概念设计在建筑结构设计中的应用汤志勇

概念设计在建筑结构设计中的应用汤志勇

汤志勇

汤志勇（昆山开发区建筑设计院有限公司215301）

摘要:本文分别从概念设计的定义、概念设计在建筑结构设计中的应用和概念设计在建筑结构设计应用过程中需注意的问题展开论述，为概念设计能够在建筑结构设计中得到更好的应用提供参考，为概念设计的应用与发展做出贡献。

关键词：概念建筑设计应用

在互联网不断普及的背景下，计算机技术得到快速的发展，概念设计在建筑结构设计中的地位日益提高，结构设计不仅在时间上大幅缩短，而且在质量方面有了明显的提高。同时也出现了一些亟待解决的问题，设计工作人员对结构程序的依赖度提高，没有积极创新和深入思考，仅仅依据程序化的设计规范，东拼西凑，把素材的堆积作为个人的设计成果，计算结果正确与否则很少有人去审查，至于规范更是全盘套用。建筑结构合理与否更无人重视。

在先进的计算理论的指导下，通过计算机进行工作。首先要确保建筑设计中的材料尽可能选取新型环保类型的，以便设计出的建筑结构科学合理。结构设计相关人员在工作中应勇于创新，切实做到概念设计能够反映到实际应用上。

一、概念设计（一）概念设计的界定概念设计指的是建筑结构方案设计时，设计人员在已有设计理论的指导下结合实践经验，对建筑设计方案做出整体性的评估和定位，通过对建筑结构整体的必要性的抗震准备，以期进行科学合理的设计。由此确定的方案一般界定和定性较为准确，利于手算，有效减少了后期设计过程中大量的计算，同时经济可靠性能较好，是判断计算机内力分析输出数据是否正确的有效依据。

（二）概念设计在设计思路上扩展结构的功效设计思路方面概念设计能够起到很好的扩展结构的作用。一般，传统的机构设计和理论研究着重放在建筑结构抗力的提升方面，这种情况下，选用大量的钢筋和高等级混凝土确保建筑结构的强度，导致诸多材料的不必要浪费，使建筑成本大幅增加。结构工程师只是确保钢筋用量不超过标准上限，而没有充分考虑最合理的结构，致使钢筋被大量浪费。比如，建筑的抗震设计中，依据初定的尺寸计算结构刚度，地震力又是在刚度的基础上展开计算。最终出现这样的笑话：本来是为增加抗震力多用钢筋的，钢筋的用量增加引起刚度上升，对应的地震力就越大，结果反而使地震力得到增加。

隔震消能是个典型的好的抗震设计，它主要是在基础和主体中间添加一种柔性夹层，再者就是增设支撑以便平衡地震能量。此外，还可以把反摆设计到建筑物顶部，一旦地震来临，反摆就会朝着建筑物运动反方向运动，平衡建筑物可能出现的不稳定状况，进而减轻地震所引起的建筑毁坏程度。权威调查证明，地震发生时，能够承受抗震近六成破坏力的建筑物通常设计得非常科学合理，同时，合理的设计也有利于提高建筑物内部物品的安全性。

二、概念设计在建筑结构设计中的应用既经济又合理始终是建筑结构设计的终极目标。所以理所当然的，既有实用价值又经济实惠的设计是概念设计的最优选择。如何才能选出这样的概念设计，务必考虑以下几点：（一）建筑场地的选择建筑场地是概念设计最终的呈现载体，是设计的第一步，正确选择建筑场地在概念设计的整个过程中占有非常重要的地位。选择一个合理的建筑场地必须围绕以下要素：现有地形分析、建筑退界、通视要求、防护距离、建筑高度控制、防火间距、防噪间距、日照间距等。

此外，建筑场地还应考虑到抗震条件。

（二）建筑基础的选择在选择建筑场地的基础上进行建筑基础的选取，其选择依据为所选建筑结构与地形。建筑基础通常包含筏形基础、箱形基础及桩基础三种。

1.筏形基础筏形基础一般在承载能力较低的地基、大荷载上部结构的建筑工程中应用较广。刚度大结构整体良好是其显著特点，可把上部结构的超荷载合理分散达到有效调整基地压力的效果，同时能够切实解决不均匀沉降问题。

