概念设计在建筑结构设计中的应用分析

2021-04-10李宁

工程技术研究 2021年15期

李宁

临沂西城建设服务中心，山东临沂 276000

建筑行业是我国国民经济发展中的支柱性产业之一，而建筑结构设计是工程建设活动的重要内容之一，结构设计实践中存在着诸多不确定因素，一旦出现疏漏就易埋下结构安全隐患，情节严重时还会引发安全事故，不利于和谐社会的建设。为规避以上情况，应将结构概念和设计过程有机融合，综合多方面因素，不断完善建筑主体结构设计方案，进而合理安排施工工序，确保相关措施精准地落实。既往有很多建筑案例表明，将概念设计相关措施融合到建筑结构设计实践中，不仅能明显提高主体结构的质量，还能缩短工程建设周期，创造出很高的工程效益[1]。

1 概念设计的内涵

在建筑工程设计实践中，设计工程师要先精准掌握设计方向，从多个渠道采集与整理各种资料，客观分析各种设计材料，而后分解设计实践中的具体流程与方案内容，对方案内部分内容进行调整，最大限度地提升其和建筑施工方案的契合度。在应用概念设计的过程中，要求相关人员尽可能综合分析和建筑工程相关的各项因素，例如工程项目所处的地理环境、工程实际功能及外部形状等，在梳理以上内容后，应不断拓展对其研究与分析的深度性，而后进行更合理的规划，最大限度地保证工程设计内容的科学性。将概念设计应用于建筑工程的过程中，对设计工程师的业务能力、职业素质等均提出了较高要求，设计工程师需要全面整理、深度分析影响建筑工程设计效果的各种要素，最后综合多方面因素探寻最适宜的概念设计方案，以提升建筑结构设计的实用性[2-3]。

2 概念设计的具体流程

（1）明确掌握建筑结构设计目标。设计人员要参照建筑结构的具体特征，明确建筑工程的具体设计目标，有针对性地完善现有的结构设计方案[4]。

（2）建立状态稳定的建筑结构模型，科学设定构件的具体规格尺寸，主要涵盖建筑结构体系、计算简图等诸多内容。

（3）能估测现有的测算结果的精准性，做出相应调整后，有针对性地处理建筑构件，例如应用强柱弱梁法，借此方法保证各项调整行为的科学性。

（4）明确建筑物结构的作用，确保其实用功能充分发挥出来。设计人员需全面分析各种影响因素，对建筑结构进行微调，完善建筑空间规划，以确保建筑结构设计方案内容能精准落实，创造出更多的工程效益。

3 概念设计应用于建筑结构设计中的对策

3.1 结构方案选择

结构设计为建筑设计及建设活动中的重要一环，结构方案是影响结构设计质量、合理性的主要因素之一，故相关人员必须以最严谨的态度选择建筑结构设计方案，否则可能对后续施工活动的推进过程造成不良影响，进而降低建筑工程的整体建设质量，甚至存留安全隐患问题，增加发生建筑安全事故的风险。要将概念设计融合至建筑结构设计过程中，设计人员就要参照现实要求选择出最适宜的结构方案，应重点考虑如下三个方面的内容。

（1）应积极落实施工前期准备工作，指派工人前往工程现场考察地质环境、地形特征、气候等诸多因素，以此为据探查建筑结构设计要点及工法，从基础环节使建筑整体结构的安稳性得到保障。

（2）结构设计情况直接影响着建筑整体质量，在了解影响建筑设计施工效果的外部环境因素的基础上，也要精准辨识、把控一些内在因素[5]。

（3）概念设计阶段，相关人员要准确掌握设计技术相配套的质量规范，并尽早将以上内容融合至工程建设标准内，确保建筑结构设计的合法性、合理性，进一步提升建筑工程的整体施工质量。总之，在选择结构方案过程中，一定要综合分析、权衡多方面因素，在此基础上做出最合理、准确的选择，为后续施工活动的推进提供可靠、全面的依据。

