摘要：隨著科技的進步人們生活水平的提高，建筑工程項目的規(guī)模、投資力度、技術(shù)復(fù)雜程度都在不斷提高，特別是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響因素和要求也在不斷增多。那么，對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計，就成為我們研究建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵。它的研究，也有助于建設(shè)工程項目實現(xiàn)合理的設(shè)計目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：概念設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計；措施

前言

近年來，建筑產(chǎn)業(yè)突飛猛進的發(fā)展，帶動了建筑結(jié)構(gòu)方面的進步，也對建筑設(shè)計提出了更高的要求，在此種形勢下，概念設(shè)計因為自身的優(yōu)越性被得到了廣泛的應(yīng)用。概念設(shè)計無論從思想、方式方法、采用的手段、理論知識等方面都為建筑結(jié)構(gòu)方面提供了科學(xué)有效的技術(shù)平臺，同時也為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的不確定因素提供了解決方法。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施的分析具有重要研究價值的。

一、概念設(shè)計的概念和步驟

概念設(shè)計是設(shè)計工程師根據(jù)設(shè)計理論、設(shè)計經(jīng)驗以及建設(shè)工程項目特點，通過對建筑結(jié)構(gòu)的總體布局和布置抗震結(jié)構(gòu)的措施，在建設(shè)工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計初期對設(shè)計方案進行概念性的分析估算和比較，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的多方面要求的目標(biāo)。

概念設(shè)計的步驟包括分析、綜合、評估的不斷接近滿意的三個階段構(gòu)成。

（1）分析：對問題過程進行全民的了解。它的特點是所分析的數(shù)據(jù)不完整，具有模糊性質(zhì)。

（2）綜合：產(chǎn)生解決問題的過程。這個過程是工程師將理論知識結(jié)合自己的經(jīng)驗，并發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)新意識，將工程設(shè)計規(guī)劃落實到圖紙的過程。

（3）評估：判斷和比較選擇方案的階段。這個階段是循環(huán)實施的過程，它的循環(huán)時間為選擇到合適的方案為止，設(shè)計人員評估時，采用功能模型方式運用數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算等其它手段進行，已獲得具有經(jīng)濟合理性和技術(shù)可行性的方案。

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

（1）建設(shè)場地合理化選擇

建筑場地的選擇是進行設(shè)計時首先要考慮和必須經(jīng)歷的階段，一個合理的建筑場地對于建筑設(shè)計起著基礎(chǔ)性和決定性的作用。在場地的選擇過程中通常要考慮以下幾大因素：建筑退界、防護距離、日照間距等。同時，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程當(dāng)中，要充分考慮抗震的因素，避免在危險地段進行建設(shè)。如不能避免，應(yīng)結(jié)合抗震措施消除危險，對于抗震地點的分析和選址、勘測一般在初步設(shè)計前進行。

（2）根據(jù)現(xiàn)場情況選擇建筑基礎(chǔ)

建筑場地的選擇完成后，再根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)形式和地形特點選擇合適的建筑基礎(chǔ)。經(jīng)常使用的基礎(chǔ)包括：樁基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)和筏型基礎(chǔ)。其中在土質(zhì)松軟負(fù)載較大的多層結(jié)構(gòu)中樁基礎(chǔ)被普遍使用。在天然地基中，樁基礎(chǔ)還可將荷載由上部結(jié)構(gòu)傳到下部堅實的持力層上，達(dá)到穩(wěn)定可靠的目的。箱型基礎(chǔ)整體剛度好，荷載從上部結(jié)構(gòu)均勻傳至下部結(jié)構(gòu)中，從而保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，減小了箱基礎(chǔ)不均勻沉降的尺度，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，被廣泛應(yīng)用于高層結(jié)構(gòu)中。

（3）建筑主體結(jié)構(gòu)的選擇

建筑結(jié)構(gòu)的選擇以合理、對稱為原則，因為布局合理的結(jié)構(gòu)會降低扭轉(zhuǎn)力，使非結(jié)構(gòu)構(gòu)件保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)并降低材料的耗用。通常建筑結(jié)構(gòu)的對稱是以抗側(cè)力結(jié)構(gòu)主體為對稱，如：剪力墻結(jié)構(gòu)等。此外，建筑內(nèi)結(jié)構(gòu)的對稱的實現(xiàn)需通過建筑平面工程按規(guī)定進行布置。實現(xiàn)結(jié)構(gòu)對稱的方法有：調(diào)整結(jié)構(gòu)側(cè)心、建筑物質(zhì)心、平面形心的距離。通過對這三種方法的調(diào)整，使他們盡可能靠近，達(dá)到結(jié)構(gòu)的對稱。

（4）建筑結(jié)構(gòu)剛度的選擇

建筑結(jié)構(gòu)的剛度是設(shè)計中極為重要的指標(biāo)之一，因此必須在設(shè)計中選擇合理的剛度。合理的建筑剛度可以加長結(jié)構(gòu)基本自振周期，從而降低地震帶來的災(zāi)害，同時，采用合理的建筑剛度不僅可以減少消耗的建筑材料的數(shù)量，還可降低結(jié)構(gòu)對空間的占用率，提高整個建筑平面的利用率，達(dá)到設(shè)計合理的效果。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的結(jié)構(gòu)措施

