浅谈概念设计在建筑结构设计中的应用

王娟　宋茂磊　孙翠凤

【摘 要】概念设计是基于工程经验以及结构体系来设计建筑结构，既能丰富传统建筑结构设计，也能有效弥补计算机程序设计中的硬性问题，有助于提升建筑结构设计的科学性和实用性。本文主要分析了概念设计的含义及作用，并着重探讨了其在建筑结构设计中的应用，以供参考。

【关键词】概念设计；建筑结构；结构设计

Talking about the Application of Conceptual Design in Architectural Structure Design

Wang Juan，Song Mao-Lei，Sun Cui-feng

（Shandong Wan Si Da Group Co.， Ltd Jinan Shandong 250014）

【Abstract】Concept design is based on engineering experience and structural system to design the building structure， both to enrich the traditional building structure design， but also can effectively compensate for the rigid programming of computer programs， help to enhance the architectural structure of the scientific and practical. This paper mainly analyzes the meaning and function of conceptual design， and focuses on its application in the design of building structure for reference.

【Key words】Conceptual design；Building structure；Structural design

概念是人们对能代表某种事物或发展过程的特点及意义所形成的一种思维结论，概念设计则是设计者根据既有的工程经验，并结合建筑工程实际，来获取设计思想和原则，并不应用精准的数据计算，属于一种诸多感性思维的归纳与总结。概念设计以设计概念为主线，分析用户需求，然后，将设计者的感性和瞬间思维上升到统一的理性思维，最终完成整体设计。在建筑结构设计中，概念设计具有重要的作用，美国工程院士林同炎教授撰写的《结构概念和体系》（1985），最早为人们提供了结构概念设计的基础知识和一些实例。在过分依赖设计软件的今天，概念设计有效弥补了传统设计的单调性，而在建筑设计实践中，概念设计也因其独特的设计理念正受到建筑结构设计人员的普遍重视。

1. 概念设计的原则

（1）结构的简单性。

结构的简单性是指具有直接的、明确的传力途径结构，以便承受各种外在力量的重压和作用，这就要求在进行结构体系设计时，必须具备明确的计算简图，以便于内力和位移分析，最大程度限制薄弱部位的出现。

（2）结构的整体性。

建筑结构类似于具备水平隔板功效，能够聚集并将惯性力传递至各竖向抗侧力子结构，但这些子结构需要具备协同承受地震的作用，以发挥抗御地震等自然灾害的破坏作用。坚持整体性设计原则，才能提高结构抗震效果。

（3）结构的规则性和均匀性。

建筑结构的规则性与均匀性能够有效避免薄弱子结构过早破坏、倒塌问题的发生，从而使得建筑物分布质量与结构刚度的分布协调，有利于整体结构抵抗自然灾害破坏作用的充分发挥，进而最大限度的避免承载力和传力途径的突变。

（4）优化选型原则。

在建筑结构中，对于概念设计的运用，主要是对结构体系与结构布置的优化，其中，结构体系的优化主要是依据其基本构件特征与荷载实际情况等形成基本结构单元，然后通过集合形式构成主要的结构体系。结构布置的优化是指基础系统、柱墙竖向支撑系统、楼屋盖水平系统的设置。

（5）合理受力原则。

一般情況下，在建筑结构概念设计过程中，通常需要对均匀受力、超静定受力体系、刚性连接、空间作用等进行充分的考虑，并且还要重视建筑结构宏观受力状态、直接受力状态以及主要受力状态的分析，以便运用力学原理来处理好受力分析问题。

2. 概念设计在建筑结构设计中的重要作用

概念设计立足整体，运用联系的观点来综观整个建筑结构设计，整个设计也立足从用户的概念产品出发，追求建筑结构设计的理性分析。概念设计是现代建筑结构设计不可或缺的一部分，概念设计在建筑结构设计中具有重要作用。

（1）更好地满足用户多元需求。

建筑从设计变为实物，不仅是用户需求量化为实物的过程，也体现了建筑结构设计者个人和用户的意志。在这一过程中，用户是主角，建筑结构设计者是引路人，引路人按照用户的概念与需求来设计路线，把用户引到正确的轨道上去。在建筑结构设计前，设计者如未有清楚的结构概念或明确的设计思路，设计过程中就会出现概念模糊、混乱等定性错误，用户要求也难以实现。概念设计从用户角度出发，设计者可根据用户产品概念规划一个详细的设计思路，如此便化解了设计过程中出现的概念模糊、混乱等定性错误，用户需求也能得到最大化满足。

