張睆

【摘 要】 在經(jīng)濟全球化的新局面下，我國的建筑結(jié)構(gòu)設計工作必須跟得上時代的步伐，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計方法是十分單調(diào)的，其與社會的發(fā)展形勢也是無法相適應的。本文對概念設計的概述、概念設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的重要性以及建筑結(jié)構(gòu)設計中概念設計的具體應用三個方面的內(nèi)容進行了詳細的分析和探討，從而詳細的論述了概念設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用情況。

【關鍵詞】 建筑結(jié)構(gòu)設計；概念設計；重要性及應用

引言：

隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展及人們生活水平的提高，對建筑結(jié)構(gòu)設計提出了更高的要求，其在建筑行業(yè)中占據(jù)著重要位置，因此，加強建筑結(jié)構(gòu)設計，注重概念設計與結(jié)構(gòu)設計之間的關系，提高工程師的設計水平，使建筑結(jié)構(gòu)設計取得良好的成果。

一、概念設計的相關概念

概念設計，是指由分析用戶需求，到生成概念產(chǎn)品的一系列有序的、可組織的、有目標的設計活動，表現(xiàn)為一個由粗到細，由模糊到清晰，由抽象到具體的不斷進化的過程。具體來講，概念設計就是利用設計概念，并以其為主線，貫穿整個設計過程的設計方法，是一個完整而全面的設計過程。對于建筑設計領域而言，概念設計主要是建筑設計人員根據(jù)自身豐富的工作經(jīng)驗，以及對建筑整體結(jié)構(gòu)布局的了解和判斷，對建筑設計方案進行構(gòu)思，從宏觀層面，決定建筑的結(jié)構(gòu)、形態(tài)等基本問題。要想確保建筑設計的合理性和科學性，必須有正確的概念設計為指導，以避免因經(jīng)驗不足或者錯誤判斷而產(chǎn)生不符合客觀事實的現(xiàn)象。

二、概念設計在建筑結(jié)構(gòu)設計中的重要性

在建筑結(jié)構(gòu)的設計過程中，概念設計所發(fā)揮的作用是十分關鍵的，其能夠為結(jié)構(gòu)設計師帶來豐富的靈感，給設計工作增添新的活力，同時也保證了結(jié)構(gòu)設計的質(zhì)量。

（一）概念設計有效的彌補了計算機設計中的不足和缺陷

采用計算機進行建筑結(jié)構(gòu)設計時，其對于結(jié)構(gòu)設計方案的設計工作是會產(chǎn)生一定限制的，并且是無法完成方案的初步設計工作的。進行結(jié)構(gòu)設計時，計算機的應用是最為廣泛的，然而在設計人員使用計算機時，他們往往都會認為應用計算機程序進行設計工作是最為簡單的，所以，他們對計算機設計軟件也產(chǎn)生了很大的依賴性，忽視了對結(jié)構(gòu)概念的學習，無形中也降低了他們自身的設計能力。很多設計師也還沒有意識到計算機設計其實是把雙刃劍，如果能夠選擇合適的軟件，就可以提高設計的效率，而如果選擇的不合適的軟件，那么就會導致設計中存在一些隱患和問題，隨著時間的推移，這些問題就會凸現(xiàn)出來。此時，就需要較好的應用概念設計了，設計師應深入的學習和理解結(jié)構(gòu)概念，全面的掌握相關內(nèi)容，從而選擇最為科學合理的結(jié)構(gòu)方案。

（二）概念設計能夠促進結(jié)構(gòu)設計更加的完善

設計師必須清楚的掌握結(jié)構(gòu)概念，這樣他們才能具備清晰的設計思路和先進的設計理念，還能夠有效防止概念混亂和定性錯誤等問題的出現(xiàn)。而當出現(xiàn)了技術(shù)問題時，如果能夠較好的理解概念設計，那么就能夠快速的找到出現(xiàn)技術(shù)問題的原因，從而制定出有效的解決措施。在最新制定的《建筑結(jié)構(gòu)設計統(tǒng)一標準》中，根據(jù)概念設計這一理論，就制定了更加先進的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的設計準則，大大的提升了結(jié)構(gòu)設計方案的科學性和合理性?？梢?，在建筑結(jié)構(gòu)設計中如果能夠較好的應用概念設計，便可以促進結(jié)構(gòu)設計更加的完善和可靠。

