建筑结构设计中概念设计和结构措施的应用探析

于浩　董艳君

【摘 要】概念设计与结构措施作为建筑结构设计中的重要因素，对于建筑结构设计有着非常重要的作用和影响。不仅能够优化结构设计，提高结构承载力和稳定性，还能使其寿命达到甚至超过设计使用年限，并且建筑结构能够与周围环境有机的融合，提高了建筑的使用价值。鉴于此，本文就建筑结构设计中概念设计和结构措施的应用展开简要的论述。

【关键词】建筑工程；结构；概念设计

前言

在建筑结构设计中，概念设计与结构措施至关重要。设计是建筑工程的基础，而概念设计则是在工程建设中体现先进思想和规范精神的关键。一个优秀的设计师，在对建筑结构进行设计时，除了依靠经验外，还要能够运用整体概念设计方法将建筑结构自身、建筑结构与外部环境两者之间的结构布局、相互影响等完全融入到总体设计方案之中，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系，不断地丰富自己的结构概念，深入、深刻地了解各类结构的性能，并能有意识地、灵活地运用它们，才能更好的促进概念设计及结构措施在建筑结构设计中的完美应用。

一、概念设计的概念

所谓的概念设计一般指是以工程概念为依据，不经数值计算，用符合工程客观规律和本质的方法，对所设计的对象作宏观的控制。尤其在一些难以作为精确力学分析或现存规范中难以顾及的问题，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的设计思想，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。

二、建筑结构设计中的概念设计分析

在建筑设计建设中，对于建筑结构设计来讲，概念设计是指进行建筑结构总体方案设计确定中应用以往的建筑理念以及设计经验，对于设计过程中遇到问题进行处理解决的过程，因此，概念设计也可以理解为应用建筑整体概念对于结构设计过程中可能会遇到的问题进行分析考虑，并从整体上进行解决，以实现建筑结构设计以及总体方案的确定。因此，建筑结构设计中的概念设计可以理解为是通过整体概念形式实现的建筑结构总体方案设计，以及进行建筑结构设计中可能出现问题的宏观评价的选择确定，以实现建筑结构设计质量的保证。对于建筑结构设计来讲，概念设计能够将建筑结构设计的思想理念进行充分体现，同时也是是实现建筑结构设计思想展示的首要方法和手段。在建筑设计建设领域，建筑结构设计的关键就是要在特定的建筑空间中通过有效的整体概念运用，以完成建筑结构总体方案的设计确立，从而进行建筑结构构件以及结构之间问题的有效解决和处理。因此，在建筑结构设计中，概念设计通常与设计师的经验阅历有很大关系，往往设计师的经验阅历越丰富，建筑结构概念设计的有效内容也就越多。结合我国当前建筑结构设计的实际情况，结构设计与思想理论之间还存在有相对较大的差距，对于建筑结构设计存在着一定的不利作用和影响，其中，计算问题是当前我国建筑结构设计中最为突出的问题，也是建筑结构设计中概念设计与结构措施需要解决的重要问题。

总之，概念设计作为建筑结构设计中的重要因素，其设计中心就是要求对于建筑结构设计中重要性概念进行理解，以通过整体概念实现建筑结构的设计，因此，对于建筑结构设计来讲，概念设计不仅在进行结构计算以及实际受力问题分析中有着非常重要的作用，并且对于建筑结构施工建设方案的确定也有重要作用和影响，通过概念设计实现的建筑结构设计，能够有效的降低建筑结构设计以及施工建设的成本费用。

三、结构措施

（1）合理选择结构材料

第一，在选择钢筋、混凝土中，根据相关规定的强度等级来选择混凝土与钢筋的强度等级，一般箍筋与混凝土的强度等级不低于C20，对于直径为10mm的纵筋，其强度等级应不低于C25，只有确保建筑材料满足了强度等级设计要求后，材料的强度才能得到充分发挥；第二，确保结构的整体性，根据钢筋的一级抗震等级和二级抗震等级进行抗震构造连接，在节点连接中，应遵循强节点、弱杆件的设计原则，注重构造连接度的把握，以保证整个结构构造的整体性。

（2）悬索结构

悬索结构所用的全都是拉杆，這就使材料的利用率以及结构的应力水平都变得相当高，可以充分的利用高强度的材料，还可以施加预应力，同时也包括与悬索结构相结合的一些结构模式等，所以悬索结构就比较适合应用于跨度非常大的建筑结构中。例如浙江省人民体育馆的屋盖设计就是概念设计中悬索结构在建筑结构设计中应用的较好案例。其悬索结构由索网、边缘构件组成。为了得到较好的稳定性，在概念设计时，将预应力分别加在承重主索和稳定性副索上，使其形成稳固的双曲鞍形索网。在边缘构件设计上应用了概念设计的钢筋混凝土结构环形梁，应用预应力锚将悬索固定在环形梁上，并在副索底座上设计承受水平拉力以减小环梁弯矩，极大的提高了悬索结构的刚度支撑和稳定性，保证了屋盖的设计安全。

（3）钢混结构.钢管混凝土在当下建筑施工中是时常应用的，是一种将钢材和混凝土进行混合，达成充分发挥二者性能的新型模式，能够让刚度和建筑稳定性有一定程度的提升。应用钢管和混凝土相结合主要应用的原理有两个方面可以体现。1、外部钢管能够较好的对内部混凝土有所约束，让混凝土强度可以有所加大，对变形的几率能够有效减少。钢筋混凝土中的结构促使建筑物中的抗震能力不断加强，合理的解决了高层底层柱轴压比超限的问题。2、内部混凝土能够对外部钢管有力支撑，钢管和内部混凝土能够有效结合，从而构成具备一定优势的互补型效果，让自身的优势都可以显现出较好的补充，所存在的缺陷也能够互相弥补，让承载力有所加大，相互结合之后的承载力是两者承载之和的18倍左右。

四、建筑结构设计中概念设计和结构措施的应用

对于建筑结构设计以及建筑结构设计中概念设计和结构措施的分析，可以看出在建筑设计建设中，概念设计和结构措施在建筑结构中的应用实现主要是通过建筑结构设计中的协同工作对于建筑结构体系、建筑材料利用率的作用关系体现出来的首先，对于建筑结构设计来讲，如果建筑结构中的构件能够在各种极限状态下实现合理受力，并且结构的安全性与稳定性不受影响，那么建筑结构各构件之间的相互配合与协调是关键，这也是协同工作在建筑结构设计中的应用体现，并且随着建筑设计与建设的发展，协同工作理念在建筑结构设计中也得到不断的延伸和发展，其中以建筑结构设计中上部结构设计与基础设计之间的协同关系最为突出。其次，在建筑结构设计中，概念设计与结构措施应用实现的另一重要表现为协同工作与建筑结构设计材料利用率的控制应用关系。在建筑结构设计中，协同工作的程度是随着建筑结构设计材料利用率的不断提高呈现提升变化的。

五、结语

建筑结构设计中的概念设计是新兴的设计理念，逐渐被建筑结构工程师运用于现代建筑设计之中。概念设计有利于促进建筑结构设计质量水平的改进提升，对于保证建筑设计建设质量与效果有着积极作用和意义。设计人员应根据建筑的概念来进行结构设计，根据相关概念和设计技术进行设计，并结合个人设计实践经验，设计出一套适用于施工的建筑结构设计方案，才能确保建筑施工顺利进行。

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