概念设计在建筑结构设计中的应用甘永健

概念设计在建筑结构设计中的应用甘永健

甘永健

甘永健（上海都市建筑设计有限公司200093）

摘要：在经济全球化的形势下，建筑设计应该得以改进跟上我国时代发展的步伐。由于传统的建筑结构设计单一化，缺乏创新元素，不能适应时代发展需求，所以，在建筑结构设计中运用概念设计是尤为重要的。

关键词：概念设计建筑结构设计重要性

我国国民经济的增长，使我国建筑行业也迅速发展起来，特别是大城市，高楼大厦越累越多的建立在城市中。在现代化建筑工程中，建筑施工构成元素主要包括建筑材料、工程设计、施工设计三大方面。

建筑物结构是否合理、质量是否有保证以及是否实用且美观，都是建筑公司需要考虑的问题。

一、概念设计的涵义在建筑结构设计中，我国结构计算理论经历了经验估算，容许应力法，破损阶段计算，极限状态计算，到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。概念设计是指不经过数值的一些计算，特别是在不能做出准确的、理性的分析或者难以规范化的问题中，根据分体系与结构体系之间的关系，以及它们之间震害、结构破坏原理、工程经验等所获得的设计思想和设计原则，要对建筑结构以及抗震等进行控制[1]。概念设计是用构造来实现的，因此，相关人员要运用概念性估算手段，使建筑结构设计方案能够有效的对结构进行分析，更容易手算。

在得到的方案中，概念通常是较为清晰的，而且定性也较为准确，能够更好地预防在设计阶段后期发生不必要的运算，并且还具有非常好的可靠性，与此同时，也是力分析输出数据进行判断是否可靠地依据。

在设计过程中出现问题，要结合力学知识、建筑知识以及自身经验进行全方位的考虑，采取合理的、可行的解决方案，最后得出符合实际情况的建筑设计。

二、概念设计在建筑结构设计中的重要性在建筑结构设计中，概念设计是尤为重要的。概念设计能够为结构建筑师提供更多的灵感，从而更好地进行创作，还能够为结构设计方法增添活力，最重要的是，概念设计能够提升结构建筑师结构设计水平。

（一）能够优化结构设计方案在《建筑结构设计统一标准》中，对概念理论制定了结构极限的设计，采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则，以使建筑结构的设计得以符合技术先进、经济合理、安全适用。概率极限状态设计法更科学、更合理。结构概念是所有结构工程师必须灵活运用的，它的有效掌握能够使建筑设计师在设计时有清晰的思路，在创作时，有源源不断的灵感，并且，在确保设计原则正确的前提下，还能够实现杜绝概念混乱、定性错误的出现等常见问题。力学是概念设计的核心思想，因此，在建筑结构设计中，把力学的相关常识与概念设计有机结合，在建筑结构设计中进行运用。与此同时，有效掌握力学和概念设计，能够在发生技术问题时，运用力学和概念设计，进行对技术问题的发生原因进行分析，使高快速、高效的解决发生的技术问题。

因此，在建筑结构设计中运用概念设计，不仅能够提高设计方案的科学性、合理性，还能够使设计方案更加完美，达到设计结果更有创造性的效果。

（二）改善计算机设计在计算机设计中，存在许多不足指出，例如，在建筑设计方案中，由于计算机设计具有的局限性，所以会使计算机不能完成设计方案的初步设计，因此，在建筑结构设计中，计算机得出的结果会对建筑设计师在结构设计时产生误判，认为计算机在建筑结构设计中具有广泛性，使用计算机程序应该很简单，从而使建筑设计师过度依赖计算机技术，结构概念的学习也日益减少，设计能力也会随着时间的推进而渐渐下降。与此同时，一部分建筑设计师会将分析程序习惯性的应用到设计过程中，这种做法是有利有弊的，正确选择软件会提升设计效率，但是，一旦软件选择错误就会使结构设计出现各种问题，随着时间的流逝，出现的问题会日益明显。美国一些著名学者和专家曾警告工业界：“误用计算机造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。

