概念设计在建筑结构设计中的应用分析 高安

发表时间:2020/9/22   来源:《基层建设》2020年第15期   作者:高安
[导读] 摘要:随着基础设施建设的全面开展,建筑行业获得良好发展,建筑质量与建筑技术获得相应的提升,同样也对建筑结构设计有着更为严格的标准。
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        摘要:随着基础设施建设的全面开展,建筑行业获得良好发展,建筑质量与建筑技术获得相应的提升,同样也对建筑结构设计有着更为严格的标准。基于此种背景下,概念设计基于自身优势特性在建筑结构设计中获得有效应用。概念设计从思想、方法与理论等方面,均为建筑结构提供良好的技术平台。所以,概念设计与结构措施在建筑结构中的应用,有着非常重要的作用和影响,使建筑结构设计更具科学性、合理性以及稳定性,以此建筑结构设计水平得以切实有效提升。
        关键词:概念设计;建筑结构设计;应用
        1导言
        将概念设计应用于建筑结构设计中,有助于设计人员提高设计能力,对于设计工作中存在的问题有效解决。对于传统计算理论中所存在的不足有效弥补,确保计算结果有较高的精确度,建筑结构设计得以优化。按照概念设计要求,在建筑结构设计工作中,需要重点考虑施工环境以及施工中采用的建筑材料,将概念设计有效地融合到结构措施当中,可以获得最优的建筑结构设计。
        2结构概念设计的内涵
        结构概念设计指不用数值计算,在无法进行精确数值分析、难以进行规范规定分析的情况下,运用整体结构体系和分体系、结构构件之间关系,如力学理论、结构破坏机理、实验现象和工程经验所获取的基本设计原则与设计思想用于项目整体和局部的设计。概念设计是一种宏观角度对建筑结构的总体布局、细部措施安排等的控制思想,虽然不用数值计算但需要采用概念近似估算,可以快速有效地进行方案构思,并最终选择合适的设计方案,以减少了后期不必要的设计方案变更,减少具体实施阶段的工作反复,经济性和可靠性较强。结构设计师如能充分掌握结构概念设计,就能减少设计对计算软件的依赖,高效地进行设计方案选择,也激发了建筑工程师们的创造力,使理论和实际结合起来,使建筑结构设计工作更加客观科学,同时也让建筑结构设计更加灵活,提高建筑结构设计水平,同时也有助于推动整个建筑行业的发展。
        3建筑结构设计中应用概念设计的必要性
        3.1概念设计有助于建筑结构设计方案的优化
        将概念设计用于建筑结构设计中,通过将建筑的整体架构建立起来,在研究的过程中采用对比方法,使得结构设计方案更加合理,还起到完善建筑结构的作用。应用概念设计的时候,设计人员要从整体的角度出发考虑建筑结构,对于设计的整体框架充分考虑,使得设计量减少,设计压力也逐渐减小,人力资源和物力资源的投入量减少。另外,将概念设计引入到建筑结构设计中,结构设计方案更加科学,具有较高的合理性,由此提高建筑工程质量。
        3.2概念设计有助于建筑结构设计方式的创新
        建筑结构设计需要积累大量的资料,设计人员要有丰富的设计经验,选择合适的设计方法,采用创新思维展开设计并对于结构设计不断完善。概念设计中在提高设计效率,以获得良好的设计效果,具体的设计工作中,借鉴以往的建筑工程实际设计情况,不断地总结并做好归纳,将设计思路制定出来,并从建筑结构设计的实际出发不断完善,将最优的设计思路用于建筑结构设计中。采用这种方法可以扬长避短,避免建筑结构设计中产生类似的问题,实现建筑结构设计优化。从传统角度而言,建筑结构设计中,设计人员按照规范要求展开设计工作,确保设计方案符合标准性,更加规范而且有一定的完善性,但是也存在不足之处。在设计中对计算机设计软件存在依赖性,对计算结构是否准确不能有效判断,就会导致质量隐患和安全隐患不能及时发现,这就是缺少概念设计的结果。发挥概念设计的指导作用展开建筑结构设计,设计人员针对设计理念相互交流,新的设计灵感被激发出来,使得设计方案实现创新,而且符合建设要求。
        4概念设计在建筑结构设计中的应用分析
        4.1选择合理的结构方案
        合理的结构方案中应该包含科学合理的结构形式和体系,该结构体系必须受力明确,具有清晰和简便的传力系统。在高层建筑平面设计中,必须注重概念设计,在设计方案阶段就应该先保证所设计的方案是完全符合受力要求的。

