建筑结构设计中概念设计和结构措施的应用探析

摘要：建筑工程的质量在很大程度上与建筑结构设计相关，而概念设计与结构措施在建筑结构设计中发挥着重要的作用，设计一套完善的建筑结构设计方案，以保证建筑结构设计方案促进建筑施工的发展。基于此，文章对建筑结构设计中概念设计和结构措施的应用进行分析，以期能够提供一个借鉴。

关键词：建筑结构设计；概念设计；结构措施

中图分类号： S611 文献标识码： A

1.建筑结构设计中概念设计的要点

1.1建筑结构设计

在建筑概念领域中，建筑结构设计主要是指将建筑本身所要表达的内容以结构语言的形式进行体现的设计过程，其中，结构语言实际上也就是指结构元素，通常建筑物以及构筑物中的结构体系就是通过众多的结构元素构筑实现的。

一般情况下，建筑建设设计中，建筑结构的设计主要包含三个设计环节，即建筑结构方案的设计以及建筑结构计算、建筑结构施工设计等。其中，建筑结构方案的设计主要就是进行建筑结构形式的确定，而建筑结构形式的确定需要结合建筑工程的实际情况以及建筑工程本身的重要性与作用意义、建筑抗震等级、施工建设相关资料、施工场地的类别等因素进行综合考虑与确定实施。在此基础上可以根据确定实现的建筑结构形式，结合建筑设计建设的相关要求，进行建筑结构承重体系以及支撑、受力构件的设置，从而完成建筑结构方案的设计确定。此外，进行建筑结构方案设计确定中最为基本的设计方法就是根据建筑结构形式类型以及适用范围，以经济型和合理性作为设计原则，进行最为合理的结构形式选择和确定。

而建筑结构设计中的建筑结构计算主要是进行建筑结构荷载以及内力作用等参数的计算，以保证建筑结构及其受力性能设计的合理性。需要注意的是，在进行建筑结构计算中，计算方法一定要科学合理，以保证计算结果的准确性，从而对于建筑结构的设计质量以及效果进行保证。

最后，进行建筑结构的施工设计，就是要根据建筑结构计算结果，对于建筑结构中的重要结构构件等进行布置，同时做好建筑结构施工建设中的配筋计算与确定，以保证建筑结构施工建设的顺利进行，实现建筑结构施工建设质量效果的保障。

2.建筑结构设计中概念设计的要点及注意事项

2.1合理选择结构方案

概念设计的目的是力求设计方案经济、合理、适用，事实上也可说是设计者根据经验和专业设计理论。因此，概念设计必须选择一个经济合理的结构方案，即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应该明确总体布置、抗震细部、应受力等方面，同一结构单元不宜混用不同结构体系，力求平面和竖向规则。总之，必须对建筑师设计要求施工条件等情况进行综合分析，并与施工方面、业主等方面充分协商，在此基础上进行结构选型，确定结构方案，必要时还应进行多方案比较，择优选用。

2.2选用恰当的计算简图

计算简图是进行结构计算的基础，如果计算简图选用不当会导致结构安全事故的发生，因此选择恰当的计算简图是保证结构安全的重要条件，设计师要从实际出发选择合理的计算简图，并且计算简图还应有相应的构造措施来保证。此外，设计师还要注意到在实际结构的节点不可能是纯粹的刚结或铰结点，但是在计算简图的误差应在设计允许范围之内。

2.3正确分析计算结果

在结构设计中普遍采用计算机技术，但是由于软件种类的繁多，而且不同的软件也是存在着很大的差异性，这样就会往往导致计算结果的不相同。因此，设计师要对程序的适用范围、技术条件等全面了解。由于软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果，因此，设计师要充分认识到计算参数的重要性，要凭着自己过硬的专业知识、丰富的经验，在拿到电算结果时应认真分析，要正确地输入合理的计算参数，慎重校核，做出合理判断。

