概念设计在建筑结构设计中的应用分析 张海

发表时间:2021/6/3   来源:《基层建设》2021年第3期   作者:张海
[导读] 摘要:社会经济的不断进步带动了建筑工程的发展,在当前环境下人们对于建筑的结构性能提出了更高的要求,对建筑结构设计质量有了更多的关注,建筑设计师逐渐提高了对于概念设计的应用,其为建筑结构设计的贡献也逐渐增加,体现出了概念设计的突出作用。
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        摘要:社会经济的不断进步带动了建筑工程的发展,在当前环境下人们对于建筑的结构性能提出了更高的要求,对建筑结构设计质量有了更多的关注,建筑设计师逐渐提高了对于概念设计的应用,其为建筑结构设计的贡献也逐渐增加,体现出了概念设计的突出作用。本文对建筑结构设计中概念设计问题进行了分析。
        关键词:建筑结构;概念设计;安全
        前言:
        社会经济的快速发展推动了建筑产业的进步,加快了建筑领域设计技术完善的脚步,并提出了基于概念设计的建筑场地设计、地形调查、主体结构、参数计算等设计。只有不断优化设计方向,扩展现有的建筑设计思路,降低外界环境对建筑性能产生的影响,才能保证建筑结构的整体抵抗能力,实现现代化发展。
        1、建筑结构概念设计概述
        随着时代发展,建筑领域中的发展理念也不断创新,而概念设计在建筑结构设计中的有效应用也是近几年提出的新型设计理念,是感性规划与理性分析两者的有机融合,合理应用概念设计,可以引导相关设计人员客观对待实际问题,提高建筑设计实效性,如今概念设计在建筑结构设计中的应用也逐渐增加。结构设计和概念设计占据着重要的地位,通过对二者合理应用,能从根本上提升建筑结构的设计水平和质量,为建筑行业快速发展提供动力。概念设计指的是设计人员根据实际的建筑规划,分析多种因素,形成的一种想象设计。为满足人们不断变化的个性化需求,建筑设计理念创新发展,概念设计理念被广泛的应用在建筑结构设计中,充分发挥出其设计优势,促使整体结构效果得到提升,适应时代的发展。
        2、概念设计在建筑结构设计中的应用
        2.1方案选择
        概念设计是一种科学的建筑结构设计方法,根据设计师以往设计经验,结合实际项目考察结果,通过反复的分析比较和方案调整,可以得到最优化的结构设计方案。传统设计方式下,设计师通常根据常规设计理念进行结构设计,导致设计方案创新性不足,无法满足新时期对于建筑发展要求。结合概念设计进行结构设计,可以在设计师原有经验基础上,融入时代新元素,增加先进设计思想,使整个建筑能够呈现出一种创新性精神。  建筑场地调查是设计工作的基础之一,大部分出现质量问题的建筑都有地形调查不利有关,进行概念设计尤其需要了解地形因素。首先根据现阶段的建筑场地实际情况进行设计,收集相关的详细资料,了解地下水水位、土质等因素,确保调查工作科学有效。保证设计在符合要求的基础上呈现出最大的安全性能。通过对方案进行分析比较,避开地质条件危险区域,为工程施工提供良好的环境基础,需要应用到先进的地质勘测技术,并通过采用信息化系统进行地质条件分析,得到可靠的评价结果。同时,对结构体系进行优化,以结构的实际特点为基础,进行合理的分析,并以当前的建筑、环境、载荷等因素为依据,对当前的符合标准进行优化选择,明确其自身判定的关系,提升整体设计效果。
        2.2抗震设计
        设计人员应收集相关资料,了解当地地震发生的概况,避开危险地段,如果地形条件特殊,需要进行建设,可以采用不规则性结构设计、增加转换层等,提升建筑应对地震破坏的能力。同时,在运行建筑模型的基础上,对参数以何种比例进行设计分析,才能够最大程度的提高建筑的抗震性能,经反复验证,确定某一比例最为合理时,即可以该比例为基础,设计建筑结构。设计建筑结构时,可以将隔震效能概念设计方法应用进去,把建筑结构顶部区域进行反摆设置或在建筑基础和建筑结构主体之间设置有效隔震层,提升建筑的抗震效果。实际上,从多方面进行分析,配筋数、结构刚度以及地震力三者之间存在明显就的关系,并且呈现出正比,由此可知,地震力越强,当前的建筑结构刚度越高,其配筋数量也越多。在设计中设计者不能随意进行配筋数设计,应结合实际的震力情况进行调整设计,保证其建筑具有良好的抗震性能。积极进行合理的创新应用,发挥出概念设计的优势,有效的调整震力、配筋数以及建筑刚度之间的关系,提升建筑的整体抗震性能,合理进行设计,降低地震对建筑产生的影响。


        2.3基础结构设计
