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摘要:在建筑设计中设计师要重视结构的地位，正确了解各种结构形式的基本力学特点以及材料对结构的影响等一些重要的结构概念，设计作品时灵活地运用结构概念，使设计更加完善合理。本文对建筑结构概念设计的定义及其重要性进行了分析，阐述了结构概念设计的要点，同时就建筑设计过程中结构概念设计的应用做了论述。
关键词：建筑结构；概念设计；结构设计
概念是一种反映事物本质属性的思维形式,它反映客观事物一般的、本质的特征,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。随着社会经济的发展和人们生活水平的日益提高,对建筑结构设计也提出了更高的要求,结构概念设计的思想被越来越多的结构设计工程师所接受,并将在结构设计中发挥越来越大的作用。
一、结构概念设计的含义及其重要性
结构概念设计是指不经数值计算，尤其在一些难以做出精确理性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所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。
在建筑设计的方案阶段，从总体出发，采用概念性近似计算方法，能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。这种方法虽有一定误差，但概念清楚、定性准确、手算简单快捷，能很快选择出最佳方案，具有较好的经济、可靠性能， 同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
二、建筑设计中结构概念设计要点
1、合理选择结构方案
结构概念设计的目的是力求设计方案经济、合理、适用,结构概念设计必须选择一个经济合理的结构方案,即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应该明确总体布置、抗震节点分析、应力等方面。同一结构单元不宜混用不同结构体系,力求平面和竖向规则。总之,必须对建筑师设计要求、结构特点、材料供应、施工条件等情况进行综合分析,并与施工、业主等方面充分协商,在此基础上进行结构选型,确定结构方案,必要时还应进行多方案比较,择优选用。
2、选用恰当的计算简图
计算简图是进行结构计算的基础,如果计算简图选用不当会导致结构安全事故的发生,因此选择恰当的计算简图是保证结构安全的重要条件,设计师要从实际出发选择合理的计算简图,并且计算简图还应有相应的构造措施来保证。此外,设计师还要注意到在实际结构的节点不可能是纯粹的刚结或铰结点,但是在计算简图的误差应在设计允许范围之内。
3、正确分析计算结果
在结构设计中普遍采用计算机技术,但是由于软件种类的繁多,而且不同的软件也是存在着很大的差异性,这样就会往往导致计算结果的不相同。因此,设计师要对程序的适用范围、技术条件等全面了解。由于软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果,因此,设计师要充分认识到计算参数的重要性,要凭着自己过硬的专业知识、丰富的经验,在拿到电算结果时应认真分析,要正确地输入合理的计算参数,慎重校核,作出合理判断。
三、建筑设计中结构概念设计的应用
1、抗震概念设计
地震具有难以把握的复杂性和动态变化特点，要准确地预见建筑物所遭遇的地震特性及详细参数，是难以做到的。只有辅以准确的概念设计，在宏观上对抗震结构进行控制，正确分析计算结果，合理地对薄弱环节采取构造加强措施，才能在经济合理的前提下，设计出抗震性能优良的建筑。
为了保证建筑具有足够的抗震能力，通过结构概念设计从宏观上控制结构的抗震性能应充分考虑以下环节：①选择对抗震有利的场地及地基，避免地面变形的直接危害，采取措施保证地基的稳定性。② 进行合理的基础设计，同一结构单元不宜设置在性质不同的地基土上，不宜采用不同的基础形式，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力。③建筑物的体型應力求简单、规则、对称，质量和刚度变化均匀，以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。④选择合理的结构体系，抗侧构件力求均匀对称，设置多道抗震防线，避免局部出现薄弱部位，要求结构布置受力明确，传力简捷。⑤各类构件之间要有可靠的连接，并具有必要的强度和变形能力，从而获得整个结构良好的抗震性能。⑥强调结构空间整体性，平面加强连接，竖向确保足够整体刚度。⑦重视对非结构构件的处理，利用其对主体结构的有利影响，避免不合理设置导致对主体结构的不利影响。⑧尽量减轻结构自重，减少地基土压力，从而降低向建筑物传输的地震力。
2、高层建筑结构概念设计
