探讨建筑结构设计中概念设计的应用

王雪鹏 张晓禹

摘要：近年来，随着建筑行业的快速发展，高层建筑数量持续增多，建筑结构也变得十分复杂。建筑结构设计直接决定着建筑工程的安全性与可靠性，必须高度重视建筑结构设计。而概念设计作为一种全新的设计理念，在建筑结构设计中应用概念设计，能够保证结构设计的科学性、可行性以及合理性，切实保证建筑工程的质量。

关键词：建筑结构设计;概念设计;应用

建筑结构设计是整个建筑施工流程中关键环节，结构设计水平的高低也会对建筑施工质量造成直接的影响，而且现代化建筑体系中通过建筑结构设计可提前对整个施工项目重难点、部门衔接、风险预制等方面加以事前规划，对提升建筑质量和适用性均有积极推动作用。概念设计是建筑结构设计中创新突破点，往往打破常规结构局限，将设计者的经验和知识充分结合起来，从更全局化角度对建筑结构加以分析，以促进其更加安全、美观、舒适等，是当代建筑结构设计中不可或缺的关键要素。

1 概念设计的概述

概念设计是指在未经过详细的数据计算，通过感官以及经验来对建筑的构造进行布局，利用工程设计方面的知识和原理来开展理念设计，从而对建筑设计制定科学的结构框架，在宏观层次上，保证建筑的稳定，探究在施工过程中的难度和问题。建筑的结构概念设计工作需要设计师具有较高的专业素养和经验，对建筑知识以及工程力学方面需要有独到的见解，在设计过程中还需要将地理位置的不安全因素（地震、台风等）考虑其中，从而使建筑结构的设计更加合理和科学。概念设计大致可循序渐进分为三个阶段，其中每个阶段之间均可以互相协调进行，第一个阶段为分析阶段，首先需要对建筑的用途和目的进行了解，在展开设计之前，要对提出的要求和标准以及特点进行分析，尝试找出解决问题的设计理念。第二个阶段为综合阶段，期间需要调用建筑经验和工程知识来对设计理念进行整体的规划，可以通过图纸等方式把设计师的抽象想法描绘出来。第三个阶段为评估阶段，通过前边的理念设计，会产生多种设计思路和结果，需要开展综合评估分析，对各种设计的特征以及可实施性进行评判，选取最佳的设计理念作为建筑的参考。

2 概念设计在建筑结构设计中具体应用

2.1 根据施工现场选择建筑结构设计方案

在建筑场地选定后，就要依照建筑的地质地形特点和设计建筑的形式对建筑设计开展选择。通常情况下在工作中能够使用的基础主要有桩基础、箱型基础等。在这两种基础中，桩基础更加适用于地质土壤松软和负荷巨大的多层建筑结构，在各种高层的建筑中有着极为广泛的应用，特别是在一些天然地基中使用桩基础能够让建筑的压力从上向下传递，进而保障建筑的稳定性和实用性。而箱型基础有很优良的整体刚度，能够把建筑承载压力均匀地传递到下方结构，保障建筑整体结构的稳定性，能够切实减少出现基础不均匀降沉情况，保障建筑的使用价值，进一步做到保障建筑的抗震性能，对做好抗震工作有极为重要的意义。为此，相关设计人员要根据施工现场情况选定建筑设计方案，进而做出最佳的设计方案，切实提升建筑质量，扩大经济效益，让施工单位得到充分的发展与进步。

2.2 科学合理地选择建筑场地

项目工程设计中最重要的是施工场地的选择，这是决定该项工程能否顺利竣工的核心要素，在建筑设计中起到决定性的作用。在开展建筑施工场地的选择中，要充分考虑到防护安全距离、建筑结构是否牢固、日光照射具体时长等要素。除此之外，还要在建筑设计环节中充考虑到抗震因素，尽量避开一些危险地段的选址，主动放弃一些在地震带或者容易出现自然灾害的地方，在不能避免出现问题的时候要充分增加抗震措施，进而保障建筑的安全使用。在开始设计工作之前，工作人员需要观测建筑物抗震点是否可发挥实际作用，并对施工场地的地质情况加以调查。这样能够尽量减少安全隐患问题的出现。相关设计人员要根据实际情况制定科学合理的设计方案，不断强化设计量，保障建筑施工顺利进行。

2.3 建筑基础设计

建筑结构设计中概念设计的有效应用发挥着重要作用，不仅可以提升建筑结构设计科学性，还可以实现各项资源的优化配置。概念设计的实践应用，首先需要改造建筑不利影响要素，以使其达成建筑设计基本要求。其次结合概念设计完成建筑设计，保证各个方面的设计都具备可行性、科学性，同时也使建筑施工更具操作性与实际性，充分满足现代建筑学基本要求。如今概念设计中采用的基础设计类型主要分为箱型基础与筏形基础，其中筏形基础设计不但能够把地基承受力均匀分散至建筑整体，还能够防止地基发生沉降问题。而箱型基础设计和筏形基础设计正好相反，其可以和建筑底层连接成为一个整体，可以在很大程度上提高地基承载力，保证建筑的稳定性与安全性。总而言之，不管采用哪一种基础设计类型，都必须以建筑实际情况为依据，这样才可以保证建筑工程建设质量。

2.4 结构材料利用率

在建筑结构设计中应用概念设计，必须和结构措施同步进行，绝不能独立进行，将结构设计与概念设计相协同，才可以实现建筑材料利用率的最大化。随着结构设计与概念设计协同度的不断提升，建筑材料利用率也会持续提高。但是也存在概念设计与结构设计协同度比较高，且建筑材料利用率也很低的情况，这就需要制定更好的建筑材料利用方案。近些年来，随着绿色节能环保理念的推广与普及，在建筑设计中应融入节能环保理念，不但提高建筑材料利用率，也是顺应国家可持续发展战略的重要表现。根据建筑设计实践经验，在受弯构件设计中普遍采用矩形截面，但是利用率却比较低。随着梁长度的不断增加，矩形截面梁的边缘应力就会有所减小。结合梁的基本特点，其梁截面也会受到盈利梯度变化而发生改变，其利用率也会有所增加。基于此，在建筑结构设计中应该选择平面梁架，这样不但可以减小载重，也可以提高经济效益。

2.5 在结构构件组合中的应用

建筑结构构件之间的有序协调组合一直都是各建筑设计环节中的核心内容，而建筑结构本身就是不同构件之间通过传力实现的架构，凸显建筑的实际功能和外观美感。概念设计对此比较强调的是构件类型要与自然生态、社会经济、人文艺术等方面融合，赋予构件组合的不仅是结构完整与稳定，更要增加空间布局、外象表现等方面的革新，从而使不同的构件能实现彼此间的优势互补。以博物馆建筑设计为例，其中构件类型与数量上都相当丰富，所能实现的组合内容也更加全面，比如可以通过力流优化与空间意境、视觉感受、美学理念之间的结合，实现多种设计目标的有机统一，为博物馆布局打造更宽阔和聚焦的展示空间，提高构件组合有效性。

3 结语

随着我国建筑行业的不断发展，概念设计在建筑结构设计中发挥的作用越来越重要，所以结构工程师应该在设计中科学地应用概念设计，根据概念设计理念合理指导建筑结构设计各个环节与过程。由此不仅能够保证建筑设计方案的科学性、合理性以及可行性，而且还能够实現建筑材料利用率的最大化，切实提高建筑工程的建设质量，促进建筑行业的进一步发展。

参考文献：

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