结构设计中概念设计的应用分析

结构设计中概念设计的应用分析

摘要：概念设计就是从结构总体方案设计一开始，就运用人们对建筑结构抗震

已有的正确知识去处理好结构设计中将遇到的问题，诸如：房屋体形、结构体系、刚度分布、构件延性等等。从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以

必要的计算和构造措施。从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理抗震设计

的目的。

关键词：结构设计；概念设计；应用

1 概念设计原则

1.1协同性原则

协同性原则是指，结构各个构成部件之间要相互协调，共同承担自重和外部

的荷载量，有效的将重量均匀的平衡的分担。在进行结构选型中，要充分重视协

同性原则的概念，要重点考虑结构抗震的整体性。目前对于地震破坏的机理研究

还不是很清楚，对地震破坏影响还比较薄弱，对建筑物进行抗震设计的原理只是

一种近似估算的方法，所以在结构抗震设计时，概念设计的协同性原则是最重要的。

1.2经济合理原则

在运用概念设计进行结构设计的过程中，要注意整个建筑结构的经济成本。

运用设计概念要在保证结构的整体可靠性的前提下，将建筑成本降到最低，节约

资金、材料、建筑的目的就是要在经济可行的条件下，将建筑的功能发挥到最大，将经济成本降到最低，充分发挥建筑的预期作用，在保证经济合理的前提下，压

缩建筑成本，提高建筑利润，在整个概念设计的过程中，要将经济合理原则落实

到每一个环节。

1.3实际性原则

概念设计的实际性原则指的是，概念设计的概念必须是实际的、可行的、科

学的，我们利用概念设计进行结构设计，必须要有判断概念真伪的能力，才能够

将概念用到适合的实际中去。概念设计要与结构设计相适合、相协调，要将概念

设计中的部分方案运用到合适的结构设计方案中，保证结构设计的可行性，并保

证概念设计能够在于结构设计想结合进行的过程中既能发挥自身的优势，又能将

结构设计的方案完美的呈现出来，保证建筑结构设计效果与实际向吻合。

2概念设计在建筑设计应用中的重要作用

建筑设计的科学与否直接关乎工程施工质量的好坏，而概念设计又是辅助建

筑设计的重要成员之一。具体来说，概念设计在建筑设计应用中的重要性具体体

现在以下几个方面。

2.1增强创新性

创新是一个民族的灵魂，是一个国家也是一项产业发展的源源不断的动力。

建筑行业要想实现持久的发展，需要依靠创新战略。这既是国家大力号召的创新

精神的表现，也是各个行业持续发展的经验所得。在概念设计中，工程师可将自

身的设计理论以及自身的实际工程设计累积多年的工作经验进行结合，这与传统

的停留在依靠设计手册及计算机设定的程序相比，有其独特的新颖性，也是其创

造力的突出表现。

2.2增加方案的合理性

在建筑设计中，传统的设计方法是较为保守的，往往根据前人的设计方案照

葫芦画瓢模拟而成，在很大程度上忽视了实际情况。但采用概念设计的方法，它

打破传统理念的束缚，在经过分析―整合―评估这一系列的程序下，既借鉴前人

的经验，又根据建筑施工的实际需求来制定合理的设计方案，使得最终设计出来

的方案有着思路清晰、可操作性强等多方面的优点，无疑使设计的方案相比以前

更为合理。

2.3提高设计水准

由于概念设计依托工程师的现实设计水平，它具有可见性，不是虚拟地存在

于人们的思想中，工程师的设计能力是一种可预见的能力，不存在虚假性，这无

疑为提高建筑设计的水准增加了砝码。同时由于概念设计有着准确的分析、评估

能力，它可以在设计的过程中提前准确地发现问题症结，提前将有些不必要发生

的麻烦扼杀在摇篮中，有效地避免设计中出现不必要的麻烦，同时使最终的电算

结果具有更可靠的判断性。

2.4弥补计算机设计的不足

当前概念化设计在建筑设计中运用的范围越来越广泛，究其原因就是在于概

念设计具有其自身强大的灵活性。相比计算机设计的程序化来说，计算机设计完

全是按照已设定好的一套软件执行每一步设计程序，完全忽视实际情况以及人们

的多样化的需求，如抗震、防潮等的建筑效果的需求。而由于概念化设计是工程

师综合运用自身所掌握的结构概念，考虑造价和效果最优化等经济原则，并结合

建筑施工的实际需要而将设计方案不断完善的过程，恰好弥补了计算机设计中的

不足。

3 概念设计在建筑结构设计中的应用

3.1建筑工程概况

该建筑工程地处市区，地下一层，地上十二层，其中设计顶上最上面的两层

为坡屋顶和复式屋顶，总体建筑面积超过九千平方米。采取带短支墙与异形柱的

剪力墙—框架结构，二类场地土，七度的场区抗震设防烈度，0.10g的基本地震加速度。

3.2基础选型及场地条件

应当尽可能选择有助于抗震的场地，防止在对抗震危险不利的地段对甲——

丙类建筑进行建造，如果确实无法加以避开，则需要采用有效的措施将其不利影

响消除或者减少，通常在初步设计之前将选址工作和勘探工作完成。本工程场地

有着相对较好的条件，将一层设计成地下室，有利于结构整体的抗震性，所以通

过与地址条件相结合，选用质量经济可靠、施工速度快及稳定性好的混凝土预应

力管桩。

3.3结构体系的选择

剪力墙—框架结构、剪力墙结构、框架结构以及筒体结构是高层混凝土结构

经常采用的结构体系，设计规范中详细的规定了它们各自的适用高宽比及宽度。

设计人员应当对其优缺点与设计范围进行充分的了解，同时与建筑的功能相结合，从而选择出最佳的结构体系。本工程综合考虑了抗侧力性能与平面灵活布置，选

取剪力墙—框架且带异型柱的结构。

3.4结构分析程序及结构计算分析原则的选用

在计算结构位移以及分析结构内力时，在简化处理、计算假定和分析模型等

方面，应当与结构的实况尽可能的接近。按照弹性方法计算位移和内力，采用塑

性理论设计截面。如果平面楼板有着无穷大的刚度，则不需要对平面外刚度作过