论建筑结构设计中的概念设计及优化

1、    论建筑结构设计中的概念设计及优化    赖竞【摘要】随着经济实力的不断提升，建筑行业设计水平也在不断的提高，概念设计就是随着建筑行业的发展而出现的一种建筑结构设计。概念设计的好坏以及结构措施设计的是否合理在一定程度上的反映了设计水平。本文主要针对建筑结构设计中的概念设计及结构措施优化进行探讨与分析。【关键词】建筑结构；结构设计；概念设计；优化引言建筑结构的设计在建筑行业当中有着十分重要的地位与作用，从理论上，概念设计主要是指建筑设计员在进行建筑设计过程中，不依赖计算机而是依靠自身的设计经验和实际情况来形成关于建筑结构形式、内力以及变形等方面的概念

2、和对其进行定性分析。即使目前计算机已被广泛应用在生活的每个角落，但是在建筑结构概念设计的过程中，计算机往往只能起到辅助的作用，最重要的还是设计人员自身的设计思想和建筑结构的实际要求。此外，在进行结构优化设计的过程中，前期合理的结构设计方案至关重要，因为一个合理的结构设计方案不但能够使建筑工程在技术上达到要求，还能够降低其在经济上的消耗。结构设计优化是一个涵盖面非常广的系统性问题，为此我们需要加大对结构设计优化方法的探究力度。1建筑结构设计中概念设计的概念概念是一种反映事物本质属性的思维形式，它反映客现事物一般的、本质的特征，是人们在实践基础上经过感性认识上升到理性认识而形成的。所谓的概念设计一

3、般指不经数值计算，尤其在一些难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。概念设计主要是从建筑结构的整体方案入手，严格的处理建筑结构在设计过程中经常出现的力学分布计算、结构构件延性等问题。概念设计的设计步骤主要分为分析、综合以及评估这三个部分，其中分析是对设计过程进行全面了解，而在分析阶段进行分析的数据并不是完整的，是带有模糊性质的数据。2.建筑结构设计中概念设计的重要性一项先进、有效的设计必然会有优秀的概念设计，而对于结

4、构工程师来说，就是对建筑结构设计进行整体性的概念设计。然而，目前部分结构工程师不重视学习国内外先进的设计技术与理念，过分的依赖结构设计软件，出现了墨守成规的现象。而且在设计过程中，全盘相信结构设计软件的计算结果段有足够的能力去发现计算结果中存在的错误。结构设计决定建筑能否实现，在这个意义上，结构设计显得更为重要，现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性，同时计算机结果的高精度特点，往往给结构设计人员带来各个方面的误解。由此可见，结构工程师只有加强结构概念的培养，严格遵守建筑结构设计的准则，才能比较客观、真实地理解结构的工作性能。建筑结构设计中概念设计的重要性主要体现在以下几个方面：

5、（1）概念设计在建筑结构设计中，鼓励创新思维；（2）概念设计使得建筑结构设计方案更完美；（3）运用概念设计能够判别计算机计算结果的准确性；（4）采用概念设计可以使设计方案更具合理性；（5）采用概念设计具有创新性。3概念设计在建筑结构设计中的应用与优化3.1建筑结构与概念设计的关系所谓概念设计是以个人经验为基础，基于宏观的角度对建筑结构进行定性设计。相对概念设计来讲，结构设计是一个逆向过程。由此可见，概念优化设计对结构的整体稳定性具有重要作用。可以肯定的说，经过概念优化设计的结构是能在各种各样可能出现的环境情况作用下使房屋破坏程度最小的，如果概念设计不合理，会导致建筑整体结构出现安全问题。因此概

6、念设计与结构设计的关系是相辅相成、缺一不可的。3.2概念设计在建筑结构设计中的应用3.2.1概念设计在结构设计应用中的基本要求概念设计在结构设计应用中的基本要求主要表现在以下两个方面：（1）结构体系的整体性：概念设计强调建筑结构体系具有整体性必须处理好基础与上部结构之间的关系，结构受力的同时尽可能地使得建筑结构中的各个构件能同时达到较高的应力水平；（2）提高建材的利用率：建材的利用率越高应力水平越高该结构的协调工作程度也就越高。3.2.2概念设计的理解和应用概念设计在建筑结构设计中的理解和应用主要体现在以下几个方面：（1）合理选择有利 于建设的建筑场地：建筑场地是建筑物的承载之地，对整个建筑物

7、的结构设计有着不可忽略的重要性。在选择建筑场地时，设计师一般要考虑的问题有：防护距离、建筑退界、日照间距等，并且在选择建筑场地时一定要考虑抗震因素，不能选择在危险地段进行建筑的建设，对场地进行综合分析，才能保证选择的建筑场地科学、合理；（2）合理设计抗震抗灾防线：在进行抗震设计时，我们大多是通过初定的尺寸及砼等级，来进行结构刚度的计算，然后再根据刚度推出地震力，最后再依据地震力算出配筋的数量；（3）合理选择建筑主体的结构体系：建筑主体是一个空间的结构体系， 目前我们在空间结构体系整体研究中还有一定的局限性。设计师在选择建筑的主体结构时要以对称、合理作为筛选原则，合理的主体结构能够降低建筑的扭转

8、力，使建筑的非结构构件能够保持在一个稳定工作状态下，并能降低建筑材料的消耗；（4）合理选择建筑基础：根据选择好的建筑场地的地形特征和结构形式进行结构基础的选择，常见的建筑基础有：筏形基础、箱型基础、桩基础等，其中若建筑场地的土质松软且属于负载较大的结构类型，则一般选择桩基础作为建筑基础。3.3概念设计在建筑结构设计中的优化建筑结构设计优化技术：（1）结构的抗震性设计：结构的抗震性设计又包括结构抗震等級设计和地震作用振型组合数据的设计，结构抗震等级设计一般按照抗震规范附表确定；地震作用振型组合数据的设计和建筑物的层数有关，当结构振型数大于3的时，应该取3的整数倍进行计算，但是该数据不可大于建筑物

9、的层数，对于不规则的建筑结构，地震作用振型组合数据的设计就更为复杂；（2）重视节点的设计原则：在结构体系中的节点是指各构件交接之处或连接异常的地方。不同类型的构件相连接，同一构件截面改变之处，都会形成需要在设计图中表示清楚的节点。历次灾害表明，从设计不合理的节点开始破坏的建筑占了相当大的比例，因此，重视节点的设计原则在建筑结构设计中尤为重要；（3）协同工作与结构体系：从建筑结构方面来看，协同工作的概念就是要求结构内部的各个构建能够进行有效的配合，并在积极配合之下高效工作。这对结构构建提出了更高的要求，不仅要求它能够在承载能力极限状态下共同受力，协同工作，同时又要求其能够达到共同的耐久寿命。4结语总之，在概念设计日益重要的今天，要求结构工程师应有深厚的基本理论基础，并能不断吸取他人先进的设计思想。建筑设计人员在进行结构设计时，应该重视相关结构的概念设计，而不是仅仅依靠先进的计算机技术来进行设计，充分利用自身的设计经验和实践实际，不断学习，不断创新，以对工作认真负责的态度，为祖国未来建筑业的发展做出更大的贡献，带动建筑结构设计的发展，为人们营造更为舒适、美观、别致的生活环境