概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 24 日 作者简介：朱小娟（1989），女，汉族，重庆人，本科，中级职称，研究方向为房屋建筑结构工程。-17-概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用 朱小娟 四川省纺织工业设计院，四川 成都 610000 摘要：摘要：随着社会经济的快速发展和城市化进程的加速，建筑行业得到了迅速发展。建筑结构设计作为建筑设计的核心环节，对于保证建筑物的安全性、适用性和经济性等方面具有重要意义。概念设计与结构措施是建筑结构设计的关键技术，对于提高建筑物的整体性能具有不可替代的作用。本文主要探讨了概念设计与结构措施的概念、设计原则以及在建筑结构设计中的应用，以期为相关设计人员提供参考。关键词：关键词：概念设计；结构措施；建筑结构设计；应用 中图分类号：中图分类号：TU318 0 引言 随着经济实力的提升和市场环境的改善，建筑业迎来了新的发展机遇。在建筑事业繁荣发展的同时，需要引入新的设计理念和结构措施来提升设计水平，保证建筑物的安全性和稳定性，提高建筑物的使用寿命和抗灾能力。概念设计理念和结构措施是近年来备受关注的一种设计方法，它能够显著提升建筑结构的设计水平。概念设计理念注重从宏观的角度出发，综合考虑建筑物的整体性能、功能需求和美学价值，为建筑结构设计提供一种创新的思路。结构措施则是为了保证建筑结构的安全性、稳定性和经济性而采取的一系列技术措施。将概念设计理念和结构措施融入建筑结构设计中，可以有效地提升设计水平。通过运用概念设计理念，设计人员可以更加注重建筑的整体性和功能性，从而更好地满足使用需求和审美需求。同时，结构措施的应用也可以保证建筑结构的安全性和稳定性，提高建筑物的使用寿命和抗灾能力。1 概念设计与结构措施的概念 1.1 概念设计的内涵 概念设计是指在设计阶段，根据建筑物的功能需求、结构特点和使用环境等因素，采用全局宏观调控和整体综合协调的方法进行整体构思和规划，确定建筑物的空间形态、材料选用、构造方式等基本设计要素1。它强调从总体上把握结构设计，注重整体与局部的协调和优化，以达到最优的设计效果。在概念设计阶段，设计师需要对建筑物的基本情况和要求进行全面了解和分析，包括建筑物使用要求、地质条件、材料性能、施工条件等方面。同时，他们还需要根据建筑物的具体情况，综合考虑各种因素，如结构的安全性、适用性、经济性等，制定出最佳的概念设计方案。概念设计的过程需要注重整体与局部的协调和优化。这意味着设计师需要从整体上考虑结构的各个部分之间的关系和影响，同时也需要注重细节部分的优化设计。通过对整体和局部的协调和优化，可以有效地提高结构的性能和安全性，同时也可以减少后期修改和维护的成本。1.2 结构措施的内容 结构措施是根据概念设计的要求，通过具体的计算和设计，确定建筑物的结构形式和构造细节，在结构设计过程中，为满足结构的安全性、适用性和经济性要求，采取的一系列技术措施。这些措施包括合理选择结构形式、优化结构布置、加强薄弱环节等。不同的结构形式具有不同的优缺点和适用范围。因此，设计师需要根据建筑物的具体要求和条件，选择最适合的结构形式。例如，对于高层建筑，钢结构或混凝土框架结构是较为常见的结构形式。其次，合理的结构布置可以有效地提高结构的承载能力和稳定性，同时也可以提高结构的经济性和施工效率。在结构设计中，薄弱环节往往会对整个结构的性能和安全性产生重大影响。因此，设计师需要通过加强薄弱环节来提高整个结构的安全性和稳定性。例如，在混凝土框架结构中，梁柱连接节点是薄弱环节之一，需要通过合理的设计和施工来加强其承载能力和稳定性。中国科技期刊数据库 工业 A-18-2 概念设计与结构措施在建筑结构设计中的设计原则 2.1 整体性原则 在建筑结构设计中，概念设计与结构措施的重要性不言而喻。设计人员在进行设计时，必须遵循整体性原则，将建筑物视为一个整体，全面考虑。建筑物被设计出来，就是为了满足人们的生活和工作需求。因此，设计人员在进行概念设计和结构措施时，应充分考虑使用功能的需求，使建筑物能够适应人们的生活和工作方式。在设计过程中，也要综合考虑建筑物的结构形式，保证建筑物能够具有足够的强度、刚度和稳定性。同时，建筑物材料选用的重要性也不容忽视。