徐慧君
（中机十院国际工程有限公司 河南 洛阳 471000）
摘要：为了进一步推进建筑物结构综合设计水平不断提升，要求从概念设计的角度出发，提升建筑结构设计的质量，基于此，本文从建筑结构设计的概念、原则以及概念设计提升的措施方面简述概念设计的具体应用。
关键词：概念设计；结构措施；应用
中图分类号：TU973.3 文献标识码：A
引言
在目前的结构设计以及实践中，人们有着一定的经验，其主要表现在设计规范、 手册以及标准图集的应用中。目前随着计算机技术和计算形式的不断改进，结构设计程序也在结构工程中有着一定的应用，导致部分结构工程师出现了一种错觉，认为结构设计较为便捷，在相关规范、手册以及图集的指导下，建筑师率先提供一个空间形成的方案，结构工程师再应用计算机设法进行完成，此过程不过是应用计算机进行简单工作，不仅仅会对其知识、时间以及精力等方面造成影响，同时也会在同建筑师的交流中出现分歧以及矛盾。在目前通用的《建筑结构设计统一标准》（GBJ68—84）主要使用了概率理论作为基础极限状态设计准则，促使建筑结构的设计符合技术先进、经济合理以及安全适用等相关规范。概率极限状态设计可以促使其变得更加科学以及合理，然而此算法在实际运算中还存在着一定的近似，目前只能应用近似概率法，仅仅依照极限状态设计也较难对建筑物的实际承载力进行较难估计。而从实际上来说，建筑物作为一个空间结构，每一种构件也以较为复杂的形式进行工作，并非是以脱离总的结构体系的一种单独构件。当前人们在实际空间构件体系研究中还存在着一定的局限性，在进行设计中依然应用了较多的假定以及简化。结构工程师在实际设计中不应对已有的设计进行盲目照抄，而是要求将其作为一种参考和指南，在进行实际设计中对其进行合理选择，要求结构工程师对于整体结构体系同每一个基本分体系的力学关系有着清晰的认识，要求将概念设计应用到具体工作中。
1、结构概念设计概述
在实现对结构概念设计高效利用的过程中，需要了解与之相关的内容。具体包括：（1）所谓的结构概念设计，是指可以保持结构具有良好功能特性的一种设计方法，有利于优化建筑结构性能，增强其实践作用效果，全面提升建筑物应用过程中的服务水平；（2）在结构概念设计的作用下，可通过对构件与结构、建筑与结构之间作用关系的分析，确保建筑结构整体布局合理性，且能通过对针对性强的措施的合理使用，优化建筑结构抗震性能，完善其结构体系；（3）实践中若能加强结构概念设计使用，则有利于完善建筑结构设计方案，并使相关的设计人员拥有更加丰富的实践经验，促进现代建筑工程的更好发展。
2、结构概念的重要性和应用意义
在结构设计过程中，往往会存在有一些不可计算性结构设计内容，比如根据弹性理论方式所展开的内应力计算，根据塑性理论方法所展开的截面设计，这两者的计算存在较大的矛盾，无论选择何种理论方法，都会导致另一个计算结果与真实状态出现较大差异。结构概念能够从结构设计的整体性角度出发，综合分析考虑，同时实现对构架各方面性能的客观、真实反映。在设计初期阶段，很多内容无法通过计算机分析计算，设计人员需要采取结构概念理解，结合自身工作经验，更好地满足设计要求。结构概念设计的应用，首先能够展现先进设计思想，能够从整体性角度出发实现对结构性能的有效把握，针对计算分析的结构展开科学合理选择和判断。在方案设计阶段，能够快速、有效做好结构体系构思的比较、分析和选择；其次，能够体现结构设计的原则和灵活，建筑物本身属于一个较为完整的空间结构，各个构件之间的受力结构十分复杂，当前建筑空间结构体系方面的研究还存在一定的局限性，设计过程中会选择假定和简化方法，建筑结构工程设计人员利用结构概念设计，能够更为深入和透彻地把握整体结构体系以及分体系之间力学关系，提高结构概念设计利用有效性；最后，弥补设计和计算理论中存在的不足，当前建筑结构设计水平很难保证结构设计取得良好的抗风和抗震性能，尤其是在抗震设计方面，总结我国近年来几次震害教训，相比于分析计算，概念设计更为关键，当前所使用的计算理论和结构设计理论在实际应用中还有一定的不足，为了实现对设计以及理论计算方面缺陷的弥补，提高复杂结构构件设计有效性，必须要采取概念设计和结构措施方式更好地满足建筑结构设计实际需要。
