简述概念设计在现代建筑结构中的运用

蒋明

摘要：随着经济的迅速发展，人们生活水平的不断提高，物质生活和精神生活愈来愈受到人们的普遍关注。对于居住条件更是提出了苛刻的要求。因此，對建筑结构设计更做出了方方面面的要求。从多年的工作经验和未来建筑发展的趋势来看，在建筑行业中引进概念设计，能够正确的处理建藐结构设计中遇到的很多问题，使建筑设计更能迎合人们的要求，将居住环境的价值发挥到极致。本文从概念设计的内涵以及概念设计和结构设计的区别等方面进行阐述，让人们充分体会概念设计在建筑行业中的有效应用，从而对此有更深的理解，这也要求建筑行业的从业人员能跟上时代的步伐，能够建造出更为安全、适用、可靠经济的工程项目。

关键词：建筑结构；结构设计；概念设计；阐述

前言

改革开放以来，中国的发展可以说是惊压全世界，有些国家把中国的发展和存在已经当成是一种威胁。计算机是时代快速发展下的产物，在建筑结构设计中，计算机的利用是不可或缺的，我们对计算机的合理驯熟运用，极大的提高了工作效率。在建筑行业也同样如此，我们引进计算机结构程序，这样不但大大提高了设计的速度，设计出来的作品也更多、更优秀和精确了，给设计工作带来了极大的方便。但是在设计的过程也出现了很多不良的现象。不少设计人员对计算机技术过分的依赖，认为建筑结构设计工作很简单，只需要利用相关的软件，并按照相关的标准就可以轻松的完成。在使用的过程中对软件计算结果也不进行论证。甚至有些设计人员没有考虑设计规范和软件之间的差别，对结构设计的整体性和合理性缺乏思考。研究出更为先进的理论，并灵活的运用计算机技术，认真分析优质建筑材料的运用，使建筑结构的设计更加合理化、科学化和人性是现在建筑行业应该认真思考的问题。这就要求建筑结构设计师要善于创新，打破传统思维定式，扑捉设计灵感，并想法设法将其表现出来。除了具备较高的审美素养，建筑结构分析师还需要有扎实可靠的理论基础。能够很好的处理建筑结构中整体结构和局部结构的力学关系，同时将概念设计融入结构设计中，创造出更为杰出的作品。

1概念设计介绍

在运用概念设计之前，建筑结构设计师们需要对概念设计有个充分、清楚的了解，这样才能在实际工作中灵活的运用。只有深刻的把握概念设计在建筑结构中的表现形式，才能将建筑结构设计的别具一格。不管是从审美角度还是从居住的舒适度上分析都能给人耳目一新的感觉。

（1）概念设计一般是指对建筑结构不经过数值的计算，尤其是在一些没法做出精确理性分析或者是规范中也难以规定的问题，对建筑结构进行全面的把握，从感官上进行设计。但是它并不意味着，结构分析师可以根据自己的思想天马行空的想象。为了能够顺利的实现设计的最终结果，结构分析师需要准确的把握整体结构体系和分体系之间的力学关系，并遵循工程设计的基本程序和原则，运用一定的设计思想，从整体的角度对建筑结构的相关布局和抗震细节上进行宏观的控制。

（2）运用概念设计的思想进行建筑结构设计，可以表现出很多的优势，比如可以让结构设计的思路突破传统的局限，达到进一步的拓宽。在传统的建筑设计时，设计师往往将设计的重点集中在提高结构的抵抗力概念设计结构设计个人经验需要丰富的实践经验需要扎实的理论基础设计过程先粗后细（确定方案后估算，按构造要求确定几何尺寸）先细后粗（计算后确定几何尺寸）知识要求政策，法规，施工技术，建筑力学，数学，专业知识，规范应用，经济，应用专业和成果设计成果定性定量主要工作内容收集分析资料和建筑方案计算和绘制施工图影响造价的方法结构体系优选优化理论的应用影响造价幅度非常大一般决定施工的难度概念设计决定影响很小质量偏差造成的危害致命性的整体危害局部性的不安全表。

（3）概念设计和结构设计的对比上。为了达到这个目的，在施工的过程中，就会使用等级比较高的混凝土，并增加钢筋的使用量，对工程的设计没有整体的把握，使工程的造价不菲。因此，我们对一些工程中出现肥梁、肥柱的现象也就见怪不怪了。举个很简单的例子，在建筑物进行抗震设计时，一般先根据初定的尺寸计算出整个结构的刚度，并计算出抗震力，最后进行配筋。但是我们不能忽略结构刚度越大，其地震的效应也就越强烈这个问题。刚度越大，地震力就越强，产生的破坏作用也会随之增大。所以为了增加抗震力，而采用多配筋的方法是不可取的。

（4）为了减少建筑物在震中的破坏，设计师通常会采取一定的隔震消能的措施。这种措施有很多，一般是在建筑物基础和主体之间设置一个柔性的隔震层，它能减少地震能量从基础到主体的传递。还有的为了达到隔震消能的目的，在建筑物的顶部设置反摆装置，在地震的时候这个装置的位移方向和建筑物顶部的位移方向相反，这就加大了建筑物在振动过程中的阻尼，降低地震对其产生的破坏。只要设计的合理，这种方法降低地震破坏的作用非常明显。