3.2 抗震设计

抗震设计是建筑结构设计中的重要内容之一，通过有效的抗震设计能显著提升整体建筑的安稳性、牢固度，从而增加建筑结构对地震等灾害的抵御能力，力争将突发的地震灾害带来的经济损失降至最低。在现实设计中，设计人员要参照当地实况与具体设计要求明确混凝土的具体级别。混凝土是当下建筑结构施工活动中的常用建材，故要确保混凝土的质量与强度均处于较高水平，进而使建筑结构的刚度与耐久性均得到保障。

相关人员事前要测评建筑工程施工区地震力的级别，进而使建筑结构设计人员得到更可靠的数据支持。若检测发现工程建设区域的地震力处于较高水平，则建议施工方适度增加配筋构件的数目，设计人员要对两者的相关性有明确认识，参照测量放样情况作出一定调整、改进。采用概念设计时，设计人员可以利用建筑信息模型（BIM）构建抗震设计结构模型，仿真模拟设计出地震发生与地震以后的情景，进而更客观地分析抗震设计的可行性与科学性，有针对性地弥补设计中存在的漏洞，这是优化建筑整体抗震性能的有效方法之一。

3.3 平面设计

为进一步强化建筑结构的抗震能力，在设计建筑结构的平面阶段，应参照建筑结构的部署情况，加强对建筑结构扭转度的控制，以防出现薄弱连接情况，可以在局部位置布设抗震缝，借此方式将现存的建筑结构细化成数个抗震单元[6]。

参照建筑结构的平面特征，伴随建筑结构高度的增加，其承受的风压也相应增加，故应尽量维持建筑结构外形呈流线形，如果经检测、计算后发现，圆形建筑承受的平面风荷载矩形面积偏小，各处平面刚度较接近，那么建议在建筑体周边布设抗侧力结构柱，借此方式持续提升建筑结构的抗侧刚度。

通过合理设计建筑结构，能显著提高结构设计方案的科学性，建筑结构设计人员应参照建筑结构现有的特征，综合其周边生态环境特征，融合概念设计理念，优化建筑结构平面设计，避免在设计环节中出现较多疏漏，提升结构平面设计方案的规范性。

3.4 纵向设计

在规划设计建筑结构的抗侧力结构时，因为结构刚度遵循从上至下的分布规律，为预防发生突变情况，削弱结构对水平荷载力形成的抵抗力，在设计建筑的纵向结构时，设计工程师要秉持“刚柔并济”的原则，对建筑结构部分构件进行加强处理，并对相应结构构件进行减弱处理。

在一些规模相对较大的建筑结构中，设计人员可以采用设计刚度较大的束筒，借此方式取得较好的消能减震成效。参照现代建筑项目的结构特征不难发现，在结构设计实践中，还需将创新设计理念融合其中，配合应用斜拉索结构模式，打造出更为安全、稳定的空间环境。将概念设计融合至建筑纵向结构设计范畴中，对结构设计方案完善过程能起到一定促进作用，在提升结构设计工作效率的基础上，还能确保设计方案内容的合理性、科学性。

3.5 基础结构设计

建筑基础结构设计情况直接关系着建筑的稳定程度，故需要保证结构设计方案的专业性与精确度。在实施概念设计时，设计人员要对当地地形地貌、自然环境条件等有全面的了解，在大数据技术的协助下采集有关数据信息，有针对性地完善结构设计方案，辅助施工水平提升过程。当下，箱型基础、有桩地基等是常见的地基基础形式，在具体应用过程中能创造出良好的价值，故设计人员应在分析多方面因素后，科学选择地基基础形式。在基础选型环节中，需要重点分析基础持有的承载能力与变形沉降量，如果是高层建筑，则建议应用桩基础，以防出现较大的变形量，发挥良好的调节作用。