建筑结构设计中概念设计的研究.doc

1、建筑结构设计中概念设计的研究摘要：对传统建筑结构设计缺少创新，无法与建筑、设备、施工等完美整合的缺陷，阐述了概念设计的概念及其重要性，并针对目前建筑结构设计当中墨守成规的现象，提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性，推动结构设计的发展。 关键词：建筑结构；结构设计；概念设计；研究 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 引言 概念设计是结构设计的核心和灵魂，贯穿于结构设计的全过程。概念设计运用好，能使结构满足建筑要求并以最快的方式将荷载传递到基础、地基中，创造更为安全、舒适的工作和生活环境，并节约材料和资金。由此可见，在建筑结构设计中，充分的正确掌握设计概念，运用概念把控设计、

2、计算过程，运用设计概念检验计算结果的可靠性，并能够运用概念对不可靠结构进行调整，是现代建筑结构设计的精髓，是做出完美建筑工程的前提。 1 概念设计相关知识概述 所谓的概念设计就是运用清晰的结构概念，不经数值计算，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、实验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，对结构及计算结果进行科学正确的分析，并充分考虑结构实际受力状况与计算假设间的差异，对结构和构造进行设计，使建筑物受力更合理、安全、协调。概念设计对结构设计起着宏观控制的作用。 2 概念设计的重要性 2.1 概念设计能够充分从挖掘工程师的内在潜力 充分地展现结构工程师的先进的设计

3、思想和理念。在特定的建筑空间内整体概念来制定结构总体方案，不仅能精确地计算和分析一个给定的分体系和构件，而且要有意识地利用总结构体系与各基本分体系之间的力学关系，将基本分体系有机地组合，确保结构体系受力明确，传力简捷。这就要求工程师必需有富于创新并具有丰富实践经验，设计成果才能更具创新性、完美性。设计质量才能得到最佳的保证。 2.2 概念设计可以借助概念性简化计算来完成 虽然存在误差，但它的概念清楚，定性准确，能很快选择和确定最佳方案。同时也是施工图设计阶段判断计算机计算结果是否准确的主要依据。 2.3 概念设计可以预防或减少不均匀沉降的危害 可以从建筑措施、结构措施、地基和基础方面加以控制。

4、例如：避免采用建筑平面形状复杂、阴角多的平面布置；避免立面形体变化过大；将体形复杂、荷载和高低差异大的建筑物分成若干单元；加强上部结构和基础的刚度；同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中等一系列措施。在建筑中常常遇到软土地基，需要经过地基处理的方式来达到控制建筑物沉降的目的。目前，常用的软土地基处理方式类型较多，但在选择地基处理方案前，必须认真研究上部结构和地基两方面的特点及环境情况，并根据工程设计要求，确定地基处理范围和处理后要求达到的技术指标，以及各种处理方面的适用性，同时综合考虑处理方案的成熟程度及施工单位的经验，进行多方案比较，最终选定安全实用、经济合理的处理方案。地基经处理

5、后，还必须满足规范所规定的强度和变形要求。因此，概念设计影响整个建筑构造的可行性，直接影响建筑物的构造布局的合理性。其在建筑结构设计中的作用是计算机无法比拟的。 3 建筑结构设计中概念设计的具体应用 3.1 平面设计中的概念设计 在目前的建筑概念设计中，尤其是对于高层建筑而言，需要重点考虑在水平荷载作用下产生的结构侧移，必须严格遵守相关设计要求，构建完善的抗侧力结构体系，这已经成为一个优秀建筑结构设计人员的必备素质。为降低风压等因素的影响，要注重建筑平面形状的选择，并考虑到周边建筑物对风压分布的影响，保证建筑物的竖向荷载和抵抗能力；同时，如果涉及到地震因素的影响，对建筑平面的设计则应当力求简单