合理的结构方案是开展结构概念设计的前提,而结构方案想要更加科学合理就需要满足和调节建筑要求,和水暖、供电等其他专业进行协商,然后确定结构选型和结构方案。结构体系选择时应考虑地震作用的大小,选择合适的结构形式。结构概念设计可以从平面和竖向分别考虑。
        4.2应用概念设计需要对材料利用率予以考虑
        在使用建筑施工材料的时候要提高材料的使用效率,就要确保概念设计与结构设计协同,随着两者的协同度不断提升,建筑材料得以合理利用,避免造成材料浪费的问题。但是,并不是概念设计与结构设计有较高的协同度与材料利用率提高成正比,也成反比,即便两者有较高的协同度,也会存在降低材料利用率的问题,所以,将材料利用方案制定出来是非常必要的。从建筑设计实践经验出发,在设计受弯构件的时候采用矩形截面,还要与梁所具备的特点相结合,梁截面也在盈利梯度的变化情况下也会产生变化,由此增加材料的利用率。所以,平面梁架的应用使得载重减小,有助于提高经济效益。
        4.3平面设计
        为提高建筑的抗震能力,在平面设计时宜选择规则的结构布局形式,控制结构的扭转,避免薄弱连接,可设置抗震缝将结构划分成若干抗震单元。在高层建筑平面设计中,由于建筑需要承受更多的风压,所以必须保证建筑外形是流线型,如圆形建筑平面的风荷载较矩形平面的小。平面上两个正交方向的刚度宜尽量接近,抗侧力结构(柱、剪力墙)宜设置在四周,以增大整体的抗侧刚度及抗扭刚度,同时,应加大梁或楼层的刚度,使柱(或剪力墙)能承担较大的整体弯矩。
        4.4竖向设计
        高层结构抗侧力结构的刚度应从下往上逐渐过渡,避免因为突变而减弱了对水平荷载力的抵抗能力。竖向设计时可以通过“刚柔并济”的方法加强某些构件,减弱某些构件,如美洲银行大厦,通过设置较大刚度的束筒和较弱的连梁,达到很好的消能减震的作用。另外结合建筑的要求,结构可以进行适当创新设计,如深圳万科中心设计采用斜拉索的结构形式,采用了类似于斜拉桥的设计方法,在首层形成了连续大空间。
        4.5结构体系中保持协同工作
        概念设计有关的协同工作,位于建筑结构设计同样获得良好的应用,协同工作要求结构内部各构件应保持相互协作与共同工作的正常状态,此种协同效应要求结构构件在承载力极限的标准条件下,不但可以完成共同工作,同样具备共同耐久性。除此之外,建筑结构基础以及上部,当受到荷载的情况下,保持统一整体,对荷载进行共同承担。砖混建筑结构中,为维持协同工作,需利用构造柱与圈梁的作用,使结构可以形成整体并共同受力,以防建筑结构仅通过结构刚度承受荷载。随着高层建筑结构数量的不断增加,短柱现象也更加常见。不过,为确保各构件均能够具备良好的应力水平,位于多层机构设计中,应尽量减少短柱的存在,使相同平面承受荷载的基本能力得到有效提高,所以,应确保同层抗侧力结构保持相同或是接近相同水平位移,确保结构体系中可以实现协同工作。
        5结束语
        总之,随着建筑行业稳定良好发展,低投入以及高产出始终使建筑行业领域的重要发展目标。同时,建筑结构设计中,通过对概念设计的科学合理应用,使建筑结构设计更具科学性、合理性以及稳定性,并有利于建筑项目的顺利进行。同时,随着概念设计的普及推广以及科学应用,概念设计也成为重要的设计思想,设计人员应当不断增强对概念设计与结构措施的深刻认识与科学应用,对建筑结构设计采取合理优化,使建筑质量可以得到切实提高,推动建筑行业的良好发展。
        参考文献:
        [1]丁可.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,2016(06);129.
        [2]杨理.概念设计在当前建筑结构设计中的应用[J].居舍,2019(34);133.
        [3]李男.建筑结构设计中的概念设计[J].居舍,2019(34);95.
        [4]王旭,王传伟.建筑结构设计中结构概念有效应用的核心思路[J].中国标准化,2018(22);49-50.
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