概念设计在建筑结构设计中的应用

朱 捷

（浙江东南建筑设计有限公司 浙江 杭州 310000）

一、前言

经济的发展极大改善了人们的居住环境。在建筑结构设计中，越来越注重建筑的适用性和安全性能，建筑结构概念设计对于提高建筑的安全性和舒适程度起到了积极的促进作用。

二、概念设计概念

概念设计，就是以人的构思为主体的设计。这种设计不需要经过计算机来进行精确的数据计算，而是由建筑设计人员依据自己的工作经验以及对整体结构布局的了解和判断，来对建筑的设计方案进行正确的构思。从宏观上来决定需要建造建筑的结构等基本问题。每一件设计作品的任何环节都离不开概念设计的指导，不管是整体部分的大方向，还是关键部分的精细部分。不管科学技术如何突飞猛进地发展，设计始终是一件以人的思维为主题的事情，计算机技术再高端也只是人类制造出来按照一定的模式计算的工具，永远不能取代人的思维在设计中起到的掌控大局，指领方向的作用。一件好的设计作品，必须得有正确的概念设计来引导方向。这样才能避免由于自身经验不足或误判而产生的不符合客观事实的建筑设计作品。进而产生出考虑周到，结构设计合理，外形美观，富于美学效果的优秀作品。

三、概念设计的原则

1、结构的规则性

建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。严重不规则的结构体系，不仅会导致建筑难以具备必要的承载能力、变形能力和刚度，而且由于部分结构或构件的破坏会使整个结构丧失承受风荷载、重力荷载和地震作用的能力。结构的竖向和水平布置应当具有合理的承载力分布和刚度，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。面对这种情况，要对可能出现问题的薄弱部位，采取有效的措施予以加强。建筑的结构体系宜具有多道抗震防线。

2、规则结构的主要特征

规则结构通常是指建筑体型（平面和立面）规则，结构对称并具有较好的抗扭刚度且平面分布均匀。结构竖向布置均匀，结构的刚度、质量和承载力分布均匀，没有突变。建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构出现侧向刚度和承载力突变的情况；建筑及其抗侧力结构的平面布置宜对称、规则，并且具有良好的整体性。

3、规则平面布置需满足的要求

结构平面布置必须考虑到抵抗水平和竖向荷载的问题，应满足受力明确、均匀对称、传力直接、减少扭转的条件。在地震作用下，建筑平面应力求简单规则，而风力作用下则可适当放宽。抗震设防的建筑，平面形状宜简单、对称、规则，以减少震害。在建筑的独立结构单元内，应当使结构平面形状简单规则，承载力和刚度分布均匀。不应采用严重不规则的平面布置，减少偏心。

四、概念设计在建筑结构设计中的重要作用

1、概念设计所展现的是一个结构设计师创作理念的重要部分

一个优秀的结构工程师，就是在有限的空间内来完成整体的设计方案，并且能够很好地处理构件与结构之间的关系。随着设计师工作经验的丰富，设计出的建筑必然会越来越新颖、越来越完善。而设计方案越合理，人们对于建筑物的认可度就越高。但是就目前的情况而言，很多的工程师太过于依赖一些辅助性的工具（如规范设计手册、计算机的程序等），造成了其思维空间的局限性；对新技术和新的工艺拒绝采纳，害怕使用不当造成坏的影响；对现行的结构理论与计算机的程序有偏差，出现的问题不能够及时地发现处理。以上问题是结构设计工程师在今后的设计过程中需要考虑到的和要避免发生的。

2、概念设计的重要性体现在方案设计阶段

在设计的初始阶段，结构工程师要灵活运用所掌握的知识，根据各种结构的特点和的设计经验，制定出合理实用、效果好、成本低的结构方案。在设计过程中，要明确各结构体系之间的差异，才能在设计方案的时对结构体系进行有效的构思，从而使方案具有很好的经济、可靠性能。因此，对于设计概念的掌控是确保正确设计原则的关键所在。当存在技术问题的时，用概念设计来分析比数据的统计更为方便，判断构造的合理性也更快捷。

五、建筑结构设计中概念设计所要注意的事项

1、选择合适的基础方案

对于一件建筑设计作品来说，方案的敲定对最终成品的影响非常之大。建筑基础选型设计不仅关系到住户的生活体验感受，更会影响到住户的人身安全。在许多建筑工程中，一些建筑的结构与所处的地基条件非常不协调，有些建筑上部体积非常大，但是基座仅有几根柱子作为支撑，这样的建筑不仅在美学上不具有美学效应，而且连基本的安全保障都不能提供。此，建筑设计人员和施工人员在进行建造之前，就应该调查分析好各方面的环境因素，调查地质条件，结合实践工作经验，依据经济适用性，美观性，安全性等性能方面认真设计选定最终的设计，正确掌控建造大局。

2、选择合理的结构设计方案

结构工程师必须在考虑结构设计方案的安全性、经济性、实用性和合理性的基础上实施设计，根据设计者所掌握的理论知识，结合平时的工作经验，制定一个有效的设计方案，同时要对可能发生的问题充分考虑到，如应受力、抗震部位薄弱的地方等。总之，结构设计师必须对材料的选择、建筑的结构特点、设计的要求等进行综合性的系统分析，在多种方案中选出一种最为合理化的设计方案。

3、恰当选用计算简图

建筑设计师在结构计算过程中用到的计算简图如果选用不当，将直接影响建筑结构，甚至造成安全事故。因此，选用正确的计算简图十分重要。结构设计师要结合实际的情况，合理设计计算简图，并且要用相应的结构来加以保障。另外，结构设计师还要考虑的是实际结构的节点不可能完全是刚结点或是铰结点，要使计算简图的设计误差在允许范围之内。

4、正确分析计算结果

在目前的建筑结构设计中，计算机的运用是必不可少的，由于不同软件会存在很大的差异性，导致计算结果会有所不同。因此，结构设计者在设计的同时必须熟悉掌握计算机的应用程序，意识到数据对于设计的重要性，仔细的核对相关数据，并且要能够通过平时的经验准确的判断出数据的对与错。