三、建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法理論

在對工程項目的結(jié)構(gòu)進行設計的時候，不僅要對設計對象基礎性的是用功能進行合理有效的考慮，還要對設計對象的美觀程度進行有效的考慮。這也是工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化的問題所在，簡而言之就是使用科學的方法和語言把所有可能設計的方案進行集中，從而找到能夠滿足設計目標又能讓人滿意的設計方案。對結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方案從理論上進行分析，主要體現(xiàn)在房屋設計的工程上面，其中包括房屋工程結(jié)構(gòu)總體優(yōu)化設計和房屋結(jié)構(gòu)工程局部優(yōu)化設計兩個方面。對房屋整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計又包括房頂系統(tǒng)的設計方案優(yōu)化以及結(jié)構(gòu)細部設計的優(yōu)化設計方案。建筑師在保證設計安全的前提之后，就應該要對房屋設計勇敢的去創(chuàng)新和挑戰(zhàn)，從而設計出獨特美觀的房屋設計。但是在創(chuàng)新的時候應該要注意盡量規(guī)則、對稱，使質(zhì)量中心和剛度中心盡可能的縮小，從而使得建筑的荷載能力進一步的提高。在豎向的設計方面應該注意盡可能的不用要使用轉(zhuǎn)換層，從而減少結(jié)構(gòu)分析和設計困難，可以大程度的減少建造經(jīng)濟，而且還能夠增加荷載強度。

四、建筑結(jié)構(gòu)設計中概念設計的具體應用

（一）建筑場地的合理性選擇

建筑場地的選擇影響著結(jié)構(gòu)概念設計的結(jié)果，所以說對結(jié)構(gòu)設計來說非常重要。建筑場地的選擇要符合施工的條件，同時滿足采光、水電、噪音等多方面的考慮。最重要的一點，就是應該考慮建筑場地的抗震能力。選擇的地點必須是抗震效果比較好的地點，以免發(fā)生危險的情況。一般在工程的初步設計之前就要進行建筑場地的科學選址和勘察，如果施工場地確實不允許，又必須在此進行建設，那么就應該做好科學有效的手段來降低危險系數(shù)。

（二）結(jié)構(gòu)剛度及構(gòu)建受力

結(jié)構(gòu)剛度及構(gòu)件受力應符合要求，通過降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性指標來提高結(jié)構(gòu)剛度，然而，在結(jié)構(gòu)設計中，為了準確判斷出計算方法的正確性，則可以根據(jù)相關概念設計的延伸來確定。隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，大多數(shù)設計都是通過計算機來實現(xiàn)的，但是，在設計過程中，若只利用計算機來計算，由于計算結(jié)果未作科學分析，這必然導致計算機計算的結(jié)果與實際情況不一致，因此，將實踐與設計理論有效結(jié)合起來，對計算結(jié)果進行科學分析，合理對施工圖紙進行調(diào)整，以保證結(jié)構(gòu)設計的科學性、合理性。

