浅谈建筑结构设计中的概念设计

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随着我国经济的发展和社会进步，建筑事业也获得了飞速的发展，加强对建筑结构设计的研究，成为提升建筑质量的重要途径。概念设计作为建筑设计创新的主要途径，在建筑结构设计中得到了广泛的应用。

在建筑事业不断发展的条件下，建筑结构设计的方法越来越多，概念设计作为创新设计的重要形式，其优点越来越多的体现出来，被更多的建筑结构设计师所发现和采纳，并成为当前至今后一段时间建筑结构设计的重要思想。

1 建筑结构设计中概念设计的内涵

1.1 概念设计的内容分析。概念设计是指在工程项目的策划及初始设计阶段，结构设计工程师按照已有的建筑设计理论，并根据工程的施工经验，从宏观的思维出发，对建筑结构设计的策略做概念性的评价与选择。设计师通过将整个建筑结构的系统布局做必要的抗震保护，以提升建筑结构设计的合理性。所得到的方案一般概念清晰，定位准确，便于进行手算，有效的避免后期设计过程中产生的一些繁琐的计算，提高建筑设计的经济性和可靠性。同时，概念设计也是进行计算机内力分析输出数据可靠性判断的主要依据。

1.2 概念设计的基本步骤的分析。在建筑结构设计过程中，概念设计是在建筑设计师不断满意的过程中实现的，概念设计的过程可以划分为下面三个步骤：

1.2.1 分析阶段。即对设计问题做全面理解的过程。分析阶段的主要特征是设计系统信息的模糊性，在进行分析的过程中，手中掌握的数据是不全面的，可供设计师使用的陈述同样需要进行陈述和充实。

1.2.2 综合阶段。即实现解决方案的一个过程。在这一步骤实施的过程中，设计师通过使用各种专业知识，按照所积累的工程经验，将建筑设计的大体思路，借助于图纸的形式表达出来的过程。这一过程的主要特点是通过设计师的灵感和专业思维发挥主导作用，以实现建筑结构设计图纸的表达和产生。

1.2.3 评估阶段。即对设计出的方案做有效判断和选择的过程。这一阶段的特点是循环的过程，该循环过程会持续到双方对方案满意为止。建筑结构设计人员在作出评估的时候，会通过各种功能模型、计算手段等对比各个方案的优势，以更好的获得建筑施工的经济性和建筑施工技术的可行性。

2 建筑结构的概念设计与结构设计

概念设计不同于结构设计，它是从丰富的实践经验中慢慢摸索出来的一种模式，概念设计是结合实际的建筑要求（包括功能要求，抗震要求等）由粗到细地进行定量设计的一种设计方法。而结构设计则是跟它相反的过程，结构设计是用结构语言来表达一些有用的东西，首先需要知道力学、数学等一些专业知识，然后依赖于计算机得到定量的数据，再根据这些数据对一些指标进行定性的设计，使其满足建筑结构的要求。概念设计会影响到建筑物的总造价、施工进度等整体性问题，如果概念设计出了问题，会对以后的整个施工过程造成一定程度的影响。结构设计是通过定量计算选好结构体系后再对局部进行定性的分析，如果出现了问题，会影响到结构局部的安全性能。然而对于一个优质的工程项目来说，总体和局部的安全性和合理性都是同等重要的，所以概念设计和结构设计应该是相辅相成的关系，而不是对立的，只要二者兼顾才能设计出好的构思和方案。

3 建筑结构设计中结构概念的应用

3.1 建筑结构设计中结构概念的应用原则。首先，建筑设计师应该坚持精选结构简图的原则，结构概念设计应该建立在结构设计的基础上，通过计算工程简图的方法进行分析。精选建筑结构简图是保证结构概念设计准确合理的重要条件，设计师一旦选择了不合适的结构简图就会给概念设计以片面依据，进而在建筑结构设计中出现失误，导致建筑工程出现质量问题，为此建筑结构设计师必须保证建筑物的结构简图误差控制在合理范围内，同时在严格审查和分析结构简图。

