概念设计在建筑结构设计中的应用探究

概念设计在建筑结构设计中的应用探究
【摘要】本文将对概念设计的涵义以及重要性进行简单阐述，并针对当前的建筑结构设计中出现的一些问题，提出设计师使用概念设计的观念进行设计，能够激发其创造性，进而促使整个建筑结构的设计发展。

【关键词】概念设计；建筑结构设计；应用
前言
随着经济的快速发展与社会的不断进步，建筑业也得到快速发展，人们对于建筑物的抗震结构越来越重视，尤为是近年来地震灾害比较频繁，给人们的生命财产安全带来了极大的威胁。

因此，建筑结构在设计过程中，必须加强建筑物的抗震性能。

近年来，越来越多的建筑设计师在建筑设计过程中引入了概念设计理念。

以下将对概念设计在建筑结构中的应用进行分析。

1、概念设计的涵义
通常情况下，概念设计就是指不通过数值的计算，特别是在一些比较难进行准确且理性的分析或者是在规范中比较难以规定的情况，依照结构的损坏机理、震害、整个结构的体系和分体系之间存在的力学关系、建筑工程的实际经验以及实验情况所得到的基础性的设计理念与原则，从整个角度对建筑结构中的抗震细节部位的处理措施以及总的布置情况进行宏观的控制[1]。

使用概念性的比较类似于估算的手段，能够在建筑的设计方案时期就有效且快速的实现对结构体系的比较、设想以及选择。

这种方式所得出的设计方案
的概念都比较的清晰，且能够正确定性，从而防止在设计阶段的后期出现一些没有必要的且麻烦的计算，能够有效的提高设计方案的经济可靠性。

此外，这种方式也能对计算机内力所分析的输出数据进行准确的判定，分析该数据是否正确、可靠。

越来越多的建筑设计人员在其设计过程中开始使用概念设计这
一思想，并且发现概念设计对建筑结构的设计起到了极大的作用。

虽然概念设计的使用效果比较好，但是在实际的高校教学中，其教学过程中只重视对孤立的分体系以及独立的构件的力学概念的讲授。

特别是专业课的教学过程中，单独计算的内容所占比重比较大，而综合性的练习比较少，且只是在考试题目中有所表现，这种情况导致大多数学生在做题时，只会将公式套入题中，对于比较灵活的题目就无从下手。

2、概念设计的重要意义
对概念设计的重要性进行强调，主要是要求建筑师以及工程师在进行建筑设计时，对相关规范和规程中的结构设计概念中的规定都必须特别注意。

如果建筑结构规则性与整体性都比较差，那么只是依照当前的结构设计的计算水平是很难确保建筑结构的抗风和抗
震性能，特别是其抗震性能[2]。

在进行高层建筑的设计，特别是在其抗震设计中，要十分注重概念设计的引入。

这主要是因为高层建筑的结构比较复杂，在发生地震时，它的地震动无法确定。

此外人们对地震发生时的结构的响应存在一定的模糊性以及局限性，对高层结构的计算特别是对抗震数据的计算必须做到准确，由于施工
安装过程中存在的变异性、材料的性能以及其他一些无法进行预测的因素，可能会造成建筑设计的计算结果与实际之间存在极大的差异，甚至一些作用效果到现在依然无法计算出。

3、概念设计在建筑结构中运用的原则
3.1 坚持优化选型的原则
结构概念实际上就是明确建筑主体的结构体系以及之间的联系。

它主要是对以下两个方面进行思考，并采取比较方式实现优化选择：1）对结构体系进行优化。

对建筑中基本构件的特征进行掌握，这是其前提条件，特征主要包括和变形相关的刚性特征以及和受力相关的几何特征等等。

依据建筑、使用、坏境以及荷载情况进行优化选择比较适合的基本建筑构件，并对它们之间的关系进行判定，进而建立它的支承作法（例如筒体结构以及框架结构等等）与基本性的结构单元；之后利用平面、叠合、线型以及交叉等集合形式将基本性的结构单元转变为主要结构体系。

