建筑结构设计中概念设计和结构措施的应用探析

陈伟

摘要：随着建筑行业的发展，越来越多的高层建筑得以建设。建筑设计是一个重要的内容。概念设计是当前建筑设计中一个重要的设计理念，注重概念设计，以保证建筑结构设计方案在建筑施工中发挥重要作用。基于此，文章对建筑结构设计中概念设计和结构措施的应用进行分析，以期能够提供一个借鉴。

关键词：建筑结构设计；概念设计；结构措施

中图分类号：TU318文献标识码： A

1.结构概念设计的内涵

所谓的结构概念设计就是指用与结构设计相关的理论指导实践的设计工作。而如果在设计的时候，如果缺乏理论的指导，那么建筑在结构设计上yi就变成了个人的主观设计，而不是理论层面接受的设计。当然在结构设计的时候，其理论应该是科学的合理的，符合现行社会和经济发展的，而且在设计的过程中，先进理论和先进工具的应用也是必须要考虑到的，不能出现落伍的情况。在进行结构设计的时候应该从以下三点进行考虑。

1.1方案选择的合理性

设计方案的选择是十分重要的，不仅关系到以后工程的质量和结构，还影响着人们的居住。在结构方案的选择上，要遵守科学、合理、发展的原则，而且由于很多种因素都对设计方案造成影响，所以设计出来的方案就是多种多样的。方案设计出来了，又面临着合理的选择上，方案选择的不好，日后发生的后果不堪设想，所以应该进行认真的分析比较，选取的方案既要科学合理，又要经济，所以方案的选择很重要。在对设计方案的可行性进行选择的时候，要对建设地及施工材料等进行全面的分析，保证每一个环节的科学合理，还要有专业人士对各种影响设计的因素进行评估分析，选择出科学合理的结构概念设计方案。

1.2结构简图的科学性

结构概念设计首先要有科学专业的理论作为支撑，而且一般情况下利用结构设计简图对结构概念设计的合理性进行评估。在结构简图的选择上，要遵照安全和准确的原则，选取合理的简图。因为如果选取的简图不够科学，那么相应的结构概念设计也会出现相应的错误，甚至对工程的质量问题造成巨大的影响。所以说，结构设计简图在制作时应该做到精确、科学，使出现的误差也在可控范围内，应该进行严格的审查，保证简图的质量。

1.3对计算的结果进行准确分析

随着社会和经济的发展，信息技术被广泛的应用，特别是在数字的计算等方面设计出种类繁琐的计算软件，可是各计算软件在计算的结果上确实各不相同，让使用者也不知道哪个是正确的，所以在工程的设计中计算工作经常出现混乱。在进行设计时，软件的选择很重要，应该对各个软件进行系统化分析，根据工程的实际情况和设计的原理等，选择适合的软件，确保计算结果科学准确。

2.概念设计的原则

2.1结构的规则性

建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。严重不规则的结构体系，不仅会导致建筑难以具备必要的承载能力、变形能力和刚度，而且由于部分结构或构件的破坏会使整个结构丧失承受风荷载、重力荷载和地震作用的能力。结构的竖向和水平布置应当具有合理的承载力分布和刚度，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。面对这种情况，要对可能出现问题的薄弱部位，采取有效的措施予以加强。建筑的结构体系宜具有多道抗震防线。

2.2规则结构的主要特征

规则结构通常是指建筑体型（平面和立面）规则，结构对称并具有较好的抗扭刚度且平面分布均匀。结构竖向布置均匀，结构的刚度、质量和承载力分布均匀，没有突变。建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构出现侧向刚度和承载力突变的情况；建筑及其抗侧力结构的平面布置宜对称、规则，并且具有良好的整体性。

2.3规则平面布置需满足的要求

结构平面布置必须考虑到抵抗水平和竖向荷载的问题，应满足受力明确、均匀对称、传力直接、减少扭转的条件。在地震作用下，建筑平面应力求简单规则，而风力作用下则可适当放宽。抗震设防的建筑，平面形状宜简单、对称、规则，以减少震害。在建筑的独立结构单元内，应当使结构平面形状简单规则，承载力和刚度分布均匀。不应采用严重不规则的平面布置，减少偏心。

3.建筑结构设计中的概念设计与结构措施

3.1协同工作概念与结构体系

协同工作的概念在工业产品的设计与制造中已经有较为广泛的使用，目的是将内部结构体系能够高效的进行优化配合，实现其设计寿命。现阶段，轻型钢结构的应用就是协同工作概念与结构体系完美结合的案例。轻型钢结构以其质轻、价低、施工进度快、受施工环境影响较小、抗变形,抗震能力好等优点在工业厂房中不断得到应用。由于轻型钢结构的抗拉强度比普通混凝土的强度要高出25倍左右，而且不产生裂缝，在建筑结构中具有较好的结构性。

3.2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。

3.3悬索结构

悬索结构所用的全都是拉杆,这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。

4.结构措施的具体应用

在建筑结构设计中，在结构方案制定、结构计算和施工图纸绘制等各个环节中，都需要根据库概念设计的理念来进行结构设计。在结构设计过程中，应做以下措施:

4.1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。

4.2选择建筑场地

应选择抗震性比较好的地方，在地震场地条件下，应充分考虑结构破坏的因素，根据结构体系方案和设计经济合理性来确定结构体系，确保建筑结构的延性、匀质性得到提升。另外，当地震发生时，由于地震将会持续一段时间，这就要求需要设计多道抗震防线，使结构设计体系满足抗震结构设计要求，进而提高整个建筑的抗震能力。

4.3结构刚度及构件受力应符合要求

通过降低结构构件的延性指标来提高结构刚度，然而，在结构设计中，为了准确判断出计算方法的正确性，则可以根据相关概念设计的延伸来确定。随着计算机技术的快速发展，大多数设计都是通过计算机来实现的，但是，在设计过程中，若只利用计算机来计算，由于计算结果未作科学分析，这必然导致计算机计算的结果与实际情况不一致，因此，将实践与设计理论有效结合起来，对计算结果进行科学分析，合理对施工图纸进行调整，以保证结构设计的科学性、合理性。

4.4注重施工现场处理

在施工现场中，由于一些不确定因素将会影响结构设计的计算结果，若仅仅依靠单纯的计算方式，其是不能有效解决此类问题的，因此，在结构设计中，设计人员不仅要结合概念设计来进行结构设计，还需要依靠自身的实践经验和设计技术，加强与施工单位、监理单位的交流，最终提出科学、合理的解决方案。

结束语

根据上述分析，可以发现概念设计及结构措施在建筑结构设计中的应用，能够优化结构设计，提高结构承载力和稳定性。因此，设计人员应根据建筑的概念来进行结构设计，不仅要根据相关概念和设计技术进行设计

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