2.4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。

2.5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。

2.6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。

3.建筑结构设计中的概念设计与结构措施

建筑结构设计中，对基础、柱、梁、索等结构构件进行概念设计，并对其进行优化配套，提高建筑结构的质量和稳定性，提高其抗震性能，降低受力变形程度。因此，建筑结构设计需要从总体概念设计出发，将建筑结构分成若干个阶段进行概念化优化，从而在总体上掌握建筑本身结构，建筑空间结构和建筑与环境所形成的结构，才能使得建筑结构在安全适用的基础上得到整体性能的提升。 3.1协同工作概念与结构体系

协同工作的概念在工业产品的设计与制造中已经有较为广泛的使用，目的是将内部结构体系能够高效的进行优化配合，实现其设计寿命。现阶段，轻型钢结构的应用就是协同工作概念与结构体系完美结合的案例。轻型钢结构以其质轻、价低、施工进度快、受施工环境影响较小、抗变形，抗震能力好等优点在工业厂房中不断得到应用。由于轻型钢结构的抗拉强度比普通混凝土的强度要高出25倍左右，而且不产生裂缝，在建筑结构中具有较好的结构性。另外，钢结构具有较好的塑性变形特性，当某种原因导致其它结构断裂时，同时发生在钢结构上则只是表现为塑性变形，而且变形具有缓冲期，能够为安全撤离提供充足的时间保障。因此，在协同工作概念下轻型钢结构作用发挥出色。如某钢结构厂房，设计为门式轻型钢结构，总跨度为36m，长度为100m，柱距18m，屋面坡度为1：15，设计使用年限50年，抗震设防烈度为八度。在应用概念设计时，首先要明确门式轻型钢结构厂房各构件的最大负荷，为了增加稳定性需要设置支撑体系，保证厂房的使用寿命达到设计使用年限。单层厂房轻型钢结构一般由横向钢框架、屋盖钢结构、支撑体系、吊车梁和制动梁以及墙架等构成。在某些单层厂房钢结构中，由于工艺操作上的要求，还可能设有工作平台。然后，再对结构受力进行有效的分析，以保证同层各柱在相同的水平位移时，能同时达到最大承载能力。

3.2结构刚度及构件受力应符合要求

通过降低结构构件的延性指标来提高结构刚度，然而，在结构设计中，为了准确判断出计算方法的正确性，则可以根据相关概念设计的延伸来确定。随着计算机技术的快速发展，大多数设计都是通过计算机来实现的，但是，在设计过程中，若只利用计算机来计算，由于计算结果未作科学分析，这必然导致计算机计算的结果与实际情况不一致，因此，将实践与设计理论有效结合起来，对计算结果进行科学分析，合理对施工图纸进行调整，以保证结构设计的科学性、合理性。

3.4悬索结构

悬索结构所用的全都是拉杆，这就使材料的利用率以及结构的应力水平都变得相当高，可以充分的利用高强度的材料，还可以施加预应力，同时也包括与悬索结构相结合的一些结构模式等，所以悬索结构就比较适合应用于跨度非常大的建筑结构中。例如浙江省人民体育馆的屋盖设计就是概念设计中悬索结构在建筑结构设计中应用的较好案例。其悬索结构由索网、边缘构件组成。为了得到较好的稳定性，在概念设计时，将预应力分别加在承重主索和稳定性副索上，使其形成稳固的双曲鞍形索网。在边缘构件设计上应用了概念设计的钢筋混凝土结构环形梁，应用预应力锚将悬索固定在环形梁上，并在副索底座上设计承受水平拉力以减小环梁弯矩，极大的提高了悬索结构的刚度支撑和稳定性，保证了屋盖的设计安全。

结束语

在建筑结构设计中，运用概念设计的方法有利于促进建筑结构设计质量水平的改进提升。所以在实际的设计运用过程中，不仅要根据相关概念和设计技术进行设计，还需要结合个人设计实践经验，设计出一套适用于施工的建筑结构设计方案，从而保证工程的顺利进行。