建筑结构设计中概念设计的应用 宋世虎

发表时间:2020/7/27   来源:《基层建设》2020年第9期   作者:宋世虎
[导读] 摘要:近年来,城市化建设不断加快,我国建筑行业实现了突破性发展,高层建筑数量持续增多,建筑结构也变得十分复杂。
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        摘要:近年来,城市化建设不断加快,我国建筑行业实现了突破性发展,高层建筑数量持续增多,建筑结构也变得十分复杂。建筑结构设计直接决定着建筑工程的安全性与可靠性,必须高度重视建筑结构设计。而概念设计作为一种全新的设计理念,在建筑结构设计中应用概念设计,能够保证结构设计的科学性、可行性以及合理性,切实保证建筑工程的质量。文章介绍了概念设计内容,以及建筑结构设计中概念设计的重要性,分析了建筑结构设计中概念设计影响要素,并进行了概念设计案例研究。
        关键词:建筑结构;设计;概念设计;应用
        引言
        概念设计是指将建筑工程概念作为基础,结合建筑工程的客观规律来达到建筑工程要求的设计方法,在设计的过程中可以科学、合理地调整设计对象,尽可能实现建筑工程的宏观设计。随着人们生活品质的提升,对于建筑结构的要求也越来越严格,为了紧跟社会时代发展的步伐,在建筑结构设计中充分应用概念设计这一方法,这种方法能够有效地提高建筑结构设计质量。为了不断地完善概念设计这一体系,设计人员需要将自身累积的经验、精确地计算方法按照相关规范条例来优化概念设计,确保概念设计的优势能够在建筑结构设计中充分发挥出来。
        1建筑结构设计中概念设计的简要概述
        我们都知道,设计规划是建筑工程项目最开始的环节之一,完成项目决策之后,就需要对整个工程结构加以设计,结合客观准确的施工数据和施工要求,参考各方意见,完成施工设计方案,整个规划过程不仅严谨全面,更要求各数据信息明确、施工环节清楚,以对具体施工质量加以保证。现代建筑施工设计中不仅要凸显严谨,保证质量,更追求全局观,对于施工设计外的问题,比如提高建筑美观度、安全性、整体化等,就需要结合概念设计,其主要是指在未经过详细数据测量计算下,结合建筑知识、感官以及经验对建筑结构加以规划,使其框架更加科学稳定,解决施工难度和问题。所以要想完成概念设计,设计者不但要具备足够的建筑结构设计知识和经验,更需要对项目目标有全面且综合的分析。概念设计在建筑结构设计中有效应用有很大优势:启发设计人员以新思路完成结构设计,打破传统设计理念的限制,将建筑结构整体性能结合考虑,减少某一项结构中过多资源投入,从而加强建筑成本控制;此外还能促进建筑结构设计优化,将以往破碎、零散的施工结构整合起来,其施工目标和表现性能加以统一,使各建筑构件与组成部分之间的关系更加明确,结合结构承载力以及施工环境变化情况提高设计方案的安全性,减少施工问题和隐患。概念设计一般会遵循这么三个阶段:①分析阶段,是对各施工要求及标准的全面了解与分析,建筑项目的具体用途、施工目标、建筑方要求等,尝试结合问题完成设计构思;②综合阶段,这一过程中主要是结合建筑知识和经验对设计构思加以完善规整,完成整体规划,设计者通过图纸或电脑软件等将抽象想法表现出现,逐步细化,完成整体设计;③评估阶段,在前两个阶段中会设计者会出现很多种思路和想法,需要进一步多元结合施工标准、成本等开展综合评估分析,对各种设计的特征以及可实施性进行评判,选取最佳的设计理念作为建筑的参考。
        2建筑结构设计中概念设计的应用
        2.1科学合理地选择建筑场地
        项目工程设计中最重要的是施工场地的选择,这是决定该项工程能否顺利竣工的核心要素,在建筑设计中起到决定性的作用。在开展建筑施工场地的选择中,要充分考虑到防护安全距离、建筑结构是否牢固、日光照射具体时长等要素。除此之外,还要在建筑设计环节中充考虑到抗震因素,尽量避开一些危险地段的选址,主动放弃一些在地震带或者容易出现自然灾害的地方,在不能避免出现问题的时候要充分增加抗震措施,进而保障建筑的安全使用。在开始设计工作之前,工作人员需要观测建筑物抗震点是否可发挥实际作用,并对施工场地的地质情况加以调查。这样能够尽量减少安全隐患问题的出现。