（三）優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計模型

建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可以分為以下幾個階段：1.是對變量的選擇。一般情況下，建筑師決定的最終建筑設計方案起到重要的作用，這些重要的建筑數(shù)值均可以作為變量供建筑設計人員進行選擇。例如：工程數(shù)的參考，包括對房屋價格的參考，對于其損失的參考等等。設計人員若能夠?qū)⒆兓容^小或考慮因素較少的參數(shù)作為設計的參考，建筑結(jié)構(gòu)的設計和編程難度將會大大降低，設計人員也能夠更快的找到最符合設計目標的數(shù)據(jù)。2.是對函數(shù)的確定。設計人員要選擇出最符合配筋率和房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的一組函數(shù)，進而在最大程度上降低建設成本。3.是對施工條件的衡量。想要進一步確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，就需要從房屋的受力限度，變形限度，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸，結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫的限度，房屋的結(jié)構(gòu)體系等方面考慮。在實際的建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，設計師應該結(jié)合建筑使用方案和房屋的施工條件，分析出實際設計中存在的約束性條件，并且要確保解決這些約束性條件的方案要符合我國現(xiàn)行的規(guī)范規(guī)定，以保證建筑結(jié)構(gòu)的設計結(jié)果達到最優(yōu)。

（四）抗震抗災能力的強化

建筑設計和施工的成功與否，不只是外型和質(zhì)量的方面，還有抗震抗災上的需求。所以機構(gòu)概念的設計，要考慮到抗震抗災的問題，在設計時要多增加防線，以期實現(xiàn)減弱地震的危害性。當然結(jié)構(gòu)的變化也能起到抗震抗災作用，比如安裝特定的原件，使得建筑體對地震的破壞力進行有效的減弱。

（五）結(jié)構(gòu)規(guī)則的合理應用

建筑結(jié)構(gòu)中只要保證非結(jié)構(gòu)件的正常穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，就能使建筑材料的成本實現(xiàn)降低，因此主體建筑結(jié)構(gòu)的選擇，要做到合理、科學和對稱性，在多數(shù)的施工中，實現(xiàn)抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)的對稱，所選擇的平面結(jié)構(gòu)也應該是容易形成對稱結(jié)構(gòu)的。當然，具體情況具體分析，還要根據(jù)實際情況進行選擇，同時符合平面工程的科學設計。

（六）抗震設計

建筑自身的抗震能力直接影響著建筑的穩(wěn)定性和安全性，因此，建筑設計人員在對高層建筑進行設計時，需要將建筑的抗震概念設計充分考慮進去，以減少強烈震動對于建筑的影響和破壞。從建筑的整體結(jié)構(gòu)來看，不僅存在有敏感薄弱的部位，也存在有堅固抗震的部位，當震動到來時，震動波作用在建筑上，如果集中于建筑的敏感薄弱部位，則很可能造成建筑結(jié)構(gòu)的損壞，甚至可能瞬間倒塌。而為了使得建筑具備較強的抗震能力，設計人員可以通過科學合理的設計，使得建筑可以在面臨強烈震動時，對受到的沖擊作用進行分散，從而確保建筑的穩(wěn)定和安全。建筑抗震概念設計需要考慮幾個基本原則：首先，結(jié)構(gòu)應該簡單。當?shù)卣饋硪u時，建筑應該具有直接而且明確的傳力途徑，以確保對作用力的快速分散。其次，結(jié)構(gòu)規(guī)則而且均勻。規(guī)則均勻的建筑結(jié)構(gòu)，其承載力也會分布的比較均勻，傳力途徑突變的概率也會比較小，建筑自身的安全性更強。然后，結(jié)構(gòu)的剛度和整體性。在地震中，建筑承受的作用力方向是不規(guī)則的，可能來自任意一個方向，因此，在對建筑進行設計時，需要確保其在各個方向上都具備一定的承載能力，在結(jié)構(gòu)設計時，對結(jié)構(gòu)的剛度進行合理選擇，確保結(jié)構(gòu)的整體性，可以有效減少地震對于建筑的破壞。

五、結(jié)束語

通過以上的論述，在建筑結(jié)構(gòu)設計過程中如果能夠較好的應用概念設計，對其進行科學分析并且大膽創(chuàng)新，不但能夠充分地保證建筑的安全性和可靠性，還能夠大大節(jié)約資源和能源。概念設計能夠充分的提升建筑結(jié)構(gòu)的設計水平，未來必將得到更加廣泛地應用。

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