建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用

杨玲

凌云科技集团 湖北 武汉 430040

引言

近年来，我国建筑行业得到了迅速发展，建筑工程项目的施工规模以及结构复杂性也得到了提高，对建筑结构设计工作提出了更高的要求。如果建筑结构设计不合理，会直接影响到筑工程的施工效果跟施工效益，甚至导致一系列安全事故。因此，相关建筑设计人员还需要加强概念设计在建筑结构设计工作中的应用力度，促进建筑结构设计的科学性和可行性进一步提高，为建筑工程的后续建设奠定良好基础。

1 概念设计在建筑结构设计中应用的重要意义

1.1 概念设计在建筑结构设计中的重要性

近些年来，建筑行业发展迅猛，在科技、经济、理念、技术等多个方面的支持下，建筑行业逐步实现了领域内的创新，快速普及网络技术与信息技术等高新科技，提高了施工效率，提升了建筑质量，有利于为客户提供更高端、更优质的建筑产品。对于概念设计而言，其本身的定性化特征虽然限制了自身的发展，但从另一个角度来看，也不失为一种天然优势。概念设计的重要意义主要体现在两个方面：首先是由于在当前的设计理论中存在很多不足之处，例如混凝土的相关设计等。概念设计自出现以来，有效解决了诸如内力计算与截面设计等矛盾，最终导致计算出的真实力值存在差异。其次是在设计初期，初始的设计无法通过电子设备获取，只得依靠笼统的概念进行模糊的探讨，而概念设计恰巧符合这一设计标准。概念设计在具体的建筑结构设计过程中，有三个应用意义：①利用概念设计可有效避免电脑设计的缺陷；②大幅提升设计水平，设计师们通过提前落实概念设计，逐步明确建筑功能、用处等，从而确保设计质量；③确保设计方案的有效性，建筑设计过程中，利用概念设计可形成良好的施工构思，并以此做出合理的施工决策[1]。

2 建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用

2.1 在施工场地规划中的应用

在建筑结构设计中，首先需要就项目的施工场地进行合理规划，为后续的工程建设施工奠定良好基础。施工场地的规划效果直接影响建筑后期的建设效果，通过概念设计的应用，能够对以往场地规划中存在的弊端进行及时解决。概念设计的全局性特征，能够帮助设计人员对地形、地质以及建筑物结构等进行综合分析与协调，基于多种方案的评估进行最适合施工要求场地的选择，减少地形地质条件要素对建筑结构设计效果所造成的影响。例如在进行高层建筑的结构设计过程中，通过概念设计技术的应用，能够帮助设计人员就建筑物的地方光照、楼层高度、人口密度以及停车位布局等参数进行综合考虑，实现建筑设计和施工用地两者之间的协调性，促进施工场地规划的合理性进一步提高。

2.2 选择科学的结构材料

除了施工场地外，建筑结构施工材料也是影响工程质量的重要因素，建筑工程结构所涉及的材料类型较为丰富，其中最常见的是钢筋与混凝土，这两种建材是建筑质量的审查核心。由于概念设计的本质，因此在建筑结构设计的过程中，应结合该项工程的特定要求进行选购建材，而非一味地按照普通建筑标准进行购置，以加强建筑结构设计的合理性。例如，一般的建筑工程均挑选强度达到C20的箍筋与混凝土，同时纵向筋应达到10mm的直径标准，且强度标准必须达到C25水平。另一方面，建筑材料的选择与购置必须充分考虑建材本身与建筑整体的契合度。具体而言，钢筋结构的连接区域必须按照一、二级抗震标准进行焊接固定，以此确保建筑整体结构的安全质量，并充分考虑节点与弱杆件两部分。

2.3 基于场地情况选择建筑基础结构

在选定的开发区域中进行调查和设计时，应根据建筑物的形状和该区域的地形对建筑物的基础进行科学合理的选择。建筑基础通常包括桩基础和箱基础，箱形基础具有良好的整体刚度，可以均匀分解并将载荷转移到基础上，从而提供更安全、更稳定的建筑物，并防止由于不均匀力而导致基础发生沉降，这样可以有效提高建筑物的抗震性能。桩基础是建筑物基础结构的另一种形式，通常在地面较软或荷载相对较差的多层建筑物中，这种基础结构可以将顶部产生的负载传递到底部，并将其分配到土壤上，从而确保建筑物的安全性、稳定性和可靠性。

2.4 设好防震缝及后浇带

在达到规范条件下要求尽可能避免建筑结构领域“设缝”。然而，在设计现代化的建筑物结构中，在概念设计、实践结构设计中已经积累下来的经验，却进一步证实了采取“设缝”措施的必要性。所以，一般而言，会综合考量“设缝”的具体位置，并按此位置需匹配一整套的防水及保温基础措施。因为“设缝”施工复杂度高，既会扩大施工成本，又会影响建筑物的美观性，特别是施工显得更加困难。现阶段，基于结构缝概念，成功做出了防震缝、伸缩缝、沉降缝等，且获得甚为理想的效果。所以，根据设计规范标准，先认真分析项目当中存在的结构缝需求，再从实际要求出发设置各种结构缝。在本工程中，需设下防震缝、必要的后浇带。防震缝一般用于减震，而后浇带则主要用于取代伸缩缝。根据实际需求可知，本项目的建筑主要采用“十”字形连拼体型。按照勘察报告及规定要求作出的初步估算显示，全楼的总高80m已经在规定范围以外，是超限类型高层建筑。因此，按设计单位要求设计防震缝、后浇带的措施，得到业主代表及投资方的一致肯定，并将有关声明、缘由记录在正式文件内。根据设置功能可知，防震缝、后浇带之类的必要结构缝，能够起到改善结构扭转、减小温度应力、降低薄弱部位出现风险的效果。

