概念设计在建筑结构设计中的应用

概念设计在建筑结构设计中的应用

邵亚萍

安徽亿宇建设工程有限公司 安徽 阜阳 236000

摘要：我国经济的发展离不开建筑工程的施工，而在建筑结构施工中概念设计的应用对于提升建筑结构设计质量以及保证建筑整体施工与使用的安全性等具有重要影响。概念设计主要是由理论与经验结合而成，设计人员需要在专业理论知识的基础上通过自身实践经验的融合，在建筑结构设计过程中提出新的设计理念以及设计方法，以此确保建筑结构设计的科学性以及可行性等。此外，概念设计水平的高低直接反映着设计人员的专业化水平，需要建筑企业引起重视。

关键词：概念设计；建筑结构设计；应用

1概念设计内涵

概念设计在产品或服务开发初期起着核心导向作用，它在建筑设计中通过一套独特的理念来引导结构规划，遵循着全局性、原则性和创新性原则。这个过程聚焦于解决结构设计的关键问题，如选择最适宜的构造方案、设定负载转移路径、强化薄弱环节、增强整体稳定性以及优化能量消耗策略。不同于规范化的精确计算，概念设计更多地依赖于实践经验、地震参数、实验数据、力学原理的整合，以及对结构损坏机制和工程案例的理解。

作为一种非公式化的设计方法，概念设计强调的是设计理念和策略的灵活运用，而非繁琐的数值分析。它在宏观层面指导结构布局，帮助设计师构思、评估和抉择不同的设计选项，以实现最优化的选择。这样的策略不仅提升了设计效率，而且经济效益显著，还能为施工阶段提供有力的设计支持。要在建筑结构设计中成功实施概念设计，对设计师的专业素养有着高要求。他们需具备深厚的经验积累和娴熟的操作技巧，这样才能将抽象的概念转化为具体、可靠的结构设计，从而显著提高建筑结构的稳固性。

2概念设计在建筑结构设计中的应用

2.1 合理选择利于建设的建筑场地

建筑施工场地的选择是建筑结构设计的重要内容，场地选择的合理化是建筑施工安全性的前提条件，也是保证概念设计应用质量的基础。常规情况下，建筑场地的选择需要设计人员掌握8个基本要素，分别是现有地形分析、防火间距、建筑退界、防噪间距、通视要求、防护距离、建筑高度以及日照间距等。

此外，建筑结构设计中建设场地优选抗震区域，如果地震灾害的破坏性无法完全避免，则设计人员需要进行抗震性的设计，并借助概念设计理念科学选定建设地址。因建筑工程的施工规模较大，所以建设场地的选择需要注重地质勘察的全面性，尽可能将建设区域进行全覆盖，以此可以保证工程整体规模施工的安全性，避免部分建筑工程的施工出现地质塌陷问题。常规情况下，建筑场地的选择应尽量远离居民区或生态保护区。

2.2 结构方案选择

建筑设计的质量控制核心在于结构设计，因此，制定出严谨且适用的结构设计方案至关重要，这将确保后续建设工作的流畅进行。概念设计方法在建筑结构设计中的应用，能够全面权衡多种因素，以达成最优的设计决策，其作用体现在：首先，设计师需在施工前对项目地点的气候条件、地质状况和地形特征进行全面的调研和评估，以准确理解和满足结构设计的需求，从而提升设计品质。其次，结构设计方案对建筑的整体质量起着决定性的作用。在概念设计阶段，设计人员需深度解读和解析设计质量的标准，将其灵活融入工程规范之中，以确保设计的科学性，进而提高建筑施工的品质。因此，选择设计方案时，需多角度思考，确保方案的适应性和全面性，为后续的施工活动提供精确而全面的指导。

2.3 完善具体设计，完成图纸制作

在建筑结构设计的实践进程中，深入细化的设计与图纸制作堪称关键步骤。建筑师在这个阶段，需对建筑的每一个构成元素如梁、板、柱、墙进行精细的工程考量，包括精确测量其尺寸、形态、选材以及连接策略。此外，他们还要全面评估建筑承受的静态负荷，如重力，动态因素如风力和地震影响，这涉及到对剪切力、弯矩和轴向压力等内部力量的深度理解。接着，根据这些分析，建筑师需确定钢筋的类型、直径、数量和分布策略，以确保结构的稳固性和安全性。从概念设计的抽象理念转化为具体的施工图纸，如详图、节点示意图和结构断面图，这一过程是对设计思想的最终落地。每一幅图纸都需清晰地展示出概念分析与结构设计的实质成果，同时，严格参照现行的建筑设计规范和标准，以确保结构设计的合规性和可靠性。这是将概念设计转化为实用结构设计的重要步骤，也是保障建筑安全稳定性的必要手段。

2.4 合理设计抗震抗灾防线

建筑结构设计与施工质量对于人民的生命及财产安全具有重要影响，在应用概念设计的过程中，建筑结构的抗震抗灾防线设计十分重要，其是确保地震灾害发生时，降低建筑体损害程度的基础条件。依据国家相关规定，建筑结构设计中需要设计数道抗震抗灾防线，以此提升建筑体的抗震性。通常情况下，设计人员可以通过对建筑结构动力的控制降低地震灾害对建筑体的破坏。如果建筑体区域震感较为强烈，设计人员可以利用赘余杆件的变形与屈服现象消耗地震力，防止出现共振效应，进而有助于提升建筑体的稳定性。

2.5 协同工程设计与材料利用率

在协作工程设计中，材料选择和使用至关重要。结构效率与材料的有效利用紧密相关，而成本降低通常是多数企业追求利润最大化的重要途径。因此，必须强调结构材料的功能性，特别是在梁元素发生变化时。矩形截面的梁作为常见的弯曲构件在工程实践中广泛使用，尽管如此，它们的实际效率往往不高，需要深入研究其在受力条件下的性能。由于梁截面内存在应变梯度，当梁受到轴向力作用时，优化材料利用率是必要的。平面桁架作为一种空心梁，因其内部材料较少而具有轻质优势，其中上弦承担压缩，下弦则为拉伸部分。对于对称的桁架设计，需确保拉压应力和腹杆力在同一方向，使弦杆受力均匀，并保持适度的弯矩形态。同时，压杆的强度和稳定性是设计中不可忽视的因素，需要平衡材料强度和稳定性的需求。为了创建理想的平面桁架，通常需要控制压杆的长度、直径或增加截面面积，但实际操作中可能难以实现预期效果。上弦杆必须具备足够的刚度以抵抗约束力。在平面外支撑与桁架连接时，交叉桁架结构可以被采用。对于大型或复杂空间跨度的结构，空间网架材料的应用是必要的，需要避免对压杆施加过大的应力，并确保材料强度适中。为了有效地利用材料并确保杆件的应力充足，材料强度应足够强大且能承受外部压力。在大跨度结构中，悬索结构常被采用。在混凝土工程中，同样需要遵循协同施工原则，确保整体性。在提升概念设计价值的过程中，设计师应深化结构设计理论知识，推动设计方案向精益化方向发展。

结论

当前，概念设计在建筑构造规划中扮演着至关重要的角色，它对提升设计效率和保障工程项目的顺利实施产生了深远影响。在实践概念设计的过程中，建筑师应具备战略视角和全面考虑的能力，清晰定义设计目标，通过深入的概念探究，孕育创新的设计构想，细致构建详细计划，然后严谨地执行并接受设计评估。这样的流程旨在强化建筑结构的稳固性和耐用性，确保建筑物的使用性能达到最高标准。

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