1、1建筑结构设计中的概念设计与其措施【摘要】随着这些年建筑行业的发展，建筑结构设计中的概念设计越来越受到人们的重视。它既能反应一个结构工程师的设计理念，又能衡量出结构工程师的专业技术水平。本文章在分析概念设计内涵以及重要性的基础上，就概念设计在建筑结构中的具体应用进行分析。通过以下研究，为提高建筑结构设计的水平，提供理论参考。 【关键词】建筑结构 概念设计 设计理念 措施 中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号： 一、前言 随着建筑工业中新材料，新体系，新工艺的飞速发展各种结构体系的创新组合，使得概念设计被越来越多的结构工程师所重视，并将在结构设计中发挥越来越大的作用但是，在目前高
2、校教学的概念设计课程中，通常只重视孤立的分体系和单独构件的力学概念讲解，尤其在专业课教学中，单项计算练习过多，综合练习过少，加之计算机的普及从而不同程度地造成了学生对计算机产生一定的依赖性进而影响到他们的整体综合运用能力，使得结构体系概念模糊等现象比较普遍，这些问题的存在对培养具有创造力的未来工程师是相当不利的，因此必须采用一些切实可行的有效措施提高概念设计在建筑工业中的应用水平。 二、概念设计的概念及重要性分析 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2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
3、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。 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在一些缺陷和不
4、足。 建筑结构概念设计是一种很重要的设计思想，正在被越来越多的结构设计工程师接受和采用，并且在建筑结构设计中发挥越来越重大的作用，必定会成为以后建筑结构设计的主流思想。 （1）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。发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济成为当务之急，所以打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构工程师的创新能力，是相当必要的。 （2）在建筑结构设计中，结构的概念设计具 体体现在建筑结构的上部设计和基础设计中，能够有效提高建筑物3抗震和抗风能力，增加建筑物的稳定性，
5、提高建筑结构设计效率，使结构设计更加完善。 三、结构概念设计在建筑结构设计中的应用 （1）结构概念设计在高层结构设计中的应用。在高层建筑设计中，水平荷载作用下的建筑结构侧移成为了高层建筑设计的难题。建筑结构设计人员在进行结构设计时，要运用结构概念设计原则，既要考虑到满足相关的要求，又要选择更好的抗侧力体系。在建筑物选择平面结构时，应该选用风压较小的结构设计。在进行结构设计时，不仅要综合分析所建建筑物周围的建筑物，了解分析周围建筑物对所建建筑物风压布局的影响，还要考虑建筑物的结构设计要增强建筑物的抵抗能力和竖向的荷载。并且，建筑结构设计人员还要运用概念设计，考虑到建筑结构的抗震能力，在平面设计时
6、，要力求使建筑的平面结构简单规则。 （2）结构概念设计在基础设计中的应用。根据建筑物的不同地理位置和结构形式，结构设计人员可以根据结构概念设计原则选择采用桩基基础、箱型基础和筏形基础等。在运用箱型基础时，建筑物的荷载力能够均匀地传给地基，抵抗地基的不均匀沉降，和周围的土体共同协作，增强建筑物的抗震和抗风能力；当采用筏形基础时，建筑物的上部结构荷载较大，地基的承载力较低，采用这种结构可以有效分散建筑物上部的荷载，增加地基的承载力，防止地基产生不均匀沉降。 四、概念设计措施 1、协同工作与结构体系 协同工作的概念广泛存在于工业产品的设计和制造中，对于任一个4工业产品，我们均不希望其在远未达到其设计
7、寿命（负荷、功能）时，它的某些部件（或零件）即出现破坏。对于建筑结构，协同工作的概念即是要求结构内部的各个构件相互配合，共同工作。这不仅要求结构构件在承载能力极限状态能共同受力，协同工作，同时达到极限状态，还要求他们能有共同的耐久寿命。结构的协同工作表现在基础与上部结构的关系上，必须视基础与上部结构为一个有机的整体，不能把两者割裂开来处理。举例而言，对砖混结构，必须依靠圈梁和构造柱将上部结构与基础连接成一个整体，而不能单纯依靠基础自身的刚度来抵御不均匀沉降，所有圈梁和构造柱的设置，都必须围绕这个中心。对协同工作的理解，还在于当结构受力时，结构中的各个构件能同时达到较高的应力水平。在多高层结构设
8、计时，应尽可能避免短柱，其主要的目的是使同层各柱在相同的水平位移时，能同时达到最大承载能力，但随着建筑物的高度与层数的加大，巨大的竖向和水平荷载使底层柱截面越来越大，从而造成高层建筑的底部数层出现大量短柱，为了避免这种现象的出现，对于大截面柱，可以通过对柱截面开竖槽，使矩形柱成为田形柱，从而增大长细比，避免短柱的出现，这样就能使同层的抗侧力结构在相近的水平位移下，达到最大的水平承载力；而对于梁的跨高比的限制，一般还没有充分认识到。 2、协同工作与材料利用率 协同工作设计的另一个目的，还在于对材料的充分利用。一般来讲，材料利用率越高（即应力水平越高） ，该结构的协同工作程度也越高（从优化设计的角
9、度，尽管结构性能最好的方案，不一定是材料利用率最高） ，5尤其对我国这样一个发展中国家，结构设计的目的即是花最少的钱，做最好的建筑，这就要求设计时对结构材料的充分利用，这从梁类构件的演变可以看出。矩形截面梁是最普通的受弯构件，它的材料利用率很低，原因有二：一方面是靠近中和轴的材料应力水平低，另一方面是梁的弯矩沿梁长一般是变化的，这样对等截面梁来说，大部分区段，即使是拉、压边缘，其应力水平均较低。针对梁的这种受力特点，用结构概念分析，主要是因为梁截面存在应变梯度，只有当构件是轴心受力时，材料利用率才可能增大，于是就出现了平面桁架，平面桁架可以理解成“掏空”的梁将梁中多余材料去除，既经济，又降低自
10、重；故桁架的上弦相应于梁的受压边，下弦相应于受拉钢筋。 五、结束语 在建筑工程结构设计中，运用概念设计方法，能够有效、可靠地对结构体系进行构思比较与选择，从而使设计方案概念清晰。运用优秀的概念设计优化了建筑中的结构设计，弥补了现行概念设计存在的某些缺陷，具有广泛的实用价值和推广价值。 参考文献： 1隋翔宇工业建筑中的结构概念设计期刊论文山西建筑，2011（4） 2姜红文浅谈结构设计中的概念设计期刊论文广西城镇建设2004（7） 3高鹏，乔可义重视概念设计，提高建筑结构设计的质量期刊论文2011 6（3） 4许燕禄概念设计在建筑结构设计中的应用期刊论文广东土木与建筑2005（2） 5邓影，李秀辉虚拟现实技术与建筑结构概念、优化设计期刊论文建筑设计管理2007（2） 6范俊梅高层建筑结构设计中的几个问题分析期刊论文山西建筑2009（15） 7蒋新梅论高层建筑结构设计之常见问题的分析期刊论文四川建材2009（2）
