概念设计对建筑结构设计的应用

摘要:随着建筑行业不断发展，许多建筑结构设计逐渐开始重视概念设计的应用，本文通过陈述概念设计的含义，来对概念设计在建筑结构设计中的应用研究探讨，从而获知概念设计在建筑结构设计中具有的重大意义及是否具有足够研究价值。

关键词:建筑；概念设计；结构设计

随着时代不断的发展进步，人们的生活质量有了很大提高，从而对建筑工程项目有了更高的要求，建筑规模更大，建筑技术更加复杂，设计难度更高，尤其是建筑的施工和使用中充满了不确定性，这就加大了建筑结构设计的难度。而概念设计为解决这个问题提供了可行的、有效的解决途径，也给建筑设计中的各种不确定因素的处理方式提供了可靠的参考。所以，笔者认为分析概念设计在建筑结构设计中的应用有着足够重要的研究价值。

1概念设计的含义

1．1概念

概念设计的含义是在建筑项目策划的初期，建筑设计师根据旧有的设计理论联系自身设计经验，从大局上对建筑的设计方案采用概念性分析与估算，并进行比较选择，通过把握建筑结构总体的布局来设置必须的抗震设施，来达到合理设计的目的。这样得到的方案一般来说概念比较清晰，定性准确且易于计算，从而避免在后期建筑设计时出现多余繁琐运算，有着优良的经济可靠性，也是决定电脑内力分析的输出数据的可靠性的必要根据。

1．2步骤

概念设计是逐渐趋向满意的循环组成的一个阶段，这个过程分为下面三个阶段:(1)分析阶段。深入理解问题的整个过程。它信息模糊性以为主要特征，在进行分析时，一般来说数据都会有所缺失，并且一些可以提供给设计师使用的陈述一般比较准确;(2)综合阶段。这个阶段为产生解决方案的阶段，在这个阶段中，设计师通过运用各种理论知识结合自身经验把新的想法通过图纸的途径综合表达出来，它的特点是由设计师的思维和灵感作为主导，将建筑设计结构及设计意图以图形形式表达出来;(3)评估阶段。此阶段为选择最终建筑设计方案的关键阶段。这个过程是循环选择的过程，它会循环到设计方案令双方都满意为止。在对设计方案进行评估时，设计师采取功能模型的方式和运用数据计算的方式把所有方案对比后选择，期望得到最合理，可行性最高的经济和技术方案。

2概念设计在建筑结构设计中的应用

概念设计最终的目的是得到最经济合理的建筑设计方案。所以一个适用性高，既经济又合理的设计方案便成了概念设计的首选，这其中要考虑以下必要因素。

2．1建筑场地的选择

选择建筑场地是建筑设计的首要而且必须的阶段，在设计初期确定一个对建筑项目有利的场地对整个建筑设计后期起到非常重要的作用。在选择建筑场地时必须注意以下几个因素:现场地形分析、防护距离、高度控制、日照间距等。与此同时整个建筑设计体系里，建筑场地最好选择容易抗震的地址，并尽量避开选择不利于抗震或者拥挤的地段。若是不可避免以上情况，也需要采用有效措施削弱不良影响。因此在进行设计之前就应该先进行地质勘探与选址。

2．2建筑基础的合理选择

在选择了合适的建筑场地后，就要根据建筑需要的地形特征与结构设计选择较为合适的建筑基础。建筑基础包括三种主要类型:箱型基础、桩基础与筏形基础:(1)桩地基。这种建筑基础比较适用于地质相对松软而且对地压力较大的高层建筑，当天然地基不能承载建筑时，可使用桩地基将建筑的荷载传送到较深的持力层;(2)箱型基础。该类型建筑基础大多适用于高层建筑，整体的刚度适中，能够有效把荷载均匀的从上部传送到下部基础，因此能够有效的嵌固结构组成，有效的解决了箱基沉降不均匀的重要问题，大大强化了建筑结构对地震或其他灾害的承受能力;(3)筏形基础。这种基础广泛应用于承载力较低的地基，上部结构的荷载较大的建筑结构。特征是刚度较大，整体结构优良，能够有效的把上部的荷载均匀分散到下部，以此有效处理了不均匀沉降的通病。

