概念设计在建筑结构设计中的应用分析

概念设计在建筑结构设计中的应用分析

张凌烽

福建省建筑设计研究院有限公司， 福建省福州市， 350001

摘要：建筑工程行业作为促进国家经济发展的一大支柱产业，在我国经济社会发展中发挥着重要的作用。概念设计作为结构设计的重要内容，可以说直接决定着结构设计的质量，因此在本文中主要对概念设计在建筑结构设计中的应用进行了分析与探讨，以供参考。

关键词：概念设计；建筑结构设计；应用

引言

建筑工程结构设计工作面临的不确定因素较多，稍有不慎就很容易出现结构隐患问题，严重时甚至会引发安全事故。为防止上述问题的发生，在设计过程中设计人员应将结构概念与结构措施相结合，确保建筑结构主体的经济性与安全性。从多个方面针对主体结构设计方案进行合理安排与准确落实。

1概念设计在建筑结构设计中的重要性

概念设计的重要意义主要体现在两个方面，首先是由于在当前的设计理论中存在很多不足之处，例如混凝土的相关设计等。概念设计自出现以来，有效解决了诸如内力计算与截面设计等矛盾，最终导致计算出的真实力值存在差异。其次是在设计初期，初始的设计无法通过电子设备获取，只得依靠笼统的概念进行模糊的探讨，而概念设计恰巧符合这一设计标准。

2概念设计在建筑结构设计中的应用

2.1在场地选择中的应用

建筑结构设计的有效性与科学性直接影响建筑结构的稳定性及施工质量水平。合理选择施工场地，可以确保设计方案的顺利实施。因此进行工程场地的选择时，可使用概念设计的理念。利用概念设计理念考虑地形因素的影响，不同的建筑区域地形条件会存在较大差异，地形条件会直接影响建筑结构的整体稳定性，因此在建筑结构设计中，需重点考虑地形因素的影响。根据实际情况制定建筑结构设计方案，以便降低地形对工程建设的影响，提高建筑结构的稳定性，确保建设工程的质量。建筑工程的稳定性容易受地质因素的影响，为了避免地质因素对建筑结构稳定性产生影响，工程设计人员应在项目建设前对施工现场进行勘察，确保建设场地满足项目建设的地质条件。此外，还应考虑抗震性因素的影响。建筑工程的结构抗震性会影响工程的安全等级，工程技术人员应按建设等级确定抗震指标，确保建筑工程的安全性。

2.2利用结构力学形成完整的结构体系

为了保证建筑结构体系的完整性，在进行建筑结构设计时，要对结构力学进行科学利用的基础之上来进行合理的计算。因为建筑结构构件进行连接的关键点就是在于结构体系，因此为了确保每个构件之间的应力能够实现良好的配合，就要对每个构件的承重情况进行仔细分析，然后在此基础之上来选择与之相匹配的结构方式。这样做的主要目的就是通过物理学的计算使用科学的措施来保证结构体系的稳定性。此外通过对单体构件质量进行有效的控制，来对整体建筑结构的应力进行计算，科学应用每个构件之间的作用力来构建结构效能的最大应力，由此来保证建筑工程结构的质量。

2.3计算机分析

在新时期下，计算机技术发挥着巨大作用。在建筑领域应用这项技术，能够将设计人员从繁重的工作中解放出来，这对疏解工作压力很有帮助。但事情有利，就会有弊。当前，设计人员对计算机技术的依赖性过强。工作能够轻松解决，人员就会变得懈怠，不会主动深入学习专业知识。设计能力停滞不前，设计成果自然不尽如人意。要想扭转这个局面，需要纠正错误看法。计算机技术是辅助工具，提升自身实力才是关键。设计人员要有终身学习的意识，主动投身到学习中。通过不懈的努力，使知识更加充盈，可应对工作中各种变化。同时，使技术更加精湛，能够判别计算机软件的优劣，以及计算结构的准确性。

