握程度，開拓了設計人員的設計思路與靈感。當設計人員對于建筑結構概念具有充分認識時，概念混亂以及定性錯誤等問題出現的概率自然減少，對于設計過程中出現的問題能夠及時的發現，并采取相應的解決方案。隨著概念設計的不斷發展，建筑結構設計也得以完善，設計人員將創新出更多的設計技術，使建筑結構設計水平進一步提高。

2建筑結構設計中應用概念設計的原則

2.1結構的簡化性

在建筑工程的結構設計中，要求盡量簡單化。主要的內容就是簡化傳力的手段，提高整體結構的承受能力。所以，在建筑工程的結構設計過程中，要對整體建筑的受力設計和部位進行準確的計算，對受力和承受力進行研究，防止出現承受力比較薄弱的情況，影響建筑質量。

2.2結構完整性

建筑工程對結構的設計，應能收集慣性力，并能將慣性力分配給各子結構設計的阻力，這就要求每一個抗力子結構都要有能夠承受一定的載力，才能夠抵抗一些自然的災害以及其他的外力作用出現的破壞。

2.3結構的規則性和均勻性

建筑工程結構設計的規則性以及均勻性，能更好的保證建筑工程的質量，防止建筑工程被破壞或者是其他程度的損壞，能夠從根本上提高建筑工程的質量。建筑工程分布質量的規則性以及均勻性，能夠讓建筑工程更好的擁有抵抗自然災害破壞的能力。

3概念設計在建筑結構設計中的應用

3.1概念設計優化結構方案

經濟合理的結構方案才是一個成功的設計方案，所以要選擇一個可行性強的結構形式和結構體系。結構體系力求做到受力明確，傳力簡捷，同一結構單元宜采用相同結構體系，地震區應按照平面和豎向規則進行設計。在對工程的設計要求、地理環境、材料供應、施工條件等情況進行綜合分析的基礎上，還要與建筑、水、暖、電等專業充分協商，進行結構選型，確定合理結構方案。

3.2建筑場地的合理選擇

建筑場地的選擇作為設計前首要考慮的因素，同時也是一個對于結構設計起著決定性與基礎性作用的因素。在進行建筑場地選擇中一般要考慮到以下因素：防護距離、建筑退界、日照間距等。此外在結構設計中還要充分的考慮抗震等因素，盡量避免在危險地段選址。實在不能避免的情況下可以采取相應的抗震措施，在設計前對抗震地點以及勘測進行分析。

3.3結構設計中協同工作概念的應用

通常在工業產品的設計與制作過程中會融入協同工作的概念，所謂協同工作是指某個工業產品未達以使用壽命期間，某個結構零件發生損壞對產品的整體性能產生影響。而對于建筑結構而言，協同工作是指建筑工程中要將每個部件的作用充分發揮出來，實現其與其他零件的互相配合。協同工作要求產品零部件的使用壽命相似，并且承受基本相同的荷載，不得出現長時間受力不均的問題。在結構設計中的協同工作要注意正確處理基礎與上部的關系，保證二者形成一個有機的整體，例如磚混結構受自身剛度的影響會發生不均勻沉降，因此可以利用鋼圈與構造柱之間形成一個統一的整體來抵御。

此外，在建筑結構設計中，配合也表明，當建筑物受力時，結構的各部分應均勻受力，水平應力應保持在較高的水平。在高層建筑的設計中，應盡量避免短柱，使每個柱的水平應力相互接近，同時達到最大承載力。然而，在實際工程中，建筑物層數越多，豎向與水平方向所產生的荷載力變越大，相應的地層橫截面積也會逐漸增大，會導致高層建筑物底部的幾層出現短柱現象。針對這種情況，可以在柱截面設置豎直槽，將矩形柱改為野外柱，以提高結構的承載力，減少短柱現象。

3.4合理設計抗震抗災防線

作為一個建筑最基本的要求就是必須具備良好的抗震和重力承載的能力。設計中應設計多道抗震防線從而避免和消耗地震發生時的破壞性。可以采用適當的控制結構動力的方法來減輕建筑物受震動時的破壞程度。若建筑結構遭受強烈震動的時候，通過贅余桿件的變形和屈服可以耗散地震的能量，同時可使贅余桿件停止工作從而將避開共振效應，使整個建筑結構過渡到另一種穩定的體系。

3.5概念設計在電算分析中的應用

隨著科學技術的發展，計算機及其結構程序在結構工程設計中得到了大量的應用。但是，計算機技術在給我們帶來方便的同時，也會讓我們對其產生過分的依賴，陷入認為電算結果是絕對正確、可靠的誤區。因為不同的計算機軟件的選擇、使用或數據輸入不當都會造成計算結果不合理、甚至錯誤無法被及時發現。

4結語

近年來，伴隨著建筑行業的快速發展，施工企業在努力追求建筑的低投入和高產出的同時，也逐漸強調建筑的風格和特性。概念設計可構造更合理的建筑結構體系，并節省原料，成為建筑結構設計中的寵兒，得到越來越多的應用和推廣，逐漸發展成建筑結構設計的主導思想，也將獲得更遠的發展，為建筑設計實現更多的便利和優惠。

參考文獻：

[1]賈今釗.概念設計在建筑結構設計中的應用研究[J].工程建設與設計，2015，01：18-19.

[2]杜江軍.試論概念設計在建筑結構設計中的應用[J].建筑工程技術與設計，2016（30）：338.

（作者單位：中國華西工程設計建設有限公司沈陽分公司1

中冶沈勘工程技術有限公司2）