2）对结构布置进行优化。

在确保建筑的使用需要以及意向的基础上，对建筑的楼层盖水平、基础系统以及柱墙竖向支承系统进行优化布置。

在这时要对建筑的承载能力、支承作法、侧向与竖向的变形以及地质条件等结构性问题进行比较，确定其是否具备优越性以及合理性。

此外，尤为重要的原则就是平面最好是对称和规则的，且具备较好的整体性，竖向的剖面要平整、规则，侧向的刚度最好保证其能平衡变化，并由下而上的变小，防止出现突变现象[3]。

3.2 坚持空间作用的原则
建筑物属于空间结构，在进行结构的概念设计时，应该注意建筑内的各个结构中的空间作用，实际就是将恢复为原本的结构。

此外，如果能够有意识的使用构件之间的空间关系将会对建筑带来极大
的好处，它会提高建筑的刚度、改善受力的效能且能降低内力。

3.3 坚持合理受力的原则
在进行结构的概念设计时，往往需要使用力学知识对结构构件中的一般性受力问题进行处理，其中，必须对以下几点加以注意：1）从受力与变形的角度来讲，集中受力不如均匀受力的效果好，单跨简支不如多跨连续，平面作用不如空间作用，铰接不如钢性连接，超静定的受力体系优于静定的受力体系。

此外，传力简捷明显优于传力曲折，对于无法确定的受力状态应该避免。

（2）从受力和变形的角度来讲，应该充分使用建筑刚度的相对性、变形的协调性和连续性以及结构的对称性。

不但要对其部分构件的受力情况进行分析，还必须对其整体结构的宏观受力情况进行分析。

对重要的受力情况以及变形情况加以重视，对于不是很重要的受力与变形情况可以忽视不计。

4、概念设计在建筑结构设计中的应用
本文将主要介绍建筑抗震方面的概念设计。

其主要需要考虑的因素有以下几点：
4.1 场地与地基
大量的资料发现，建筑场地中的地形、地貌以及地质等将会对建筑物的防地震性能产生一定的影响。

所以，在进行抗地震设计时，
必须注重对场地的选择。

地基与基础的设计应该符合几点要求：1）相同结构的单元基础不应该安置在性质完全不一样的地基上。

2）相同的结构单元不应该只有部分使用天然地基部分使用桩基。

（3）当地基是液化土或不均匀土等土质时，应该考虑当地震时，将会造成地基不平衡等问题。

4.2 建筑体型的选择
对于建筑设计以及抗侧力结构的平面布置时，最好保证对称，并且结构质量中心和刚度中心相同，整体性良好，这能够有效的改善结构中地震扭转效应以及应力相对集中的现象。

建筑的竖向与立面剖面应该规整，侧向的刚度应该均匀变化，竖向抗侧力构件的截面大小与材料的强度应该由下向上递减，预防抗侧力结构的侧面刚度以及承载力发生变异，进而出现薄弱层。

在建筑结构中出现的不规则的体型与平立面，可以依照实际要求增加防震缝，从而构成几个比较规则的抗侧力结构。

防震缝的设置应该按照抗震设防的强度、结构材料、结构单元等进行，防震缝两侧的上部结构必须隔开。

4.3 抗震结构体系的选取
在基坑挖好之后，就能在基坑中实行基础性的建设。

高层建筑中所受的荷载，发挥控制作用的是水平荷载，而不是竖向荷载。

即风荷载与地震作用。

在进行高层建筑的建设时，必须确保它在水平荷载的作用下的稳定性以及强度。

所以，高层建筑的基础应该埋入地面一定的深度，从而达到其嵌固需要。

对应埋入地面以下的深度，可以将其建设为地下室，并用于车库、配电房等。

结束语
综上所述，概念性设计在建筑结构设计中具有十分重要的作用。

本文中提到的几点在实际的工作中是比较常见的，设计人员必须提高工程设计的质量，从而保证建筑业的健康、稳定发展。

参考文献
[1] 高鹏，乔可义.重视概念设计，提高建筑结构设计的质量[j].黑龙江科技信息.2011（03）.
[2] 于应平.浅议建筑结构设计中的概念设计[j].黑龙江科技信息.2009（18）.
[3] 孙鹏.建筑结构设计中的概念设计与结构措施[j].黑龙江科技信息.2011（04）.。