建筑結構設計中概念設計的應用探討

段 耀 美

(太原理工大學建筑設計研究院，山西 太原 030024)

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建筑結構設計中概念設計的應用探討

段 耀 美

(太原理工大學建筑設計研究院，山西 太原 030024)

介紹了概念設計的內涵，分析了建筑結構設計中概念設計應用的原則，并從結構抗震設計、結構方案選擇、結構分析計算等方面，闡述了概念設計的應用方法，從而保證建筑結構設計的經濟性、合理性及可靠性。

建筑結構，概念設計，抗震設計，設計原則

目前時代的發(fā)展使得計算機的應用范圍越來越廣泛，其應用雖然使得設計建筑結構的工作更加方便，對設計結構的效率和質量進行提升，但同時也會使得設計人員對計算機越來越依賴。許多設計人員在設計建筑結構的過程中，都認為只需要保證設計標準規(guī)范就可以，因此其設計的結構合理性、經濟性以及整體性都遠遠不夠。對此，就需要對概念設計的應用進行重視，從而對建筑結構設計水平進行提升[1]。

1 概念設計的內涵

宏觀控制建筑結構設計，從整體角度對建筑總體進度進行把握，就是概念設計。概念設計是將工程經驗以及結構體系作為依據(jù)，從而對設計原則和思想進行獲取，其不會對精確的數(shù)值計算進行應用，站在宏觀角度對建筑結構抗震細節(jié)措施、總體布置等進行確定。對估算的方式進行應用，才能夠對建筑結構體系進行有效的構建，保證選擇的及時性。這種建筑結構設計方式具有定位正確以及思路清晰的特點，能夠防止不必要的計算出現(xiàn)在設計過程中，從而對經濟的可靠性進行保證。所以，在設計建筑結構的過程中，需要對概念設計的思路進行應用，從而進一步發(fā)展建筑行業(yè)。

2 建筑結構設計中概念設計應用的原則

2.1 空間作用原則

作為一種空間結構，建筑物在進行結構概念設計的過程中，就需要對其結構空間作用的科學性進行保證，并且對其原有結構進行恢復，從而對建筑結構設計的可靠性、安全性以及科學性進行保障[2]。

2.2 優(yōu)化選型原則

首先，需要對建筑結構布置進行優(yōu)化。在對建筑使用的方向和需要進行確定的基礎上，優(yōu)化布置建筑的柱墻支承系統(tǒng)、基礎系統(tǒng)以及樓層蓋水平。除此之外，還需要比較建筑的支承作法、豎向變形、承載力、地質條件、側向變形等結構性，從而對其優(yōu)越性、科學性、合理性進行進一步的確定。其次，需要對建筑結構體系進行優(yōu)化。在設計建筑結構體系的過程中，需要對建筑基本構件的特點進行充分的掌握，隨后以建筑使用情況、荷載以及環(huán)境為依據(jù)，對優(yōu)化方案進行選擇，從而對各種情況間的關系進行判斷，并在此基礎上進行結構單元的創(chuàng)建，對結構單元應用交叉、疊合、線型以及平面等集合形式進行轉換，從而促使主要結構體系形成。

2.3 弱梁強柱設計原則

在設計建筑的過程中，需要遵守弱梁強柱的原則。這一設計原則的應用，能夠使得強烈地震發(fā)生的時候，建筑結構梁的塑性充分體現(xiàn)出來[3]。

2.4 結構延性設計原則

通常情況下，延性系數(shù)會將建筑結構延性體現(xiàn)出來，并且其系數(shù)是結構極限變形和屈服變形的比值，建筑結構的延性就由其比值所決定，其延性越好就代表其比值越大。與此同時，如果建筑結構構件的延性較好，則其整體建筑結構的延性必然也十分優(yōu)良。

2.5 耗能與等強度設計原則

在將抗震設計在建筑結構中實行的過程中，需要全面考慮到建筑的耗能和等強度設計。在設計建筑結構的時候，需要防止建筑水平承重結構由于施工不合理或設計考慮不全面被破壞，進而對建筑物的穩(wěn)定性和安全性產生影響。與此同時，在設計建筑結構的過程中，還需要充分考慮如何設計建筑結構的薄弱環(huán)節(jié)，將等強度設計盡量做好，除此之外還需要對耗能設計進行重視。

與此同時，在對建筑耗能構件進行選用的時候，需要將下述工作做好。第一，為了對地震能量進行消耗，耗能構件數(shù)量需要滿足設計要求，從而保證構件的延性良好。第二，對建筑耗能構件屈服力進行保證，促使其所處階段始終為彈性階段。通常情況下，在建筑結構中屈服的局部性較強，因此其無法破壞整個建筑[4]。第三，在選用建筑耗能構件的過程中，不應該對柱、剪力墻等主要對豎向荷載進行承受的構件進行選擇和應用。