高层建筑结构概念设计中以下几个问题值得重视：①正确认识高层建筑的受力特点，选择合理的结构类型。高层建筑的受力特点不同于低层建筑。高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响，水平荷载是结构设计的控制因素。结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有足够的强度和刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。根据高层建筑的受力特点，选择切实可行的结构类型是非常必要的。②正确选择合理的结构体系。由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾，因此采用何种抗侧力结构是结构设计的关键性问题。选择高层建筑结构抗侧力体系通常需要考虑的两个主要原因是建筑物的高度和使用功能。③选择合理的结构布置。结构布置的合理与否很大程度影响着建筑的使用、结构的经济性和施工的合理性。结构布置不当，常常造成薄弱环节，引起震害。在结构布置时，应加强结构的整体性及刚度，加强构件的连接，加强结构的薄弱部位和应力复杂部位的强度。④提高结构的抗震性能。由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑，因此在地震区进行高层建筑结构设计时，除应保证结构具有足够的强度和刚度外，还应具有良好的抗震性能，结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量，减弱地震破坏的影响。
3、基础中的结构概念设计
地基土的不确定性很强，至今还没有哪个模型能够对其作精确的描述。因此，在基础的设计中，更需要根据基本理论知识及丰富的实践经验，分析、预见可能出现的各种问题，从而找到最合理的处理方案。因此，结构概念设计在基础设计中的作用尤为重要。建筑结构设计常规的方法是将上部结构、基础作为彼此独立、离散的结构单元进行力学分析。实践表明，这种常规法计算得到的基底应力和基础沉降量往往与实测值相差甚远。事实上，基础问题的解决不宜单纯只着眼于基础。在上部结构设计过程中，应该注意由于地基沉降变形差异而引起的上部结构次应力、开裂等不良现象。所以应该把基础和上部结构视为一个统一的整体，从二者相互作用的概念出发来考虑基础方案。当然，整体的相互作用分析相当复杂，合理的方法应该从二者之间满足静力平衡和变形协调两个条件出发进行分析。设计人员除了具各土力学、地基基础的基本理论知识外，还应该掌握基础与上部结构相互作用的基本概念、原理，了解基础刚度变化对上部结构内力的影响、上部结构对基础变形的约束作用，以及采用不同地基计算模型可能在基础和上部结构中产生的差异。这样，在基础选型、布置以及地基模型、参数的选取时，才能够从共同作用的角度加以考虑，力求设计出最为经济、合理的基础方案。
四、结语
随着各项建筑理论的日益丰富,发展先进计算理论,加强计算机的应用,加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用,使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。推广结构概念设计思想是一种有效的办法,结构概念设计也必然会成为今后结构设计的主流思想,这就让我们来共同学习、发展它,为建筑结构设计的发展作出应有的贡献。
参考文献：
[1]李侃.论概念设计在建筑结构设计中的重要性.《现代企业文化.理论版》.
[2]徐正加.浅析概念设计建筑结构设计中的意义及应用.《大众商务》.2010年08期.
[3]刘辉.浅谈结构的概念设计[J]. 广西土木建筑 2000年04期.
[4]肖桂清.建筑结构抗震设计的若干对策及改进建议[D].武汉:武汉大学,2004.
关键词：建筑结构；概念设计；结构设计
概念是一种反映事物本质属性的思维形式,它反映客观事物一般的、本质的特征,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。随着社会经济的发展和人们生活水平的日益提高,对建筑结构设计也提出了更高的要求,结构概念设计的思想被越来越多的结构设计工程师所接受,并将在结构设计中发挥越来越大的作用。
一、结构概念设计的含义及其重要性
结构概念设计是指不经数值计算，尤其在一些难以做出精确理性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所获得的基本设计原则和设计思想，从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。
在建筑设计的方案阶段，从总体出发，采用概念性近似计算方法，能迅速、有效地对结构体系进行构思、比较和选择。这种方法虽有一定误差，但概念清楚、定性准确、手算简单快捷，能很快选择出最佳方案，具有较好的经济、可靠性能， 同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
二、建筑设计中结构概念设计要点
1、合理选择结构方案
结构概念设计的目的是力求设计方案经济、合理、适用,结构概念设计必须选择一个经济合理的结构方案,即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应该明确总体布置、抗震节点分析、应力等方面。同一结构单元不宜混用不同结构体系,力求平面和竖向规则。总之,必须对建筑师设计要求、结构特点、材料供应、施工条件等情况进行综合分析,并与施工、业主等方面充分协商,在此基础上进行结构选型,确定结构方案,必要时还应进行多方案比较,择优选用。
2、选用恰当的计算简图
计算简图是进行结构计算的基础,如果计算简图选用不当会导致结构安全事故的发生,因此选择恰当的计算简图是保证结构安全的重要条件,设计师要从实际出发选择合理的计算简图,并且计算简图还应有相应的构造措施来保证。此外,设计师还要注意到在实际结构的节点不可能是纯粹的刚结或铰结点,但是在计算简图的误差应在设计允许范围之内。
3、正确分析计算结果
在结构设计中普遍采用计算机技术,但是由于软件种类的繁多,而且不同的软件也是存在着很大的差异性,这样就会往往导致计算结果的不相同。因此,设计师要对程序的适用范围、技术条件等全面了解。由于软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果,因此,设计师要充分认识到计算参数的重要性,要凭着自己过硬的专业知识、丰富的经验,在拿到电算结果时应认真分析,要正确地输入合理的计算参数,慎重校核,作出合理判断。