（1）結(jié)構(gòu)體系中保持協(xié)同工作

概念設(shè)計中的協(xié)同工作被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中，它要求結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個部件之間相互協(xié)作，共同工作。這就要求結(jié)構(gòu)構(gòu)件不僅在承載力極限狀態(tài)下能保持共同工作，還要求他們具有共同的耐久時間。建筑結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)與上部工作，依據(jù)協(xié)同工作的理念，保持著一個統(tǒng)一的整體，共同承受荷載。還有磚混結(jié)構(gòu)中的上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間必須通過構(gòu)造柱與圈梁組合成統(tǒng)一的整體進行受力，而不能單獨依靠建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)自身的剛度來承受荷載。所以，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要以協(xié)同工作做為設(shè)計的理論依據(jù)。

在結(jié)構(gòu)受力時，每個構(gòu)件均能達(dá)到較高的應(yīng)力水平為設(shè)計較為理想的狀態(tài)，在多層結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，就要避免各層短柱的出現(xiàn)，目的是提高相同平面處承受荷載的能力，在日益增多的高層建筑結(jié)構(gòu)中，短柱出現(xiàn)的現(xiàn)象也逐漸增多，為了避免這種情況，需要使同層的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在相近的水平位移下。

（2）協(xié)同工作中材料利用率

協(xié)同工作不僅能夠提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時還能提高材料的利用率。一般來說，材料利用率越高，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和協(xié)同工作能力也越高。在我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要求用最少的投入獲得最大的產(chǎn)出是根本的目標(biāo)，所以，對材料的充分利用是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求。例如：矩形截面是最為常見的受壓構(gòu)件，它的構(gòu)成材料在使用過程利用率很低，分析有兩種原因：首先是梁的中和軸附近的材料應(yīng)力水平低，另外一點是梁的彎矩隨著梁長的變化而變化。這樣，對于等截面梁來說，很多區(qū)段應(yīng)力水平低?；谶@種受力狀態(tài)，采用了概念設(shè)計結(jié)構(gòu)進行分析，調(diào)整梁截面的應(yīng)變梯度，使構(gòu)件保持軸心受力，才能提高材料的利用率。于是，經(jīng)過一段時間的探索與研究，出現(xiàn)了平面桁架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是將多余材料去掉，既節(jié)約成本又降低了材料自重。

四、概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的意義

（1）概念設(shè)計之的重要性在于它彌補了結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和計算機理論相互矛盾的缺點和不足。比如在進行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，內(nèi)力計算和截面設(shè)計是根據(jù)不同的理論計算方法，而得出計算結(jié)構(gòu)與實際受力狀態(tài)不符的結(jié)果。為了彌補這種缺陷，或者實現(xiàn)在對某些難于計算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計，出現(xiàn)了概念設(shè)計與結(jié)構(gòu)措施。

（2）采用概念設(shè)計體現(xiàn)了設(shè)計的創(chuàng)新性。目前工程師的設(shè)計還處于依賴手冊、循規(guī)蹈矩和使用計算機程序進行設(shè)計的方式，這種設(shè)計方式?jīng)]有創(chuàng)新和風(fēng)格特點。采用概念設(shè)計，工程師可以根據(jù)自己豐富的工作經(jīng)驗及理論知識，結(jié)合概念設(shè)計中的新思路、新方法創(chuàng)造出具有創(chuàng)新性、合理性的設(shè)計。

（3）采用概念設(shè)計創(chuàng)造更為合理的設(shè)計

在建筑設(shè)計階段采用概念設(shè)計，可以更加合理的構(gòu)建結(jié)構(gòu)體系，通過方案的對比選擇出更加優(yōu)秀的設(shè)計。最終選取的設(shè)計方案，也體現(xiàn)了方案的經(jīng)濟性、可靠性等特點，同時也避免了在設(shè)計后期階段產(chǎn)生的繁瑣運算。

（4）概念設(shè)計可以提高工程師的設(shè)計能力

概念設(shè)計是以正確的設(shè)計理念和原則為基礎(chǔ)，可以解決設(shè)計過程中存在的問題，提高設(shè)計水平。并且利用概念設(shè)計可以判斷和分析設(shè)計中出現(xiàn)的問題，從根源處解決問題，最后使計算的結(jié)果更加準(zhǔn)確。

四、總結(jié)

國民經(jīng)濟的發(fā)展帶動了建筑行業(yè)的發(fā)展，像我國這種處在發(fā)展中國家的建筑行業(yè)，低投入和高產(chǎn)出是最終目標(biāo)，此外，在滿足這種目標(biāo)的情況下，建筑還有體現(xiàn)出自身獨特的風(fēng)格?；谶@種情況，出現(xiàn)了概念設(shè)計，概念設(shè)計是經(jīng)濟發(fā)展的必然產(chǎn)物，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用概念設(shè)計體現(xiàn)出了結(jié)構(gòu)體系的合理性。概念設(shè)計在被逐漸使用的過程中被越來越多的設(shè)計師們接受，成為目前結(jié)構(gòu)設(shè)計的主導(dǎo)思想。因此，概念設(shè)計在建筑結(jié)構(gòu)中會有更大的發(fā)展，也會為建筑設(shè)計帶來更加深遠(yuǎn)的影響。

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