【摘 要】 本文將對概念設(shè)計的涵義以及重要性進行簡單闡述，并針對當前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的一些問題，提出設(shè)計師使用概念設(shè)計的觀念進行設(shè)計，能夠激發(fā)其創(chuàng)造性，進而促使整個建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 概念設(shè)計；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；應(yīng)用

前言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展與社會的不斷進步，建筑業(yè)也得到快速發(fā)展，人們對于建筑物的抗震結(jié)構(gòu)越來越重視，尤為是近年來地震災害比較頻繁，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來了極大的威脅。因此，建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中，必須加強建筑物的抗震性能。近年來，越來越多的建筑設(shè)計師在建筑設(shè)計過程中引入了概念設(shè)計理念。以下將對概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用進行分析。

1、概念設(shè)計的涵義

通常情況下，概念設(shè)計就是指不通過數(shù)值的計算，特別是在一些比較難進行準確且理性的分析或者是在規(guī)范中比較難以規(guī)定的情況，依照結(jié)構(gòu)的損壞機理、震害、整個結(jié)構(gòu)的體系和分體系之間存在的力學關(guān)系、建筑工程的實際經(jīng)驗以及實驗情況所得到的基礎(chǔ)性的設(shè)計理念與原則，從整個角度對建筑結(jié)構(gòu)中的抗震細節(jié)部位的處理措施以及總的布置情況進行宏觀的控制[1]。使用概念性的比較類似于估算的手段，能夠在建筑的設(shè)計方案時期就有效且快速的實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)體系的比較、設(shè)想以及選擇。這種方式所得出的設(shè)計方案的概念都比較的清晰，且能夠正確定性，從而防止在設(shè)計階段的后期出現(xiàn)一些沒有必要的且麻煩的計算，能夠有效的提高設(shè)計方案的經(jīng)濟可靠性。此外，這種方式也能對計算機內(nèi)力所分析的輸出數(shù)據(jù)進行準確的判定，分析該數(shù)據(jù)是否正確、可靠。

越來越多的建筑設(shè)計人員在其設(shè)計過程中開始使用概念設(shè)計這一思想，并且發(fā)現(xiàn)概念設(shè)計對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計起到了極大的作用。雖然概念設(shè)計的使用效果比較好，但是在實際的高校教學中，其教學過程中只重視對孤立的分體系以及獨立的構(gòu)件的力學概念的講授。特別是專業(yè)課的教學過程中，單獨計算的內(nèi)容所占比重比較大，而綜合性的練習比較少，且只是在考試題目中有所表現(xiàn)，這種情況導致大多數(shù)學生在做題時，只會將公式套入題中，對于比較靈活的題目就無從下手。

2、概念設(shè)計的重要意義

對概念設(shè)計的重要性進行強調(diào)，主要是要求建筑師以及工程師在進行建筑設(shè)計時，對相關(guān)規(guī)范和規(guī)程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計概念中的規(guī)定都必須特別注意。如果建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則性與整體性都比較差，那么只是依照當前的結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算水平是很難確保建筑結(jié)構(gòu)的抗風和抗震性能，特別是其抗震性能[2]。在進行高層建筑的設(shè)計，特別是在其抗震設(shè)計中，要十分注重概念設(shè)計的引入。這主要是因為高層建筑的結(jié)構(gòu)比較復雜，在發(fā)生地震時，它的地震動無法確定。此外人們對地震發(fā)生時的結(jié)構(gòu)的響應(yīng)存在一定的模糊性以及局限性，對高層結(jié)構(gòu)的計算特別是對抗震數(shù)據(jù)的計算必須做到準確，由于施工安裝過程中存在的變異性、材料的性能以及其他一些無法進行預測的因素，可能會造成建筑設(shè)計的計算結(jié)果與實際之間存在極大的差異，甚至一些作用效果到現(xiàn)在依然無法計算出。

3、概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)中運用的原則

3.1 堅持優(yōu)化選型的原則

結(jié)構(gòu)概念實際上就是明確建筑主體的結(jié)構(gòu)體系以及之間的聯(lián)系。它主要是對以下兩個方面進行思考，并采取比較方式實現(xiàn)優(yōu)化選擇：1）對結(jié)構(gòu)體系進行優(yōu)化。對建筑中基本構(gòu)件的特征進行掌握，這是其前提條件，特征主要包括和變形相關(guān)的剛性特征以及和受力相關(guān)的幾何特征等等。依據(jù)建筑、使用、壞境以及荷載情況進行優(yōu)化選擇比較適合的基本建筑構(gòu)件，并對它們之間的關(guān)系進行判定，進而建立它的支承作法（例如筒體結(jié)構(gòu)以及框架結(jié)構(gòu)等等）與基本性的結(jié)構(gòu)單元；之后利用平面、疊合、線型以及交叉等集合形式將基本性的結(jié)構(gòu)單元轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕Y(jié)構(gòu)體系。2）對結(jié)構(gòu)布置進行優(yōu)化。在確保建筑的使用需要以及意向的基礎(chǔ)上，對建筑的樓層蓋水平、基礎(chǔ)系統(tǒng)以及柱墻豎向支承系統(tǒng)進行優(yōu)化布置。在這時要對建筑的承載能力、支承作法、側(cè)向與豎向的變形以及地質(zhì)條件等結(jié)構(gòu)性問題進行比較，確定其是否具備優(yōu)越性以及合理性。此外，尤為重要的原則就是平面最好是對稱和規(guī)則的，且具備較好的整體性，豎向的剖面要平整、規(guī)則，側(cè)向的剛度最好保證其能平衡變化，并由下而上的變小，防止出現(xiàn)突變現(xiàn)象[3]。