2.5 建筑结构体系的协同工作

建筑结构构件设计、构件耐久性等方面都是建筑结构设计中需要重点关注的内容。我国近些年建筑行业持续发展，促使涌现出了越来越多的高层建筑、超高层建筑，有的工程中会发生短柱现象，这不利于保证建筑结构的抗震性，所以需要采取加固措施。在设计过程中，通常需要采用加强构造柱的方式发挥建筑结构中所有构件的水平应力。此外，成本是现代企业非常关注的一项工作内容，通过优化建筑工程结构设计有助于将成本降低，从而达到提升建筑企业经济效益和社会效益的作用。为此，可以采用协同设计的方法，充分发挥建筑结构中每个构建的作用，将建筑材料的利用率提高，真正地落实结构措施和概念设计的方式，在保证建筑物质量水平的同时加强节约，为企业创造更多的经济效益[2]。

2.6 在平面设计中的应用

我国建筑行业不断发展，高层建筑数量也得到了大幅度增加，导致建筑结构所受的风荷载以及水平荷载进一步增加，如果没有做好平面设计工作，容易导致建筑物出现侧移问题，直接影响建筑物的使用性能跟安全性。通过概念设计进行建筑结构的平面设计工作，需要对建筑物的侧移问题进行认真考虑，在进行方案设计过程中，应尽量降低建筑物承受的风荷载。进行概念设计时，需要就建筑物周围物体受到的风荷载影响进行认真观察，借此保障建筑物能够具备良好的风荷载抵抗效果。此外，在概念设计过程中，要求设计人员在平面设计过程中对建筑物结构的抗震性能进行综合考虑。在刚度选择过程中，要求设计人员能够通过详细计算进行刚度的确定，避免刚度不足对建筑结构稳定性所产生的影响。应用概念设计进行建筑结构的平面设计过程中，需要对抗侧力结构进行完善，最大限度地保障建筑结构自身的抗倾覆能力。通过概念设计能够促进建筑结构的平面设计效果进一步提高，将建筑结构的风荷载能力、水平荷载抵抗力以及抗侧力结构控制在合理范畴内，对建筑结构自身稳定性以及后期使用安全性的提高具有积极意义。

2.7 布设好电梯间

现阶段，在设计建筑结构中，尽管有大量选取剪力墙结构、浇筑混凝土的建设方案，并充分确保了建筑物的系统性及完整度，使建筑得以凝聚成为牢固的建筑整体，但设置电梯间却会从一定程度上削弱楼板层的作用。因此，在开洞分离建筑区时，便可按概念设计的基本应用思路，基于一定的实践经验，采取开洞预防作业方案来予以妥善处理。结构措施的具体应用如下。①按照纯框架的标准，及时规避在电梯井中用到钢混井筒。从框架及其结构上来看，要求创新剪力墙设计，令抗剪切用剪力墙的量满足实际需求。也需控制剪力墙的量以满足对应结构的实际承重、受重要求。②建筑高25层，要求在结构设计中规避高度引起的非稳定性。尽量降低错层概率，而针对局部越层柱，则要求注意避免使用梁板，立足实际需求严控高度。③历经诸多次大地震灾害后，国内也更加重视结构设计中有关防震的因素。其中尤其关注建筑结构和防震缝间的关联性，减小对建筑立面具体效果的影响。因此，要求从结构措施出发，通过精准计算转换结果到施工实践领域。

2.8 合理的结构体系

较常见的结构体系包括许多方面，例如钢结构、砖石结构、钢筋混凝土结构等。其中最常见的是钢筋混凝土结构，主要包括框架结构、剪力墙结构、管结构、剪力墙结构和框架芯管结构。在一定程度上，它直接受建筑功能、建筑高度、抗震设防强度、工地条件、经济条件、建筑条件、建筑材料和其他相关因素的影响。对科学和智能的结构系统进行有效解释具有一定的难度，所以必须更加深入、详细地思考才能清晰结构系统。

3 注意事项

随着概念设计这一理念在建筑行业中的深入渗透，建筑结构设计环节的合理性与科学性均得以有效提升。虽然概念设计在建筑行业中迅速普及，但是在应用过程中仍然存在诸多问题有待解决。基于此，设计师在落实概念设计的过程中需要注意四点问题：一是参考建筑的抗震要求；二是重视建材的抗震性能；三是做好构件组合；四是严格遵循设计方案。建筑施工各环节中均存在协同作业的形式，同时协同工作也是结构设计中所必须考虑的因素之一。协同作业能够全面反映各构件之间的配合关系，基于此，充分激发构件的最大性能。协同核心即为各组构件的性能指标，具体表现在荷载以及寿命等多个方面，高度重视接触结构、上部结构等各环节之间的关系，以不影响质量为前提，尽可能缩减施工设计成本。基于协同工作的合理性，通过结构设计可帮助企业节省大量梁结构中的材料消耗，同时不会对构件的完整性带来任何影响，甚至降低构件本身的重量。其原理就是当具备构件轴心受力状态时，材料的利用水平将被大幅提升，因此做好结构设计工作，相当于帮助企业实现了降本增效[3]。

4 结束语

综上所述，近年来我国建筑行业发展迅速，要求建筑设计人员能够积极在建筑结构设计中应用到概念设计，在结合现代化建筑管理信息服务系统的基础上，充分发挥概念设计的应用效果，促进建筑结构的设计合理性和可行性进一步提升，从后续的建筑项目施工建设提供良好的设计方案。本文主要就概念设计的内涵以及在建筑结构设计中的应用重要性进行了阐述，随后深入探究了概念设计在建筑结构设计中的应用途径。