6、。此外，考虑到风荷载因素的影响，建筑物的刚度设计不宜过小，以更好的保证建筑物的抗倾覆能力。 3.2 剖面设计中的概念设计 概念设计在建筑结构设计中的应用，主要涉及到两个方面，即竖向传力体系设计和竖向形体设计。 3.2.1 竖向传力体系 在进行竖向传力体系设计时，要注意以下几点：严格控制建筑物的高度比，避免不必要的失误和设计缺陷；对高层建筑来说，必须保证相应的锚固深度，以更好的满足地下停车库和设备用房的建设需求，同时一到两层地下空间的设计与利用，能够在一定程度上降低建筑物的重心，这对提高建筑物的稳定性是非常有利的；在对建筑物抗侧力结构的刚度进行设计时，要考虑到基础向顶层之间的逐渐过渡，想方设法减

7、少竖向上发生刚度突变的可能性，进而避免因为刚度上的较大变化导致的建筑物抵抗水平荷载能力的降低；假如因为设计或施工需要，而不得不对刚度结构布置进行较大改变时，建筑结构在设计时要设置相应的结构转化层。 3.2.2 竖向形体设计 在进行竖向形体设计时，主要采用以下几种形式：上窄下宽形。随着高度的增加，高层建筑为了增强自身的抗风能力和结构上的稳定性，建筑结构随着高度的增加而不断变细或缩进，以求降低建筑的整体重心，增强自身的稳定性。该形体主要包括退缩形体和削楔形体，前者具有截切式、收进式、台阶式等多种形式，后者则更有利于抗震与抗风，具有良好的稳定性和韧性。截锥形。该形体不仅在抗震性能和抗风性能方面具有一

8、定的优越性，在建筑的使用功能方面也具有自身的优势，因为其为了增加房屋的刚度，由下而上对楼层面积进行分段式的缩小，呈现出阶梯状的体型。新月形。该类型的建筑房屋能够有效增强建筑物抵抗侧向力的刚度，重力荷载被科学的分布在柱、壳、框架等结构上，竖向的壳体合理的承受了建筑物的侧向荷载，非常有利于侧向力和建筑物对称作用的抵抗。 3.3 基础设计中的概念设计 在对建筑物基础的地质环境进行充分调研的基础上，可以根据建筑物的位置和结构形式对建筑物基础的类型进行合理选择，具体说来，主要有箱式基础、桩基础和筏形基础等类型。箱式基础在高层建筑中的应用比较广泛，因为其拥有很好的整体刚度，能够将高层建筑的上部结构荷载合理

9、的传递到建筑基础上，在对建筑上部结构进行有效嵌固的同时，能够有效抑制地基的不规则沉降，增强了建筑物的整体稳定性。而对于建筑层数较多、荷载较大、地基土承载力不理想的情况，则应尽量采用桩基础，这样可以使建筑物的上部荷载直接传递到下部的持力层，桩基础有钢管桩、混凝土灌注桩和预制钢筋混凝土桩等形式。筏形基础具有刚度大、整体性好的特点，优势是能够有效控制基地的压力和建筑上部结构的荷载，因此常常应用于地基承载力不高、上部结构荷载较大的建筑结构。基础不但和和地基之间有相互作用，它和建筑的上部的那些结构也是相互作用的，所以必须要做好基础和上层建筑之间作用力的分析，加强基础的承载力，控制好建筑高低层的差异，使用最合适的结构类型，从而保证建筑的稳定和安全。比如，进行高层的地下室通道设计的时候，在确保通道与外部平行的时候，更要做好外壁的设计，从而对建筑防水层设置起到积极作用，更可以加强建筑的使用性。 结束语 随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。概念设计的思想被越来越多的结构设计工程师所接受，并将在结构设计中发挥越来越大的作用，概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想，这需要我们来共同学习、发展，为结构设计发展作出应有的贡献。 参考文献 1戴达行，浅谈我国小高层住宅结构概念设计.知识经济 2011 2杨悦. 建筑结构设计的常见问题浅析J. 科技与企业 2012