试论概念设计在建筑结构设计中的应用

吴德勇 肖毅

摘要：当今建筑结构设计中存在很大的问题，因此概念设计在建筑结构设计中的作用显得尤其重要，概念设计的规范性，直接关系到建筑结构设计的顺利进行。所以，概念设计在建筑结构设计中的应用要求科学可行，这样有助于确保建筑结构设计水平的提高。本文对概念设计在建筑结构设计中的应用进行了探讨。

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

一、概念设计的重要性

随着计算机技术和计算方法的发展，计算机及其结构程序在结构工程中得到大量的应用，结构设计人员过分依赖设计软件的现象日益普遍，在设计中常常陷入只凭计算的误区，而没有认识到高质量的工程只能是渊博的工程理论，大量经验以及艰辛脑力劳动相结合的产物。

概念设计是一种设计的思路，是定性的设计，一般不经数值计算，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。

强调概念设计的重要，主要原因有：首先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，因此，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。其次还在于在建筑方案设计阶段，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，选择效果好、造价低的结构方案，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。

二、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。

三、概念设计在建筑结构设计中的具体应用

1、概念设计在应用的过程中应遵循相应的结构规律

概念设计虽然能够在一定程度上为建筑结构设计带来许多理想的效果状态，但在具体的应用当中却也应当遵循相应的结构规律和标准。要想在建筑结构的设计中充分的利用概念设计，使其成效能够被最大程度的发挥出来，就要对建筑的体型设计进行概念化。使建筑结构的体型能够得到合理的修正，并且具备相应的对称性和规则性，保证建筑能够在刚度和质量上做到均匀和平衡。这种方式能够在一定程度上避免局部位置的不合理现象，避免部分位置的刚性过强或不足影响到建筑结构的整体质量。建筑物抗震能力的大小在很大程度上都取决于建筑结构的布局是否合理。与此同时，结构的设计人员在初期的方案阶段应用中要做好概念设计的应用分析工作。在进行建筑方案的设计过程中要注意多方面的因素，应当根据自身所掌握的概念设计去布置相应的结构方案。并且这种方案还要采用以空间结构概念来控制杆件受力模式的形式。在这个过程中，概念设计的相关优势就会得以展现，通过概念设计可以根据简化的计算模型，较为准确的估算出主要的构件截面。

2、概念设计在抗震设计以及结构体系设计中的应用

通过相关的学习了解后，我们不难发现概念设计对于建筑物抗震性的强弱具有非常重要的作用。在对建筑进行抗震设计的过程中，许多构造的设计都是来源于概念设计。无论是在强柱弱梁方面，还是在设置底部加强区上都需要根据抗震概念设计的相关方法来进行。只有在这样的条件下和背景下设计出的建筑结构，才能保证足够的抗震强度。

通常情况下，在建筑的结构中分为水平和竖向两种构件来形成空间的架构。其中竖向的构件主要负责承担水平构件所传来的相应压力，进而形成抗侧力体系传递给基础。但抗侧力体系也不是一层不变的，它会随着竖向构件的不同而产生相应的变化。一般我们所说的建筑物的安全系数以及质量好坏，在很大程度上都受抗侧力体系的左右。从这里我们应当了解，在建筑结构设计中运用概念设计时，要根据建筑物的抗震等级的要求，保证抗侧力体系的布置科学合理。在这个过程中，就可以运用概念设计的相关手段来对设计方案以及相应构件尺寸的合理性进行一定的估算。

3、概念设计在结构构件设计中的应用以及概念设计的设计方法

万里之行始于足下，概念设计等建筑结构的设计方法固然重要，但是没有实际具体的构件材料做支撑，一切都将沦为空谈。概念设计虽然可以强化建筑物的抗震性，但前提基础就是具有良好的构件作保障。在这个过程中，构件的标准应当随着抗震需求的不同而做出相应的调整，保证构件的规格符合抗震等级的要求。由于许多建筑结构都属于多次超静定结构，所以在进行结构设计时，必须要设置多道防线，这样在某处出现意外情况时，就会增添一分保障，就算部分构件出现问题或故障也不会影响到建筑的抗震性。与此同时，概念设计方法还要求应当避免非结构构件的不合理布置。因为如果出现了非结构构件的不合理设置时，很有可能使建筑结构的受力能力受到威胁，进而使建筑结构的抗震能力被弱化。因此，在运用概念设计时应当注重对细节性工作的重视，防止在进行设计的过程中出现其他意外情况。

4、概念设计在应用过程中应当注意的问题

概念设计在具体的应用过程中还应注意相应的问题。首先要考虑到结构设计的经济合理性，凸显出概念设计的优势和特点。其次就是要选择适宜的计算简图，相关的设计人员要做到科学合理的简图选择，同时做好相关的构造措施来加以保障。最后，由于操作方法的不同以及软件种类的不同，使得计算的结果往往存在着很大的差异。针对于这类问题，设计人员就要做到正确的分析计算结果，凭借自身掌握的概念设计的相关知识和经验来对计算的结果来加以把握。

结束语

建筑行业近些年在我国获得了长足的发展，尤其是正处于发展中阶段的我国，建筑的低投入与高产出一直以来都是终极目标。通过在建筑设计中利用概念设计可以构造出更为合理的建筑结构体系，并达到节省原料的目的。随着概念设计的应用推广，越来越多的设计者接受了这一设计方式，并逐渐成为结构设计的主导思想。我们相信概念设计在以后建筑结构设计中会获得更大的发展，为建筑设计带来更多的实惠与便利。

参考文献

[1]许燕禄．概念设计在建筑结构设计中的应用[J].广东土木与建筑,2005(O2).

[2]蒋新梅．论高层建筑结构设计之常见问题的分析[J]．四川建材,2009(O2)．