简述建筑结构的概念设计

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一、结构概念设计的含义及重要性

把结构概念设计引入建筑设计当中，可以省去许多不必要的繁琐的数值计算，从总体出发，采用概念性估算的计算方法。这种方法虽然会产生一定的误差，但是它能够快速有效的对建筑结构体系进行整体结构构思、比较和选择，从而做出最优选择，采用最佳设计方案这样的设计不仅快速有效，而且经济效益高，同时还能够为施工图的设计提供一定的依据。建筑结构概念设计能很好的体现建筑设计师的设计水平，经验丰富、成熟的设计师可以熟练的把概念设计的理念和方法运用到实际的进驻结构设计当中去，从而提高建筑结构设计的效率与可靠性。建筑结构概念设计的重要作用还体现在它能够满足计算机程序设计的缺陷。计算机设计本身是一种程序设计，它不能够实现初步设计阶段的模糊设计。同时，如果选择的设计软件不合适或者不正确，还可能造成很大的危害，虽然这种危害在计算机模拟下非常的完美。

二、建筑设计中结构概念的设计需注意的问题

1选择合理的结构方案

建筑设计师运用结构概念设计理念和方法的目的是想要从整体把握设计结构，从而实现设计方案合理性、可靠性和节约成本，这就要求选择一个合理的建筑结构形式和结构体系。在结构概念设计之前，建筑设计师必须明确建筑的总体布局，还要对建筑结构模型进行抗震抗压应力分析。在概念设计时，要坚持平面和竖向的规则，不能在同一结构单元中混用不同的结构体系。总之，建筑设计师在运用结构概念设计方法和理念时，必学与业主和施工单位进行细致的沟通，充分了解业主对建筑设计的要求、施工单位采用的建筑材料的特点、施工的气候和地质条件进行充分的了解和综合分析之后，从备选的结构方案当中选择最优方案，才能体现出建筑设计中结构概念设计的作用和效果。

2选择恰当的计算简图

结构计算的前提和基础是计算简图，只有选择恰当的计算简图，才能使建筑结构没有缺陷，从而保证建筑的结构安全、可靠，避免安全事故的发生。建筑设计师既要选择恰当的计算简图，同时还要在设计时配套相应的结构措施来保证建筑结构的安全。虽然建筑概念设计允许一定的设计误差，但是这个误差必须在设计允许的范围内，否则选择的计算简图就是不合理的。

3选择合适的计算软件

21世纪是计算机技术时代，计算机计算和设计软件的应用把人从繁琐的数据计算中解放出来，这是一大进步。然而，计算机软件始终是人类设计的一种程序，不是万能的。随着技术的发展，建筑结构设计中的软件种类繁多，不同的软件有着不同的优点和缺点。选择的计算软件不同，其计算结果存在着很大的差异。因此这就要求建筑设计师在借助计算机软件进行结构设计时，一定要根据自己的专业知识和设计经验，根据建筑的特点，选择合适的计算机软件。同时，在得到电算结果之后也要对所得数据进行细致全面的分析，从而选择最优结构设计方案。

三、建筑设计中结构概念设计的应用

1抗震概念设计

当今世界任何一个国家都不能准确的提前预报地震灾害的发生，地震有其自身的复杂性和不确定性，因此在建筑结构设计中根本无法获得精确的地震参数。这就要求建筑设计师采用概念设计的理念，从整体上把握建筑结构，以实现建筑抗震性和经济适用性的结合。在建筑抗震的建筑结构概念设计当中应把握以下几个问题：（1）地基选择。地基是否牢固，直接关系到地震后建筑的抗震能力。从现场施工的角度来讲地基，地基可分为天然地基、人工地基。当土层的地质状况较好，承载力较强时，应采用天然地基，既可以减小工程量，又可以起到很好的抗震效果。而在地质状况不佳的条件下，如坡地、沙地或淤泥地质，或虽然土层质地可较好，但上部荷载过大时，为使地基具有足够的承载能力，则要采用人工加固地基，即人工地基。这样虽然增加了施工成本，但是也可以达到抗震效果。（2）建筑物的外观应符合抗震设计。其外观应简单、对称，内部结构的质量和刚度变化要均匀，结构规则。建筑概念设计师时一定要对建筑进行合理的布置。大量实验和现实案例表明，简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能，其原因是该种结构建筑容易估计出其在遭受地震时的结构变化，从而能够采取相应的措施予以应对。（3）从建筑结构的整体着眼。各类构件之间的连接必须牢固，在保证连接部位的强度的同时，还应使其具备一定的变形能力，从而使整个结构具有稳定、可靠的抗震性能。同时还要注意结构空间的整体性，根据平面和竖向不同的规则，加强平面的连接，确保竖向具备足够的整体刚度。（4）刚柔相济原则。如果在建筑结构的抗震设计中，只考虑增加结构抗力，片面追求建筑物结构刚度，而不考虑建筑结构的韧性，则会导致在地震发生时，建筑物局部遭到破坏后，引起整体性的坍塌。因此在高层建筑物设计过程中应坚持刚柔相济原则，即建筑物在地震过程中既能满足变形要求又能减小地震力的双重目标。

2高层建筑结构概念设计

随着我国城市化进程的加快，城市内土地供应日益紧张，城市高层建筑发展迅速。在城市高层建筑中引入结构概念设计不同于低层建筑物，我们应重视以下几个问题：（1）高层建筑自身重量大，对地基压力大。同时高层建筑受气流影响也非常大，这些问题都需要建筑设计师采用结构概念设计的方法，在设计之前，应正确认识高层建筑的受力特点，选择刚柔相济的结构，使其结构既具有足够的强度，又具有足够的韧性。结构设计时着重对水平荷载进行宏观控制和把握。（2）选择合理的结构体系。在高层建筑设计中，抗水平力是最难克服的问题，是其结构设计中的“牛鼻子”，因此选择何种抗侧力机构是高层建筑结构概念设计中最核心和关键的问题。在选择结构体系时，必须综合考虑建筑的功能和建筑的高度。（3）选择合理的结构布置。结构布局对建筑的安全性、实用价值以及工程量的大小都有着非常大影响。如果结构布置不合理，不但增加了工程量，提高了建筑成本，同时也会存在巨大的安全隐患。因此在设计时，必须选择合理的结构布置，在宏观上把握建筑的整体刚度，构建连接处一定要牢固，结构的薄弱环节和应力复杂部位也要使其具有足够的强度。

四、小结

进入21世纪以来，我国社会经济发展迅速，人民生活水平不断提高，人民对建筑设计的要求也不断提高，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。在建筑结构设计当中进行创新，引入概念设计理念，并且将其应用到提高建筑安全性、节约建筑成本的建筑设计当中，十分必要。本文提出了建筑结构概念设计当中需要注意的几个问题，并且论述了在抗震和高层建筑当中建筑结构概念设计的应用，希望能够对各位同仁解决建筑结构设计时有所帮助。

本文作者：黄伟浩 单位：东源县建筑设计室