房屋建筑结构设计中概念设计浅谈

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引言

当今我国建筑设计行业越来越重视建筑结构设计的重要性，与建筑结构设计相关的建筑稳定性、安全性、艺术性和可行性都受到人们的关注。不同类别的建筑物对于建筑结构设计的需求也是不同的，差异化和多样化的建筑结构设计才能满足社会日益发展而产生的建筑需求。建筑设计当中的概念设计和结构措施是关乎建筑质量的关键性因素，文章将在以下篇幅予以阐述讨论。

1结构设计中概念设计的内容及重要性

结构设计是建筑工程师思路的起点。概念设计不是凭空落成的，需要考察实地情况，包括气候环境、地质情况、自然风貌等，根据所获得的信息和理性认知，拟定关于一个建筑物的初步想法；这个想法不同于精确的测量计算，除了灵感和理性认知还要基于工程师丰富的实地工程经验。概念设计当中的建筑物是宏观的，与精确数据有一定偏差，但误差不高。优秀概念设计的重要性在于优秀工程师的概念设计往往有着较为可靠的经济预估，因此，也有较高的可行性，同时可以避免复杂的运算劳动。

2结构设计中概念设计的应用

2.1地基基础中概念设计

在传统的建筑设计流程当中，用到的算法往往是将上部建筑、基础、地基分别视作独立的单位，测量和设计都独立进行，但并不意味着，某一单元出现的问题不会影响到其他的结构单元，经过实践检验，这种流程有着不可忽视的缺陷。地基基础往往对上层建筑造成很大影响，若地基产生沉降现象，则地面建筑大多会开裂、错位、甚至崩塌；同时，地面结构如果建筑层数不符合规范超过地基、基础承重，则也会给地基带来变形的危险。因此在地基、基础的概念设计当中要更多地考虑到将地基、基础和上部结构结合在一起分析，这样才能减少地基变形带来的负面影响。将三者结合考虑之后，遵循力学原理，进行分析处理，设计出来一个承重完美、传力正常的建筑模型，实现实用、美学、力学等多角度的成功。

2.2结构布置中概念设计

考虑到地基承重、地质情况和实用性等多方面因素，建筑物的结构布置在平面范围内应尽量简约、对称且有规律可循。第一，建筑设计的对称性可以保证平面范围内力的均衡，可以较为准确地预估压力对于地基、基础的影响，对于有特殊需要不能够对称设计的建筑物，则要根据压力情况和具体实际设计沉降缝，来增强建筑物的抗性。第二，设计的简约。主要方便工程师修改方案，并在考察实际之后进行修改，同时简约的建筑物平面设计图纸也方便其他设计人员及施工人员了解工程师的设计概念，避免理解因为过多的杂乱线条而产生偏差。第三，有规律可循。主要体现在纵向控制范围内，建筑物平面图纸内容的规律，要保证建筑物在传力和承压方面都合乎行业规范，没有某一层突然承压降低等现象。对称和规律性在建筑物抗震方面有着巨大的作用，更广范围内避免小型地震的情况下，建筑物倾斜、坍塌的情况。对于不同类型的建筑物，建筑物布局结构的控制关键也是不同的，例如高层建筑在设计上要避免出现应力集中设计困难，因为高层是由缝合地震作用的水平荷载来起控制作用的，纵向的建筑设计应满足基础的设计需要，遵循上述的几条原则，同时尽量不要出现“头重脚轻”的较高层数有承重柱子和承重墙的设计，而到较低层数和大厅往往没有了成长柱子和承重墙，一律以承重梁来“满足”需求，这是存在巨大安全隐患的。只有结构合理了，建筑物才能够有效对抗水平荷载，保证建筑的安全性。

2.3结构体系中概念设计

工程师在确定结构体系中的概念设计时，主要是明确建筑物的功能定位。例如建筑物如果处在地壳运动平缓的沿海边，其主要面对的水平荷载的威胁是大风天气，极端气候条件下甚至可能发生台风等恶劣天气。我国的建筑往往有着两重防线，来面对极端天气情况，第一重防线是工程师设计出来的能够抵御强风、地震的一种刚性体系，这种体系是工程师根据建筑物的最终用途来明确建筑结构的体系，并通过清晰明了的分析设计出来的，通过稳定的柱身来实现。第二重防线是通过梁的塑性铰的扭曲度来衡量的，目前来说，只有梁塑性铰出现后，带动结构整体扭曲，建筑结构才会崩塌，这是有一定时间段的，可以为人员的生命财产安全提供宝贵的时间。这样的稳定结构除了能够抵御强风侵袭，还能在一定程度上抵抗地震带来的危害：地震强度小对建筑物影响不大，中等地震强度建筑物有一定程度受损，修补后不影响正常使用，较大强度地震（7、8级地震）发生时，建筑物受损不能使用，但不会发生坍塌，不会给周围环境带来二次伤害。但仅仅两道防线是不够的，工程师应当更多地在安全性和稳定性方面考虑建筑结构体系的升级，建立多重防线，对抗强风和较强等级地震，即利用多道防线，形成具有延长性的超静定结构，减小自然灾害带来的危害。

2.4楼屋盖中概念设计

根据作者的多年经验，多层建筑的楼屋盖往往是结构设计当中容易忽视的设计区域，原因在于多层建筑的楼屋盖结构设计中，往往仅考虑所可能出现的结构荷载，根据强度和变形的要求，做好结构设计即可，但实际上，多层建筑、高层建筑的楼屋盖在抗震方面也有着不可忽视的作用。出于抗震考虑，目前多应用现浇梁楼盖，这种方式可以增强楼屋盖的刚性，但同时会增加大梁的承载力，为了降低大梁负重，达到结构稳定的要求，不同类型的楼屋盖在设计时有着不同的侧重点。有凹有凸的平面楼屋盖，在结构设计时要注意保证楼屋盖的刚度，主要方法是加强拉梁和窄板处构件。侧向刚度较小的体系。这种体系对于板的刚度数值有着严格的要求，如果数值不吻合，则不能验算出来在地震发生时建筑发生的具体变形。楼屋盖中部开洞。这种形式在多层、高层建筑当中很常见，要保证开洞的楼屋盖的稳定性，应加强洞周围的构件强度，并注重最小楼板宽度的数值，满足这一要求。

2.5非结构构件中概念设计

非结构构件也是建筑结构的概念设计需要考虑的一个方面。非结构构件是指建筑物外部附加的一些构件，例如围墙、钢化玻璃蓬、女儿墙等，这些构件在地震来临时往往首先会被摧毁，这就需要工程师考虑这些构件和建筑主体的相对关系及连接的稳定性，以免在地震中这些构件对周围人的人身安全造成较大威胁。

3结束语

在结构设计中的概念设计还要注意其他的一些问题：第一，要分析设计是否具有经济性；第二，要选择正确的运算方法；第三，因为操控措施以及软件等有差别，导致结果有差别。对于这种问题，工作者必须合理地分析运算数据，依靠自己的工作实践来合理地把控。

作者：周红钦 单位：中科合成油工程股份有限公司