简析建筑结构设计与概念设计_建筑结构设计师待遇

　　【摘 要】当前，随着国民经济快速增长，国民生活水平日益提高，人们对居住质量的要求也越来越高，对建筑结构设计提出了更高的要求。概念设计理念越来越多的被设计师所采用，并在建筑结构设计中发挥出日益重要的作用。概念设计能够打破传统建筑结构设计中墨守成规的成分，充分发挥建筑师的主动性与创造性，已经成为建筑结构设计中的潮流。
　　【关键词】建筑结构；结构设计；概念设计；创新性；作用
　　随着我国建筑业的快速发展，建筑设计者亦随建筑的高要求而不断面临更大的挑战，本文阐述了概念设计对于建筑设计的意义，讨论了如何开展概念设计，并且指出概念设计在实际运用中容易出现的问题。概念设计对于提升建筑，尤其是高层建筑、智能建筑的质量与使用效能的所起的作用是有目共睹的，作为建筑设计师，我们一定要深刻的理解概念设计的内涵，做出高质量的精品设计工程。
　　1、概念设计的内涵与意义
　　所谓的概念设计，就是不经过精密计算而以宏观控制的特点来对结构的整体关联和分系统关系进行有机整理和创造的一种设计思维。概念是人们在实践基础上经过感性认识上升到理性认识而形成的。目前，人们在具体的空间结构体系整体研究上还有一定的局限性，在设计过程中采用了许多假定与简化。因此，这就要求结构工程师对整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识，尤其在一些难以作出精确力学分析或在规范中难以规定的问题中依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验，把概念设计应用到实际工作中去，打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构设计工程师的创新能力。针对目前建筑结构设计当中墨守成规的现象，从根本上避免由于设计软件的差异而导致设计不科学问题的出现。
　　2、概念设计对于建筑设计的必要性
　　建筑设计需要对各个力学应力数值、结构数值、材料数值进行精确地计算，但是过分依赖计算机软件，会对建筑结构造成不可预计的危害。比如在实际设计中很多设计人员用多、高层结构三维空间分析程序来计算底层框架，还有人为地布置一些抗震墙，但是不能完全满足楼层间的合理刚度比，也不能完全正确地反映底层框架在地震时受力状态。在设计中导致这样问题的出现，根本原因就是在于结构概念不明确，没考虑这两种结构体系的差异。如果是运用概念设计方法可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确，避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算，具有较好的经济可靠性能。
　　同时，概念设计也是判断计算机分析输出数据可靠与否的主要依据。避免电算误差问题的产生，在建筑结构设计中采用概念设计是最好的方法。在实际设计工作中，运用概念设计理念还可以对已经出现的问题进行深入的分析，从而发现深层次的因素，来改善设计水平。这往往比查找历史数据更为便捷。这种方法也可用于核对电算结果的科学性与严谨性。总之，在设计工程中引入概念设计理念，会极大的简化设计流程，避免因为计算机软件的过分应用产生的数据脱节现象。每一个建筑结构工程师都要以概念设计的理念充实自己的工作。
　　概念设计对建筑师的理论素养与实际应用能力有着更高的要求，需要设计师不断地丰富自身的知识，不断的结合实践锻炼自身的能力。还能避免设计师过分的对计算机软件产生依赖，僵化了设计思维。实际上，概念设计的运用，对设计师实际水平的提高也有重要意义。
　　3、如何开展概念设计
　　3.1 平面设计
　　建筑平面的形状宜选用风压较小的形式，并应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响，还必须考虑有利的抵抗能力和竖向荷载，在地震作用下，建筑平面要力求简单。在高层建筑中，建筑体受到更多的风压，没有好的的流体外形，就会对建筑产生长时间的水平应力。随着建筑层数提高，水平载荷下的侧移现象逐渐加重。在平常情况下承受内部静态应力，如果发生地震等或者其他地质灾害，则会诱发外部形变，对建筑内居住者产生生命安全影响。在高层建筑中，如何在满足相关要求的前提下选择更好的抗侧力体系成了结构工程师追求的重大目标。
