建筑结构设计中概念设计与结构分析

建筑结构设计中概念设计与结构分析

卢世峰

四川省大卫建筑设计有限公司  四川省成都市 610000

摘要：结构设计是建筑工程中的重点工作，其关系到建筑工程的质量。良好的建筑结构设计不仅能够确保建筑的质量，还能提高建筑的安全性和稳定性，对建筑行业的发展具有重要的意义。因此，建筑企业需要重视结构设计中的安全问题，采取有效的措施和手段，提高工业与民用建筑的安全性，在最大程度上从设计角度避免建筑安全事故的发生，全面保障工业与民用建筑的安全和质量。要想保证建筑工程结构设计安全度合格，提高人员设计水平和素质，保证结构设计更具安全性。本文就建筑结构设计中概念设计与结构展开探讨。

关键词：建筑结构设计；概念设计；结构分析

引言

近些年伴随经济建设的加快，建筑业也进入发展的快车道，与此同时人们对构筑物的结构也有了更高的要求，结构设计的最终目标并不仅仅是为了提升建筑结构的应用寿命，同时也要不断优化建筑物的性能。在现代建筑结构设计中，概念设计以及结构措施是非常重要的部分，通过对建筑结构性能的优化来增强建筑结构的设计，能够加强结构方面的防护，从而增强建筑物的质量、安全性以及经济性。

1建筑结构设计优化理念

在建筑行业不断的发展探索中，当前社会对于建筑结构各项设计性能需求也有了新的变化，针对这些变化可以提出以下几个理念：（1）提高安全性能。为了更好的保障人们正常的工作和生活，建筑安全性能的优化是不容忽视的。（2）提升建筑的功能性。当前建筑的使用功能不仅仅是居住、工作。它可以有更多的设计用途，所以优化建筑使用的多功能性，以满足使用者的各项需求。（3）优化建筑结构美观，保护生态环境。建筑要能够结合周围的地理环境，在保护环境不造成污染的同时，尽量采用绿色环保的建筑材料，深入贯彻可持续发展的理念。（4）提高利用价值。建筑最重要的是保证它未来的发展，不能只顾眼前的利益而使用廉价劣质的建筑材料，虽然节约了成本，但是却降低了它的使用价值。

2建筑结构设计的原则

建筑结构的分类依据主要是组成构件的作用程度不同，主要在于不同的建筑构件在房屋建筑中有着不同的用途，所以在进行构建材料选择时，需要满足不同房屋建筑作用程度的材料需求。建筑结构设计的主要原则是层层设计原则，包括在进行房屋建筑安全设计时，必须遵守层层设计原则，有利于提高房屋建筑安全系数。房屋建筑结构设计的次要原则是优劣互补设计原则，需要建筑结构设计人员对建筑实体的情况进行详细考察，尤其是各项房屋建筑参数，必须做到准确测量，保证房屋建筑结构的软硬程度评估能够与实际情况相符，否则在建筑结构过软的情况下，容易受到外力的作用影响产生变形的问题，而在建筑结构过硬的情况下，建筑结构无法保持良好的弹性状态，容易受到外力的作用影响从而产生破损的问题。

3建筑结构中概念设计的应用

3.1设定合理的建筑结构刚度

建筑结构设计中需要满足各种指标，其中最重要的指标之一就是结构刚度，其对于建筑结构设计具有非常关键的作用，直接影响着建筑架构的安全水平。设立恰当的建筑结构刚度能够让建筑的抗震水平大幅提高，同时能够让建筑物自然振动周期增长。除此之外，较好的刚性能够在增加建筑空间利用率的同时减少材料消耗，能够对建筑结构进行优化。

3.2构造柱与承重柱设计优化

在进行设计工作时需要区分构造柱和承重柱，不管是高层、平层还是低层，都需要设计相应的承重柱，具体需要做到以下几个方面：（1）设计者需要摒弃传统“构造柱可以完全承担承重柱的职能”的理念，明确承重柱的不可替代性；（2）可以选择通过削弱构造柱承重能力的方式使其充分发挥整体加固功能，将构造柱仅仅作为构造柱应用在房屋建筑当中；（3）需要保证承重柱的截面有效高度能够达到标准要求，甚至提高承重柱的界值，否则其极易造成严重的质量问题。只有保证承重柱截面有效高度，才能够使承重柱在房屋建筑结构中充分发挥出其作用，提高建筑整体的稳定性和安全性。

