建筑结构设计中的概念设计

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  【摘 要】 近几年来,随着我国建筑行业的快速发展,人们对建筑行业设计的要求也越来越多。在现代的工程建筑中,不仅要做到合理、科学的建筑结构设计,还要深入的分析建筑设计理念,从而达到节约工程成本,提高建筑工程效益的目的。本篇文章主要针对目前我国建筑结构设计中应用概念设计的重要作用以及概念设计中所需要注意的问题进行简单的分析和研究。
  【关键词】 建筑结构;结构设计;概念设计
  在建筑结构设计中应用概念设计理念进行建筑结构的设计,可以打破过去工程结构设计中的陈规模式,使建筑结构设计变得更具有可靠性、适用性和经济性,能够正确、妥善的处理在建筑结构设计中所遇到的各种问题。这样建筑结构才能更加的科学合理,建筑的建设也能保证质量和安全。
  一、概念设计概述
  在概念设计中,人的构思是设计的主体,是由建筑设计人员根据建筑的整体结构布局和工作经验进行判断和了解的,不用采用计算机进行科学的数据计算,这样通过人的主观能动性能实现对建筑结构设计的正确构思。建造建筑的结构问题等要从宏观上进行综合的把握。进行建筑設计的过程中,任何的设计作品都必须包含概念设计,然后在其指导下完成施工。从整体到部分,进行综合的指导。随着科学技术的不断发展,设计的主体还是要靠人的思维进行,然后通过科技进行实践,概念设计能够在建筑的结构设计中掌控大局,具有非常重要的作用,因此要保证概念设计的正确引导,这样建筑的质量才能得到保证。进行建筑作品的设计可能会出现因误判和经验不足出现的作品不符合实际的情况,而通过概念设计的方案往往概念比较清晰,定性比较准确,能避免后期设计阶段一些不必要的繁琐比较分析和计算,有较好的经济可靠性。
  二、建筑结构概念设计的作用
  建筑结构概念设计的作用表现在以下几个方面:
  一是在建筑选址方面,从规范条文及抗震的角度勘察和选址,是建筑结构设计的前提,而结构概念设计更利于选择合适的建筑场地。
  二是在结构选型方面,结构专业可通过结构概念设计对建筑方案进行合适的,必要的调整,比如我们知道规则对称的结构能够提供更大的刚度,周边布置剪力墙回避在内部布置起到更好地作用等等。通过这些可以有效提高建筑物的抗震和抗风能力,增强建筑物的稳定性,有利于获得更为安全、经济、合理的结构设计方案。
  三是在合理布置抗震防线方面,由于地震具有持续性和反复性,所以依据建筑结构概念设计,在结构设计中设置多道抗震防线以消耗和降低地震的破坏,像我们设计中经常提到的强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件等都是用来提高结构整体的抗震性能。
  四是在方案设计阶段,运用建筑概念设计,可以对不同结构方案进行有效的类比分析,从而得出最优方案,以弥补设计软件存在的机械性之不足。
  五是在结构设计方面,现今结构工程设计已经进入到软件时代,结构工程师从繁琐的重复劳动中解脱出来了,但计算结构只是机械的数据,还需要设计人员对这些数据进行分析理解,了解哪些部位是重要的,哪些是次要的,对不同的部位应有适当的处理措施。
  三、建筑结构概念设计的原则
  建筑结构概念设计是对结构的宏观控制和整体把握,要做好概念设计,应当坚持以下原则。
  1.合理选择设计方案
  要做好概念设计,需要全面考虑建筑设计的美观合理,结构设计的受力分析与安全经济,施工过程中的运输、安装以及施工条件等因素,选择经济合理的方案。比如结构的高宽比尽量控制好,减少结构水平和竖向的不规则性,避免结构平面大开洞等等。
  2.减轻自重
  合理的布置结构平面,对于冗余的构件能不用就不用,尽量优化,减少结构的总体自重,这样不仅可以减少结构荷载,而且可以降低造价,使得结构更加安全、更加经济。
  3.合理选择计算简图
  结构安全在很大程度上取决于计算简图的选择,由于现有结构设计软件的局限险与机械性,以及现实存在的难于精确计算的结构,需要从概念设计的角度来分析判断,如果结构概念错了,就全错了,计算的再精确也没用,对于计算简图中概念不清,传力不明确的构件一定要慎重对待,要正确运用力学原理来处理结构构件的受力分析问题。
  4.优化选型
  应根据需求选择合适的结构体系,要考虑结构体系的相互作用,优化结构布置,使得设计方案更加安全合理。比如别墅项目,我们是用框架结构还是用异形柱或者短支墙?需要根据我们的需求和目的来选择合适的结构形式。
  四、建筑结构设计中的概念设计分析
  在建筑设计建设中,对于建筑结构设计来讲,概念设计是指进行建筑结构总体方案设计确定中应用以往的建筑理念以及设计经验,对于设计过程中遇到问题进行处理解决的过程,因此,概念设计也可以理解为应用建筑整体概念对于结构设计过程中可能会遇到的问题进行分析考虑,并从整体上进行解决,以实现建筑结构设计以及总体方案的确定。因此,建筑结构设计中的概念设计可以理解为是通过整体概念形式实现的建筑结构总体方案设计,以及进行建筑结构设计中可能出现问题的宏观评价的选择确定,以实现建筑结构设计质量的保证。对于建筑结构设计来讲,概念设计能够将建筑结构设计的思想理念进行充分体现,同时也是是实现建筑结构设计思想展示的首要方法和手段。
