建筑結構設計中概念設計和結構措施的應用探析

陳偉

摘要：隨著建筑行業的發展，越來越多的高層建筑得以建設。建筑設計是一個重要的內容。概念設計是當前建筑設計中一個重要的設計理念，注重概念設計，以保證建筑結構設計方案在建筑施工中發揮重要作用?；诖?，文章對建筑結構設計中概念設計和結構措施的應用進行分析，以期能夠提供一個借鑒。

關鍵詞：建筑結構設計；概念設計；結構措施

中圖分類號：TU318文獻標識碼： A

1.結構概念設計的內涵

所謂的結構概念設計就是指用與結構設計相關的理論指導實踐的設計工作。而如果在設計的時候，如果缺乏理論的指導，那么建筑在結構設計上yi就變成了個人的主觀設計，而不是理論層面接受的設計。當然在結構設計的時候，其理論應該是科學的合理的，符合現行社會和經濟發展的，而且在設計的過程中，先進理論和先進工具的應用也是必須要考慮到的，不能出現落伍的情況。在進行結構設計的時候應該從以下三點進行考慮。

1.1方案選擇的合理性

設計方案的選擇是十分重要的，不僅關系到以后工程的質量和結構，還影響著人們的居住。在結構方案的選擇上，要遵守科學、合理、發展的原則，而且由于很多種因素都對設計方案造成影響，所以設計出來的方案就是多種多樣的。方案設計出來了，又面臨著合理的選擇上，方案選擇的不好，日后發生的后果不堪設想，所以應該進行認真的分析比較，選取的方案既要科學合理，又要經濟，所以方案的選擇很重要。在對設計方案的可行性進行選擇的時候，要對建設地及施工材料等進行全面的分析，保證每一個環節的科學合理，還要有專業人士對各種影響設計的因素進行評估分析，選擇出科學合理的結構概念設計方案。

1.2結構簡圖的科學性

結構概念設計首先要有科學專業的理論作為支撐，而且一般情況下利用結構設計簡圖對結構概念設計的合理性進行評估。在結構簡圖的選擇上，要遵照安全和準確的原則，選取合理的簡圖。因為如果選取的簡圖不夠科學，那么相應的結構概念設計也會出現相應的錯誤，甚至對工程的質量問題造成巨大的影響。所以說，結構設計簡圖在制作時應該做到精確、科學，使出現的誤差也在可控范圍內，應該進行嚴格的審查，保證簡圖的質量。

1.3對計算的結果進行準確分析

隨著社會和經濟的發展，信息技術被廣泛的應用，特別是在數字的計算等方面設計出種類繁瑣的計算軟件，可是各計算軟件在計算的結果上確實各不相同，讓使用者也不知道哪個是正確的，所以在工程的設計中計算工作經常出現混亂。在進行設計時，軟件的選擇很重要，應該對各個軟件進行系統化分析，根據工程的實際情況和設計的原理等，選擇適合的軟件，確保計算結果科學準確。

2.概念設計的原則

2.1結構的規則性

建筑設計應符合抗震概念設計的要求，不應采用嚴重不規則的設計方案。嚴重不規則的結構體系，不僅會導致建筑難以具備必要的承載能力、變形能力和剛度，而且由于部分結構或構件的破壞會使整個結構喪失承受風荷載、重力荷載和地震作用的能力。結構的豎向和水平布置應當具有合理的承載力分布和剛度，避免因局部突變和扭轉效應而形成薄弱部位。面對這種情況，要對可能出現問題的薄弱部位，采取有效的措施予以加強。建筑的結構體系宜具有多道抗震防線。

2.2規則結構的主要特征

規則結構通常是指建筑體型（平面和立面）規則，結構對稱并具有較好的抗扭剛度且平面分布均勻。結構豎向布置均勻，結構的剛度、質量和承載力分布均勻，沒有突變。建筑的立面和豎向剖面宜規則，結構的側向剛度宜均勻變化，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小，避免抗側力結構出現側向剛度和承載力突變的情況；建筑及其抗側力結構的平面布置宜對稱、規則，并且具有良好的整體性。

2.3規則平面布置需滿足的要求

結構平面布置必須考慮到抵抗水平和豎向荷載的問題，應滿足受力明確、均勻對稱、傳力直接、減少扭轉的條件。在地震作用下，建筑平面應力求簡單規則，而風力作用下則可適當放寬?？拐鹪O防的建筑，平面形狀宜簡單、對稱、規則，以減少震害。在建筑的獨立結構單元內，應當使結構平面形狀簡單規則，承載力和剛度分布均勻。不應采用嚴重不規則的平面布置，減少偏心。

3.建筑結構設計中的概念設計與結構措施

3.1協同工作概念與結構體系

協同工作的概念在工業產品的設計與制造中已經有較為廣泛的使用，目的是將內部結構體系能夠高效的進行優化配合，實現其設計壽命?，F階段，輕型鋼結構的應用就是協同工作概念與結構體系完美結合的案例。輕型鋼結構以其質輕、價低、施工進度快、受施工環境影響較小、抗變形,抗震能力好等優點在工業廠房中不斷得到應用。由于輕型鋼結構的抗拉強度比普通混凝土的強度要高出25倍左右，而且不產生裂縫，在建筑結構中具有較好的結構性。