需要选择合适的材料，可以达到经济、实用、美观的效果。因此，建筑结构设计中概念设计与结构措施必须遵循整体性原则，使各个部分有机地组合在一起，形成一个完整的结构设计方案。只有这样，才能保证建筑物的质量和使用寿命，同时满足人们的生活和工作需求。2.2 安全性原则 建筑结构设计的基本要求是保证建筑物的安全性。概念设计与结构措施在满足功能需求的同时，首要考虑的便是安全性原则。建筑结构的设计应考虑其在使用过程中的可靠性，避免因自然灾害或突发事件导致的损坏或倒塌。对于可能发生的极端情况，如强烈地震或火灾等，应采取有针对性的措施，设置相应的防震、防火设施，确保建筑物在面临这些威胁时能够保持稳定，最大程度地保护生命财产安全2。在设计方案出台后，可以利用三维模型进行测试，保证模型在各种条件下均具有一定的可靠性。在建筑施工过程中，设计人员也要深入现场，指导相应的施工过程，保证建筑在施工过程万无一失。2.3 经济性原则 经济性原则在建筑结构设计中占据着至关重要的地位。这一原则要求设计人员在概念设计与结构措施中，以经济性为考量，尤其是在保证建筑物的安全性和适用性的基础上，要合理控制建设成本和维护费用。为了实现这一目标，设计人员可以积极采用新型材料，不仅可以提高建筑物的质量，同时还可以降低建设成本。此外，优化结构体系也是提高经济性能的有效途径。通过对结构体系的不断研究和改进，可以减少材料的浪费和施工的难度，从而降低整体成本。设计人员在设计过程中也要关注节能设计，例如利用太阳能、风能等可再生能源，以及采用保温隔热材料、提高建筑物的气密性等措施，从而减少能源的消耗和浪费，提高建筑物的经济性能，实现建设成本的合理控制和维护费用的有效降低。2.4 功能性原则 概念设计与结构措施应遵循功能性原则，以使建筑物满足使用要求和美观要求。设计人员在进行概念设计与结构措施时，应充分考虑建筑物的使用功能和空间需求，根据不同的使用场景和空间条件，合理选择适合的结构形式和材料类型。在结构形式的选择上，设计人员应对建筑物的要求进行综合考虑，选择适合的结构形式，如钢筋混凝土结构、钢结构、木结构等。同时，设计人员还应考虑建筑物的美观要求，使建筑物具有良好的外观和质感。在材料类型的选择上，设计人员应考虑建筑物的功能性和环保性。例如，对于需要大量使用木材的建筑物，应选择耐久性好、易于维护的材料类型；对于需要大量使用钢材的建筑物，应选择具有高强度、轻质、耐腐蚀等特性的材料类型。理选择结构形式和材料类型，可以使建筑物在使用过程中具有良好的功能性和舒适性。3 概念设计与结构措施在建筑结构设计中的具体应用 3.1 确定合理的结构设计方案 确定合理的结构设计方案是概念设计在建筑结构设计中的首要应用。概念设计的核心在于将建筑的功能需求与美学理念相结合，以创造出既能满足使用需求，又具有独特美观性的建筑物。这种设计方法不仅关注建筑物的实用性，更注重其美观性和可持续性。因此，在设计建筑结构时，需要深入现场进行勘查工作，这不仅仅是为了收集信息，更是为了了解实际情况，以便为建筑结构的设计提供有力的依据。在收集和分析信息的基础上，制定建筑结构方案需要遵循一定的原则和注意事项，确保设计方案与实际需求相符合3。例如，在空间布局方面，设计人员可以根据建筑物的用途和规模，设计出合理的空间布局方案。这包中国科技期刊数据库 工业 A-19-括确定各个功能区域的尺寸、形状和相互关系，以及合理安排建筑物的流线和交通。通过合理的空间布局，可以最大程度地提高建筑物的空间利用率，并为使用者提供舒适、便捷的使用体验。为了实现设计方案的有效实施，设计人员需要与施工人员保持密切沟通和合作。设计人员需要向施工人员讲解设计方案，解答疑问，确保他们充分理解并能够准确执行设计方案。同时，设计人员还需要在现场给予技术支持，协助解决施工过程中遇到的问题，确保建筑项目的顺利进行和质量安全。概念设计是一种将建筑物的功能需求和美学理念相结合的设计方法。通过对建筑物的设计方案进行整体把握，可以创造出既能满足使用需求，又具有美观大方外观的建筑物。这种设计方法在建筑领域具有广泛的应用价值，可以为城市建设和人民生活带来更多的美学享受和实用价值。3.2 优化结构设计方案的经济性 在建筑设计的初始阶段，概念设计可以提供建筑物的整体规划，通过深入理解建筑需求，也可以为荷载传递路径和结构体系选择等关键因素制定出全面策略。