3.3依照建筑现场实际状况确定建筑基本架构

在对所要建设区域实施调查分析过程中，需要按照所在地的具体地形地貌、所建建筑物的具体形态等设定最为合适的建筑物基础。一般情况下建筑物基础分为“桩基础”和“箱基础”等形式，这两种基础应用较为广泛，其中桩基础更多应用在负载较低亦或地面硬度较小的多层建筑中，这种基础模式可以把顶端形成的负载传输至底部，另外把其传输至土地中，可以确保建筑物的稳固性、稳定性；相对于桩基础来说，箱基础具有更好的整体刚性，能够将所承载的载荷均匀分解，从而提升建筑的安全性和稳定性，并且避免因为不均匀载荷所造成的基础沉降，进一步提升建筑物的抗震性能。

3.4框架设计优化

在设计框架时需要设计者同时考虑横向框架和纵向框架，严格遵守行业抗震规范，具体需要做到以下几个方面：（1）框架实际的设计过程中涉及到较多环节和节点，为保证建筑整体的稳定性，设计人员需要综合考虑多方面因素，严格按照规定标准执行；（2）在设计横梁和纵梁时，需要设计者从整体出发，保证共同建设的有效性；（3）在实际的设计过程中需要设计者考虑横纵梁的结合效果，保证对其进行合理布局，通过对多种客观因素的考虑保证梁体结构的安全性能符合工程需求，在此基础上考虑建筑体的美观效果。

4结构设计的相应措施

4.1重视结构信息收集

结构设计人员应认识到，自身在项目方案阶段具有不可或缺的重要作用，需要提供安全、经济且合理的结构选型给予建筑师支持，并提前发现项目可能会存在的结构风险点。合理的结构方案则依赖于细致全面的信息收集工作。首先，应根据建筑功能认真判别抗震设防分类，例如当项目性质为商业综合体时，应注意规范中的“区段”概念，根据独立防火分区中的疏散流量确定结构单元是否划分为大型商业；当项目中包含大型文化场馆或娱乐中心时，应核实具体座位数量以便准确判断设防类别，若归为重点设防类应建议建筑专业将场馆划为单独的建筑单元或结构单元，与主项目区别分类。其次，结构设计人员应重视现场踏勘，收集详细的场地信息方可在后续的设计工作中游刃有余。例如：设计人员应了解项目所在地准确的场地地震加速度；了解项目周边是否有相邻建筑或地下构筑物；了解项目周边是否存在不良地质作用，若存在应建议尽量避让；若项目位于山地，应选取合适的结构嵌固端，并按照山地坡比估算水平地震影响系数，且修正风荷载；了解场地高差，可通过调整地下室层数或层高的方式来平衡土石挖填方量；了解项目所在地有无特殊的填充墙材料要求或绿建要求；了解项目中是否存在大型附属结构如夹层、雨棚、设备平台及连廊等。

4.2提高建筑结构设计人员的素质

建筑结构设计人员的专业水平和职业素养会影响建筑结构的安全性和建筑工程的质量。因此，在工业与民用建筑结构设计和施工过程中，建筑企业需要加强设计人员的管理，并为建筑设计人员提供学习和发展的空间，以促进建筑设计人员业务水平的提升，从而为建筑结构的安全性和建筑工程的质量提供保障。一方面，建筑企业可以通过制定完善的人员管理制度、奖惩机制，规范建筑人员的行为。在此过程中，企业可以设置晋升机制和奖惩机制，将项目工程进展中的成就和问题落实到个人身上，激励员工为公司创造利益，同时培养员工的责任意识，促进项目工程的顺利进行。另一方面，建筑企业可以定期开展员工培训工作，提高员工的专业水平、提升建筑结构安全设计的专业性，确保建筑施工计划的准确落实。在此过程中，建筑企业需要增强员工的安全意识，并让员工严格按照相关标准进行作业，在最大程度上保证建筑结构的安全性。