3 建筑結構設計中概念設計的應用

3.1 建筑結構抗震設計中的應用

抗震設計也是建筑結構設計中非常重要的一部分，將概念設計應用到建筑結構抗震設計的過程中，首先要做的就是對部分和整體的關系以及內部力學關系進行了解，并以其力學關系為依據(jù)，在此基礎上進行合適的抗震裝置設計，從而對建筑結構的穩(wěn)定性進行調整，促使其能夠對建筑結構的抗震性能進行保障。

3.2 應用于選擇建筑結構方案的過程中

選擇結構方案對建筑結構設計來說非常重要，其也是建筑結構設計的關鍵點，結構方案選擇的難度較大，如果有失誤的情況出現(xiàn)在選擇建筑結構方案的過程中，就會致使嚴重的問題出現(xiàn)在建筑結構設計之中。在選擇建筑結構方案的時候，概念設計需要將其自身作用充分發(fā)揮，從而對結構方案的有效性和合理性進行保證。在進行應用的時候，需要做到局部到整體、整體到局部的全面考慮。在應用概念設計的過程中，主要需要對以下兩種方式進行應用。

第一，在選擇建筑結構設計方案的時候，需要對用戶的要求進行充分的考慮，在此基礎上才能夠體現(xiàn)出概念設計的主要作用與特點[5]。其能夠以用戶的要求為依據(jù)，保證設計更加具體化，在建筑結構方案中進行反映，對建筑結構方案選擇的準確性進行提升。第二，在選擇建筑結構方案的時候，需要對建筑工程施工現(xiàn)場的有關要素進行全面的研究和調查，主要考慮的內容包括建筑場地承載力、地質結構以及地形條件等，因此需要對其進行分析和調查，保證其全面性，這也能夠體現(xiàn)出概念設計的整體要求。

3.3 計算分析在建筑結構設計中的應用

計算分析是建筑結構設計中非常重要的一個部分，隨著設計軟件的應用以及計算機技術的發(fā)展，分析計算也越來越重要，建筑結構設計水平會直接受到分析計算準確性的影響。所以需要在設計建筑結構的過程中重視分析計算，通常情況下計算機技術在設計建筑結構的過程中能夠對計算分析的準確性進行很大的提升，然而分析計算的結構也會受到計算機軟件選擇的影響。所以，首先需要圍繞著分析計算的流程，對分析計算軟件進行選擇，其選擇也能夠將概念設計的要求體現(xiàn)出來。除此之外，只有在對概念設計理念進行充分應用的基礎上，能夠合理應用且準確把握分析計算的結果，從而科學合理的應用分析計算結構[6]。

4 結語

本文就建筑結構設計中概念設計的應用進行了探討，首先介紹了概念設計的內涵，隨后闡述了建筑結構設計中概念設計應用的原則，最后分析了建筑結構設計中概念設計的應用。作為設計思想進步的成果，概念設計會逐漸變?yōu)榻窈蠼ㄖO計中的主要思想，并廣泛應用到建筑結構設計之中。

[1] 陳現(xiàn)偉.芻議當前建筑結構設計中概念設計的應用[J].中華民居(下旬刊),2013(6):46-47.

[2] 李志剛.關于建筑結構設計中概念設計與結構措施的分析[J].低碳世界,2016(3):123-124.

[3] 張 賀.框架結構設計在建筑結構設計中的應用[J/OL].工程技術研究,2016(8).http://www.cnki.net/kcms/detail/10.19537/j.cnki.2096-2789.2016.08.144.html.

[4] 陶小林,楊 楊.淺談房屋建筑結構設計中的應用優(yōu)化技術[J].科技創(chuàng)新與應用,2013(16):264.

[5] 苗 寅,趙伯霖.有關概念設計在建筑結構設計中的具體應用初探[J].河南科技,2014(24):185-186.

[6] 周宏偉.芻議房屋結構設計中建筑結構設計優(yōu)化方法的應用[J].四川水泥,2014(12):283-286.

The application discussion of concept design in architectural structure design

Duan Yaomei

(ArchitecturalDesignandResearchInstitute,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)

This paper introduced the connotation of concept design, analyzed the application principle of concept design in building structure design, and from the structure seismic design, structure selection, structure analysis calculation and other aspects, elaborated the application method of concept design, so as to ensure the economy, rationality and reliability of building structure design.

building structure, concept design, seismic design, design principle

1009-6825(2017)07-0033-02

2016-12-26

段耀美(1982- )，男，工程師

TU318

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