这一过程可以充分确保结构设计既安全可靠又经济合理。概念设计可以预见并规划结构设计中的主要元素。对于荷载传递路径来说，设计人员需要分析建筑可能承受的各种荷载，如重力、风载、地震等，并设计出最有效的路径以将这些荷载分散到地基和基础结构中4。因此设计人员应积极采用新型材料和先进的技术措施，以降低建设成本和维护费用。例如，使用高性能混凝土、轻质钢构等新型材料，可以降低材料的消耗量，提高结构的自重，并减少后期的维护费用。同时，设计人员还应根据实际情况对设计方案进行调整和完善，确保结构设计方案具有较高的经济性能。例如，对于高层建筑的结构设计，可以通过优化柱网布置、合理利用空间等方式来减少结构材料的用量，减少连接和固定结构的需求，提高建筑的经济性能以及性价比。此外，设计人员还应注重对结构细节的把握，例如合理选择连接方式、加强节点构造等，以提高结构的整体性和耐久性，进一步降低后期的维护费用。优化结构设计方案的经济性是概念设计与结构措施在建筑结构设计中应用的关键方面。设计人员通过采用新型材料和技术措施，降低建设成本和维护费用，并根据实际情况对设计方案进行调整和完善，确保结构设计方案具有较高的经济性能。3.3 增强建筑物的抗震性能 抗震设计是建筑结构设计中的重要环节，它直接关系到建筑物的安全性和稳定性5。在抗震设计中，设计人员需要充分了解建筑场地的情况，包括地质、地形、气候等，同时还需要准确掌握建筑结构的相关参数，如尺寸、材料、荷载等。科学表明，建筑结构的刚度、地震力、配筋数量之间存在紧密联系。当建筑结构的刚度增加时，地震力也会相应增大，这时就需要配置更多的钢筋。反之，如果使用更多的钢筋，说明对强度和抗震力的要求也更为严格。因此，设计人员在确定配筋数量时，需要充分考虑建筑结构的刚度和地震力，以达到最佳的抗震效果。为了提高抗震设计能力，设计人员需要从理论和实际两方面入手。在理论上，设计人员需要了解最新的抗震设计理念和方法，掌握相关的规范和标准。在实际上，设计人员需要积累实践经验，不断优化设计方案，采取相应的隔震、减震等技术措施，例如在各构件之间布置隔震层，使用新型的隔震材料等，以降低地震对建筑结构的影响，保障建筑物的安全性和稳定性，为人们提供更加可靠的居住和工作环境。3.4 提高建筑物的节能性能 随着国家对节能减排和绿色建筑的日益重视，建筑物的节能性能已经成为了建筑设计中不可或缺的一环。为了提高建筑物的能效，设计人员应在概念设计与结构措施中融入更多的节能技术和措施。保温隔热材料的使用是其中的重要一环。这种材料可以有效地减少室内外热量的传递，从而确保冬季室内温暖，夏季室内凉爽，降低空调和供暖的使用频率，进而达到节能减排的效果。此外，优化窗墙比也是一个有效的方法。设计人员可以根据当地的气候条件和建筑物的使用功能，来调整窗户和墙壁的比例，以达到最佳的采光和保温效果。在夏季，强烈的阳光会导致室内温度快速上升，增加空调的能耗。因此，在建筑物的外部或窗户上设置相应的遮阳设施，能有效地阻挡阳光直射，降低室内温度，减少空调的使用。4 结束语 综上所述，概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用是提高建筑结构设计水平的重要途径之一。通过遵循整体性原则、安全性原则、经济性原则和功中国科技期刊数据库 工业 A-20-能性原则，合理确定结构设计方案，优化结构设计方案的经济性，增强建筑物的抗震性能和节能性能等措施，可以指导建筑结构设计人员在工程实践中更好地应用概念设计与结构措施，提高建筑结构设计的水平。因此，相关设计人员应不断学习和掌握新技术和新理念，以适应不断变化的市场需求和社会环境。参考文献 1王鑫.建筑结构设计中的概念设计及结构措施J.居舍,2020(11):81.2李宝玉.建筑结构设计中的概念设计与结构措施J.建材与装饰,2020(20):88-89.3李林.分析建筑结构设计过程中的概念设计及结构措施关键研究J.智能城市,2019(13):45-46.4覃飞龙.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用J.佛山陶瓷,2023,33(9):139-141.5赵新安.概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用探讨J.智能城市,2020,6(21):25-26.