建筑结构总体概念设计及其具体应用

　　引言
　　
　　建筑结构设计中应用概念设计是最新推出的一种建筑结构设计理念，由建筑结构设计通过理性的分析和感性的规划进行的综合运用，在建筑设计行业中运用概念设计，能够帮助设计师正确、合理地处理在建筑结构设计中可能会遇到的具体问题。越来越多的建筑设计师采用概念设计理念完成了众多的成功建筑案例，概念设计的理念被我国的建筑设计行业广泛地应用，特别是在智能建筑、高层建筑等要求高的建筑设计中发挥着巨大的作用。

　　1 概念设计及其重要性

　　简单说来，所谓概念是指你方案的根本出发点———比如你是要看场地内部的树或者外围的景色，或者其他的想法。设计的深入就是通过建筑的手法把概念实现和贯彻出来，特别是那些难以做出精确分析，并且难于规范的结构体系，是从工程经验中获得的一些宏观可行的设计角度。

　　你想要的空间就是通过建筑的设计来体现的；所有的外观和细部的创意都是为了体现你的概念。从整体的角度来确定建筑结构的总体布局和设计重点，并能得出估算值，与实际相差不远，所得方案具有一定的经济可靠性，但又避免了繁琐的计算。

　　所谓概念设计指的是一个由粗到精、由模糊到清晰、由具体到抽象的不断提高和优化的过程。也就是在进行设计的过程中，以设计概念为主线，从而对全部的设计过程进行贯穿，整个设计过程较为完全、全面。同时通过设计概念，有效将设计者的瞬间思维、感性认识两者结合，使其统一上升至理性思维后完成设计。

　　2 建筑结构总体概念设计

　　2.1 建筑结构的对称性的重要性

　　高层建筑体系中，对称性主要是指抗侧力主体结构对称，在平面设计中。一般比较容易实现平面设计中简体框架结构、框架结构和剪力墙结构的对称。而在竖向结构布置中，无论是那些几何图形还是楼层刚度的相关的变化，对称性都应该是立面设计中最值得考虑的问题。不对称的布置会产生刚度以及强度上的突变，使得竖向的应力集中或者是变形集中，从而导致建筑在中小型地震中遭到了损坏、而在大震时就会面临倒塌的严重后果。对于 L 型、T型、S 型等不对称的平面复杂结构，主要取决于建筑功能和设计风格和方向，但这种结构内部结构的基本对称也是可以实现的，结构工程师会对这样的平面做合理的结构布置。设计结构的不对称除了引起变形不利于抗力承重以外，也容易造成材料浪费，成本增加。在水平荷载作用下结构侧移已成为高层建筑设计中的关键控制因素，建筑平面的形状宜选用风压较小的形式，并应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响，还必须考虑有利于抵抗能力和竖向荷载，在地震作用下，建筑平面要力求简单规则。风荷载作用下则可适当放宽，因为结构整体弯曲变形所引起的侧移与结构体系抵抗倾覆力矩的有效宽度的三次方成反比例关系，所以不宜建筑宽度很小的建筑物。

　　2.2 合理的建筑结构体系选择

　　①概念设计应对建筑物结构体系有明确的简图和合理的抗震说明。②设计应对整体抗震能力和重力荷载有一定承载能力和防御能力，不能因为部分结构的破坏而影响整体结构。③结构体系宜具有合理的刚度。主体抗侧力结构的刚度合理是高层建筑结构设计的重要指标之一。1）主体抗侧力结构刚度过大，结构的基本自振周期缩短，地震作用加大，结构承受的水平力，倾覆弯矩加大，地基基础的负担加大，此时结构的截面和相应的构造配筋增加较大，不经济。2）主体抗侧力结构刚度过大，势必造成结构所占的面积，空间加大，影响建筑作用，降低建筑平面利用系数，不合理。

　　3 建筑结构的简化计算

　　3.1 科学选用结构方案 科学的结构方案包含结构体系以及结构形式的合理性，要确定结构体系的整体布置、抗震节点设计等。在设计时，建筑师对建筑体要求，材料，结构特征以及地质条件施工技术等做整体评估，并同施工方和业主方协商，简化计算，确定结构，拟定策略，方案结构的初选是概念设计的必选之路，也是切实可行的最简单快捷的方法。

　　3.2 使结构设计经济合理 住宅建筑越来越商品化，作为投资方总是希望利润最大化。由此在结构设计时不仅要满足“规范化计算”，而且还要在安全、符合现行国家规范前提下，从各个环节进行优化设计，多个方案做比较，使最终的成品要安全可靠、经济合理，节能节材，降低造价。概念设计通过对高层建筑简化计算，先确定主体抗侧力结构并合理规划楼层结构和截面，再通过电算对概念设计进行深化和精确，这样不仅能节省电算时间，结果也比较准确，从而使结构设计更加经济合理。

　　3.3 确保计算结果的准确性 现代基本上采用计算机软件设计建筑结构，这样的设计软件较多，往往各类软件计算的结果存在一定差异。因此，设计师不能太依赖软件，而应从实际出发，并根据自己多年的经验，对数据进行具体分析，并严格按照制度进行。

　　4 概念设计在建筑结构设计中的应用

　　4.1 平面设计 平面设计总图用来正确确定临时建筑及其他设施位置，以及修建工地运输道路和解决排水等所需的资料；一切已有和拟建的地下、地上管道位置。用来决定原有管道的利用或拆除以及新管线的敷设与其他工程的关系，并注意不能在拟建管道的位置上搭设临时建筑。

　　4.2 剖面设计 建筑剖面设计主要解决层高（净高）、室内外高差、垂直交通（楼梯的竖向布置）这三个问题。是建筑师对建筑物内部的处理，结构工程师能够在剖面图中得到更为准确的层高信息及局部地方的高低变化，剖面信息直接决定了剖切处梁相对于楼面标高的下沉或抬起，又或是错层梁，或有夹层梁，短柱等，对剖面的设计能直观的反应设计要点。

　　4.3 建筑基础设计 建筑基础设计不仅与地基相互作用，也牵涉到上部结构的稳定性。要考虑到地区的原始材料，如气候问题，交通、公共排水沟，易燃易爆妨碍人体健康的设施布置等。也要考虑到建筑地域的竖向资料和土方平衡，用来解决水、点管线的布置和土方的填挖，取土、弃土位置，还要考虑到楼层材料和承重力，控制高低层的沉降差很重要，地基沉降量不能过大，过深。依附于天然地基的建筑，低层一般采用双向条形或单独地基，若高低层不分开，应确保地基条件好，或者直接采用桩基，地下室有直通要求或上部结构层数差别大，必须做成整体基础就可采用这种形式。通往地下车库的通道应平行于外壁，便于铺设防水层，也能保证高层建筑的整体连接。

　　5 结束语

　　总而言之，概念设计是建筑结构设计中不可或缺的一部分，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，不断提升自身的设计专业技能，才能不断提高概念设计的水平，从而提升建筑结构设计的品质。

　　参考文献：

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　　[2]韦润忠.简述建筑结构设计中的概念设计和经验[J].科技资讯，2008（05）.
　　[3]罗文强.概念设计在建筑结构设计中的运用[J].民营科技，2010（04）.