4.3结构平面布置优化方案

在整个结构布置方面，要遵循简单的基本原则，同时要体现出规则化特点。剪力墙尽可能布置在建筑四周或者门窗洞口上下对齐的位置处，要沿着两个主轴方向进行双向布置，同时两个方向相互之间的侧向刚度要尽可能相近，且两者之间的刚度之差不要超过20%，尽可能减少短肢剪力墙在其中的布设数量，要与建筑之间建立良好的沟通和交流关系，避免对建筑外立面或者造型产生任何影响。对一般剪力墙进行合理布设，在针对梁或者柱进行布置时，尽可能避免大跨度等情况，尽量少使用型钢梁柱。对设备管井隔墙下的结构小梁进行合理利用。对板顶附加钢筋进行适当更改，这样能够从根本上实现对混凝土以及钢筋整体使用量的有效控制。对于楼板的厚度以及大跨度双向板，通常是直接将跨度的1/40作为衡量依据，同时尽可能满足裂缝以及挠度方面提出的要求。针对地下车库进行布置时，与方案方或者甲方进行沟通之后，结合基础形式，在浅基础的情况下，采用小柱网会经济些。而在梁板结构形式设计以及优化方面，可以根据实际情况不同，对现有结构方案进行对比选择，对覆土厚度、消防车荷载以及人防荷载等相关因素条件展开综合分析。针对各个不同区域，对不同梁板形式进行合理利用，这样不仅能够从根本上实现对结构布置的完善和优化，而且能够从源头处实现对成本的节约。

4.4选用科学的建设材料、提升材料利用率

一方面，钢材和混凝土是建筑中最为重要的材料，在选定材料时一定要结合特定标准选定强度更高的模型来进行，一般情况下要确保混凝土强度在C25以上。另外，要采用更高强度的钢筋（例如HRB400钢筋）来对结构元件实施纵向加固；另一方面，要按照建筑工程的实际情况选定更为合适的新型建筑材料，在建筑建设过程中往往要采用钢筋混凝土材料，其能够将钢材与混凝土进行充分结合，最大程度发挥两种材料的优势，从而发挥出更大的建筑作用，能够进一步提升建筑物的稳定性、安全性。其核心优势可以从如下两方面进行体现：（1）通过混凝土的作用能够对外部钢管进行更加有效的支撑，能够使得两种材料的优势进行互补，最大程度发挥各自的优势，进一步提升其承载性能；（2）通过外部钢管的作用能够对内部混凝土进行控制，这样也能够增强混凝土的强度，能够降低混凝土的变形概率。钢筋混凝土结构进一步增加了建筑结构的抗震性能，并为超高底柱的轴向压缩比有限的问题提供了有效的解决方案。建筑结构设计过程中结构措施对于设计人员的工作是非常关键的，能够实现更加完整的结构设计 ，同时能够提升与结构活动有关的工作能力。在设计过程中通过结构措施可以对具体设计工作进行有效协调，能够确保建筑结构的稳定性，同时也能够进一步提升建筑材料的利用率。同时，在设计时需要在确保设计基本效果的基础上最大程度降低材料的使用量，从而减小材料成本。比如长方形横截面压缩构件运用率通常不高，这大多是由于梁在建设期间较易发生变化，另外材料运用效率低下。采用结构剖析的方式可以了解梁截面的形状改变状况，根据所得结果对其进行优化调节，进而在轴向力不明确的状况下大幅提升材料运用效率。

4.5现代信息技术应用

以BIM技术为代表的现代化信息技术，在建筑结构设计领域中具有广泛地应用，通过采用BIM技术能够建立结构设计三维模型，且能够将建筑工程信息融合在系统内，还能提高结构设计优化工作效率，同时能够根据数学模型的计算结果，确定建筑结构每个细节的具体设计方案并优化。信息技术具有可视化、立体化以及数据化等多项优势，比于传统的结构设计参数计算更加准确，且三维立体模型更加直观，有利于设计人员开展高质量的结构设计优化工作，对于建筑结构设计以及后续的施工具有重要指导作用。

结语

现代建筑的复杂性不断提升，涉及到方方面面的内容，对于设计人员来说，需要充分分析建筑结构设计的具体需求，明确建筑结构的设计关键点，并且要进一步提升对施工所在区域的剖析力度，掌握更详细的勘查信息，对作业现场加以动态剖析，将其作为根基制定最恰当的结构设计计划。设计工作者应该综合运用概念设计与结构设计举措，改进建筑项目架构设计成效，实现建筑结构强度、抗震性能的显著优化。

参考文献

[1]余咏红.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用[J].房地产世界,2021(08):15-17.

[2]孙国红.建筑结构设计中概念设计与结构措施的应用[J].绿色环保建材,2021(07):105-107.

[3]李敬超.概念设计与结构措施在建筑结构设计中应用[J].建筑技术开发,2021(07):88-91.

[4]黄军.建筑结构设计中常见问题与解决措施分析[J].现代物业（中旬刊），2019（12）：87.