概念設計在結構設計的作用

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摘要：隨著時代的發展，傳統建筑結構設計方法需要適應新的發展形勢，緊跟時代步伐。為了避免過度依賴計算軟件的結果，使得筑結構設計結果符合力學要求及規范要求，結構設計人員應將概念設計應用到具體的建筑結構設計工作中，在提高設計水平同時提升建筑的安全性。本文對概念設計在建筑結構設計中的應用進行了探討。

關鍵詞：建筑結構設計；探討；概念設計

1概念設計

所謂概念設計，是指在工程中遇到一些難以作出精確力學分析或是規范中沒有明確規定的問題時，不通過具體的數值計算，而是對整體結構體系與分部結構體系之間的力學關系進行分析、結合結構破壞機理、震害、試驗現象，以及一些工程經驗得出基本設計原則和設計理念，然后從整體角度來確定建筑結構的總體布置和抗震細部措施的布置。之所以要強調概念設計的重要性，主要的原因是目前現行的結構設計理論與計算理論還存在許多缺陷和不可計算性。例如在混凝土結構設計中，對內力的計算是以彈性理論為基礎的，而對于截面設計卻是以塑性理論為基礎的一種極限狀態設計方法。這兩者的不同導致計算結果與結構的實際受力狀態差之甚遠，正是因為有這種計算理論方面的缺陷才需要優秀的概念設計來滿足結構設計的目的。對于實際問題中許多無法計算的結構構件的設計也是需要概念設計的理由之一。

2建筑結構設計中運用概念設計的重要性

概念設計在建筑結構的設計過程中發揮著極其重要的作用，它給設計師帶來了靈感，保證了建筑結構設計的質量，為設計工作賦予了新的活力。合理的運用概念設計這一理念能夠很大程度的提升建筑結構設計的水平，促使設計人員能夠發揮出更好的作用和價值，使建筑結構設計的最終效果得到提高。同時計算機設計中存在一些不足和缺陷，應用概念設計能夠有效地對這些不足進行彌補。設計人員在進行結構設計時常常廣泛的使用計算機程序，然而這導致了設計人員對計算機過于依賴，忽視了自身對于結構概念的學習和掌握，無形中降低了自身的設計能力。同時采用計算機進行結構設計是有一定的限制的，導致初步設計的方案無法完成。然而還有很多設計師并沒有認識到計算機設計的雙面性，選擇合適的軟件來進行設計可以提高效率，相反的，如果使用的軟件并不合適反而會導致設計中的一些隱患，這些問題會隨著時間越來越明顯。所以，設計師需要深入學習理解相關的概念，熟練掌握應用概念設計，在設計時選擇科學合理的方案。同時在建筑結構設計中應用概念設計還體現了一定的創新作用。比起對著建筑結構設計標準和規范照本宣科的模式來說，相關設計人員可以根據自己的經驗進行設計，避免了過于循規蹈矩的現象，合理應用概念設計能夠在較大程度上展現創新。應用概念設計還能使結構設計的更加完善。因為設計師必須先掌握結構概念，對其有充分的理解及認識，具有清晰的設計理念的設計師才能對如概念混亂這類問題進行較好的預防。如果能夠較好的掌握相關概念，那么在出現問題時，也能快速的找出其原因并且制定有效的解決方案，同時提升其結構方案的可靠性。

3概念設計在建筑結構設計中的具體應用

3.1在建筑場地選擇中的應用。對于建筑結構設計來說相關場地的選擇是非常重要的，只有選擇了合適的場地，其后續的設計工作才能的到保障。對于建筑場地的選擇應該著重考慮以下幾點：需要考慮的首要因素是地形，不同的地形對建筑結構有不同的影響和制約作用。因此，必須嚴格根據相應的建筑結構設計要求，充分考慮各種因素的影響，最終選擇出進行該項工程最合適的地形。除此之外，地址問題對于建筑結構設計也有很大影響，也是場地選擇中需要注意的一個關鍵問題，尤其是對于基礎結構的設計。對于建筑場地的選擇，還應該考慮抗震性問題，這一點在現今社會的建筑設計中是非常重要的。要提升建筑的使用安全性能，必須使建筑結構具有較強的抗震效果，要盡量避免將建筑建造在易發生地震的位置。3.2在基礎結構設計中的應用。在整個建筑結構設計中，基礎結構設計是極為重要的一個環節，概念設計在這類基礎結構設計過程中能夠發揮理想的效果。基礎結構設計過程中的具體內容中，對基礎結構設計方案進行合理的選擇是最為重要的。設計人員要根據不同的基礎結構要求和場地的地質特點，選擇最為合適的方案來設計。基礎結構類型主要有以下幾類：①獨立柱下基礎，在當前的建筑工程項目中獨立柱下基礎結構是很常用的，它具有較好的均勻性和整體性，能夠較大程度的把上部建筑結構所產生的荷載均勻的傳遞到地下，提升其穩定性；適用于多層框架結構且地質條件較好的場地；②條形基礎及筏形基礎，適用于層數高荷載大的高層建筑或者是層數較少、且地質不太好的建筑；③樁地基適用于基礎持力層較深的各類建筑；④樁筏基礎，適用于地質條件不好，持力層深的高層超高層建筑。3.3在結構方案選擇中的應用。建筑設計中的核心是建筑結構方案的選擇。為了保證合理性和經濟性，在選擇建筑結構的設計的方案時也需要應用概念設計進行選擇。在選擇時，首先需建筑的平面特點及功能要求，根據現有的技術條件，選擇適合建筑的結構類型，墻柱布置及梁板布置，合理設置豎向構件，搭建符合力學要求的傳力路徑，以滿足概念設計的整體性要求。其次，要選擇合適的計算軟件，根據結構方案進行多輪的設計優化，選擇最優的結構設計方案。將這種設計理念體現在建筑結構的設計中能夠很好地提升建筑結構的整體抗震性能。3.4在建筑主體結構設計中的應用。建筑主體結構主要是要從整體上對整個建筑結構進行設計，對于這種設計工作來說，對稱性和合理性是十分關鍵的，相應的這也要求設計人員必須對整體的結構布置、傳力路徑、剛心、質心進行合理的設計，而這些設計過程中就需要有概念設計的參與。在計算中，應著重從以下幾個參數整體來考慮計算結果的合理性：（1）剛度比：主要是控制結構豎向規則性，避免豎向剛度突變，形成薄弱層。（2）位移比：主要為控制結構平面規則性，以避免產生過大的偏心而導致結構產生較大的扭轉效應。（3）周期比：主要為控制結構扭轉效應以減小扭轉可能對結構造成不利影響。周期比不滿足要求時，結構的扭轉剛度小于側移剛度，結構扭轉效應過大。（4）剪重比：主要為控制各樓層最小地震剪力，確保結構安全性。（5）剛重比：主要為控制結構的穩定性，避免結構在風載或地震力的作用下發生整體失穩。剛重比過小時結構的剛度比起重力荷載較小；但剛重比也不宜過大，否則結構的經濟技術指標是較差的。（6）層間受剪承載力比：控制豎向不規則性，以免豎向樓層受剪承載力突變，形成薄弱層。

4結語

綜上，應用概念設計來進行建筑結構設計，不僅能夠提高建筑物的可靠性和安全性，還能夠一定程度上節約資源和能源，提升建筑結構的設計水平。因此在建筑結構設計中應用概念設計，這對于建筑結構設計的進步和發展具有很大的促進作用。

參考文獻

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作者:黎柏營 單位:安徽新時代建筑設計有限公司