其次，建筑设计师必选坚持合理选择结构方案的选择，设计师最终选择的建筑结构设计方案必须可以满足建筑物设计的经济安全合理设计原则，建筑物结构概念设计的方案可能会有很多中变化，但是相关设计人员必须将各个方案加以对比分析，选择其中最可行最经济合理的方案，在进行方案对比时，应该对建筑工程的材料质量和地理环境等做出正确评估，并且与建筑结构设计各个环节的专业人员进行交流沟通，最终选择合适的建筑结构设计方案。最后，建筑设计师应该坚持精确分析计算结果的原则，随着信息科技的快速发展进步，市场上使用的建筑结构设计计算软件种类复杂多样，并且每一种设计计算软件的计算结果各不相同，这在很大程度上增加了建筑设计计算的难度，为此建筑结构设计师应该依照建筑设计的具体需要，并结合不同软件的程序设计原理和技术条件，选择最合适的计算软件，确保计算结果的准确性。

3.2 建筑结构设计中结构概念的应用范围。在建筑结构设计过程中，建筑结构概念的应用范围主要包括水平侧移、水平荷载、结构的连续性和延性等几个方面，通过结构概念的应用提高建筑结构设计的科学性和合理性。其中水平侧移是指建筑物在水平荷载的作用下，不同高度层发生的不同程度的水平侧移，譬如，建筑物在受到地震力的作用时，水平侧移会十分明显；在风力的作用下，建筑物的顶部结构的侧移量会与建筑物的高度成四次方成关系；在建筑物结构的侧移范围超过一定范围之后，会引起建筑物的顶部结构失稳，甚至倒塌，建筑物的结构会因为受到水平侧移的作用出现不同程度的破坏，严重影响建筑物的正常使用寿命。

水平荷载主要是在建筑结构设计中考虑的因素有地震力和风力。通常情况下，在水平均匀荷载的作用下，垂直的平面结构构件弯矩与设计建筑总高度之间是二次平方关系，为此在进行建筑结构设计时，设计师为了保证风的荷载畅通的经过建筑物表面，即受水平荷载作用的限制，建筑物的总高度和建筑平面的形体形状设计则可以使用结构概念，减少繁琐计算，与此同时，设计师还应该重视结构设计的结算，确保单个构件和整体建筑结构的安全性。

建筑物构件的连续性是指建筑物构件的连接处受力方向突然发生变化时，应力会突然集中，建筑构件的连续性可以减少这种内应力，使得建筑结构的应力均匀分布，不至于过于集中，进而降低建筑材料受应力集中影响，出现材料耗损的情况，维护建筑物结构材料的性能。建筑物结构的延性主要是指建筑物的结构构件在受到力的作用时，建筑物构件会屈服变形，由于建筑物构件的塑性变形依然存在，作用力对建筑物结构产生的效果可能会通过建筑物构件的变形而缓解，使建筑物不至于倒塌。

3.3 强柱、弱梁、更强节点核芯区。强柱弱梁是保证在强震作用下，框架的塑性铰首先在梁上发生而不在柱上发生，避免框架结构出现楼层破坏机制。在强震作用下，结构构件不存在承载力储备，梁端受弯承载力即为实际可能达到的最大弯矩，柱端实际可能达到的最大弯矩也与其偏压下的受弯承载力相等。框架结构能采用塑形变形，从而大量的消耗地震能量，较小地震作用，同时还能保证框架结构具有承受竖向荷载的能力，同时还要遵循强剪弱弯、强节点强构造的设计原则。

4 结语

随着社会的发展进步，建筑结构概念在建筑结构设计中的应用会被进一步推广，建筑结构设计师应该加强自身对结构概念的理解和掌握，汲取国内外的先进设计理念，增强自身的创新能力，进而提高建筑结构设计的整体水平。

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