概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用

郑荔凯

【摘要】当前，建设项目的建设过程较为复杂，结构设计作为关键组成部分，不仅决定了建设项目顺利实施的可能性，而且为后续建设奠定了坚实的基础。另外，为了使建设项目本身的功能最大化，必须确保建设项目中的各个项目相互交互，从而保证项目的质量和安全。同时，这些要求也将建筑设计推向了更高的标准。建筑单位各部门的工作进度必须严格符合工程结构设计，以确保多个项目的可持续发展，为建设工程质量打下坚实基础。概念设计的结构元素统称为结构语言，而结构设计涵盖了许多结构元素，结构设计师将每个结构元素都体现在设计计划蓝图和工程图中，以显示直观的图形。因此，必须按照土木工程规范有条不紊地进行建筑结构设计和施工，以确保建筑结构设计科学、安全，并能满足房屋使用需求。基于此，本文主要介绍了概念设计以及结构措施在结构设计中的应用。

【关键词】概念设计;结构措施;建筑结构设计

中图分类号：TU318文献标识码：A

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

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，会直接影响到建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、概念设计的基本概念

1.1 概念设计的内涵

在概念设计的最初应用中，建筑师根据设计概念评估建筑设计计划，并参考过去的实践经验，比较和分析概念设计，从宏观层面上控制建筑结构的形状，参照比较结果执行建筑结构设计方案，并调整和实施所需的隔振设置，以实现最佳设计效果。概念设计对建筑设计有很大影响，例如资本投资、施工时间和安全问题。对概念设计的巧妙运用使最终的结构设计计划更加科学、合理、安全和可靠，还能有效减少估算和计算错误，改善架构设计的经济性和合理性。可以看出，概念设计是建筑结构设计最重要的数据库之一。

1.2 概念设计的实施步骤

设计特定应用程序概念的过程本质上是逐步重复整个过程的优化过程。通常，概念设计分为四个主要阶段：分析阶段、综合阶段、评估阶段、完成阶段。在继续进行下一阶段之前，每个步骤都必须达到预期的目标。如果在任一阶段发现计划中有不合理的部分，则需要重新实施设计、计算和评估，直到达到目标为止。具体分析以下四个步骤：①分析阶段。在此阶段收集建筑物结构设计问题，并对这些问题进行分析和解决。分析阶段的主要特征是所收集的数据和信息模棱两可，分析后可以将各种信息最大化。②综合阶段。综合阶段是概念设计的最重要阶段。在这个阶段概念设计师利用自身经验和专业知识来制定设计计划，然后以图纸的形式展示設计计划。综合阶段的设计实质上是用来以具体形式显示和处理建筑设计师相对抽象的设计概念，这是概念设计中的关键环节。③评估阶段。在此阶段将对设计计划进行专业评估，并评估其可行性，这项工作是周期性的，在计划达到标准后可以开始下一步工作。在评估设计计划时，首先要创建一个功能模型，然后使用各种公式对每个计划进行比较和分析，最后选择一个经济、合理、安全、可靠的设计计划。④完成阶段。此阶段主要根据已定义的建筑结构设计计划来执行相关工作，以减少后续的冗余设计工作。

2、概念设计在建筑结构设计中的重要性

2.1 优化建筑结构设计方案

通过概念设计的应用，能够借助架构和对比方式，进行建筑结构设计方案的优化与完善。因此设计人员在概念设计应用中，需要就建筑物的总体情况进行综合考虑，进行设计整体框架的把握，缓解建筑结构设计中的工作压力，起到良好的设计成本节约效果。因此在建筑结构设计中，通过概念设计的应用，能够促进结构设计方案的科学性和合理性进一步提高，为后续建筑项目施工建设奠定良好的设计基础。

