概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用

周建龙

摘要：现如今，我国经济发展十分迅速，在建筑结构设计中，概念设计和结构措施的应用对于确保建筑物的稳定性、安全性和节能性起着至关重要的作用。概念设计阶段是一个关键的起点，它为后续的设计和施工提供了重要的指导。通过结合结构优化和节能设计的原则和方法，可以实现建筑结构的优化设计、材料的合理选择、形态的优化以及节能系统的整合。

关键词：概念设计;结构措施;建筑结构设计;应用

引言

概念设计在建筑结构设计中扮演着重要的角色，其具有的创新性与优化性特征打破了传统的设计模式，为建筑设计师开展建筑结构设计工作提供了新思路，极大确保了建筑结构设计质量，同时能有效减少不必要的材料与人工浪费，对建筑行业结构设计的合理性、科学性、规范性发展具有价值。但就目前建筑企业概念设计实际应用情况来看，受到人员专业素养、综合能力、重视程度等因素的影响，实际应用出现诸多问题，深入研究概念设计在建筑结构设计中的应用步骤与应用措施成为许多建筑企业未来重要的工作方向。

1概念设计在建筑结构设计中的运用意义

对于建筑结构设计而言，引入概念设计的意义比较突出，主要表现为以下几个方面。第一，可呈现出建筑整体、独特的美观。建筑物是一种独特的视觉艺术，人们往往通过外观认知与了解建筑，对其设计时引入概念设计理念，有利于提高整个建筑物的美观，为社会大众呈现出独特的视觉艺术。而建筑结构设计，往往由很多方面共同构成，设计者应对色彩布置、空间布置等环节进行重点把握。在现代社会中，经济全球化趋势日益明显，建筑结构设计者应基于用户的实际需求，对结构设计方案予以明确，并巧妙地融入我国独特的美学、人文理念等，实现中西合璧的独特效果，赋予建筑物更独特的美观。例如，在园林建筑设计中，可采取借景、对景等方法，设计效果比较独特。建筑结构设计时，设计人员可巧妙地运用这一方式，合理布局室内空间，严格按照自然法并加强创新，充分呈现独特的建筑文化。第二，可呈现建筑人文性。新时代背景下，审美性、人文性备受关注。在建筑结构设计中，设计者应始终坚持以人为本的设计理念，促使概念设计积极发挥自身的独特价值，为社会大众呈现出建筑物独特的人文性特点。设计时，设计者应积极使用现代化技术，为社会大众创设优质的居住、工作环境，提高用户生活品质，从而获得了用户的高度认可。

2概念设计与结构措施在建筑结构设计中的应用

2.1增强结构体系概念，考虑结构耐久性

建筑结构体系是结构设计的核心，增强结构体系概念是发展概念设计的关键。在应用概念设计开展建筑结构设计的过程中，设计师需深入理解不同结构体系的性能和适用条件，结合具体的建筑工程实际需求进行合理选择和应用，与此同时，加强结构体系概念设计，从整体性能和安全性角度出发对建筑结构设计质量进行严格把控，以此确保建筑物充分发挥其功能，如选择结构体系时，采用对抗震有利的建筑平面、立面布置，在不影响建筑使用需求的位置设置防震缝，且宽度取值应比规范规定值大50㎜，以免在地震中的发生碰撞。

2.2增加梁柱截面尺寸

首先，增加梁柱截面尺寸可以增加其截面面积，从而增加了截面的抗弯强度。根据结构力学理论，梁柱受到的弯矩与截面抗弯强度成正比关系，因此增大截面尺寸可以有效提高梁柱的承载力。其次，增大梁柱截面尺寸还可以增加其截面惯性矩和抗弯刚度。根据挠度的计算公式：δ=(5WL^4)/(384EI)，其中，δ表示挠度，W表示集中载荷，L表示跨度，E表示弹性模量，I表示截面惯性矩。可见，截面惯性矩越大，挠度越小，因此，通过增大截面尺寸，可以减小梁柱的挠度，提高其整体刚度。需要指出的是，增大梁柱截面尺寸并不意味着盲目地增大，在进行设计时，需要根据具体的荷载和使用条件，合理选择梁柱截面尺寸。同时，还应考虑梁柱的布置和连接形式，以确保整个结构的协调性和一致性。

2.3协同工程设计与材料利用率

协同工程设计，特别注重材料使用。对于结构协同度而言，材料利用率不得忽视。降低成本属于大部分企业实现效益最大化的主要方式，所以十分重视展现结构材料的作用，如梁构件发生改变。矩形截面梁这种受弯构件在工程中非常普遍，但实际利用率并不高，需要考虑梁的受力情况，在结构上进行研究。因为梁截面中存在应变梯度，若存在轴心受力现象，应保证材料有较高的利用率。平面桁架是一种掏空梁，其内部不能有较多材料，在自重上优势非常明显，其上弦是梁体受压边下弦。对于规则桁架，要保证其拉压应力和腹杆受力处于相同方向，让弦杆受力保持均匀，且外形要保持一定程度的弯矩。不仅如此，在桁架中也要考虑压杆强度问题，既要关注材料方面的强度，也要确保稳定性满足相关要求。为了获得适宜的平面桁架，应该控制压杆的长度、细度，或者是扩大截面积，这些都是普遍采用的方法，然而实际上很难达到预期效果。其中，上弦杆要保证有足够的刚度，能够承受住约束力。在平面外支撑与桁架连接过程中，可以采用交叉桁架的方式。针对结构的空间与跨度较大的情况，还要采用空间网架材料，这里面要考虑，不能对压杆施以较大的应力，材料的强度也不能过大。对消除结构压杆来说，材料的强度则要有保证，确保杆件有充分的应力。针对材料能有效利用的情况，则其强度要大，并承受一定外应力。在结构跨度大的情况下，结构则以悬索为主。在混凝土方面，也要达到协同施工规定，且满足整体性原则。在概念设计价值提高过程中，相关设计者应加强结构设计理论知识的积累，让设计方案能够朝着精益化的方向发展。

2.4加强连接和节点设计

在建筑结构设计中，加强连接和节点设计是一项重要的结构措施，其中预应力技术是常用的一种方法。预应力钢筋可以通过张拉和锚固的方式施加预应力，使结构产生压应力，从而提高连接和节点的承载能力和稳定性。例如，在梁柱节点处引入预应力技术，可以有效地减小节点的位移和变形，提高整体结构的刚度。在连接和节点设计中，预应力技术可以通过施加压应力来减小结构中的应力集中，提高连接部位的抗剪承载能力和抗剪刚度。此外，预应力技术还可以减小连接和节点的荷载传递路径，提高荷载的传递效率，增强结构的整体性能。通过预应力技术施加的预应力，可以减小结构中的内应力和变形，从而减少材料的应力和损伤。在连接和节点设计中，预应力技术可以有效地防止结构的裂缝和开裂，延长结构的使用寿命，并提高结构的耐久性。并且预应力技术可以通过控制预应力的大小和方向，进行具有定制性的连接和节点设计。相比传统的设计方法，预应力技术可以提供更灵活、更优化的结构解决方案，实现更高效的空间利用和构造设计。

结语

目前，概念设计已经成为建筑结构设计中不可或缺的一个环节，对建筑结构设计质量提升和建筑工程的顺利进行起到了重要作用。在实际应用概念设计开展建筑结构设计过程中，设计师需树立全局意识、整体观念，明确设计要求，开展概念分析，制定设计方案，完善具体设计，并进行设计审查，以此提升建筑结构的安全性和可靠性，确保建筑使用的质量。

参考文献

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