三、建筑设计中结构概念设计的应用
1、抗震概念设计
地震具有难以把握的复杂性和动态变化特点，要准确地预见建筑物所遭遇的地震特性及详细参数，是难以做到的。只有辅以准确的概念设计，在宏观上对抗震结构进行控制，正确分析计算结果，合理地对薄弱环节采取构造加强措施，才能在经济合理的前提下，设计出抗震性能优良的建筑。
为了保证建筑具有足够的抗震能力，通过结构概念设计从宏观上控制结构的抗震性能应充分考虑以下环节：①选择对抗震有利的场地及地基，避免地面变形的直接危害，采取措施保证地基的稳定性。② 进行合理的基础设计，同一结构单元不宜设置在性质不同的地基土上，不宜采用不同的基础形式，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力。③建筑物的体型應力求简单、规则、对称，质量和刚度变化均匀，以减少地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。④选择合理的结构体系，抗侧构件力求均匀对称，设置多道抗震防线，避免局部出现薄弱部位，要求结构布置受力明确，传力简捷。⑤各类构件之间要有可靠的连接，并具有必要的强度和变形能力，从而获得整个结构良好的抗震性能。⑥强调结构空间整体性，平面加强连接，竖向确保足够整体刚度。⑦重视对非结构构件的处理，利用其对主体结构的有利影响，避免不合理设置导致对主体结构的不利影响。⑧尽量减轻结构自重，减少地基土压力，从而降低向建筑物传输的地震力。
2、高层建筑结构概念设计
高层建筑结构概念设计中以下几个问题值得重视：①正确认识高层建筑的受力特点，选择合理的结构类型。高层建筑的受力特点不同于低层建筑。高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响，水平荷载是结构设计的控制因素。结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有足够的强度和刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。根据高层建筑的受力特点，选择切实可行的结构类型是非常必要的。②正确选择合理的结构体系。由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾，因此采用何种抗侧力结构是结构设计的关键性问题。选择高层建筑结构抗侧力体系通常需要考虑的两个主要原因是建筑物的高度和使用功能。③选择合理的结构布置。结构布置的合理与否很大程度影响着建筑的使用、结构的经济性和施工的合理性。结构布置不当，常常造成薄弱环节，引起震害。在结构布置时，应加强结构的整体性及刚度，加强构件的连接，加强结构的薄弱部位和应力复杂部位的强度。④提高结构的抗震性能。由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑，因此在地震区进行高层建筑结构设计时，除应保证结构具有足够的强度和刚度外，还应具有良好的抗震性能，结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量，减弱地震破坏的影响。
3、基础中的结构概念设计
地基土的不确定性很强，至今还没有哪个模型能够对其作精确的描述。因此，在基础的设计中，更需要根据基本理论知识及丰富的实践经验，分析、预见可能出现的各种问题，从而找到最合理的处理方案。因此，结构概念设计在基础设计中的作用尤为重要。建筑结构设计常规的方法是将上部结构、基础作为彼此独立、离散的结构单元进行力学分析。实践表明，这种常规法计算得到的基底应力和基础沉降量往往与实测值相差甚远。事实上，基础问题的解决不宜单纯只着眼于基础。在上部结构设计过程中，应该注意由于地基沉降变形差异而引起的上部结构次应力、开裂等不良现象。所以应该把基础和上部结构视为一个统一的整体，从二者相互作用的概念出发来考虑基础方案。当然，整体的相互作用分析相当复杂，合理的方法应该从二者之间满足静力平衡和变形协调两个条件出发进行分析。设计人员除了具各土力学、地基基础的基本理论知识外，还应该掌握基础与上部结构相互作用的基本概念、原理，了解基础刚度变化对上部结构内力的影响、上部结构对基础变形的约束作用，以及采用不同地基计算模型可能在基础和上部结构中产生的差异。这样，在基础选型、布置以及地基模型、参数的选取时，才能够从共同作用的角度加以考虑，力求设计出最为经济、合理的基础方案。
四、结语
随着各项建筑理论的日益丰富,发展先进计算理论,加强计算机的应用,加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用,使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。推广结构概念设计思想是一种有效的办法,结构概念设计也必然会成为今后结构设计的主流思想,这就让我们来共同学习、发展它,为建筑结构设计的发展作出应有的贡献。
参考文献：
[1]李侃.论概念设计在建筑结构设计中的重要性.《现代企业文化.理论版》.
[2]徐正加.浅析概念设计建筑结构设计中的意义及应用.《大众商务》.2010年08期.
[3]刘辉.浅谈结构的概念设计[J]. 广西土木建筑 2000年04期.
[4]肖桂清.建筑结构抗震设计的若干对策及改进建议[D].武汉:武汉大学,2004.