概念设计在建筑结构设计的应用

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1概述概念设计基本内涵

在现代建筑结构设计工作中，概念设计是一个重要的设计理念，其为实现建筑结构设计的各项内容提供了完成的有效渠道，建筑结构设计内容见表1[1]。设计人员运用概念设计理念，结合建筑结构的设计特点和要求来优化建筑结构的设计方案，提高建筑结构设计的质量和效率，使建筑结构设计更加科学合理，并达到合理配置资源，降低工程造价，为工程项目创造更大经济价值的目的。运用概念设计理念不仅能够在建筑结构的设计初期对各种影响因素进行综合性的分析评价，还可以为设计人员的创意发挥提供充分的空间，使建筑结构的设计方案更具个性化特点。此外，运用概念设计理念进行建筑结构设计时还要全面了解建筑工程的各种资料数据，提高设计方案的可行性，为施工建设创造有利条件。

2在建筑结构设计中运用概念设计理念的主要方向

2.1应用概念设计理念进行建筑基础设计。运用概念设计理念可以使建筑基础结构设计更加科学合理，设计人员应从概念设计思路出发，对建筑工程所在区域的地质特点、土体条件、实际负载以及环境情况等进行综合性的分析，并结合建筑工程的使用功能以及相关的多种因素来合理选择建筑基址，以保证基址选择能够满足工程建设的需要。同时在建筑基础结构的设计中，还应运用概念设计理论来进行变刚度调平结构设计，对建筑主楼结构通过采用桩筏等设计方法来进行强化，而裙房则应尽量设置在天然地基之上，利用选择不同的基础形式来实现对主裙楼进行变刚度调平处理的目的，从而对建筑基础沉降差进行有效的控制，这样可以在设计方案中减少设置的沉降缝以及后浇带的数量，优化建筑基础结构的设计方案[2]。2.2应用概念设计理念进行抗震设计。在建筑结构的设计中，抗震设计是重要的设计内容之一。但是由于地震的发生通常存在较高的不确定性因素，难以通过计算分析来对建筑结构的抗震能力进行准确的设计。因此设计人员应运用概念设计理念，将设计的重点从整体布局扩大到细部强化，这样可以防止建筑结构由于局部的薄弱变形而影响整体结构的抗震性能。同时运用概念设计理念来进行抗震设计还可以通过多道抗震防线的设置来形成整体性的抗震系统结构，并通过延性构件分体系的相互连接以及塑性变形等因素来对地震能力进行有效的分散或吸收，从而提高建筑结构的抗震性能。2.3应用概念设计理念对设计方案进行对比分析。运用概念设计模式来进行建筑结构设计的根本目的就是提高建筑结构的安全性、可靠性以及经济性，因此需要在概念设计理念的指导下对不同的设计方案进行对比分析。在分析中既要对建筑工程的地形地貌、结构型式以及荷载分布等因素进行综合性的考虑，而且还要积极运用建模模拟等信息技术来对不同设计方案进行更加全面的对比，从而对设计方案加以优化，提高设计方案的可行性和经济性[3]。2.4建筑结构设计中概念设计理念的实际应用分析。2.4.1工程概况。某建筑工程的建筑总面积约为14万m3，其建筑结构主要包括地下部分4层以及地上20层。在该项目的建筑结构设计中，根据其使用功能的要求而采用了框架剪力墙结构，而概念设计在本次建筑结构设计中发挥了重要的作用。2.4.2应用概念设计理念设计结构体系以及结构布局。根据概念设计理念，在该建筑的框剪结构设计中设置了剪力墙以及延性框架子系统，以满足概念设计中要求设置多道抗震防线原则，同时也保证了建筑功能的实现。同时由于该建筑在其使用功能和外观造型的需要，其第5层和第8层采取了由南到北的竖向偏心收进的结构形式，而且受建筑功能要求的限制，从第8层向上的南侧不能采用剪力墙结构的设置，因此设计人员在概念设计理论的指导下采用将竖向交替设置在建筑周边区域的方式，从而为剪力墙的设置创造了有利条件。此外，由于该建筑在高位收进，因此应对收进位置的上层层高进行有效的控制，避免影响其相邻层面的结构强度，减小结构承载能力以及刚度产生突变的概率和幅度[4]。另外为了减少整体建筑结构所产生的扭转效应，设计人员应适当增加收进位置邻层以及下部的竖向构件，并将边梁截面以及竖向构件截面的面积适当扩大，从而提高剪力墙以及框架柱的抗震等级。此外，还应提高配筋比，并增减收进位置屋面板的厚度。在完成了建筑结构的基本设计方案后，应运用相关的计算分析软件对建筑结构的变心以及位移角等指标参数进行计算分析，以保证建筑结构设计的质量。2.4.3应用概念设计理念设计楼盖体系。根据该建筑的使用功能要求，其顶部两层应设置为大跨度的空间。因此设计人员应按照概念设计原则，合理设置构件刚度以及力的传播路径。在本次设计中通过对不同设计方案的对比分析，最终决定采用将单向口盖设置在短向跨度法规性，并将短向量间距控制在2.7m左右，并加强短向支撑边梁结构，使其抗扭刚度得到提高。这种单向楼盖结构设计的传力路径更加清晰简单。同时该建筑地下车路楼盖的规格设置为8.1m×8.1m，并根据工程建设周期的要求等因素，将该部分楼盖设计为十字交叉梁结构。

3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。

作者:吴伟 单位:重庆大学建筑规划设计研究总院有限公司