2.4在抗震设计与结构体系设计中的应用

（1）建筑结构减震设计在我国建筑结构设计过程中，建筑结构工程师越来越重视建筑结构的抗震设计方法和相关的施工技术。其中，建筑结构阻尼技术主要是通过相关的阻尼装置，有效降低建筑结构主体结构的振动应力。大大增强了建筑结构的抗震性能和稳定性。通常，在建筑结构抗震技术中，一般只采用建筑结构抗震技术的一个分支，通过阻尼技术在建筑结构设计中的有效应用，能够增强整个建筑结构的抗震性能。同时，也有效减少了建筑结构和工程设计中产生的大量经济投资。新型减震施工技术使建筑结构内部结构更加牢固、稳定，从而使建筑结构更安全。（2）延性减震设计。多震国家的建筑结构设计主要方向都开始朝延性抗震理论过渡。延性减震设计，顾名思义，就是用材料的延性来减少地震的破坏力。因此，设计时就要增加结构或者构件的延性，通常是通过塑性铰的设计来增加延性的。延性抗震的目的就是结构构件可以产生塑性变形，也能造成损坏，但是不能够倒塌。结构设计时，往往会让其具有滞回的特性。通过这种特征来抵抗地震力的弹塑性变形，这样在大地震发生时，产生的是反复的弹塑性变形循环，以此来保护建筑。以台北101大厦为例，为了增加大楼的弹性来避免强震所带来的破坏，台北101的中心是由一个外围8根钢筋的巨柱组成。为了应对高空强风及台风吹拂造成的摇晃，大楼内设置了“调谐质块阻尼器”(tunedmassdamper，又称“调质阻尼器”)，是在88至92楼挂置一个重达660t的巨大钢球，利用摆动来减缓建筑物的晃动幅度。据台北101告示牌所言，这也是全世界唯一开放供游客观赏的巨型阻尼器，更是目前全球最大的阻尼器。防震措施方面，台北101采用新式的“巨型结构”(megastructure)，在大楼的四个外侧分别各有两支巨柱，共八支巨柱，每支截面长3m、宽2.4m，自地下5楼贯通至地上90楼，柱内灌入高密度混凝土，外以钢板包覆。

2.5概念设计与结构措施互相协作

通过把概念设计和结构措施进行协同操作，能够保证结构构件不受到损坏的基础上更加有效地提高建筑结构的荷载力。同时还能使设计得到更深层次的拓展。此外，结构设计中还要对构件的承载能力予以高度重视，特别是在高层建筑中，要尽量减少短柱的使用数量。但是近些年随着建筑物高度的不断提升，为了减少建筑结构底部纵向的承载压力，更多的短柱支撑被应用在建筑结构设计中。而为了避免建筑物出现变形产生安全事故，在建筑结构设计中也要减少水平面方向所带来的横向压力。通过概念设计，可以在建筑内部安装大型的钢管圆柱设计，这样就可以有效地降低水平方向带来的横向压力，避免建筑物变形事故的出现。以台北101大厦为例，塔楼整体为内外框架筒结构体系。内外框架的柱位可简单的分为内柱和外柱。内柱共16根，每根内柱外侧由钢板焊接成一箱体，并以此为模板向内浇筑高强度混凝土使之形成钢管混凝土受力构件，大大提升内柱的承重性能；外柱尺寸随楼层高度不断变化：在26层以下均为平行于帷幕墙的斜柱，大厦每侧都有都配有两支巨柱和两支次巨柱，都是由混凝土浇灌而成的方形钢柱；而26层以上，为增加大厦侧向刚度，结构上每侧不仅设置有两根竖直巨柱，还增加了6根H型斜柱，H型斜柱和外筒的框架结构组合为一体，每八层划分为一个独立单元。因91层到101层面积变小，每侧配置的方形钢柱直接将荷载传递到91层以下的核心钢柱。

2.6变形缝设计

变形缝是一种有效提升建筑稳定性的构件，常见的类型有三种，分别是伸缩缝、沉降缝和防震缝。每一种变形缝的作用不同，这是设计人员根据实际情况设置。

结语

总而言之，为确保建筑工程结构设计效果得以达到预期，设计人员应该合理运用概念设计与结构措施应用优势，深化加强工程主体构造、抗震设计以及结构强度效果。

参考文献

[1]蔡玉军.西安站改扩建工程跨地裂缝结构概念设计及措施研究[J].建筑结构，2021，51（03）：51-55.

[2]高云娇.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用策略[J].中华建设，2021（02）：136-137.