概念设计可以作为电算的补充。

三、建筑结构设计中概念设计的具体应用（一）方案选择中应用概念设计著名的美国工程院院士林同炎教授在《结构概念和体系》一书中为结构工程师提供了广泛而又有独特见解的结构概念设计基础知识和设计实例。该书着重介绍用整体概念来规划结果总体方案的方法，以及结构总体系和个分体系尖的相互力学关系和简化近似设计方法。

选择设计方案时，要考虑到施工的施工条件、力学运用、地质条件、荷载分布等情况，然后分析出最合适的设计方案。同时，为保证选择方案的经济性和合理性，应该在方案选择中应用概念设计。在方案设计时，要保证设计工作的准确性和合理性，就要提前收集好完整的信息。在施工时，外荷载一般作用于结构上，而结构内部是看不见的，然后会汇集到板上，荷载传到梁上，再从梁上汇集到墙上，墙又会传递到基础上，到最后，基础会将荷载汇集到地上。

（二）电算分析中应用概念设计目前，全球已经进入到信息化的时代，在各行各业中，普遍对计算机技术进行了应用，同样，在建筑企业中，也会应用计算机技术。

效果上来讲，计算机不仅能减轻设计人员的工作，也能够对数据进行准确的分析，然而，事物都是有利有弊的，应用计算机时，也存在一些缺陷的，缺陷是有所去区别，在建筑上运用计算机主要是软件的原因，采用不合适的软件，对其数据分析、计算结果会产生严重的影响。

例如，配筋在施工中较为常用的工程结构，有称重性强、抗震无污染、延伸性好等特点，设计人员可以运用概念设计，将构思以电算技术的形式建立起来，通过可视化立体模型和计算机数据来呈现。因此，在电算分析中应用概念设计工作中，当计算机技术得出结果后，建筑设计师要根据专业知识和实践经验来对电算结果进行判断，只有这样，才能够有效保证结果的真实可靠性。

（三）抗震设计中应用概念设计在抗震设计中应用概念设计，就能拓展建筑设计思路，使用具有创新的设计理念，会使抗震效果实现最理想状态。例如，采用隔震作用的概念设计方法，把隔震层设置在建筑主体与基础之间，便可以起到抗震作用。在对建筑结构勾画抗震设计时，一般情况下，都是建筑设计师已经确定砼的等级和大小后，再去计算结构刚度，最后根据刚度的计算结构来对地震力进行推断，就能知道在建筑中需要配筋数量的多少。但是，在抗震设计中，结构配筋数量多少、地震力、刚度属于正比例关系，换言之，配筋数量越多，刚度就会越强，地震力也就会越大；如果刚度很大，地震力就会很大，配筋数量也就会越多。由此可以，若是盲目对配筋增加数量，不仅起不到抗震的作用，还会加剧地震力效果，所做的抗震工作也是无用功。此时应用概念设计，考虑降低作用效应。目前在抗震设计中，隔震消能的研究就是一个很好的例子。隔震消能的一般作法是在基础与主体之间设柔性隔震层；加设消能支撑（类似于阻尼器的装置）；有的在建筑物顶部装一个“反摆”，地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反，从对建筑物的振动加大阻尼作用，降低加速度，减少建筑物的位移，来降低地震作用效应。

结束语综上所述，建筑设计师要加强计算机的应用能力，相关人员要做出轻质、新型、环保的建材，使材料在建筑结构中起到安全、可靠的作用。建筑师还要对建筑结构设计中长期形成的墨守成规现象进行创新，打破这种局面，做结构设计的执行者和推进者。这就需要工程界以及相关部门的共同努力。

参考文献：[1]戴国荣.建筑结构抗震鉴定及加固的若干问题[J].建筑结构，2012(04).[2]高立人.结构设计的新思路—概念设计[[J]工业建筑，2013(09).