相关设计人员要根据实际情况制定科学合理的设计方案,不断强化设计量,保障建筑施工顺利进行。
        2.2抗震设计
        在正式进行建筑结构设计之前,首先要做的就是分析建筑场地,对于抗震方面的设计,通常情况下会要求设计师明确施工中使用的混凝土等级、初始尺寸等参数信息,之后根据建筑结构刚度进行计算,得出地震力大小参数,以此来明确后期实际施工中所需要的配筋数量。从整体上来看,结构刚度、地震力以及配筋数量三者之间是呈相关的,换句话说若结构刚度大时,地震力大小也就会增大,同时需要配筋的数量也会随之增多;相反,若建筑施工中需要用到的配筋数量多时,则说明结构刚度比较大,地震力也随之增大,以上也就在一定程度上加剧了地震力度,也就无法切实达成抗震成效。而通过应用概念设计,能够为建筑结构设计师在实际设计中带来设计灵感,扩宽设计思路,不会受到因传统设计带来的限制影响。例如在隔震消能方面的概念设计,将隔震层设置在建筑物主体和各基础之间。在建筑物顶端位置设置反摆等,以上都会在很大程度上减少地震效果,同时也就达成抗震设计成效。
        2.3提高结构材料的选用标准
        对建筑物来说,应用发挥支撑作用的建筑材料是建设的核心和基础,确保建筑可行性的关键是要选择合理的建筑材料,这样才能有效提升建筑物的空间利用率和自身的便利属性。在选择结构材料的时候,建筑设计人员应该以基本的建筑要求为出发点,确保选择的结构材料能够满足建筑结构多样化的要求,如在选择支撑材料的时候,材料是韧性和延展性最重要的考量要点,应确保材料的支撑效果最大化,同时还要在焊接材料或是不同材料搭配使用的时候,考虑到相关方面的内容。建筑结构中所需的混凝土在进行选择的时候,材料的弹性和强度是首先需要考虑的,应确保材料能够发挥最佳的支持效果,从而有效保障建筑物的安全性和可靠性,提升建筑物的品质和质量。
        2.4概念设计在建筑剖面设计中的应用
        概念设计在建筑剖面设计中主要是设计建筑的竖向结构和传力立,因此需要从以下几个方面进行考虑:①严格控制锚固深度。在进行建筑结构设计时需要严格按照相关标准来控制锚固深度,确保锚固深度在合适的范围中,使建筑结构的中心点降低,提高建筑结构的稳定性。②确保建筑高度比合理。建筑的高度比是非常重要的一个设计内容,为了确保概念设计中高度比的正确和合理,设计人员需要进行仔细的计算和核对,将建筑结构高度比控制在合理的范围中,不仅提高了建筑结构的安全性,还能够控制一定的建筑造价。③建筑结构过渡需缓慢。由于目前大多数建筑都是高层建筑,竖向结构和传力受到许多因素的影响,因此基础层到顶层的竖向传力需要尽可能缓慢的过渡,以免建筑竖向结构刚度出现较大变化,不利于建筑结构的稳定。缓慢地进行力的过度能够有效地提高建筑结构的水平荷载力。
        结语
        随着我国建筑行业的不断发展,概念设计在建筑结构设计中发挥的作用越来越重要,所以结构工程师应该在设计中科学地应用概念设计,根据概念设计理念合理指导建筑结构设计各个环节与过程。由此不仅能够保证建筑设计方案的科学性、合理性以及可行性,而且还能够实现建筑材料利用率的最大化,切实提高建筑工程的建设质量,促进建筑行业的进一步发展。
        参考文献:
        [1]宋倩.建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用探析[J].工程技术研究,2019,4(11):159+167.
        [2]刘万民.建筑结构设计中的概念设计及结构措施[J].住宅与房地产,2019(25):80.
        [3]王娟.浅谈概念设计在建筑结构设计中的应用[A].《建筑科技与管理》组委会.2017年9月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].《建筑科技与管理》组委会:北京恒盛博雅国际文化交流中心,2017:30-31.
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