3、结构概念的要求和方法
3.1、方案选择期间应用概念设计
每套被提出的建筑结构设计方法，其均需要涉及诸多因素，包括地形特点、建筑场地的地质结构及负载条件等。对于建筑结构的决策者及设计者来讲，应尽可能的保证设计方案的合理性和经济性。详细来讲，在对基础设计方案进行选择的过程中，应从多个角度考虑相关问题，包括用户个人需求、建筑场地的地质条件、荷载分布状况及施工条件，以此对最合理的基础方案进行制定。例如，在对房屋地基进行设计的过程中，首先应以前期获取的建筑场地为依据开展设计工作，与此同时，设计人员需要对场地有关信息资料进行收集，确保万无一失。概念设计秉持由整体到局部、由局部再到整体的原则，设计期间任意一个细节均需要考虑其中，基于此，需要从多个方面获取信息，以此保证设计方案的合理性和经济性。
3.2、选择合适的建筑结构布局
建筑的力学性能和动力性能很大程度上受到建筑物建筑结构布局因素影响。大量实践研究表明，房屋建筑布局规整、对称和简单，其抗震性能会有明显提高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时选择这种布局设计相对较为简单，容易计算，能够实现对抗震反应的准确把握，通过分析地震作用传递途径，选择更为科学合理的抗震防护策略，提高布局处理细致性和有效性。
3.3、概念设计在抗震设计和结构体系设计中的应用
概念设计对于建筑物抗震性能也有着直接的影响，在对建筑进行抗震设计的过程中，有很多的构造设计的来源都是概念设计，比如强柱弱梁和底部加强区都是根据抗震概念设计的相关方法来进行的，只有在这样的条件下所设计出来的建筑结构，抗震的安全性能才能够得到一定的保障。在一般的情况下，建筑的结构分为水平构件和竖向构件，这两种构件就形成了空间的架构，竖向构件的作用就是可以承担水平构件传来的相应的压力，这样就会形成抗压力体系，抗压力体系也就会传递给基础，当然，抗压力体系也是会发生变化的，它的变化就是随着竖向构件的不同而产生的变化，抗压力体系的好坏也是直接的影响到了建筑物的质量，我们应该知道，在建筑结构设计运用到概念设计的时候，需要根据建筑物抗震等级的要求，来保证抗侧力体系的布局科学性，在这个过程中，概念设计就可以对设计的方案以及相应的构件尺寸的合理性进行一定的估算。
3.4、概念设计在结构构件设计中的应用
概念设计固然重要，但是在进行施工的时候最重要的还是施工的材料，如果没有实际的构件材料也是不行的，概念设计在一定的程度上可以让建筑物变得更加的安全更加的合理，但是还是需要有良好的构件作为基础来进行保障。构件也并非一成不变的，也需要根据抗震需求的不同来对构件的标准进行一定的改变，做出相应的调整，由于很多的建筑物结构形式均为多次超静定结构，所以在进行结构设计时，就必须要设置多道防线，这时如果在某些地方出现意外状况，就会多一份安全保障。在使用这种方法的时候还需要注意到非结构构件的布局工作，如果对于这类构件不能够很好的设置，就会导致总体的受力受到影响，那么结构的受力水平就会被弱化，此外在进行结构设计时还需要注意的就是细节，如果一些细节不能
