试谈概念设计在建筑结构设计中重要性

试谈概念设计在建筑结构设计中的重要性摘要：概念设计的水平是一种综合设计能力的体现，只有富于创新并具有丰富实践经验的结构工程师才能和建筑师在设计中创造性的相互配合，设计出令人满意的建筑。

关键词：概念设计；结构设计；运用

当前科学技术迅速发展，计算机结构程序的全面应用给结构设计师带来极大方便，大大减轻了他们的劳动强度，提高了设计的效率和质量，从而加强了设计师对建筑结构计算软件的依赖。

结构设计和概念设计的区别

概念设计和结构设计究竟有什么区别呢？比如一个大学生刚毕业从事设计的时候，往往对一个简单的工程设计无从下手，而计算某个构件或设计一个单根构件却是轻而易举的事情，这是为什么呢？因为没有经验、没有结构的整体概念就不会概念设计。

一些结构设计师不重视结构的基本理论和基本概念的正确使用，不能有效地运用他们的知识、精力和时间去考虑结构的整体设计、协同工作等一系列概念设计问题而是一味地依赖计算机，久而久之许多设计人员缺乏结构设计的概念，对软件技术条件认识不清、对计算机的计算结果无法判断，对规范与软件之间的差异不甚了解，对如何加强结构的整体性、合理性、经济性没有概念，甚至一些设计人员因为过多地相信计算机分析结果而导致结构计算模型与实际建筑物存在较大差别，引起结构施工图中出现了大量的概念性错误和计算错误，且有些错误可能会导致严重的后果。为保证

建筑结构的安全、适用、经济、可靠，对设计人员强调结构概念设计的重要性是非常必要的。

概念设计的内容十分丰富，应用面也非常广泛，几乎蕴含了所有的结构设计过程。我们通常谈到的安全度的概念、力学的概念、材料的概念、荷载的概念、地震的概念、使用的概念等都属于结构的概念。概念设计就是融合这些概念，贯穿到结构造型、方案设计、结构布置、计算简图抽象、计算结果处理、施工图绘制等设计的整个过程，对理论无法明确的部位，还要有定性的认识后才能反映到设计成果中。一个结构工程师的首要任务就是在每一项工程设计的建筑方案开始，就能凭借自身拥有的结构体系功能及其受力、变形特性的整体概念和判断力，用概念设计帮助建筑师开拓或实现该建筑业主所想要的。

二、概念设计需要经验的积累

概念设计的取得要根据个人经验的积累，在实际中结合建筑功能要求、结构安全等级、抗震设防登记、地质资料、当地资料、当地自然环境等来进行定性设计的过程，它的内容包括：确定三缝设置、结构体系、基础形式的埋主要构件的几何尺寸等。比如，有的设计人员用多层结构三维空间分析程序来计算底层框架，还人为的布置一些抗震墙，既不能满足楼层间的合理刚度比，也不能正确地反映底层框架在地震时受力状态。问题还是在于结构概念不明确，没考虑这两种结构体系的差异。软件的选择和使用不当，造成危害是不容忽视的。美国著名学者和专家曾警告工业界：“误用计算机

造成结构破坏而引起灾难只是一个时间的问题。”要避免这种情况，不妨运用概念设计的思想。

建筑的概念设计，在整个设计过程了起着举足轻重的作用，一幢建筑物的设计，如果没有事先经过全盘正确的概念设计，以后的计算模式再准确、计算再精确、配筋再合理，也不可能是一个经济、合理的优秀设计工程。所以结构设计人员应该及早介入建筑的概念设计。住宅设计无论是多层砖混或和框架剪力墙结构，都不同于以往的静力设计，必须从抗震的角度，采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。为此，结构设计人员必须及早介入建筑结构的概念设计，否则，将会导致建筑结构设计的不合理，给以后的结构设计带来难度。为在建筑物的方案设计阶段正确把握建筑结构的概念设计，应对不同形式的住宅建筑，掌握各自概念设计中容易疏忽的要点。因此，结构的概念设计主要是重视规范及规程中有关结构概念设计的各条规定，不至于陷入只凭计算的误区。若结构严重不规则，整体性差，则仅按目前的结构设计计算水平，难以保证结构的安全，而且十分不经济。

三、概念设计思想的运用我国现行的结构设计理论与计算理论采用以概率理论为基础的结构极限状态设计准则，与过去经历过的经验估算法、容许应力法及破损阶段法相比，它更科学、更合理，但也存在一些缺陷或不可计算性，即它对具体空间结构体系整体研究存在一定的局限性，只能视作近似概率法。如，对混凝土楼板结构设计，内力计算是基于弹性理论的计算方法，而截面设计却是基

于塑性理论的极限状态设计方法，这一矛盾使计算结果结构的实际受力状态差之甚远。为了弥补这一缺陷，或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计，必须用优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。要充分发挥结构程工师的创新能力，因为他们是结构设计革命的推动者和执行者。

四、概念设计对结构设计进行宏观控制

（一）在方案设计满足建筑要求的前提下，从宏观的角度考虑结构整体性及主要分体的相互协调关系，确定总体设计方案；二是在理论设计过程中综合考虑工程条件、计算理论、材料性能等各种因素对计算结果的影响，判断理论设计的准确性，并对一些工程中难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题，根据实际经验采用一些结构构造措施进行处理

（二）概念设计是运用人的判断和思维能力，从宏观解决结构设计的基本问题、概念设计是一种思路，是一种定性的设计，它不以精确的力学分析、生搬硬套的规范条文为依据，而是对工程进行概括性的分析，制定设计目标，采取相应结构措施。具体到设计过程，就是根据特定的建筑空间和地理条件，结合建筑的功能要求，考虑结构安全、适用、经济、美观、施工方便等各种因素后，确定结构的总体方案，按照结构的破坏机理和破坏过程，灵活且能有意识地利用整体结构体系与基本杆件间的力学特性与关系、设计准则、工程现场实时的资源条件，全面合理地解决结构设计的基本问题。既要注意到总体布置的大原则，又要顾及到关键部位的细节，

从根本上提高结构的可靠度。

五、重视概念设计，提高设计质量只有具备优秀的设计，才能创建优质的工程。一个优秀的结构工程师会在每一项工程设计的开始，即在建筑设计的方案阶段，根据经验和专业设计理论，在脑海中进行一个“优化”过程，运用概念设计方法，可以迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，同时帮助建筑师开拓或实现建筑物业所想要的空间形式及其使用、构造与形象功能，并以此为目标，与建筑师一起确定建筑的总体结构体系，并能明确总体结构体系分体结构体系的最优受力方案所得方案往往概念清晰、定性正确，避免了后期设计阶段一些不必要的烦琐运算，具有较好的经济可靠性能。同时，这也是判断汁算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。概念设计是结构设计的核心和灵魂，它统领结构设计的全过程，贯穿着设计工程师的知识水平和设计水平。

相信概念设计必然会成为今后结构设计的主流思想，而关于概念设计的加深研究和应用实践也必定为我们的设计水平、实际工作带来长足的发展。