论概念设计在结构设计中的应用

苏寒建

摘要：作为一种新的设计理念，概念设计必然有自己的发展空间，它不但可以更好的激发设计的灵感，更可以不断的做到建筑设计的创新，满足建筑行业更高的需求，为此本文主要阐述概念设计在结构设计中的应用

关键词：概念设计；结构设计；应用

Abstract: as a new design concept, concept design must have their own development space, it can not only better arouses design inspiration, more can keep do architectural design innovation, meet the demand of higher construction industry, this paper mainly expounds the conceptual design in the structural design of the application

Keywords: concept design; Structure design; Application;

中图分类号：O434.19文献标识码：A文章编号：

引言：

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论，加强计算机的应用，研究与应用新型高强、轻质、环保的建筑材料，使建筑结构设计更加安全、适用、经济、可靠。其中，打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构工程师的创新能力，是相当必要的。也需要许许多多的设计人员在结构设计中努力推广、应用概念设计。总之，概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想，对结构设计的发展有不可估量的作用。

1.概念设计的思想

所谓的概念设计就是运用清晰的结构概念，不经数值计算，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、实验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，对结构及计算结果进行正确的分析，并考虑结构实际受力状况与计算假设间的差异，对结构和构造进行设计，使建筑物受力更合理、安全、协调。概念设计主要从两个方面对结构设计进行宏观控制：一是在方案设计满足建筑要求的前提下，从宏观的角度考虑结构整体性及主要分体的相互协调关系，确定总体设计方案；二是在理论设计过程中综合考虑工程条件、计算理论、材料性能等各种因素对计算结果的影响，判断理论设计的准确性，并对一些工程中难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题，根据实际经验采用一些结构构造措施进行处理。

2概念设计在结构设计的应用

2.1合理选择结构方案

一个成功的设计必须选择一个经济合理的结构方案，即选择一个切实可靠的结构形式和结构体系。必须对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析，在此基础上进行结构选型，确定最优结构方案。概念设计在工程设计一开始就应把握好场地选择、能量输入、房屋体型结构体系、刚度分布、构件延性等方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节。

2.2设计中应选用恰当的计算简图

结构计算是在计算简图的基础上进行的，即对作用的荷载与构件的约束状态进行一定的简化，使其接近实际状态。现在的建筑物功能复杂多样，以前的手算已经无法满足要求，结构计算只能通过计算机来完成。所以，要将实际工程的结构形式转变成可以用于计算机计算的模型，并保证有足够的精确度就成为结构设计的关键问题。而要达到这一目的就需要设计人员在结构计算的过程中利用概念设计进行判断与控制。

3.3设计中正确分析计算结果

现在结构设计中有许多软件可以供结构设计人员选择，但不同软件往往会导致不同的计算结果。所以，设计人员在进行结构计算前先要全面了解该程序软件的适用范围和技术条件，使用时要避免操作失误，且对电算的结果再用概念设计进行科学分析，以做出正确的合理判断。

4．抗震设计中应注意的概念设计问题

4.1选择合适的场地

地震造成建筑物的破坏情况是各不相同的。①由于地震时地面强烈运动，使建筑物在震动过程中，因丧失整体性或强度不足、变形过大而破坏;②由于水坝倒塌、海啸、火灾、爆炸等次生灾害而造成;③由于断层错动、山崖崩塌、河岸滑坡、地层陷落等地面严重变形直接造成。

4.2选择合适的基础方案

基础设计应根据工程地质条件。上部结构类型及荷载分布、相邻建筑物影响及施工条件等多种因素，选择经济合理的基础方案，基础设计应有详尽的地质勘察报告，一般情况下同一结构单元不宜采用两种不同的类型。

4.3采取相应的构造措施

遵循“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”的设计原则，注意构件的延性性能，加强薄弱部位，注意钢筋的锚固长度，尤其是钢筋的直线段锚固长度，考虑温度应力的影响。

5.结构设计中概念设计的应用

某工程为20层高层商住楼，建筑高度66.8m，建筑面积30949m2，主体平面形状为凹字形，长67.46m，宽25.34m，为不规则的平面结构体系工程设有一层地下室，1～3层为商场，上部为三个联体单元的住宅，建筑功能比较复杂。由于该地区为七度抗震设防区且风压值较高，为确保结构的经济与安全，概念设计主要通过以下几个方面来体现:

(1)根据建筑物现有状况及自然条件进行结构选型，采用框剪结构，以满足高层建筑混凝土结构技术规程对七度抗震设防区建筑物高度及高宽比的要求。

(2)在结构抗侧构件布置时，与建筑专业密切配合，在建筑每部楼、电梯间及外周边转折处布置水平抗侧力构件(剪力墙)，以加强结构抗侧移和扭转刚度，并尽可能考虑刚心与质心的重合，以减少水平作用下由于结构偏心而引起的空间扭转效应。

(3)合理考虑楼层的平面布置，增大外围边框架梁连梁断面，增大竖向刚度变化大的楼层平面刚度(增加板厚)，以加强周边抗侧力构件的联系，增强结构整体性及空间协同工作能力。

(4)在结构计算过程中，首先根据经验预设较合理的自振周期，并根据初算结果，调整平面中剪力墙的布置，以减少结构偏心，注意控制框架柱及小墙肢的轴压比，以增强结构延性。

(5)在构造设计时，有针对性地对转折部位连接部位以及由于水平力作用引起结构受力变形复杂或相对薄弱部位的结构构件进行构造及配筋的加强，使主要受力构件具有良好的变形能力及耗能能力，以提高结构的抗侧变形性能。

(6)尽量采用轻质墙体，以减轻楼层自重，从而降低地震力，同时要求加强地下室外回填土的夯实，通过人防地下室高强度的侧壁与周边回填土的共同作用，增强对结构的约束，以提高结构抗侧的整体稳定性，减少地震能量的放大。

(7)为减少温度伸缩引起的混凝土开裂，在主楼中部设置伸缩后浇带;为降低沉降差在主楼与群楼之间设置沉降后浇带。

6.结语

建筑结构设计的发展是必然的，作为一种新的设计理念，概念设计必然有自己的发展空间，它不但可以更好的激发设计的灵感，更可以不断的做到建筑设计的创新，满足建筑行业更高的需求，顺应了建筑发展的趋势，所以建筑设计的工作人员需要加强对概念设计的了解和使用，利用信息化的时代资讯，更好的使用新型材料和技术，把概念设计的作用更好的发挥，从而保证建筑结构设计的不断发展，提高建筑行业的水平，保证建筑的质量和安全的同时满足人们对建筑设计的需求。

参考文献

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【2】李志奇.建筑结构的概念设计.中外建筑

【3】姜学诗.钢筋混凝土多层框架房屋结构设计中应注意几个问题.建筑结构

【4】闵小双.概念设计在建筑结构设计中的意义.科技资讯，