概念设计对建筑结构设计质量的作用分析

摘要：在建筑领域，工程结构概念设计是利用以往设计经验与现有概念对结构设计进行宏观控制，从整体视角指导结构选型，最终获得经济合理的工程结构的过程。作为工程界提出的新概念，概念设计具有节约资源、控制造价以及推动建筑结构设计的进步等重要意义。本文以工程结构概念设计的现有理论与方法为切入点，在简要论述概念设计的定义及特点的基础上，结合工程结构概念设计实践，重点探讨概念设计对建筑结构设计质量的作用。

关键词：概念设计;结构措施;建筑结构设计

引言

工程结构设计是工程项目建设的重要内容，包括结构材料的选择、结构荷载的调整、结构形式的设计等多项要点，在设计过程中，需要综合考虑安全性、计算准确性以及经济性等，以确保最终设计方案的质量。从既往工程结构设计经验看，早期的发展模式过于追求工程量与发展速度，对单位产值的资源耗用量、设计水平的关注度并不高，超高速地发展带来了长期资源的重大缺口与环境污染问题;随后，社会发展模式开始发生改变，建筑行业的发展重点开始从工程量、速度向性价比、性能资源比、设计质量等转变，提高工程设计的质量，更新设计理念，逐渐成为建筑设计领域发展的主旋律。而以设计进步带动工程建设的发展，正是概念设计的意义之所在。

1 概念设计的定义及特点

概念设计是对利用概念进行判断、推理、创新和决策的过程与方法。在建筑领域，工程结构的概念设计需要设计人员对建筑结构的自然因素（如风力、温度、地震等）作用、结构真实效应以及场地特征等有深刻的理解，并将现有的经验、概念充分应用于设计工作中。结构概念设计涵盖的内容较多，既包括材料、构造、结构方案形体等要点的选择，也涵盖结构工程制造与安装的策划，即任何与结构设计有关的选择、调整，以及关系到结构工程建设的决策，都可以纳入到概念设计之中。概念设计是以弥补原有结构设计理论、计算方法的缺陷而出现的新理念，与既往采取的计算方式不同，概念设计使用一种概念性近似估算方法来处理结构设计过程中难以精确、理性分析或者用规范进行决策的问题，充分利用工程经验、试验现象、基本理论以及在此基础上建立的设计思想、设计原则，从整体视角对结构的总体布置与细部措施进行宏观控制，是概念设计的一大优势。因此，在设计阶段，概念设计能够减少繁琐运算，帮助设计人员迅速、有效地完成工程结构体系的构思、选择，以及不同结构之间的比较。

2 概念设计对建筑结构设计质量的作用

2.1 获取最优结构选型

结构是建筑物赖以存在的物质基础，结构选型是建筑设计的重要内容。设计实践中，选型工作涉及安全、环境、经济、适用等多个领域，同时存在其他未知因素、不确定因素的干扰作用，需要事先进行考虑，故结构选型具有较高的复杂度。不仅如此，在城市空间环境日益紧张的背景下，结构选型工作被提出了更高的要求，了解常见建筑结构类型的特征与适用范围，熟悉建筑结构选型的基本原则，深刻认识结构选型与建筑设计之间的关系，是合理选型的必要条件。概念设计的一项重要特征是将建筑设计领域的专业理论知识与实践经验进行结合，针对结构选型难题，概念设计需要将不同结构类型的识别特征、受力特点与结构选型的基本原则等进行糅合，从既往的设计实践中汲取成功经验，明确常见结构体系的适用范围、优缺点等，根据工程项目的结构设计要求，择优选取结构体系。以混合结构体系为例，此类建筑物的承重体系一般有两种以上的结构类型，常见砖混结构，具有刚度大、造价低廉、抗风雨侵袭以及隔音隔热性能良好、化学稳定性强、施工简单等优势，但整体性与抗震性能相对较差，平面布置方面也缺乏灵活性，主要用于六层以下的民用建筑与中小型工业建筑。掌握常见结构体系的上述信息，熟悉结构选型的基本原则以及的方法，积累一定的设计经验，概念设计将帮助设计人员获取最优的结构选型，以保证最终的设计质量。

2.2 选取合适的计算简图

建筑空间结构相对复杂，结构设计相关的设计工作存在未知因素的干扰作用，加之部分因素不能通过简单的量化指标进行评估，精确计算的难度较大。针对这一问题，概念设计的处理方法是简化结构或合理假设，而要确保简化策略以及假设内容的合理性，优化过程就必须以事实为基础，从既往的设计经验中寻找支持性证据。具体到实践，设计人员需要对建筑整体结构、各组成部分的力学结构有清晰的认知，能够在“概念设计”的理论框架下完成已知概念与实际问题的结合。适宜的计算简图，能够为后续的计算过程提供清晰的思路，兼顾计算量、结构安全性等。为此，在推广概念设计的相关方法时，需要结合工程实际，正确分析当前设计任务的负荷要求，对计算简图进行斟酌，充分利用简化结构以及合理假设带来的优势，提高计算的精确度，保证通过计算简图获得的结构计算结果与实际情况的误差处在合理范围内。

2.3 确保结果的准确性

建筑结构设计需要一个相对明确的结果，设计过程采取的计算方式，以及人为因素导致的差错，可直接影响结构设计的质量。从近年来建筑设计行业的发展态势看，概念设计的应用，使得一部分计算任务具备程序化处理的条件，相关软件的开发，以及计算误差的控制，有效提升了建筑结构设计结果的质量。以混凝土结构设计为例，在已知概念的指导下，设计人员可参考塑性理论极限状态的设计形式获取截面数值，利用弹性理论计算形式获取内力数值，虽然计算机软件的处理结果与对应结构的实际受力情况存在差距，但概念设计理念以及软件处理带来的优势仍然具有重要的现实意义。以概念设计为引导，充分利用现有的理论分析结构受力计算等问题，借助软件进行近似处理或仿真分析，将有助于保证结果的准确性。

3 结语

在长期发展与改革过程中，建筑设计行业积累了丰富的经验，概念设计的推动作用与创新意义逐渐清晰。从建筑结构的设计需求看，设计人员需坚持与时俱进，积极学习概念设计的理论与方法，将结构设计的已知理论应用于实践，以概念设计指导结构设计工作，不断提高结构设计的质量。

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