建筑结构设计中结构概念的应用探寻

时间：2024-04-25

齐辅懋

辽宁省城乡建设规划设计院有限责任公司辽宁沈阳 110006

概念设计是指将建筑工程概念作为基础，结合建筑工程的客观规律来达到建筑工程要求的设计方法，在设计的过程中可以科学、合理地调整设计对象，尽可能实现建筑工程的宏观设计。随着人们生活品质的提升，对于建筑结构的要求也越来越严格，为了紧跟社会时代发展的步伐，在建筑结构设计中充分应用概念设计这一方法，这种方法能够有效地提高建筑结构设计质量。为了不断地完善概念设计这一体系，设计人员需要将自身累积的经验、精确地计算方法按照相关规范条例来优化概念设计，确保概念设计的优势能够在建筑结构设计中充分发挥出来。

1 建筑结构设计中结构概念的相关内容

建筑结构设计内容主要分为三个部分：第一，设计建筑结构方案。这个环节需要设计师来确定建筑物的基址，确定建筑物的结构形式，规划建筑空间布局，明确建筑工程施工中需要的施工材料和施工设备，并且要设计出建筑物的抗震性。第二，建筑结构计算。指的是要准确计算出建筑结构的内力作用，分析建筑物的荷载数据，确保所制定的结构设计方案中所有数据都符合设计标准要求，保障各项数据具有精确性[1]。

2 建筑结构设计中概念设计需要考量的因素

2.1 建筑场地

建筑场地是建筑工程建设的根本性前提，因此必须选择一块最佳的建筑用地，才可以实现工程建设的有序推进。而在建筑场地选择过程之中，需要设计师综合考量各种有关要素，比如地质结构、人文地理以及自然气候等，以综合评估结果最佳的位置为建筑场地。若是无法兼顾所有方面，就必须有所倾向、侧重。此外，也要考虑到建筑用地抗震与泥石流等方面的防护，保证建筑工程施工的安全性。

2.2 结构材料利用率

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，其梁截面也会受到应力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]。

2.3 建筑主体结构

通常状况下，建筑工程需要贯彻对称合理的基本原则。大多数中国人比较喜欢对称美，而且采用对称结构也可以最大程度地减小扭矩，从而保证建筑安全性、稳定性，最重要的是还可以节约材料，提高施工便捷性。此外，也会选择剪力墙结构减小建筑侧力破坏对建筑稳定性的影响。在进行建筑结构设计时必须综合分析建筑平面中心与结构侧心以及建筑物质心保持对称，实现建筑整体结构设计的对称。

3 概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用方法

3.1 优化设计的运算模式

建筑设计的运算包含整体的承重力，结构内部的受力情况分析以及各种材料强度与横截面大小等数据。如果在设计时没有进行概念设计，使建筑设计失去整体性，在进行设计运算时需要反复的修改和更正，对于已经进行运算的数据出现反复计算，不仅增加运算工作量且会产生各种数据错误。此外，还存在一些设计运算，不能简单通过实际的公式或软件的模拟进行，需要通过整体的实际情况进行运算方法和规则的制定，通过概念设计这一阶段来消除运算中的误差，提出更加合理科学的计算方法，能够提高在设计过程中的数据精度，从而不断加强施工质量。

3.2 概念设计在建筑剖面设计中的应用

①严格控制埋置深度。在进行建筑结构设计时需要严格按照相关标准来控制埋置深度，确保埋置深度在合适的范围中，使建筑结构的中心点降低，提高建筑结构的稳定性。②确保建筑高度比合理。建筑的高度比是非常重要的一个设计内容，为了确保概念设计中高度比的正确和合理，设计人员需要进行仔细的计算和核对，将建筑结构高度比控制在合理的范围中，不仅提高了建筑结构的安全性，还能够控制一定的建筑造价。③建筑结构过渡需缓慢。由于目前大多数建筑都是高层建筑，竖向结构和传力受到许多因素的影响，因此基础层到顶层的竖向传力需要尽可能缓慢的过渡，以免建筑竖向结构刚度出现较大变化，不利于建筑结构的稳定。缓慢地进行力的过度能够有效地提高建筑结构的水平荷载力[3]。

3.3 结构概念在抗震设计中的应用

结构概念在抗震设计中的应用，要求设计人员基于结构设计的要求，来全面了解混凝土的等级，掌握初始尺度等数据，并根据这些数据来分析建筑工程结构的刚度，看其是否达到抗震要求。进行抗震设计的时候，可以通过过去该地区工程建设得出的经验，以及搜集到的地区地震相关信息，来对可能发生的地震力进行评估，分析建筑工程结构的抗震力是否达标。另外，还应当将地震力进行量化，给出具体的参考标准数值，以便于调整建筑工程结构的配筋数量。可充分利用BIM 技术，构建地震设计结构模型，输入相应的设计参数，进行仿真模拟，以观察最终的结果评判抗震设计是否有效，若是发现不合理之处要及时修正。