（5）在建筑的抗震设计中，更应该注重概念设计的运用。我们知道由于建筑结构比较复杂，在发生地震时，所受到的地震力不确定性比较大。这主要是因为人们对抗震结构的认识比较模糊，对抗震设计分析和计算的结果精度，不能准确的把握，加上使用建筑材料的性能和其它不可预测的因素影响，甚至有些效应现在也无法研究清楚，最终使设计的结果和预期的效果相差甚远。同时在震中会遇到很多不确定因素，给建筑物带来损坏，这种不确定因素在设计时很难把握，因此，建筑结构师们必须重视整体的概念设计，从某种方面考虑，概念设计取得的效果比分析计算得来的效果更显著。

2概念设计和结构设计的区别

概念设计的过程主要是根据个人经验，结合建筑物的功能要求，以及各种安全等级的规范标准进行的定性设计。概念设计包括的内容比较多，主要有结构体系、基础形式和三缝设置等。结构性设计是概念设计的逆过程，它主要根据概念设计的总体要求和工程设计理论，经过计算等环节后，实现从定量到定性的转变。如表1具体展示了这两者的主要区别。

从表中我们可以清楚的看出，概念设计在建筑设计中表现的优势。然而现在很多设计人员只重视建筑结果的外观实现，过于强调理论的作用。不管在什么情况下，强调最多的是计算结果，认为计算结果最有说服力，从而忽略了对建筑结构整体把握。有不少单位的总工程师根本不参与前期概念的设计，而只是拿着计算书审核设计图纸。

3概念设计中应注意的问题

进行任何的设计都要遵守一定的原則，注意在设计中出现的问题，只有这样才能为实际的工作做出正确指导，发挥其设计的价值。概念设计同样也不例外，在设计过程中，要注意下面的问题：

3.1准确把握刚性设计

在建筑结构设计中，合理的确定建筑物的刚性是非常有必要的。总体来讲建筑物的刚度不能太大，也不能太小，结构设计师要根据具体的情况，进行准确的把握。建筑结构的刚性太大，其自身的自振周期就短，在地震中比较容易传递能量，从而给建筑物带来较大的破坏，并且造成大量的材料浪费，增加建造的成本。刚性太小的话，建筑物表现比较柔，在地震中比较容易变形，影响其整体的强度和稳定性。

3.2注重整体破坏机制

建筑物设计时，考虑的破坏机制有楼层和整体破坏机制。设计人员在设计时要注重整体破坏机制，避免楼层破坏机制的发生。一般出现楼层破坏说明在设计的时候，对细节问题考虑不周全，一些部位没有发挥其承载能力。因此设计人员应将设计的重心放在实现结构的整体破坏机制上，这就需要在适当的位置布置塑性铰，并准确的把握其出现的顺序等要点。

3.3注重等强度和耗能设计

在建筑物抗震结构的设计中，要认真考虑设计的原则，避免由于考虑的不周造成建筑物局部出现缺陷，在水平作用下造成承重结构的提前垮塌。因此，在设计时，一定要注重建筑结构的等强度设计。另外，在关键的部位还需要具有耗能的设计，只有这样才能减弱地震能量造成的破坏。

3.4遵守其它设计原则

在进行概念设计时还需要遵守其它的一些设计原则。比如，结构延性设计原则和强柱弱梁的原则。在设计的时候要尽量的保证结构具有比较好的延性，采用强柱弱粱是为了避免楼层破坏机制的发生。

4概念设计的意义介绍

（1）运用概念设计能够在特定的环境中，对建筑空间和地理条件从整体的角度分析建筑结构的整体效果。同时还能够充分利用结构和分体系之间的力学关系发挥重要的作用。有利于把握建筑结构的各项性能，从而对分析结果有个合理的判断。

（2）建筑物是一个完整的空间结构，里面每一个部件都发挥着重要的作用。因此，应该将其看做是一个整体来考虑，但是现在建筑结构的设计，在建筑空间的整体研究上仍存在一定的局限性。作为建筑结构工程师，在设计的过程中要按照相关的规范和原则进行设计，同时对一些推荐性的规范不能盲目的遵守，而应该将其作为设计中的参考，从而在具体的设计中能够做出正确的判断。

（3）运用结构概念设计能够弥补理论设计的缺陷，现在建筑的结构设计水平，并不能完全的保证对抗震、抗风等自然灾害具有良好的效果。由最近几年国内发生的震灾结果分析来看，在某个层面上采用概念设计比计算发挥的作用更加明显。现在建筑结构的设计，不管是从理论上还是计算上都存在着缺陷和不足。例如，对混凝土内力和截面计算采用的理论不同，这两者计算结果存在的矛盾，使其在实际的情况下很难发挥到预期的效果。因此，运用概念设计够有效的弥补设计过程中，由计算理论带来的偏差。

5结束语

人性化设计是现代建筑设计的必然趋势。在设计的过程中运用概念设计的理念，通过不断的创新和合理的分析，能够达到减少资源浪费保障建筑安全的目的。概念设计的突出优点将会受到越来越多人的青睐，它是建筑设计思想的提升，在不久的将来将会有更为广泛的应用。