概念設計在建筑結構設計中的應用分析

中核第七研究設計院有限公司 山西太原 030012

1 概念設計的實施步驟

具體運用概念設計的過程，實質上就是一個逐步優化的過程，且整個過程是周而復始的。從整體層面上將概念設計分成四個關鍵步驟：①分析階段；②綜合階段；③評價階段；④完成階段。其中每一個步驟都要達到預計目標才可以進行下一個階段實施，若在其中某一個步驟發現了方案的不合理處，就需要重新實施設計、計算與評估，直至基本與既定目標一致為止。具體分析這四個步驟：①分析階段。該階段實質上就是搜集建筑結構設計中所出現的問題，并針對這部分問題進行分析與解決。分析階段最大特征體現在所搜集到資料與信息均相對模糊，在分析后才能夠盡量完善各類信息。②綜合階段。綜合階段是概念設計中最為關鍵的一個階段，該階段中實施概念設計的人員，運用自身經驗與各個方面知識將設計方案構思出來，再以圖紙的形勢展現出設計方案的思路。綜合階段實質上就是將建筑結構設計師相對抽象的設計理念由具體的形式展現處理，是概念設計中至關重要的一個環節。③評估階段。該階段針對設計方案實施專業性的判斷，評估該設計方案的可行性，該項工作是一個循環往復的工作，確保方案達標后方可進入下一環節。在評估設計方案時，首先要將功能模型構建出來，隨即運用各類計算公式對比分析各個方案，最終選擇一個最為經濟合理、安全可靠、可行的設計方案。④完成階段。該階段主要是依照確定的建筑結構設計方案進行，并減少后續冗雜的計算工作[1]。

2 建筑結構設計中概念設計的應用原則

在建筑結構設計階段，不應盲目應用概念設計，否則非但不能將其發揮出積極的作用，反而會降低建筑結構的安全性。結合實踐來看，應用概念設計的時候需要遵循以下幾點原則：首先，概念設計需要能體現簡潔性的原則，在不影響建筑結構的美觀度和功能性的前提下，對建筑物的各分支結構進行優化和改良，同時需要征詢客戶的意見適當調整建筑物的性能，確保建筑結構設計能高度符合設計標準。如建筑中的受力結構就可以適當以簡單化的方向進行調整。其次，建筑結構設計的概念設計需要遵循整體性原則，這樣才能保證建筑結構的連貫性。在建筑結構設計中，一旦一個環節出現問題對其他部分也會造成嚴重的影響，因此在進行概念設計的時候需要對建筑整體抗側力能力進行測量，確保建筑能具有較強的抵抗能力，能避免惡劣天氣和自然災害對建筑本身和人們生活產生威脅。

3 概念設計在建筑結構設計中的應用

3.1 剪力墻結構的優化

①剪力墻的布置原則：建筑物周邊(尤其角部)重點考慮、對齊、簡單、均衡、對稱、多用‘L’‘T’型截面墻，少用一字墻。②優化結構設計敏感參數：周期折減系數、連梁剛度折減系數、梁剛度增大系數、梁配筋考慮壓筋的影響、梁計算配筋考慮樓板的翼緣作用等。③抗震性能與材料用量的關系如下。據統計按規范規定的彈性層間位移角限值差不多時，結構的抗側力構件布置數量較為合理。

3.2 利用結構力學形成完整的結構體系

在針對建筑實施結構設計時，要充分運用結構力學，進行合理化計算。構件連接的關鍵在于組建結構體系，細致分析并解讀其中每一個構件的具體承重情況，再選擇具體的結構方式來確保工程中的各項應力得到良好配合。其根本依據在于物理學計算，運用有效的對策來確保工程穩定系數，使整個工程更為穩定。在確保單體構件建設質量的基礎上計算整體結構應力，運用各個構件間的作用力，將結構效能的最大應力構建出來，進而更好地確保建筑整體質量和使用壽命[2]。

3.3 在建筑抗震設計中的應用

抗震設計是現代建筑結構設計中非常重要的一項內容，我國屬于地震頻發的國家，利用抗震設計能提升建筑整體的穩定性和牢固性，有利于幫助人們更好地抵御自然災害的侵襲，降低地震來臨時帶來的風險和損失。在實際的設計階段，需要設計人員根據當地的實際情況和設計要求明確混凝土等級，混凝土是建筑結構施工的主要材料，以此需要保證混凝土的質量和強度，從而為建筑結構的剛度和耐久度提供保障。這就需要相關人員提前對建筑工程施工區域進行地震力評級，從而為建筑結構設計提供參考依據。如果經檢測當地的地震力水平較高，則需要適當增加配筋的數量，因此需要設計人員明確這兩者的關系，并根據測量情況合理調整。在應用概念設計的時候，設計人員可以通過BIM 技術構建抗震設計結構模型，仿真地震發生和地震之后的場景，從而對抗震設計的可行性和合理性進行分析，對其中存在不足的地方進行完善，從而為提升建筑整體抗震性能創造有利前提。

3.4 對鋼結構的優化

目前，在建筑行業中通常會用到鋼結構，其不僅可以增強構件結構的質量，還可以確保在最大限度上運用空間。另外，鋼結構具備高強度的特征，與混凝土結構進行搭配，能夠將結構輕的優勢發揮出來，還可以顯著提升建筑結構的強度。鋼和混凝土結構組合可以很好地預防混凝土結構變形。在實際設計的時候，結合工程建設實際情況與需求來進行科學化設計，從而促進整體工程結構設計更為科學化[3]。

4 結語

在我國社會經濟高速發展的形勢下，國民綜合素質明顯有所提升，對于日常生活中的需求也更為多樣化，該種變化同樣體現在建筑行業中，建筑行業隨著社會的發展、百姓需求的提高而迅速提升。國民對于建筑物的要求標準更高，不僅體現在使用需求上，同時也將關注點與注意力放在建筑物整體的外觀上，這勢必會對建筑結構設計提出更為多樣化的需求。