3.2鋼混結構

鋼管混凝土在當下建筑施工中是時常應用的，是一種將鋼材和混凝土進行混合，達成充分發揮二者性能的新型模式，能夠讓剛度和建筑穩定性有一定程度的提升。應用鋼管和混凝土相結合主要應用的原理有兩個方面可以體現。1）外部鋼管能夠較好的對內部混凝土有所約束，讓混凝土強度可以有所加大，對變形的幾率能夠有效減少。鋼筋混凝土中的結構促使建筑物中的抗震能力不斷加強，合理的解決了高層底層柱軸壓比超限的問題。2）內部混凝土能夠對外部鋼管有力支撐，鋼管和內部混凝土能夠有效結合，從而構成具備一定優勢的互補型效果，讓自身的優勢都可以顯現出較好的補充，所存在的缺陷也能夠互相彌補，讓承載力有所加大，相互結合之后的承載力是兩者承載之和的18倍左右。

3.3懸索結構

懸索結構所用的全都是拉桿,這就使材料的利用率以及結構的應力水平都變得相當高,可以充分的利用高強度的材料,還可以施加預應力,同時也包括與懸索結構相結合的一些結構模式等,所以懸索結構就比較適合應用于跨度非常大的建筑結構中。例如浙江省人民體育館的屋蓋設計就是概念設計中懸索結構在建筑結構設計中應用的較好案例。其懸索結構由索網、邊緣構件組成。為了得到較好的穩定性，在概念設計時，將預應力分別加在承重主索和穩定性副索上，使其形成穩固的雙曲鞍形索網。在邊緣構件設計上應用了概念設計的鋼筋混凝土結構環形梁，應用預應力錨將懸索固定在環形梁上，并在副索底座上設計承受水平拉力以減小環梁彎矩，極大的提高了懸索結構的剛度支撐和穩定性，保證了屋蓋的設計安全。

4.結構措施的具體應用

在建筑結構設計中，在結構方案制定、結構計算和施工圖紙繪制等各個環節中，都需要根據庫概念設計的理念來進行結構設計。在結構設計過程中，應做以下措施:

4.1合理選擇結構材料

第一，在選擇鋼筋、混凝土中，根據相關規定的強度等級來選擇混凝土與鋼筋的強度等級，一般箍筋與混凝土的強度等級不低于C20，對于直徑為10mm的縱筋，其強度等級應不低于C25，只有確保建筑材料滿足了強度等級設計要求后，材料的強度才能得到充分發揮;第二，確保結構的整體性，根據鋼筋的一級抗震等級和二級抗震等級進行抗震構造連接，在節點連接中，應遵循強節點、弱桿件的設計原則，注重構造連接度的把握，以保證整個結構構造的整體性。

4.2選擇建筑場地

應選擇抗震性比較好的地方，在地震場地條件下，應充分考慮結構破壞的因素，根據結構體系方案和設計經濟合理性來確定結構體系，確保建筑結構的延性、勻質性得到提升。另外，當地震發生時，由于地震將會持續一段時間，這就要求需要設計多道抗震防線，使結構設計體系滿足抗震結構設計要求，進而提高整個建筑的抗震能力。

4.3結構剛度及構件受力應符合要求

通過降低結構構件的延性指標來提高結構剛度，然而，在結構設計中，為了準確判斷出計算方法的正確性，則可以根據相關概念設計的延伸來確定。隨著計算機技術的快速發展，大多數設計都是通過計算機來實現的，但是，在設計過程中，若只利用計算機來計算，由于計算結果未作科學分析，這必然導致計算機計算的結果與實際情況不一致，因此，將實踐與設計理論有效結合起來，對計算結果進行科學分析，合理對施工圖紙進行調整，以保證結構設計的科學性、合理性。

4.4注重施工現場處理

在施工現場中，由于一些不確定因素將會影響結構設計的計算結果，若僅僅依靠單純的計算方式，其是不能有效解決此類問題的，因此，在結構設計中，設計人員不僅要結合概念設計來進行結構設計，還需要依靠自身的實踐經驗和設計技術，加強與施工單位、監理單位的交流，最終提出科學、合理的解決方案。

結束語

根據上述分析，可以發現概念設計及結構措施在建筑結構設計中的應用，能夠優化結構設計，提高結構承載力和穩定性。因此，設計人員應根據建筑的概念來進行結構設計，不僅要根據相關概念和設計技術進行設計

參考文獻：

[1]許文文.建筑結構設計的概念設計與結構措施研究[J].江西建材,2014,03:30.

[2]葛建英.當前建筑結構設計中概念設計的應用[J].價值工程,2014,06:123-124.

[3]梁明釗.探討建筑結構設計過程中的概念設計及結構措施[J].中國新技術新產品,2014,12:137-138.

[4]楊全慶,楊慶兵.建筑結構設計中結構概念應用分析[J].科技致富向導,2014,02:70.