摘要：现阶段我国的科学技术水平正在不断提升，为了追求更高质量的生活，社会对建筑结构设计的要求也越来越高。概念设计这种科学合理的设计理念将会在建筑结构设计中扮演更为重要的角色，同时它也将为建筑结构设计的发展做出更大的贡献。
关键词：概念设计；建筑结构设计；作用
随着计算机技术和计算方法的发展，结构设计人员过分依赖设计软件的现象日益普遍，在设计中常常陷入只凭计算的误区。概念设计是一种设计的思路，是定性的设计，一般不经数值计算，尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象以及工程经验而得到的基本设计原则以及设计思想，可以从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。
1、概念设计的相关介绍
1.1、概念设计的内涵
概念设计多是不经过数值计算的，它是根据用户的需求进行分析，从而形成概念产品，从需求分析到生成产品的设计过程就是概念设计，这是一个由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具体的过程。简单来说，概念设计就是将设计概念贯穿整个设计过程的设计方法。从建筑结构设计的层面讲，概念设计是在一些不能够做出分析的难题中，对结构体系和分体系进行分析，根据相关内容及自身经验从整体上来进行建筑结构设计，从而做好建筑的总体布置和抗震设计。科技在不断的发展，建筑结构设计也需要不断提高，将概念设计思想应用到建筑结构设计中是正确的选择，在设计过程中，设计的主题思想成为设计概念，而概念设计就是围绕设计概念而展开的设计活动。
1.2、概念设计的发展状况
概念设计在各项设计活动中都又所体现，有些时候它的存在是有意识的，有些时候它的存在又是无意识的。随着科技的不断发展，设计内容变得越来越复杂，这给设计活动带来了一定的难度，在这种情况下，将概念设计应用到设计过程中尤为重要。但是，在推广概念设计的过程中，因为研究者是来自于不同领域，有关人员如果对相关问题方面没有达成一致，就会在概念设计的理解上有所分歧，因此属于概念设计的领域并未成熟，只是一个创建时期。随着信息化时代的到来，计算机应用变得越来越复杂，这大大推动了概念设计的进一步推广。目前，一些新的产品是在概念设计的基础上研究出来的，概念设计的发展前景十分乐观。
2、概念设计的重要性
概念设计思想强调了结构设计人员在设计过程中的主导控制作用，在当今高速运行的计算机普及的时代，给结构设计人员解除了繁杂的计算过程，一栋十几层甚至几十层的建筑，经过几十分钟最多几个小时的运算就能计算完毕，设计人员可以得知该结构的周期、位移以及刚度等参数。通过调整，能够较为容易的满足程序中内置的规范要求。然后根据计算结果就可以出图施工了，故很多人认为”结构设计=计算程序+构造”。实际上这种设计方法可能会产生很严重的安全隐患或者设计出很不合理的结构。
首先是程序的设计者不可能设计出一个能包解任何边界问题的程序，程序自身的局限性甚至自身的漏洞，都可以使得计算结构与实际受力模式相去甚远，况且在现有的计算理论下，以及计算程序中，材料的性能模拟是接近于近似，在各种受力情况下，材料的本构关系会发生较大的变化，很多计算程序甚至都是线性的本构关系。对框剪结构中剪力墙刚度过大的问题也是非常难解决。故计算结果不可能非常精确甚至会是错误的结果。所以个别重要部位不可能仅仅依靠计算确定，要依靠概念设计思想，人工判断薄弱部位并去加强。
其次，在初步设计阶段，许多重要内容未经计算就要求结构师确定，如:建筑结构类型的选择; 建筑形体及其构件布置是否规则;建筑布局是否合理，是否需要调整及如何调整;是否需要设缝及缝的大概位置;高层房屋地下室高度(建筑物埋深)够否，建筑物长宽比、高宽比是否符合规范要求……，这都是概念设计的具体运用。而像强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件等概念设计理念则在工程计算和画施工图阶段显得尤为重要。结构师必须对这些基本概念清晰，才能主动要求建筑师优化平立面方案，设计出既美观新颖又安全节约的建筑。结构工程师要很深入的了解整体和各个基本分体系之间的力学关系，做到布局合理，受力明确。
3、概念设计的主要内容
3.1场地的选择
地震灾害表明，建筑的破坏，不仅与建筑本身的抗震性能有关，还与建筑物所在场地条件有关。
3.2建筑平立面的布置
建筑的平立面布置应符合概念设计的要求，不应采用严重不规则的方案。对于不规则的建筑结构，应从结构计算、内力调整、采取必要的加强措施等多方面加以仔细考虑，并对薄弱部位采取有效的抗震构造措施以保证建筑的整体抗震性能。
3.3结构材料的选择
为保证抗震结构的基本承载能力和变形能力，结构材料选择与结构体系的确定应符合抗震结构的要求。采用哪一种结构材料、什么样的结构体系，需要经过对其技术、经济条件比较后综合确定。同时力求结构的延性、刚度、强度完美比配，充分发挥材料的强度。
3.4结构应具有多道抗震防线
地震有一定的持续时间，而且可能多次往复作用，根据地震后倒塌的建筑物的分析研究，地震的往复作用使结构遭到严重破坏，而最后倒塌则是结构因破坏而丧失了承受重力荷载的能力。适当处理构件的强弱关系，使其形成多道防线，是增强结构抗震能力的重要措施之一。
3.5选择合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性
提高结构的抗侧移刚度，往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物在遭受强烈地震时具有很强的抗倒塌能力，最理想的是使结构中的所有构件及构件中的所有杆件都具有较高的延性，这就要求在做设计时要有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性。