2．3选择合理的结构规则

一般来说主体建筑必须选择合理并简单对称的结构，采用合理的结构规则能削弱扭转力，保持非结构部件的工作稳定，减少建筑耗材的成本。建筑结构中的对称一般是抗测力结构的对称，较为典型的容易对称的平面结构有剪力墙结构和简体框架结构等。此外，建筑内部结构对称同样需要联系平面工程进行科学布置。使建筑结构对称的方式一般为调控建筑的结构刚心、平面形心和物质心的距离，尽量使它们相互靠近。

2．4设计合理的防震抗灾防线

对一个优良的建筑来说最基本的要求便是有着较强的抗震及承重能力。建筑设计中应该建设多道抗震防线以削弱或者避免发生地震对建筑的破坏。另外可以采用合理的控制结构最大程度减弱建筑物受到的破坏。在建筑结构受到剧烈震动时，可以通过使赘余的杆件变形与弯曲分散消耗一部分地震能量，另外通过赘余杆件变形停止工作来避免产生共振对建筑结构产生破坏，平稳过度建筑结构到比较稳定的状态。

2．5选择适当的结构刚度

建筑设计必须选择一个比较科学的结构刚度，这也是评估建筑设计方案的重要指标之一。选择一个适当的结构刚度，能够延长结构基本的自振周期，进而可以削弱地震产生的危害。结构刚度适当能够有效减少建筑主体承受的压力和建筑地基的荷载，并能够优化配置适当数量的建筑材料，缩减耗材成本。同时，选择适当的结构刚度，能大幅优化结构占用的空间，有利于提高建筑的空间利用率，又经济又能有效抗震。

2．6选用科学的计算简图

概念设计中结构计算的基础便是计算简图，选择既科学的计算简图能够保障建筑的安全性与稳定性。而不科学的设计简图会造成极大的安全隐患，就像一个不稳定的炸弹不知什么时候会引发安全事故。计算简图的设计人员必须对构造设施提供对应保证。

3概念设计的重要意义

3．1能有效弥补计算机的不足之处

建筑设计方案的阶段，建筑设计师使用概念设计能够有效弥补计算机的设计能力相对有缺陷，不够灵活的缺点，并综合考虑各方面的因素选择最优的设计方案。

3．2概念设计具有更多创新性

当前，建筑设计师在设计建筑结构时仍旧按照传统方式参考过往先例、依靠规范手册和按照计算机的固定程序设计的方法，导致设计方案没有新意。使用概念设计，设计师能综合利用自己的理论知识结合过往的设计经验，表达出自己创新的设计理念，使得设计出的方案具有更多的创新性。

3．3可以提高设计师的设计水平

概念设计能够准确反映建筑设计师的真实设计水平，它依托于合理的设计原则，可以解决建筑设计存在的难题，提高建筑设计师的设计水平。同时能分析出建筑设计方案中的技术性问题，准确的找到问题的症结所在，让电算结果更加准确可靠。

3．4使设计方案更加合理化

在进行建筑设计时，通过概念设计能够帮助构思建筑整体结构体系，并将各设计方案进行对比决定最终方案。这样决定的最终方案有着思路清晰、定性准确的优势，更加表明了概念设计经济且可靠的特点。

4结语

在建筑结构设计中采取概念设计已经成为当前经济社会发展的必要要求，概念设计在建筑结构设计中的应用在将来必定越来越广泛，并且随着其不断推广发展，概念设计将表现出更多无与伦比的优点被更多优秀的建筑设计师青睐，必将发展成未来建筑设计思想的主流。概念设计在建筑结构设计中具有极其重要的意义也因此有着极大的研究价值。笔者也将持续关注概念设计发展的新形式，并在未来有可能继续撰写有关概念设计的文章。由于笔者自身水平所限，文中有不妥之处还望谅解。

参考文献

［1］林同炎．结构概念和体系［M］．北京:中国建筑工业出版社，1999．

［2］高立人，土跃．结构设计的新思路一概念设计［J］．工业建筑，2013，29(1):20－21．

［3］吴爱菊．结构设计中的概念设计与应用［J］．温州职业技术学院学报，2012，7(2):40－41．

［4］林志炎，S．D．斯多台斯伯利．结构概念与体系［M］．北京:中国建筑下业出版社，2014.

作者：余德胜 单位：江西省城建设计研究院有限公司

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