（2）弥补计算机程序操作的硬性问题。

如今，信息化已经广泛融入到社会各领域中，并成为重要的生产推动力，很多工作任务都可借助计算机来轻松地完成，建筑结构设计也不例外。其结果就是设计人员对利用计算机程序进行结构设计产生过度依赖，设计者也往往忽视结构概念的学习，自身设计能力也在隐性退化。诸多建筑结构设计者只看到运用计算机程序设计的良性优势，而未发觉运用计算机程序设计的负性影响。如果未找准设计软件，诸多问题便会显现。概念设计则能弥补利用计算机程序进行设计出现的漏洞问题。设计者如果能深入掌握概念设计的相关知识，建筑结构设计工作便会游刃有余，如果计算机程序操作出错，就可用自身相关的概念设计知识来弥补运用计算机程序造成的错误。

（3）可以提高设计师设计水平。

概念设计能够准确反映建筑设计师的真实设计水平，它依托于合理的设计原则，可以解决建筑设计存在的难题，提高建筑设计师的设计水平。同时能分析出建筑设计方案中的技术性问题，准确的找到问题的症结所在，让电算结果更加准确可靠。

3. 概念设计在建筑结构设计中的应用策略

（1）在建筑结构方案选择中的应用。

在建筑结构设计过程中，结构方案的选用具有十分重要的作用，并且还是整体建筑结构设计的核心内容。在选取建筑结构设计方案的过程中，为了确保选择方案经济性与合理性，需要融入概念设计思想，即在基础方案选择过程中，需要全方面考虑结构类型、施工现场地质条件、荷载的分布情况与施工条件等因素，选取基础设计的最优方案。在进行建筑结构方案的选择时，应重视以下两方面内容：①在进行建筑结构方案的选择时，必须对建筑工程项目施工现场所有的相关影响要素进行充分的分析与全面的调查，例如建筑场地的一些地形条件、地质结构以及承载力状况，是概念设计整体性要求的主要体现。②在选用具体建筑结构设计方案时，应充分考虑用户的一些基本要求，是概念设计的主要特点与作用体现，且其还能够根据用户所提供的一些基本要求进行具体化设计，将其体现在建筑结构方案中，可有效提高建筑结构方案选择的准确性。

（2）在设计分析计算中的应用。

如今，人类社会已经步入信息科技时代，信息技术已成为当今时代的核心技术，在建筑结构设计中应用计算机辅助技术，可以提高设计的效率，减轻建筑行业人员的工作负担。然而，计算机运行需要依靠相关的程序，程序本身也会存在缺陷或漏洞，在建筑结构设计过程中，如未选对、选准计算软件，计算结果便会产生误差，从而造成巨大损失。例如，结构计算的软件计算简图选用不妥当，就会导致结构安全事件。因此，在分析计算中应引入概念设计，设计人员通过计算机软件获得相应的计算结果，而后再根据概念设计知识及实践经验，对计算结果進行精准判断，可以更好地确保计算结果的真实性与合理性。

（3）在建筑结构抗震设计中的应用。

在对建筑结构进行抗震设计时，设计人员应当结合建筑平面，基本都了解初始尺寸与砼等级，并计算结构实际的刚度，然后按照刚度对结构进行计算，对建筑结构体系进行合理的布置，并且还要仔细分析建筑主体的结构体型和各个部分的基础体系之间的力学关系，从而准确判断地震力。配筋数量、结构刚度与地震力三者是呈正相关的管理，结构刚度愈大，地震力就会愈大，所需配筋数量也就会愈多。如果配筋数量愈多，结构刚度就会愈强，地震力就会愈大。因此，将概念设计应用在建筑工程抗震设计中，可以对设计思路进行拓展，充分结合配筋数量、地震力与结构刚度三者之间的关系进行设计，确保工程建筑抗震设计的效果。此外，通过调整建筑物质心、平面形心及结构刚心间的距离，可使得这三者尽可能靠近，进而最大限度的减小结构体系的扭转力，增强整个结构的稳定性，提高结构的抗震能力，节约建筑工程造价。

4. 结语

综上所述，在建筑结构设计中，通过概念设计的合理应用，不仅能够有效提升建筑结构设计的科学性、合理性，还可在充分融合设计人员想象力与个人经验的基础上，增强建筑结构设计的经济性、安全性，提高建筑质量与效益。

参考文献

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