3.2 堅持空間作用的原則

建筑物屬于空間結(jié)構(gòu)，在進行結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計時，應(yīng)該注意建筑內(nèi)的各個結(jié)構(gòu)中的空間作用，實際就是將恢復為原本的結(jié)構(gòu)。此外，如果能夠有意識的使用構(gòu)件之間的空間關(guān)系將會對建筑帶來極大的好處，它會提高建筑的剛度、改善受力的效能且能降低內(nèi)力。

3.3 堅持合理受力的原則

在進行結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計時，往往需要使用力學知識對結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的一般性受力問題進行處理，其中，必須對以下幾點加以注意：1）從受力與變形的角度來講，集中受力不如均勻受力的效果好，單跨簡支不如多跨連續(xù)，平面作用不如空間作用，鉸接不如鋼性連接，超靜定的受力體系優(yōu)于靜定的受力體系。此外，傳力簡捷明顯優(yōu)于傳力曲折，對于無法確定的受力狀態(tài)應(yīng)該避免。（2）從受力和變形的角度來講，應(yīng)該充分使用建筑剛度的相對性、變形的協(xié)調(diào)性和連續(xù)性以及結(jié)構(gòu)的對稱性。不但要對其部分構(gòu)件的受力情況進行分析，還必須對其整體結(jié)構(gòu)的宏觀受力情況進行分析。對重要的受力情況以及變形情況加以重視，對于不是很重要的受力與變形情況可以忽視不計。

4、概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

本文將主要介紹建筑抗震方面的概念設(shè)計。其主要需要考慮的因素有以下幾點：

4.1 場地與地基

大量的資料發(fā)現(xiàn)，建筑場地中的地形、地貌以及地質(zhì)等將會對建筑物的防地震性能產(chǎn)生一定的影響。所以，在進行抗地震設(shè)計時，必須注重對場地的選擇。地基與基礎(chǔ)的設(shè)計應(yīng)該符合幾點要求：1）相同結(jié)構(gòu)的單元基礎(chǔ)不應(yīng)該安置在性質(zhì)完全不一樣的地基上。2）相同的結(jié)構(gòu)單元不應(yīng)該只有部分使用天然地基部分使用樁基。（3）當?shù)鼗且夯粱虿痪鶆蛲恋韧临|(zhì)時，應(yīng)該考慮當?shù)卣饡r，將會造成地基不平衡等問題。

4.2 建筑體型的選擇

對于建筑設(shè)計以及抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置時，最好保證對稱，并且結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心和剛度中心相同，整體性良好，這能夠有效的改善結(jié)構(gòu)中地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)以及應(yīng)力相對集中的現(xiàn)象。建筑的豎向與立面剖面應(yīng)該規(guī)整，側(cè)向的剛度應(yīng)該均勻變化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面大小與材料的強度應(yīng)該由下向上遞減，預防抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)面剛度以及承載力發(fā)生變異，進而出現(xiàn) 薄弱層。在建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的不規(guī)則的體型與平立面，可以依照實際要求增加防震縫，從而構(gòu)成幾個比較規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。防震縫的設(shè)置應(yīng)該按照抗震設(shè)防的強度、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)單元等進行，防震縫兩側(cè)的上部結(jié)構(gòu)必須隔開。

4.3 抗震結(jié)構(gòu)體系的選取

在基坑挖好之后，就能在基坑中實行基礎(chǔ)性的建設(shè)。高層建筑中所受的荷載，發(fā)揮控制作用的是水平荷載，而不是豎向荷載。即風荷載與地震作用。在進行高層建筑的建設(shè)時，必須確保它在水平荷載的作用下的穩(wěn)定性以及強度。所以，高層建筑的基礎(chǔ)應(yīng)該埋入地面一定的深度，從而達到其嵌固需要。對應(yīng)埋入地面以下的深度，可以將其建設(shè)為地下室，并用于車庫、配電房等。

結(jié)束語

綜上所述，概念性設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有十分重要的作用。本文中提到的幾點在實際的工作中是比較常見的，設(shè)計人員必須提高工程設(shè)計的質(zhì)量，從而保證建筑業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

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