概念设计建筑结构中的应用

李光明　郑伟　蔡悦乔

摘要：在建筑设计大幅度的發展中，引来了许多新的设计理论，随着工程项目规模的增大，技术也越来越复杂，不确定性因素增多，对工程设计的要求也越来越高，概念设计的引入满足了这些要求，它不仅发挥了设计者的创新能力，并且在一些特殊的设计条件中具有极大的优势。

关键词：建筑结构；具体运用

由于在建筑结构设计中，会遇到各种各样的不确定的因素，并且有些数据无法经过科学的计算方法获取，因此，只能根据建筑工程人员的多年经验，运用结构概念设计来解决。本文将对结构概念设计进行简单的论述，然后分析结构概念设计在具体领域的使用，并且分析结构概念设计在建筑结构设计中的意义。

一、结构概念设计概述

在摘要的论述中已经讲到过结构概念设计是在经验与理论相互结合的基础上产生的，它是建筑设计人员根据多年的实践经验和所学的建筑理论知识，对建筑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，又能根据具体的情境，结合施工的实际，补充建筑理论的不足。在进行建筑结构概念设计时，建筑工程师会依据已有的建筑结构设计经验与理论知识的结合，从大体的角度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，实现合理的设计。

二、结构概念设计在建筑结构设计中的具体运用

1.结构概念设计在建筑平面结构设计中的应用

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，还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，要力求使建筑的平面结构简单规则。在结构概念设计中，如何选择既能够满足建筑结构侧向的移动距离，又不出现危险、使建筑结构能承受更多的侧压力的建筑结构模式，是目前建筑结构设计工程师所面临的最大难题。

2.概念结构设计在建筑剖面结构设计中的应用

在建筑工程人员进行建筑的剖面设计时，要做好竖向的传力体系设计，控制好建筑物的高度比，使高层建筑物的抗侧力结构刚度由基础向建筑物的顶层逐渐过渡，避免出现建筑物竖向上刚度出现突变而消弱高层建筑物水平荷载能力的现象。当建筑物竖向的刚度变化特别大时或在高层建筑物的结构布局发生变化时，要设置结构的转换层，以确保高层建筑的稳定性。在给高层建筑设置锚固深度时，要结合高层建筑物设备用房和地下停车场的需要，设置一层或几层地下空间，提高高层建筑的抗震能力和抗倾覆能力。

在进行建筑物竖向形体设计时，根据概念设计原则，建筑结构设计人员可以选用截锥形、上窄下宽形和新月形的竖向形体设计形式。截锥形是指采用从下而上分段逐步减小楼层面积的阶梯状形体，这样能大大地增加房屋的刚度，此外，采用这种形体的建筑顶部楼面比建筑底部要小，有利于建筑的抗风和抗震作用。当采用上窄下宽形时，建筑物随着高度的增加，楼身不断变细，这样可以大大减少建筑物高层所承受的风力，降低楼体重心，增强建筑结构的稳定性。这种形式常见的有上削楔形体和退缩体，这些结构都有很好的抗风、抗震功能。当建筑设计人员采用新月形设计时，建筑物就像一个竖向的悬臂壳体，能有效地增加侧向力刚度。它的作用就像波形的屋面壳体，能抵抗重力荷载，通过一个壳和一个框架承受。这种形式的建筑物能够有效地抵抗对称作用和建筑物的侧向力。

3.结构概念设计在基础设计中的作用

根据建筑物的不同地理位置和结构形式，建筑结构设计人员可以根据结构概念设计原则选择使用桩基基础、箱型基础和筏形基础。当遇到地基土质较软的情况时，建筑结构设计人员一定要考虑到运用人工的方法增强地基的承载能力。建筑工程人员可以采用桩基结构，用预制的钢筋混凝土土桩、混凝土灌注桩和钢管桩，将荷载直接传到地基下部坚实的持力层。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力，增加地基的承载力，防止地基产生不均匀沉降。

三、在建筑结构中采用结构概念设计的意义

结构概念设计是在考虑建筑空间和具体的地理环境、使用整体概念来思考建筑结构的一种设计方案，力学的特点在结构概念设计中展现得淋漓尽致。运用结构概念设计时，建筑人员能够在整体结构上把握各种性能，进行科学判断和合理取舍，在建筑的初期设计阶段有着十分重要的作用。

总的来说，建筑工程是一个完整的空间结构，各个部分是一个有机结合体，不可分割。在当前的建筑结构设计中，对具体的空间结构的设计还有一定的局限性，有时只能依靠建筑工程设计人员进行大胆假设与猜想，通过建筑设计人员的经验和理论知识，选择多样的建筑结构形式，增加建筑结构设计的灵活性。

就目前来说，我国的建筑结构设计，难以准确地达到抗震、抗暴风的要求。建筑结构设计的一些理论还不尽完善，有一些建筑结构设计没有具体的计算公式，无法求出准确的答案，因此只能通过建筑结构设计人员的经验，运用结构概念设计，才能弥补这些不足。

建筑结构概念设计是一种很重要的设计思想，正在被越来越多的建筑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。建筑结构概念设计侧重的是建筑结构设计人员的经验，需要建筑结构设计人员形成整体的概念来构筑整体的方案。在建筑结构中，结构概念的设计具体体现在建筑结构的平面设计、剖面设计和基础设计中，并且能够取得良好的效果，能够有效提高建筑物抗震和抗风能力，增加建筑物的稳定性，并且还能够提高建筑结构设计的效率，给建筑工程公司带来更好的经济效益。

参考文献：

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[2]姜红文. 浅谈结构设计中的概念设计[J]. 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，2011（3）.