建筑结构设计中的概念设计汤洪钢

发表时间:2020/6/8   来源:《建筑实践》2020年2月第4期   作者:汤洪钢
[导读] 随着时代的不断进步与人们生活质量的提高,概念设计是现代建筑结构设计中的一种重要设计理念,
        摘要:随着时代的不断进步与人们生活质量的提高,概念设计是现代建筑结构设计中的一种重要设计理念,其能够实现建筑结构的多种设计内容要求。设计人员在应用概念设计模式进行建筑结构设计时,应综合考虑建筑工程的具体特点,结构型式和布局以及工程设计建设的经济性等多种因素,从而实现优化结构设计方案,降低建筑工程造价成本,合理配置资源,完善建筑结构的各项使用功能的目的。
关键词:建筑结构设计;概念设计;结构措施
引言
        建筑结构设计指的是在规划建筑物结构方案的阶段时,建筑项目的总工程师将现有的结构形态与自身的工作经验结合在一起,从而深入探究建筑结构设计的合理性与实用性,评估其成本造价及综合效益,并在确保满足业主单位基本需求的情况下对建筑结构的整体布局进行不断优化,最终取得提高设计质量的根本目的。
        1概念设计的内涵
        概念设计是指建筑项目初始设计的合理化。通常,概念设计在特定设计中给出,它没有经过精确数值计算和理论分析,只能规划整体结构和子结构之间的力学关系和结构构件的延展性。作为中国建筑设计的重要内容之一,设计师会根据建筑工程整体布局和特殊要求,给出优化设计方案。在建筑结构的计算理论中,经常出现计算不符合实际情况的现象,需要工程设计师及时优化相应的概念设计,并利用自身工作经验,提出更加经济合理、结构安全的设计方案。概念设计主要依靠个人经验,在实际建筑结构设计中有助于开拓设计人员设计思路,提高创新意识。过去建筑结构设计把建筑结构稳定性放到重要位置,使用高标号混凝土,超筋配置,不利于成本控制,工程投资造价高昂,如今概念设计的应用可以改善这种困境。
        1建筑结构概念设计理论
        建筑结构设计中的“概念设计”是基于设计者的思维形式,对客观的建筑结构的本质特征进行的宏观设计的判断,以规范化的设计为原则,确定设计方案和理念。例如在高层建筑结构设计中,对于地震作用、风效应、建筑结构的真实效应等不做具体的数值计算,而是结合建筑结构中的总体布置,依据建筑结构设计规范的相关要求,从建筑结构总体布置看,确定有效的抗震结构设计措施是最关键的。从理论的角度进行分析,在高层建筑结构设计的过程中,概念设计的要求与实施比一般的数值模拟设计等更有实际意义。从工程实践角度分析,如何维护好建筑师与结构设计师之间的合作关系,比较选择建筑结构设计体系,成为概念设计的重要工作。
        2概念设计在建筑物结构设计中的应用路径分析
        2.1地形地质的设计
        在建筑工程项目当中,如果涉及到地下室的设计工作,需要全面提升整个建筑工程结构的抗震性能。分析建筑工程项目的岩土勘察报告内容,在此基础上决定要使用的桩基础形式,全面提升建筑工程的质量与施工进度。设计工作中要对建筑桩基的等级进行划分,并且要明确工程项目的桩参数设计。
        2.2概念设计在抗震设计中的应用
        根据结构设计的要求,在抗震设计中需要工作人员详细了解混凝土等级,初始尺度等关键数据的影响,确定结构刚度。所以在抗震设计中,需要在了解工程项目结构刚度水平的基础上,根据本地区工程项目的经验等,评估地震力水平。同时还需要注意的是,由于结构刚度,配筋数量与地震力之间存在着相关的关系,所以在概念设计阶段,需要将抗震设计转化为具体的参数标准,调整配筋数量。在整个设计中,工作人员采用BIM技术,构建面向建筑物地震设计的结构模型,将设计的配筋量等作为关键参数输入到模型中后,模拟地震发生时的环境,并根据模型仿真结果,判断抗震设计方案是否合理,优先处理其中的不合理指之处并根据结果做出调整。


        2.3概念设计在建筑平面设计中的应用
        目前建筑工程项目中,高层建筑越来越常见,为了确保此类建筑物平面设计的质量,工作人员需要根据概念设计的相关方法,对各项影响因素做出识别,提高整体设计质量。因此在设计过程中,需要按照风荷载等关键指标,对整个建筑物的性能做出识别。按照概念设计的结果,根据不同设计类型,风荷载对建筑物结构所产生的影响,思考能否通过合理的设计让风荷载的影响降到最低。所以为了实现这一目的,需要对风荷载水平进行识别,在对相邻建筑物的风荷载水平做判断的情况下,根据分析结果来评估设计的合理性,确保设计后的建筑具有良好的抗风能力。
        3结构措施分析
        3.1正确使用结构体系
        结构体系是建筑工程项目的关键因素,而通过概念设计的方式对结构体系进行完善的关键在于如何提升各项要素的契合度,既要确保各项要素有机结合,又要发挥出一加一大于二的效果。在构建结构体系的过程中,需要充分尊重基本的物理学原理,且通过合理的结构措施手段应用来提高各个关键结构部位的牢固性和使用寿命。同时,设计人员需要关注外部因素对建筑结构质量及寿命的影响。
        3.2重视建筑结构设计的本质
        尽管概念设计对于建筑物的优化效果较为明显,尤其是在提高建筑外观的美观性方面,但建筑结构设计的本质依然为保证建筑物稳定性为基础,若建筑物的稳定性不足,则不仅会面临较大的安全隐患,更会降低建筑自身的实用价值。因此,设计人员需要应用具有稳定性特征的结构措施,并通过由点及面的方式,来促使建筑整体的承载力提升。
        3.3结构材料的选择
        在符合抗震高强度要求的条件下,高强度的建筑材料结构对于抗震影响十分有利,同时在保证对构件的延性能力具有重要作用。高强度的混凝土在使用的过程中,能够有效保持整体建筑结构的稳定性,可利用增加有效的建筑结构截面面积的方式,满足建筑结构功能的需求。在高强度钢筋使用的环境下,可以通过有效减少钢筋的配筋量,提高整体建筑结构的安全性。
        3.4结构布置
        在建筑结构整体布置的过程中,概念设计是一个重要的理论概念,在抗震性能较好的建筑结构中,建筑师与结构师的高效配合是避免造成整体结构扭矩偏转、传力不精确等原因的重要措施。例如在我国唐山大地震的过程中,扭矩的偏转造成的框架结构的不规则变化,产生了不对称形状的扭转破坏。在抗震设计中,合理地进行受力的对称设计,对平面和立面结构保持对称具有重要作用。
        结语
        概念设计既是现代建筑结构设计中的重要设计理论,同时也是建筑结构设计的有效方式,因此设计人员应在建筑结构的设计中充分运用概念设计模式,对建筑结构设计方案进行优化,提高其合理性和可行性,确保建筑结构的质量和安全能够符合结构设计规范。同时设计人员还应在概念设计理论的指引下,优化资源配置,降低工程造价,提高工程项目的经济性。此外,设计人员要加强技术创新和设计理论的创新,全面提升我国建筑结构设计行业的水平。
        参考文献
        [1]刘启农.建筑结构设计中概念设计的运用.四川建材,2019(06).
        [2]苑林娜.建筑结构设计中概念设计的研究.化工管理,2019(14).
        [3]刘海峰,韩晓南.概念设计在建筑结构设计中的应用.居业,2019(12).
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