2.2 创新建筑结构设计模式

在建筑结构设计过程中，还需要结合以往大量的实践经验开展设计工作。概念设计是在结合建筑工程实际情况的基础上，设计出一套科学与完整的思路方案，能够有效规避建筑结构设计中的各种问题，促进建筑结构设计效率以及设计质量进一步提高。在传统的建筑结构设计过程中，多是由设计人员结合设计规范进行作业，过于依赖计算机等信息软件以及设计结果，无法合理判断合理性等缺陷。通过概念设计的应用，要求设计人员进行设计理念的互相交流与沟通，对建筑结构设计方案的合理性和创新性的提升也具有积极意义。

2.3 提高建筑结构的整体设计水平

在建筑结构设计中通过概念设计的应用，能够进一步提高建筑结构设计方案的科学性与可行性。在概念设计过程中，设计人员还能够及时发现建筑结构设计中存在的问题，进行纠正设计，通过对前期数据进行处理的方式，实现设计方案的优化与完善。

3、概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用要点

3.1 科学合理的选择结构材料

首先，在选择钢材和混凝土的过程中，要结合特定的标准选择强度更高的模型。通常，混凝土的强度等级不应低于C25。为了对结构元件进行纵向加固，必须使用强度更高的钢筋，例如HRB400钢筋。其次，要根据具体情况，选择更科学合理的新型建筑材料，例如钢筋混凝土材料。在建筑的建造过程中，通常使用钢筋混凝土材料。它是一种新型的建筑材料，可以将钢材和混凝土有效结合在一起，并相互补充，从而发挥出更大的建筑作用，这种材料使建筑物稳定而坚固。其具体优势体现在以下两个方面：①内层混凝土可以更有效地支撑外层钢管，从而使两者的优势相互补充，完美匹配，同时也充分发挥了它们的优势，显著提高了它们的承载能力;②外钢管可以有效地控制内混凝土，从而进一步提高混凝土的强度，可以大大减小变形概率。钢筋混凝土结构进一步增加了建筑结构的抗震性能，并为超高底柱的轴向压缩比有限的问题提供了有效的解决方案。

3.2 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。

3.3 改善结构抗震性能

在现代建筑物中，从设计评估上来看，就结构设计而言，抗震能力属于很重要的衡量指标。为改善结构抗震性能，就应基于概念设计，联合结构措施转变设计思维，积累设计经验。在本项目中从概念设计实践经验出发，集中采取措施来提升建筑结构的实际抗震能力，具体思路如下。（1）认真分析本项目中涉及的防震数据信息，并逐一讨论会影响关联性的基础因素。统一认为在規范其余客观条件时，控制建筑原材料的质量安全属于增强建筑结构实际抗震能力的重要工作。所以，在开始施工前应从现代产业链思想出发，以建筑原材料为项目专题设计之一。（2）根据项目立项，先全面考察结构设计涉及的参数及有关防震数据信息。在拟建目标中，根据定位要求来调研市场，主要涉及原材料种类、名称、性能、规格、构成、工艺、缺点、售价等内容。再基于试验分析比较样品，并统一确定所选原材料。（3）提出和生产要素一致的原材料验收基础指标、使用指标、生产指标，并在各层次结构的规划设计中加以灵活运用，以确保材料质量安全。此外，在结构设计的各层次中，如在设计剪力墙中，通过指标化方式，来严格控制剪力墙原材料，以满足剪力墙参数要求，进而改善结构的整体安全稳定性。（4）按照概念设计经验，逐一列举施工环节所对应的“作业要素、建设指标”总清单，进而提前预防施工中的不良偷工减料或刻意压低原材料投入的现象，以全方位控制建筑结构的整体安全性，真正改善建筑结构的实际抗震性能。

3.4 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）本建筑高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。

3.5 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。

结语：

在设计建筑工程结构过程中，需要涉及诸多的内容，设计人员应当加强建筑结构设计需求的把控，将结构设计的要点明确，同时应当加强对施工现场情况的充分考虑，科学地分析前期勘察资料，动态把控施工现场环境，根据实际情况做好结构设计方案的设计。设计人员应当加强融合应用概念设计和结构设计措施，将建筑工程结构设计的效果优化，将建筑工程主体结构、抗震性能、结构强度等方面提升。

参考文献：

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[2]陈立新.探索概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J].居舍，2019（14）.

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