        建筑基础是在结束建筑施工场所选择之后实施的,针对建筑场地和建筑实体的需求,科学选择建筑基础。建筑基础可以分成三种形式,分别是箱型基础、筏基基础、桩基基础。在选择建筑基础的过程中,需要结合建筑物地下室状况、地基承载力、建筑承重能力、建筑整体结构等因素来选择。其中深埋程度对于高层建筑来说十分重要,能够影响建筑的安全性,通常选择桩基地基作为高层建筑的底层基础。桩基地基适用于各种松软性地质,具有较高承载力,因此能够满足高层建筑发展需求,保证建筑的整体结构性符合当前的要求,提升其承载能力,提升整体性能。桩基础主要是指在建设过程中灵活利用桩进行地基结构优化,合理进行地基建设,利用该类型的优势进行合理的优化,提升建筑自身的整体承载力与性能。箱型基础主要被应用在工程项目中,并灵活利用该基础的均匀性与整体性特点,将其结构的载荷进行传递,尽量实现从上传递至下,提升其整体性能,优化建筑结构,保证其符合当前的设计需求。应用箱型基础进行建设能够将建筑上层的承重力转移到建筑地地基上,提升建筑整体刚度,强化建筑内部结构,预防建筑物因为地基受力不均所导致的塌陷问题。针对那些建筑上部区域负担较大的状况,可以使用筏形地基进行建设,帮助承受能力低的建筑转移上部地基承重力,提高建筑结构稳定性,减少材料消耗和时间消耗。建筑实体追求的是抗侧结构与内部结构的对称性,利用平面形心、物质心和结构钢心的相似性调整建筑对称性,保证建筑整体稳定性。
        3、建筑结构概念设计优化措施
        3.1 设计步骤的优化
        优化设计步骤,是优化建筑结构设计效果的主要措施之一。建筑结构设计时,设计人员应首先建立管控机制,确保管控机制与建筑结构设计需求相符合,提高结构设计的合理性。根据计算机软件类型的不同和建筑结构的变化,所产生的影响也各不相同,如果没有选择正确的设计软件,就会导致计算结果出现误差,结构设计人员通过计算机分析计算,得出最终成果,并根据自身经验对结果进行合理甄别,从而能够保证计算准确性、真实性。例如:设计人员可首先利用建筑信息模型软件,建立建筑信息模型。在此基础上,将当前最优的设计方案,传输至模型当中。通过运行模型的方式,观察以该方案为基础所设计的建筑结构,是否能够满足各方面要求。最终达到优化设计流程、提高设计步骤谨慎性、提高建筑结构设计水平的目的。
        3.2 重视建筑参数计算
        建筑设计的各项参数中,一般以刚度为核心,所谓刚度,是指建筑能够承受破坏的能力上限,体现的是建筑的稳定性。进行概念设计时,要求设计人员针对当地实际情况进行反复计算,包括沉降率、水位、土质条件、建筑自重等。合理的选择设计方案,可以延长建筑的使用寿命,刚度计算一般遵循保持空间利用率、提升空间利用合理性、低耗材、高美观度原则。如使用金属幕墙、石材幕墙的高层建筑,应确保建筑刚性足以承载额外增加的材料重量,可在设计的过程中适当增加钢筋用量,提升建筑刚度。
        3.3 优化建筑主体结构
        积极进行主体结构优化,明确建筑的使用需求,进而促使建筑的整体的柱墙竖向支撑系统的整体性能得到优化,保证楼层质量,通过明确建筑的承载能力,提升建筑的安全性能。建筑主体结构一般要求对称合理,除上一小节所述应对地震需求进行的不规则设计外,一般在结构上需要严格对称,以此降低建筑面临的扭矩力。一些建筑出于强化特殊功能的考虑,内部可能带有非结构性特点,如室内大厅、大型会议室等,如果存在上述情况,要求加强主体结构剪力墙的承重水平,通常在原有设计的基础上额外进行5%-8%的加厚,部分室内区域则延伸原剪力墙长度5%-10%,剪力墙等承重结构以及可能影响建筑力平衡的构件设计也要求实现对称,避免扭矩力的增加和不规律变化。此外,如有必要可以加设转换梁,提升建筑应对拉应力的水平,强化力的转导,达到稳定建筑结构的目的。
        4、结语
        总之,在当前的时代背景下,建筑行业逐渐兴起,灵活应用当前的概念设计可以从根本上实现建筑的主观能动性设计,促使建筑的结构性、安全性以及合理性得到提升。
        参考文献:
        [1]王剑博.建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用探析[J].居舍,2019(03):125
        [2]李忠.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].建材与装饰,2017(25):72-73
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