建筑结构设计中概念设计的应用研究

赵峰

身份证号码：4129211970****0014 河南 郑州 450000

引言

建筑工程结构设计工作面临的不确定因素较多，稍有不慎就很容易出现结构隐患问题，严重时甚至会引发安全事故。为防止上述问题的发生，在设计过程中设计人员应将结构概念与结构措施相结合，确保建筑结构主体的经济性与安全性。从多个方面针对主体结构设计方案进行合理安排与准确落实。结合实际工程案例的反馈情况来看，设计人员通过合理运用概念设计以及结构措施方法，不仅有效增强了结构主体的质量性能，同时也有效减少了结构主体损伤问题出现，具有重要的应用价值。

1 概念设计概述

概念设计指基于设计人员的经验积累，根据工程项目的具体情况和业主需求，使方案设计具有较强的针对性。所以，工程设计人员应重视业主的需求，对需求进行详细分析后，根据建筑项目的特点确定建筑项目设计方案。工程设计人员应利用建筑设计理论，借鉴成功案例经验，优化建筑项目的设计内容，完成符合业主需求的结构设计方案。概念设计可分三个步骤完成，即分析、综合、评价。在分析步骤中，设计人员要对需求数据进行分析和验证；在综合步骤中，设计人员应广泛收集数据信息，按设计需求确定初步的设计雏形；在评价步骤中，设计人员应对设计方案进行筛选，从中选择最优方案。可以看出，概念设计要求设计人员具有较高水平的专业综合素质，同时具备发散性思维能力，能够从庞杂的数据中筛选出有用信息，实现建筑结构的深度设计，充分满足业主对工程的需求[1]。

2 建筑结构设计中概念设计的重要性

2.1 创新建筑结构设计方式

在进行建筑结构设计的过程当中，不能仅仅通过短短的简单设计完成。进行建筑结构设计，需要相关的建筑设计工程师通过自身进行大量的实践所获得的经验，对建筑结构设计的方案进行逐步设计、完善以及调整。而概念设计对于建筑结构设计最为重要的是，通过引用概念设计能够将该建筑结构设计的相似的工程项目进行总结，然后根据所总结出的优点，再对建筑结构设计进行全新的设计，很好地避免以往在建筑结构设计过程当中的弊端，让建筑结构设计方案能够更科学合理地进行。而在以往传统的建筑结构设计过程当中，通常情况下，都是由建筑工程设计师根据所提出的设计要求直接进行建筑设计，虽然在设计的过程当中能够有效地保证建筑结构设计方案的标准性以及规范性，但是在进行设计的过程当中存在很多明显的问题。

2.2 提升建筑结构设计整体水平

在对概念设计进行深入理解和有效把握之后，在进行建筑结构设计的过程当中能够极大程度上提高建筑结构设计方案的科学性和合理性。除此之外，在引入概念设计的理念过后，建筑结构设计工程师能够对方案当中所出现的问题进行及时的查验和解决；在对相关建筑结构的相关数据进行验算的时候，可以结合类似工程项目的分析数据对建筑结构设计的数据和质量，进行更加准确的分析和判断，让建筑结构设计师根据所检验的结果对建筑结构设计方案做进一步的改进和完善，有效提高建筑结构设计的设计水平和安全可靠性[2]。

3 建筑结构设计中概念设计的应用

3.1 在场地选择中的应用

建筑结构设计的有效性与科学性直接影响建筑结构的稳定性及施工质量水平。合理选择施工场地，可以确保设计方案的顺利实施。因此进行工程场地的选择时，可使用两个概念设计的理念：

①利用概念设计理念考虑地形因素的影响。不同的建筑区域地形条件会存在较大差异，地形条件会直接影响建筑结构的整体稳定性，因此在建筑结构设计中，需重点考虑地形因素的影响。根据实际情况制定建筑结构设计方案，以便降低地形对工程建设的影响，提高建筑结构的稳定性，确保建设工程的质量。②利用概念设计理念考虑地质因素的影响。建筑工程的稳定性容易受地质因素的影响，为了避免地质因素对建筑结构稳定性产生影响，工程设计人员应在项目建设前对施工现场进行勘察，确保建设场地满足项目建设的地质条件。此外，还应考虑抗震性因素的影响。建筑工程的结构抗震性会影响工程的安全等级，工程技术人员应按建设等级确定抗震指标，确保建筑工程的安全性。

