谈概念设计在建筑结构设计中的应用.doc

1、谈概念设计在建筑结构设计中的应用【摘要】建筑结构的概念设计的发展并不是很早，也是近年来的新鲜事物，对于建筑结构概念设计的重要性和必要性，人们，包括很多的建筑设计师都没有深刻的了解。因此，本文笔者结合自己多年来的研究和实际的工作经验，对于建筑结构概念设计的重要性进行分析，希望对该领域的研究具有一定的作用。 【关键词】建筑结构设计，概念设计，重要性分析，应用探讨 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 概念设计是展现先进设计思想的关键，一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。当然，加强建筑

2、结构的概念设计，不仅仅是改善居民生活方式，提高居民生活质量的客观要求，也是推进我国和谐社会，生态文明建设步伐的重要举措。 二、建筑结构概念设计的概念、依据以及重要性分析 1、建筑结构概念设计概述 所谓的概念设计一般指不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，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、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法，可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免后

3、期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的的经济可靠性能。同时，也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。 结构概念设计是在经验与理论相互结合的基础上产生的，它是设计人员根据多年的实践经验和所学的理论知识，对结构设计形成的一种新的设计方法。这种方法既符合理论的科学性，又能结合施工的实际，补充理论的不足。在进行结构概念设计时，结构工程师将结构设计经验与理论知识相结合，对建筑结构设计进行概念性地分析和比较，确立建筑结构的总体布局，形成合理的设计。 2、建筑结构概念设计的依据 概念设计必须有理论基础知识作为行动准则,离开理论基础知识的指导,结构设计就不会客观,而变成主观设计。同时也要依靠先进

4、的设计工具,多方面的分析设计方案的合理性,并与理论基础知识结合并用。让结构总体系与各个分体系的工作原理和力学性质及构造处理原则相互融合。3、建筑结构概念设计的重要性分析 概念设计是体现设计师先进设计思想的关键。当前在分工细化的市场环境下，大部分结构设计师更多的是依赖于各种设计规范、结构设计手册、电脑程序等进行传统的建筑结构设计，这在一定程度上缺乏了有效的创新。在计算机一体化应用的今天，设计师往往不能够及时发现建筑结构设计中的一些不合理的内容。随着设计师年龄的不断增长，使得他们已有的设计概念逐渐模糊甚至遗忘，影响了设计成果的创新。注重结构概念设计的意义，还因为当前的结构设计理论同计算机理论之间存

5、在一些缺陷和不足。 概念设计之所以重要，还在于在方案设计阶段，初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择效果最好、造价最低的结构方案，为此，需要工程师不断地丰富自己的结构概念、深入、深刻了解各类结构的性能，并能有意识地、灵活地运用它们。 三、概念设计在建筑结构设计中的应用 1、合理选择有利于建设的建筑场地 建筑场地的选择是必经阶段，一个合理的选择会为后续的整个结构建设起到至关重要的作用。建筑场地的选择应注意以下几个要素：建筑的边界，保护的距离，防火、日照、防噪等的间距、建筑的高度控制、通视要求、对现有地形进行分析等等。同时要对建筑结构体系中的场地进

6、行选择，要选择抗震系数高的，尽量避免在抗震系数低的地段进行建造，如果实在没办法避免，应该想办法降低危险系数，这些都必须在建设之前做好准备。 2合理选择建筑基础 在场地的选择完成之后，应该根据不同的地形特征和结构形式进行结构基础的建立，一般常包括桩基础、箱形基础和筏型基础三种建筑基础形式。 (1)桩地基：一般用在地质松软的且负荷较大的高层建筑中，此类建筑采用天然的地基无法承受如此高的荷载，因此采用桩地基的方法将荷载从上部结构中传递到下部坚实的持力层中。 (2)箱型基础。箱型基础一般应用于高层建筑中，其将整体的刚力分散，使整体的刚力适当，将荷载通过上部结构均匀的分散到下部，并且改善了箱基不均匀沉降