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3.6确保结构的整体性
一个结构体系只要构件间的连接不破坏，整个结构就能始终保持其整体性，充分发挥其空间结构体系的抗震作用。因此，各构件之间的连接必须可靠，且应符合下列基本的要求：
(1)构件节点的破坏，不应先于其连接的构件；
(2)预埋件的锚固破坏，不应先于连接件；
(3)装配式结构构件的连接，应能保证结构的整体性；
(4)预应力混凝土构件的预应力钢筋，宜在节点核心区以外锚固。
4、分析结构概念设计在建筑结构设计中的作用
建筑设计中注重结构概念设计的意义，这是因为概念设计是体现设计师先进设计思想的关键，当前在分工细化的市场环境下，大部分结构设计师更多的是依赖于各种设计规范、结构设计手册、电脑程序等进行传统的建筑结构设计，这在一定程度上缺少了有效的创新。在计算机一体化使用的今天，设计师通常不能及时发现建筑结构设计中的一些不合理的内容。伴随着设计师年龄的增长，使得他们已有的设计概念逐渐模糊甚至遗忘，影响了设计成果的创新。当前的结构设计理论同计算机理论之间存在一些缺陷和不足。
4.1有利于建设的建筑场地
建筑场地的选择对于全部结构概念设计后期阶段起到重要的作用，建筑场地的选择首先应遵循这几个基本要素：建筑退界、防护距离、防火间距、日照间距、防噪间距、建筑高度控制、通视要求、现有地形分析等。同时在建筑结构设计体系中，建设的场地应尽量选择有利于抗震的地点，尽量避免在不利于抗震的危险地段建造建筑，如果实在无法避免，也应采取有效措施尽量减少和消除不利影响，一般在初步设计前就要进行勘探和选址。
4.2合理选择建筑基础。
成建筑场地的选择后，再选择合理的建筑基础，一般常包括有桩基础，箱形基础和筏形基础这三种建筑基础形式。桩地基：普遍应用于地质松软并且负载较大的多层建筑结构。使用天然地基无法足够承载时，而采用桩地基可将荷载由上部结构传送到下部坚实的持力层。筏形基础，该基础适用于低承载力地基、大荷载上部结构的建筑工程。其特点是刚度大结构整体良好，可以将上部结构的超荷载有效地进行分散从而将基地的压力有效的调整并解决不均匀沉降的问题。
4.3合理选择结构规则和对称的建筑主体
建筑结构选择必须合理，这样可以稳定非结构件工作状态，降低耗材成本。通常建筑结构的对称是指抗侧力主体结构的对称，可选择较容易对称的平面结构如简体框架结构、剪力墙结构等。实现结构基本对称的方法可通过调整结构刚心、建筑物质心及平面形心的距离，使三者尽可能靠近。
4.4合理设计抗震抗灾防线。
是一个建筑最基本的要求，设计中应设计多道抗震防线避免和消耗地震发生时的破坏性。可以采用适当的控制结构动力来减轻建筑物受震动时破坏程度。若建筑结构遭受强烈震动的时候，通过赘余杆件的变形和屈服可以耗散地震的能量，同时可使赘余杆件停止工作从而将避开共振效应，使整个建筑结构过渡到另一种稳定的体系。
4.5合理选择结构刚度
设计中选择的建筑结构是建筑结构设计中的不可忽略的指标之一，选择合理的结构刚度，可加长结构的基本自振周期，从而减小地震作用的危害。合理的结构刚度，主体承受的水平力，倾覆弯矩，地基基础负担都能有效的减少，从而配置合理数量的建筑构造材料，减少耗材。
4.6合理选用计算简图
合理的计算简图可以保证建筑的安全和稳定，否则，不当的计算简图可能引发安全事故的隐患及发生。设计合理的计算简图的同时，设计师应同时提供构造措施进行相应的保证。
4.7有利于经济发展和提高工作效率
建筑结构概念设计思想正在被越来越多的结构设计工程师接受和采用，并且在建筑结构设计中发挥越来越重大的作用，必定会成为以后建筑结构设计的主流思想。随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。发展先进计算理论，加强计算机的应用，加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济成为当务之急，所以打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构工程师的创新能力，是相当必要的。在建筑结构设计中，结构的概念设计具体体现在建筑结构的上部设计和基础设计中，能够有效提高建筑物抗震和抗风能力，增加建筑物的稳定性，提高建筑结构设计效率，使结构设计更加完善。
4.8可以有效弥补计算机设计能力的不足
在方案设计的阶段，工程师采用概念设计可弥补计算机初步设计能力不足的问题，运用自身掌握的能力选择成本低廉、结构合理、效果明显的方案。
结语
概念设计已经被越来越多的结构工程师所接受，概念设计的成效，一方面取决于工程师们掌握理论基础的深浅，另一方则关系到有否丰富的工程经验。概念设计，总体上来说是整体设计的理念。要求设计师从宏观方面入手，系统的分析设计中的诸要素，采用科学的方法完成设计作品。只有对概念设计的理念有一个深入的了解，才能正确的处理可能出现的问题，设计出最符合要求 更安全，更经济，更高效的作品。
参考文献
[1]范文勇.结构概念设计在建筑结构设计中的作用分析[J].中华民居(下旬刊),2013,09:35-36.
[2]谢宝.浅谈概念设计在建筑结构设计中的应用[J].江西建材,2013,03:37-38.
论文作者:洪鑫
论文发表刊物:《新材料·新装饰》2018年8月下
论文发表时间:2019/3/13
标签：结构论文; 概念论文; 建筑论文; 结构设计论文; 构件论文; 刚度论文; 建筑结构论文; 《新材料·新装饰》2018年8月下论文;