  在建筑设计建设领域,建筑结构设计的关键就是要在特定的建筑空间中通过有效的整体概念运用,以完成建筑结构总体方案的设计确立,从而进行建筑结构构件以及结构之间问题的有效解决和处理。因此,在建筑结构设计中,概念设计通常与设计师的经验阅历有很大关系,往往设计师的经验阅历越丰富,建筑结构概念设计的有效内容也就越多。结合我国当前建筑结构设计的实际情况,结构设计与思想理论之间还存在有相对较大的差距,对于建筑结构设计存在着一定的不利作用和影响,其中,计算问题是当前我国建筑结构设计中最为突出的问题,也是建筑结构设计中概念设计与结构措施需要解决的重要问题。   概念设计作为建筑结构设计中的重要因素,其设计中心就是要求对于建筑结构设计中重要性概念进行理解,以通过整体概念实现建筑结构的设计,因此,对于建筑结构设计来讲,概念设计不仅在进行结构计算以及实际受力问题分析中有着非常重要的作用,并且对于建筑结构施工建设方案的确定也有重要作用和影响,通过概念设计实现的建筑结构设计,能够有效的降低建筑结构设计以及施工建设的成本费用。
  五、概念设计的理解和应用
  1.合理选择有利于建设的建筑场地
  万丈高楼起于平地,建筑场地是建筑物的承载之地,对整个建筑物的结构设计有着不可忽略的重要性。建筑场地的抗震性能是必须要考虑的,为整个建筑选择一个抗震系数高的场地,尽量避免在抗震系数低的地段进行建造,如果实在没办法避免,应该想办法降低危险系数,这些都必须在建设之前做好准备。另外,选择一个承载力好的场地也是非常必要的。
  2.合理选择建筑基础
  根据选择好的建筑场地的地形特征和结构形式进行结构基础的选择。如果是松软的地质且要建造高层建筑,天然的地基无法承受起荷载,需要采用桩地基,把建筑物的荷载传递到下面坚实的持力层中;如果建筑场地土质不均匀,为了改善不均匀沉降的问题,从而增加建筑物的抗震抗灾能力,则可以选择箱型基础;最后一种建筑基础是筏型基础,它整体的刚性大结构稳定性好,可以解决建筑物上部的超荷载,还可以解决其压力分布不均的问题。
  3.合理选择建筑主体的结构体系
  建筑主体是一个空间的结构体系,目前我们在空间结构体系整体研究中还有一定的局限性,在设计工程中用了许多假定和简化理论,作为结构工程师我们更应该通过强化概念设计,灵活运用规范,运用概念设计理论对整个结构体型与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识,做到结构体型布局合理,受力明确,抗震性能好。结合建筑平面工程对结构体系进行合理的布置,通过调整结构刚心、建筑物质心及平面形心三者之间的距离使三者尽可能地靠近,以利于减小结构体系的扭转力,增强整个结构的稳定性,提高结构的抗震能力,同时也能节约工程造价。
  六、建筑概念设计的要点分析
  1.注重建筑结构中空间的流动性的设计
  现如今进行建筑结构设计的过程中,为了增强建筑的空间感,设计人员往往采取营造建筑旋转、流动、视觉效果,将空间截面实现了视觉的变化。采用这样结构的建筑能够快速的引起人们的注意。现如今很多的建筑采用流动效果,是监理在建筑结构的基础上,通过对建筑结构构造原理等进行分析,高层建筑的流动空间就能被打造出,形成各种艺术效果。进行具体的空间流动性设计的过程中,建筑人员、设计人员要进行积极的合作,对建筑材料的强度、塑造型等进行分析,保证能够合理的进行利用,同时设计的过程中,对建筑的可靠性和安全性要进行保证。
  2.保持建筑平面結构的对称性
  进行结构设计时,要注意保持对称,这样才能真正的起到抗震防震的作用,因此对建筑的立面、平面要均匀的进行分布。
  3.控制好建筑平面的高宽比例
  在具体的空间结构中,平面的形式和高宽比例对其结构比例有一定的影响,因此进行建筑的结构设计要保证平面宽度,这样才能避免出现建筑主体受损的情况,进行具体的结构设计时,要将高宽比例的数据等严格控制在科学的范围之内。
  4.对建筑的空间进行合理设计
  关于高层建筑的结构设计,有保证巨鳄梨的结构设计能够服务于开放空间,可以在原本的结构上,进行不同的设计,这样可以利用的空间会加大,对空间也能充分的利用。空间能够呈现出多种形态,核心筒的差异布置也能起到作用,这样建筑的空间能够更加的拥有空间感,很多建筑主体之外的空间能够被创造。
  5.选择合理的结构布置
  高层建筑结构布置的合理与否,直接影响到建筑物的正常使用,也直接影响到造价的高低以及工程量的大小,如果结构布置不合理,不仅增加了造价和工程量,而且还会产生严重的安全隐患。所以,一定要选择合理的结构布置,确保结构的整体性和整体稳定性,要求结构受力明确,抗侧构件力求均匀对称,传力简洁,避免局部出现薄弱部位。
  七、结束语
  综上所述,在建筑结构设计中使用概念设计可以增强建筑结构设计的主观能动性,把建筑结构设计师的个人丰富经验及合理的想象力与工程力学、建筑学等原则相互结合,科学的做出安全、合理、经济的建筑结构设计。近些年来,在建筑结构设计中应用概念设计受到了越来越多结构设计工程师的喜爱,在实际的工程结构设计中,也发挥着越来越大的作用。合理的运用概念设计的方法,可以使建筑结构设计的思路得到拓展。概念设计未来必将成为工程结构设计的主要方式,在建筑结构设计中发挥越来越重要的作用。
  参考文献:
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