7、的问题，从而增强了建筑物的抗震抗灾能力。 (3)筏型基础。筏型基础的特点是低承载力、高负荷。其整体的刚度大结构稳定性好，可以将上部的超荷载分散到下部并且解决其压力分布不均的问题。 3合理选择结构规则和对称的建筑主体 上述的选择场地和建筑基础是建筑的基础，其主体建筑才是结构选择和建设的重中之重，其选择必须合理、简单、对称，从布局上要求合理性有利于减小其扭转力，使非结构件的工作状态得到稳定和加强，较少耗材从而节约成本。通常建筑结构的对称是指抗侧力主体结构的对称，通常选择时可以选择对称的平面结构如简体框架结构和剪力墙结构等。另外其内部的对称也是需要结合建筑平面工程对其进行合理的布置，实现结构基本对称

8、的方法可以通过调整结构刚心、建筑物质心及平面形心三者之间的距离使三者尽可能地靠近。 4合理设计抗震抗灾防线 作为一个建筑最基本的要求就是具备良好的安全性。其主要表现在具有良好的抗震抗灾能力及超强的重力承载能力。在设计中应设计多道抗震防线来减少地震带来的威胁。可以适当控制的结构动力来减轻地震来临之时产生的破坏力。在建筑结构遭受地震带来的威胁之时可以通过赘余杆件发生变形来分散地震带来的冲击，同时可以使赘余杆件停止工作避开共振效应，使整个建筑结构过渡到另一种稳定的状态。 5合理选择结构刚度 设计中选择的建筑结构必须具备一定的刚度，这是一个不可忽视的指标。选择合理的结构刚度有利于加长结构的基本自振周期

9、，减小地震带来的危害。选择合理的结构刚度有利于减小主体承受的水平力，倾覆弯矩，还能减小地基的负担，从而有利于节省建筑材料，从而节约成本。同时也可以扩大结构的空间面积，提高空间利用率。 6合理选用计算简图 计算简图是概念设计结构计算的基础，选择正确的计算简图有利于保证结构的稳定性和安全性，不当的计算简图可能会导致不安全事故的发生，在选择合理的计算简图的同时设计师必须提供一系列的安全措施并对此进行一定的保证。 四、概念设计在建筑结构设计中应用的意义 1采用概念设计有利于拟补计算机设计能力的缺陷 在方案设计的初级阶段，工程师采用概念设计可以弥补计算机设计能力的缺陷，运用大脑通过对之前经验的总结可以对

10、方案进行有效的筛选和总结，有利于选择价格低廉、结构合理并且效果突出的方案。 2采用概念设计具有创新性 目前，工程师在结构设计中仍然停留在参照以前的设计、依靠规范的设计手册，运用设定好的计算机编程采用传统的设计模式进行设计，导致出来的设计方案没有新意，而采用概念设计恰恰可以避免这类问题的发生，工程师可以依据自己多年的经验展示自己的设计理念和设计思想，从而使设计别出新裁。 3采用概念设计可以提高设计水平 采用概念设计可以有效的彰显一个设计师独特的设计风格和韵味，从侧面可以看出设计师的设计水平，同时利用概念设计分析技术，可以有效的发现问题的根源所在，使最终的计算结果尽可能准确。 4采用概念设计可以使

11、设计方案更具合理性 在建筑设计选择的阶段，采用概念设计可以有效的构思结构体系，在对比的同时做出正确的选择，最终的设计方案应具有清晰的思路及正确的定位。凸显出概念设计的经济性和可靠性原则，从而减少了不必要的麻烦运算。 五、结束语 总之，加强概念设计的研究以及概念设计在建筑结构设计中的应用分析，可以不断的提高建筑结构设计的水平，促进建筑行业的发展。 参考文献： 1冯新波;马春玲;孙景芳浅议高层建筑结构设计中的抗震概念设计科技致富向导 2009-05-25 期刊 2郑向超;凌胜涛;于春霞谈建筑结构设计中的概念设计土木建筑学术文库（第 8 卷）2007-09-01 中国会议 3赵真;谢礼立从欧洲抗震设计规范的一般规定浅谈结构抗震概念设计的重要性地震工程与工程振动 2011-10-15 期刊