3.2 在抗震设计中的应用

抗震设计是建筑结构设计的第一步，也是最为关键的一步。设计人员要全面了解建筑场地情况，并准确掌握建筑结构的相关参数。结合两方面内容，计算出地震荷载。依托这一数值确定配筋数量，科学表明刚度、地震力、配筋数量之间存在紧密联系，可以说是牵一发而动全身。建筑结构的刚度提高时，地震力也会随之增大，这时就需要配置更多的钢筋。反之，使用钢筋越多，说明强度、抗震力的要求越严苛。倘若人员抗震设计能力不足，就需要从两方面入手，一是从理论基础中汲取思路，二是从实务操作中积累经验。经过一系列学习，不能说思如泉涌，但最起码符合设计要求。在设计过程中，设计人员要懂得创新。比方说在各构件之间布置隔震层，并在顶端进行特殊处理，以此降低地震影响。

3.3 在设计方案选择中的应用

在设计建筑结构时，不能闭门造车，必须深入现场，开展勘查工作。在此期间，全面收集信息，如地质条件、工地分布情况等。同时，与政府部门保持高度联系，以便获取各项信息。对两方面信息进行对比，依托对比结果设计方案。这样的方案才会与实际情况相吻合，可大幅度减少技术变更次数。在选择方案时，一要坚持四项原则。比如说在危险区域不宜兴建土木，长时间应对地质灾害冲击，会加快建筑物的损坏速度，不满足安全性的要求。再比如让建筑物保持对称性，能够尽可能让建筑质量中心与平面形心位于正确位置上。二要注意三个事项，包括场地防护距离、采光时长等内容要符合要求，依托地形地貌特点确定基础建设，选择高性能、高品质的构件。通过认真分析，挑选出性价比最高、安全性最好、误差率最小、最适宜的结构设计方案。设计人员要对方案进行讲解，并回答施工人员的问题，从而让他们有一个具体的认知。在实践过程中，设计人员要常驻现场，及时给予技术层面的帮助。在设计人员与施工人员的共同努力下，建筑方案得以落实落地，从而有效避免出现楼房倒塌事故。

3.4 在计算机分析中的应用

应用计算机网络技术可提高建筑工程管理的工作效率。计算机网络技术能够减缓设计人员的工作压力，提高数据计算的准确性，提升工程设计水平，但过度依赖计算机工具，容易降低工程技术人员的学习积极性，对专业技术的学习造成阻碍。虽然计算机能够提高设计人员的结构设计工作效率，若选择的应用软件不合适，或技术人员的计算机操作能力不足，会影响最终的设计结果。概念设计可较好弥补计算机应用的不足之处。概念设计要求设计人员应对建筑结构的理论知识进行深入了解，同时提升自身的设计水平。对需求的全面分析，使项目设计人员能够更加明确工程的设计目标，从而制定有效的设计实施方案。使用概念设计的理念还可实现建筑结构设计的优化，使工程设计人员明确设计思想，有利于实现业主的需求[3]。

3.5 在平面结构中的应用

高层建筑的设计需考虑风荷载对建筑结构造成的影响。通常建筑物越高，受到的风荷载影响越大。如果建筑物长期承受来自各水平方向力的作用，会使建筑物侧面发生位移。所以，在分析建筑物遭受风荷载影响的过程中，应先对邻近建筑物的风荷载影响进行详细分析，将分析结论用于建筑结构的设计工作中，提高建筑工程的抗风能力。进行建筑物的整体平面设计时，可使用概念设计，对风荷载影响下建筑物结构的侧移问题进行综合分析。选择抗风性良好的平面类型，分析时也应考虑建筑四周的高层建筑对风压造成的影响，根据建筑物需抵抗的竖向及水平荷载力，解决建筑平面设计中的工程问题，从而提升建筑平面的结构质量。