　　3.2 剖面设计
　　在竖向传力体系设计设计中，首先要注意建筑不能超高，因为新的设计准则对建筑超高有了更严格的要求。在高层建筑的设计中，抗侧力结构刚度，应注意由基础向顶层逐渐过渡，要尽量避免出现在竖向上刚度发生突变的现象，以免由于刚度的较大突变而削弱其抵抗水平荷载的能力。高层建筑必须有相应的锚固深度，此锚固深度可结合布置设备用房和地下停车库的需要，作为一层或多层地下空间，这对降低高层建筑的重心有利，可提高建筑抗震能力及抗倾覆能力。
　　在竖向形体设计中，截锥形的建筑，采用由下而上分段逐渐减小楼层面积阶梯状体型，能使房屋刚度大大增加，由于房屋顶部的楼面尺寸比底部小，除了在建筑使用功能方面存在优点外，在抗风和抗震方面也具有一定的优越性。新月形的房屋就像一个竖向的悬臂壳体一样，能有效地增加它低抗侧向力的刚度，它的作用就像波形的屋面壳体能有效地抵抗重力荷载一样，重力荷载由柱-壳-框架承受，侧向荷载由竖向的壳体抵抗，该壳体由于楼面结构的加劲作用而得以加强，新月形的壳体形式能有效地抵抗对称作用与它的侧向力。上窄下宽形的高层建筑随着高度的增加在符合竖向结构的要求下，楼身向上不断收进与变细，这样可减轻承受的风力，降低楼体的重心，加强结构的稳定性。
　　3.3 基础设计概念
　　基础除了与地基相互作用外，与上部结构作用的关系也很复杂，除非在建筑的边缘部位出现荷载很大的情况，一般建筑基础的变形总是中部沉降多，外级沉降小。
　　在进行地质条件选型中，首先地基地质要好，或采用桩基。要求地基沉降量不能过大，重要的是控制高低层的沉降差，天然地基的建筑，高层部分一般采用满堂红基础，低层部分采用双向条形或单独基础，高层建筑常设有通往地下车库的通道，通道紧贴高层的外壁，并平行于外壁，作为车道的底板，便于铺防水层，也保证了高层建筑的整体连接。根据不同建筑的地理位置结构形式可选择桩基础、箱形基础和筏形基础。桩基础，当地基土质较软弱，建筑物层数较多，荷载较大的情况下，天然地基不能满足地基承载力的要求可以采用桩基将上部结构荷载直接传到下部坚实的持力层，高层建筑的桩基础可采用预制钢筋混凝土桩，混凝土灌注桩和钢管桩。箱形基础，箱开基础在高层建筑中广泛应用，它整体刚度好，能将上部结构的荷载均匀地传给基础，对上部结构能良好地嵌固，箱基有效地抵抗不均匀沉降，并与周围土体协同工作，提高建筑物的抗震和抗风能力。筏形基础，筏形基础适用于上部结构荷载较大，地基承载力较低的工程，筏形基础整体较好，刚度大，能有效地分散上部结构的荷载，调整基底的压力和不均匀沉降。
　　基础不但和和地基之间有相互作用，它和建筑的上部的那些结构也是相互作用的，所以必须要做好基础和上层建筑之间作用力的分析，加强基础的承载力，控制好建筑高低层的差异，使用最合适的结构类型，从而保证建筑的稳定和安全。比如，进行高层的地下室通道设计的时候，在确保通道与外部平行的时候，更要做好外壁的设计，从而对建筑防水层设置起到积极作用，更可以加强建筑的使用性。
　　在建造下部基层时，基础钢筋应力不断增长，建筑到四五层时钢筋应力达到最高值，以后随层数和荷载的增加应力又逐渐减小，这种现象是基础和上部结构协同作用的结果，当上部结构高低层数差别很大，但地下室有直通要求时，应做成整体基础，高低层不分开是有条件的。
　　4、总结
　　概念设计，总体上来说是整体设计的理念。要求设计师从宏观方面入手，系统的分析设计中的诸要素，采用科学的方法完成设计作品。概念设计减少了设计师对计算机软件的需求，更加强调设计师的理论素养和实际动手能力。只有对概念设计的理念有一个深入的了解，才能正确的处理可能出现的问题，设计出最符合要求的作品。
　　参考文献：
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　　[2]游晋华.高层结构抗震中的概念设计[J].山西建筑，2007.
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