2.箱形基础箱形基础在调和建筑中应用很广泛。箱形基础有适当的整体刚度，能够把荷载利用上部结构平稳的传到下部基础中，使得结构组成实现嵌固，同时还能有效避免箱形基础不均匀沉降现象的发生，提高建筑物抗震能力。

3.桩基础桩基础通常应用在地质较松且负载较大的多层建筑结构上。建筑中天然地基无法足够承载的情况下，可以桩基础把荷载通过上部结构传送至下部势持力层。

（三）建筑主体的选择建筑主体的选择要符合对称、合理和简单这三个条件，因为结构合理能够减小扭转力，有效降低建筑成本。一般情况下建筑主体的对称指得是抗侧力主体结构对称。此外，建筑物内部结构也要符合对称的条件，这就应该与建筑平面工程相结合展开科学合理的安排。通常调整平面形心、结构刚心和建筑物质心的距离即可达到结构上的基本对称目标。

（四）抗震抗灾防线设计要合理具备良好的重力承载和抗震能力是对建筑最基本的要求，因此，在设计过程中可通过适当的控制结构动力降低建筑物受震程度，设计多条抗震防线减轻并消耗地震发生时产生的破坏性。如果建筑物受到强烈震动，可利用赘余杆件的屈服耗散地震破坏力，并且停止赘余杆工作以便避开共振效应，促使整个建筑结构转换到另一种稳定状态。

（五）结构刚度的选择科学合理的结构刚度在建筑结构选择中非常重要，作为建筑结构必不可少的指标。结构刚度科学合理有利于延长结构的基本自振周期，达到减轻地震危害程度的效果；有利于减少地基基础的负担，促进建筑构造材料合理配置，起到节能减耗的作用；有利于缩小结构体积，充分利用建筑平面，实现经济合理作业。

（六）计算简图的选择作为概念设计的基础，计算简图是否合理直接关系到建筑的安全性。不合理的计算简图很容易引发安全事故。此外，科学合理的设计计算简图的同时还应对构造措施有对应的保证。

三、概念设计在建筑结构设计应用中应注意的问题（一）适宜刚度的界定准确无误的判断建筑物的刚度是建筑结构设计中举足轻重的一步。刚度过大容易缩短建筑结构自振周期，在地震发生时使建筑物深受其害，同时还会浪费大量的建筑材料。刚度过小，地震发生时又会出现建筑物错位严重，损坏建筑。

（二）结构的塑化历程与破坏机制一定要充分掌握楼层与整体破坏是建筑结构破坏机制的两个方面。在设计建筑结构时务必预防某个部位的薄弱，避免因短板效应导致楼层破坏现象。

较为理想的状态是整体破坏，因此工作人员要为这个目的努力。

（三）等强度与耗能设计原则等强度与耗能设计原则是建筑抗震设计时必须遵循的原则。不严格遵循的话，建筑的某些主要的承重结构在地震发生时受水平作用的破坏力被损坏，严重会导致建筑整体受损。因此，要注意通过坚持整体观念避免这种情况发生，实现各部分结构强度均匀。此外，设计建筑结构的实际进程中除了要关注各部分的强度务必均匀之外，还应确保建筑吸收大量能量的功能，包括以下几个部分：（1）在弹性阶段动作中的构件约束耗能构件的屈服应力。在不影响破坏整体的前提下，在整个建筑结构的局部进行屈服。

（2）构件中用以担负竖向载荷的构件不能作为耗能构件。

（3）具备较高延展性、保持一定数量的耗能构件，尽可能的小号地震的能量。

四、结束语概念设计在建筑结构设计中的应用要求以新的设计思路适应当下经济的发展，其在建筑结构设计中的科学合理应用主要通过设计方案集中展现。在概念设计应用范围逐步扩大的背景下，其多种多样的优势将会为更多人发现、接受并应用到实际中去，作为今后结构设计的主流思想发展、完善、成熟起来。所以，概念设计在建筑结构设计中的应用程度对于建筑设计的发展具有深远的影响。

参考文献[1]隋翔宇.工业建筑中的结构概念设计[J].山西建筑.2011（4）.[2]张少博.建筑抗震概念设计的重要性[J].管理学家.2010（12）.