1、概念设计在建筑土建结构设计中的应用摘要：随着时代的进步，我国建筑行业在建筑结构方面的设计也在不断改革与发展。尤其是建筑结构设计中概念设计已经成为建筑工程施工中重点研究的问题和结构设计的关键所在，本文基于概念设计的涵义和概念设计在结构设计上应注意的几点事项，来分析概念设计在结构设计中的应用。 关键词：概念设计建筑结构设计应用 中图分类号：TU2 文献标识码： A 随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，人们对建筑结构设计也提出了更高的要求。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。概念设计的正确运用妥善地处理了在建筑结构设计遇到的各种问题，尤其在高层建筑、智能建筑的使用效能中所起的
2、作用更为突出，使建筑结构设计具有更高的安全性、适用性、可靠性和经济性。 一、 概念设计的涵义 概念设计是指设计人员在工程设计过程中，尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，不经过数值计算，而是从实际出发，由自身经验积累和经过感性认识上升到理性认识而形成的对结构的合理形式、结构变形以及整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系等设计关键要素进行总体的概念和定性分析的能力，进而从整体的角度来确定建筑结构的总体布置、选型和抗震措施的宏观控制。这就要求结构工程师把建筑物整体结构体系和各基本分体系之间的力学关系进行充分的认知，在实际项目设计中更好地运用概念设计的基本原理。 二、 概念设计
3、的重要意义 概念设计对于建筑结构设计的意义重大，因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性，比如对混凝土结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远，为了弥补这类计算理论的缺陷，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。同时计算机结果的高精度特点，往往给结构设计人员带来对结构工作性能的误解，结构工程师只有加强结构概念的培养，才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。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
4、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。 从某种意义上讲，概念设计甚至比分析计算更为重要。有些概念设计的要求，为整个设计设置了二道防线，保证了建筑物的安全、可靠。合理的结构方案是安全可靠优秀设计的基本保证。 三、 建筑结构概念设计的原则 1）全面考虑原则 结构概念设计时，首先根据建筑的要求，保证结构方案的合理化。结构选择时应结合当地固有的自然条件和人文条件（如气候、文化背景、地质条件等） 、地表结构类型及荷载情况、相邻建筑物的影响、施工条件限
5、制等多种因素进行综合分析，最后提出合理的方案。 2）使用科学的计算简图 对简图进行计算是结构计算中的基础，选择恰当的计算简图是保证结构设计安全的重要条件。计算简图应有相应的构造措施来保证，建筑结构实际的节点不可能是纯粹的钢节点或者是铰接，但是其存在的误差必须严格限定在设计允许范围之内。 3）功能协调原则 结构概念设计时，应尽可能做到建筑、结构、设备和施工手段的功能协调，结构各个构件的受力相互协调，共同承担自重及外部荷载，从而取得尽可能大的效能和效益。例如，在结构和建筑功能协调方面，要做到建筑体型和结构体系相协调，建筑使用和结构布置相结合等。从结构受力和变形分析看，要尽可能利用结构的对称性、变形
6、的连续性和协调性。 4）优化选型原则 结构概念设计归根到底是确定主体结构体系和结构布置，优化结构体系的前提是掌握各类基本构件的特征，根据环境、使用、建筑和荷载实况优化选择合适的基本构件，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。优化结构布置是在满足使用要求和建筑意向的前提下优化主要受力构件的布置，重要的原则是平立面宜规则、对称，具有良好的整体性，要保证构件既有必要的抗震承载力与刚度，又拥有良好的承受非弹性变形的能力。 四、 概念设计在结构设计中的应用 结构设计一般分三个部分： 前期的方案选择、中期的结构计算阶段及后期的施工图绘制阶段。概念设计在这三个阶段都发挥着重要的作用。但也要考虑以下因
7、素：场地条件和场地土的稳定性；建筑结构体系的选取、抗侧力构件的布置；建筑平、立面布置及外形尺寸的确定；非结构构件与主体结构的连接等。 1）合理选择结构方案 一个成功的设计必须选择一个经济合理的结构方案，即选择一个切实可靠的结构形式和结构体系。必须对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析，在此基础上进行结构选型，确定最优结构方案。概念设计在工程设计一开始就应把握好场地选择、能量输入、房屋体型、结构体系、刚度分布、构件延性等几个方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节。 2）选用恰当的计算简图 结构计算是在计算简图的基础上进行的，即对作用的荷载与构件的约束状态进行一定的简化，
8、使其接近实际状态。现在的建筑物功能复杂多样，以前的手算已经无法满足要求，结构计算只能通过计算机来完成。所以，要将实际工程的结构形式转变成可以用于计算机计算的模型，并保证有足够的精确度就成为结构设计的关键问题。 而要达到这一目的就需要设计人员在结构计算的过程中利用概念设计进行判断与控制。 3）正确分析计算结果 现在结构设计中有许多软件可以供结构设计人员选择，但不同软件往往会导致不同的计算结果。所以，设计人员在进行结构计算前，先要全面了解该程序软件的适用范围和技术条件，使用时要避免操作失误，且对电算的结果再用概念设计进行科学分析，以做出正确的合理判断。 五、 概念设计在建筑结构设计的应用效果 1）
9、方案更完美 概念设计可以在建筑设计的方案阶段有效地对结构体系进行构思、比较并最终做出选择。由概念设计所得到的方案往往概念清晰、定性正确，这一方面能避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，同时也使概念设计具有较好的经济可靠性能。 2）强烈的创新性 一般概念设计做得较好的工程师，其结构概念将随他实践的积累越来越丰富，设计成果也越来完善。但随着社会分工更细，很多结构工程师还停留在只知道依赖规范、参照设计手册、应用计算机程序做习惯性传统设计的阶段，这样做出来的设计缺乏创新。因此，要展现先进的设计思想，就必须引进结构设计概念。 3）判断电算结果可靠性 掌握好概念设计除了可以保证正确的设计原则，也可以解决设
10、计中出现的问题以提高设计水平。当发现设计中出现技术问题时，可以利用概念设计来分析原因，找到问题的症结所在，这个方法尤其适用于判断电算结果。 4）弥补计算机设计不足 在方案设计的阶段，计算机不能完成初步设计过程，就需要结构工程师综合运用自身掌握的结构概念，选择造价最低、效果最好的结构方案。有的设计人员用多、高层结构三维空间分析程序来计算底层框架，不能满足楼层间的合理刚度比，也不能正确地反映底层框架在地震时受力状态。问题在于结构概念不明确，没考虑这两种结构体系的差异。软件的选择和使用不当，造成危害是不容忽视的。 六、 结语 综上所述，概念设计在建筑结构设计中具有十分重要的作用。它是设计思想发展的必然产物，也会成为今后时期结构设计的主流思想。因此，建筑结构设计师要充分地利用自身的专业技能和专业知识，通过在建筑结构设计中运用概念设计的基本原理，设计出具有先进性和创新性的建筑工程施工设计，进一步强化建筑结构设计中概念设计以及建筑结构措施的广泛推广和应用。 参考文献 1樊永华.概念设计在结构设计中的应用J.山西建筑，2008，12 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 3曾晓中.对建筑结构设计中概念设计的探讨J.建材与装饰（下旬刊） ，2007 4王燕锋.浅议结构设计中概念设计的运用J.科技创新导报,2009.