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够很好的处理，就会在后期出现一些严重的问题。3.5、概念设计在基础结构设计中的应用
整个建筑结构设计过程中，基础结构设计是其重要组成部分，在设计基础结构时，概念设计的应用能够将相对理想的效果发挥出来。由详细的基础结构设计进行表述，在此过程中，其涉及最重要的一个内容即为合理选择基础结构设计方案类型，以不同的基础结构和地质特点为依据，对最为合适、合理、科学的方案进行选择并设计，现阶段我国应用效果相对理想的基础结构类型包括桩基、箱型基础和筏形基础等。
3.6、合理优化建筑形式
在当前的发展中，为了实现良好的建筑设计，作为设计人员要求对建筑形式有充足的考虑，第一合理应用太阳能来对墙体构造形式进行设计，建筑物的节能指标也会受到建筑物墙体保温性能影响。所以在目前诸多国家中都将建筑节能工作中墙体保温性能作为开发的重点，比如说墙体材料、颜色以及构造等等因素都会对建筑的能耗产生一定程度的影响。第二，要求合理构建立体绿化网络体系， 要求针对屋面做好节能设计，这是一种较为有效的屋面隔热保温设计形式，蓄水架空覆土种植屋面可以同墙体垂直绿化以及屋面绿化等两种形式进行有效结合，不仅可以使建筑变得美观，也可以充分应用雨水资源，对东西向的日晒可以进行有效遮挡，再则水分蒸发之时，也可以及时发挥净化空气的功能，还可以合理调节室内以及屋面的湿度以及温度，有效缓解城市发展中出现的热岛效应。
4、建筑结构设计中结构概念的应用范围
建筑结构设计中，结构概念设计方法的应用，能够使水平荷载、结构延性、水平侧移以及结构连续性等方面设计科学性和有效性有明显提高。建筑设计中需要对水平荷载因素有足够重视，水平荷载主要集中在风力和地震力两个方面。建筑受到水平荷载作用，其垂直平面的结构构件弯矩与建筑总高度之间表现出二次平方关系，因此，建筑结构设计人员在设计过程中为了保证风荷载顺利通过建筑表面，可以应用结构概念思想进行建筑总高度和建筑平面形状的设计，避免不必要的分析计算，同时还需要对结构设计计算有足够重视，以此保证单个构件设计质量，为整体结构安全打下良好基础。水平侧移主要是在水平荷载作用下建筑各个高度层会出现不同程度侧移，比如受到风力作用，建筑结构顶部的侧移量与建筑高度四次方为正比关系，受到地震力作用，这一侧移现象将会表现得更为明显，当侧移量超过一定限度后，将非常容易导致结构顶部出现塌陷等，对结构正常使用以及结构耐久性产生严重影响。结构延性主要是指结构构件受力作用情况下出现屈服变形，因为构件存在有塑性变形，其作用力会在构件塑性变形下得到缓解和释放，避免建筑结构出现倒塌等情况。结构构件的连续性主要是指结构构件连接位置的受力情况突然发生改变后，会出现有应力集中情况，利用构件延续性可以实现对这一内应力的有效控制，维持应力分布均匀，避免应力过于集中，避免材料因为集中应力导致损耗和磨损加重，使材料本身的性能得到充分全面发挥。
5、结语
目前经济社会发展不仅推进了人们生活水平的不断提升，而且对建筑结构设计也有着进一步要求。设计师应利用先进的计算理论，借助计算机应用优化建筑结构概念设计，不断推进高强、轻质以及环保材料的使用，促使建筑结构设计变得可靠、安全。为了推进建筑质量的发展，设计人员应在遵循建筑结构设计规范的基础上进行创新，将建筑建筑的概念设计发挥到极致，实现建筑质量的不断发展。
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论文作者:徐慧君
论文发表刊物:《科技研究》2019年1期
论文发表时间:2019/4/23
标签：结构论文; 概念论文; 构件论文; 建筑论文; 结构设计论文; 建筑结构论文; 建筑物论文; 《科技研究》2019年1期论文;