3.6 利用结构力学形成完整的结构体系

为了保证建筑结构体系的完整性，在进行建筑结构设计时，要对结构力学进行科学利用的基础之上来进行合理的计算。因为建筑结构构件进行连接的关键点就是在于结构体系，因此，为了确保每个构件之间的应力能够实现良好的配合， 然后在此基础之上来选择与之相匹配的结构方式。对每个构件的承重情况进行仔细分析，通过对单体构件质量进行有效的控制，来对整体建筑结构的应力进行计算，科学应用每个构件之间的作用力来构建结构效能的最大应力，由此来保证建筑工程结构的质量。

3.7 变形缝设计

变形缝是一种有效提升建筑稳定性的构件，常见的类型有三种，分别是伸缩缝、沉降缝和防震缝。每一种变形缝的作用不同，这是设计人员需要了解的地方。伸缩缝常用作预防温度裂缝的产生。当建筑物规模较大时，一定要使用伸缩缝，以此降低墙体热胀冷缩的影响。沉降缝多用于防治地基沉降，是让建筑物屹立不倒的关键。防震缝，顾名思义是指利用变形缝提升建筑物的抗震能力。之所以能够取得这样的效果，取决于防震缝能够让结构刚度均匀。至于如何选择，需要根据实际项目来决定。

3.8 协同工作

协同是时代永恒的主题，是设计人员应具备的一种能力。协同工作主要从两方面展开。其一，做好材料层面的协同。设计人员要考虑到材料之间的影响，通过精心设计，让材料之间完成配合，能够大幅度提升材料的使用效率。设计人员还要思考如何用最少的材料满足建筑要求，比方说矩形截面受压构件的使用率较低，这时就可从概念设计及结构措施等方面入手进行调整。通过控制梁的长短，让梁弯矩始终保持在合理区间。随着社会的进步，不断有新材料被研发出来，设计人员要对这些材料的信息了如指掌，这样才能尽快融入设计方案。使用新型材料有两点好处，一方面是向绿色建筑方向靠拢，以获得国家的政策扶持；另一方面，把握结构体系层面的协同。设计人员要想尽一切办法让建筑结果趋于合理，这样才能确保建筑物拥有良好的安全性与可靠性。具体来说，在设计砖混结构时，要合理设计构造柱、圈梁及基础结构，一起承担荷载。在当今社会中，高层建筑呈几何状增长，并且这种趋势不可阻挡，这时就需要建筑结构能够承担更大的载荷。为满足这一要求，需要设计人员要了解抗侧力结构，并掌握布置方法。通过将短柱放置在指定位置，以此提升建筑结构的承载能力。其二，坚持环境协同治理。如果施工现场管理不当，会对周围环境造成污染。建筑人员要达成统一意见，对污染源进行有效控制。①对施工步骤进行优化，最大限度降低施工带来的影响。②在建筑施工过程中会出现扬尘，这时就需要采取控制手段。对施工区域进行洒水，让地面始终处于湿润状态，这样就不怕大风将尘土吹起。对施工车辆进行有效管理，无论是否装有渣土，都要盖上篷布，同时对车身进行清洗。及时清理废土，不给扬尘污染提供可乘之机。③设计人员要深入学习绿色施工技术，并将其引入设计方案中。这样既能降低环境污染，又能提升施工质量[4]。

4 结束语

总而言之，建筑工程结构设计工作涉及的流程内容较多，在正式开展设计期间，设计人员应该准确把握建筑工程结构设计需求，明确结构设计要点。与此同时，设计人员应该准确立足于施工现场环境情况，对施工现场环境进行动态把握，根据实际情况，确立科学合理的建筑工程结构设计方案。需要注意的是，为确保建筑工程结构设计效果得以达到预期，设计人员应该合理运用概念设计应用优势，深化加强工程主体构造、抗震设计以及结构强度效果。