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【摘 要】：结构概念设计在结构设计中占有重要的地位，是结构分析和设计的第一步。一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。概念设计不以精确的力学分析、生搬硬套的规范条文为依据，而是对工程进行概括的分析，制定设计目标，采取相应措施。
【关键词】：建筑结构；概念设计；协同工作
1结构概念设计的原则
1.1结构的优化选型原则
结构概念设计总结到一点就是要确定主体的结构体系及其相互联系。主要从以下三个方面考虑，用比较方法进行优化选择。
1.1.1结构体系的优化
目前在我国常用的建筑结构体系有混合结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙体系、筒体结构体系等。在高层建筑结构中，设计的主要任务是解决抵抗水平力的问题，因此结构设计的关键问题是抗侧力结构体系的确定和设计。在掌握各类基本构件的特征后，根据建筑方案以及结构所在的环境和功能、受荷情况优化选择合适的基本构件，确定它们之间的联系，形成基本的结构单元和它的支撑做法（如框剪结构，筒体结构等）；最后将所选择的基本结构单元通过平面、叠合、平面等集合形式构成其主要的结构体系。
1.1.2结构布置的优化
概念设计中的结构布置主要考虑建筑物的体型（平面长度尺寸及长宽比、竖向高宽比、立面形状等）、柱网尺寸、层高以及主要抗侧力构件所在位置等。在满足功能要求和建筑方案的前提下优化布置楼屋盖水平系统、柱墙竖向支撑系统和地下基础系统。比如为了整体抗震性能就应该选择平立面规则、对称的结构布置体系，在设计的时候就有必要设置刚度较强的抗侧力构件来提高结构的侧向刚度等。
1.1.3合理的构造做法
预先估计和分析结构的薄弱部位、破坏形态，调整承载力以加强或削弱某些部位有意识设置构造措施。使结构的构造做法和建筑构造要求相一致，结构的理论构造要求和施工的实际构造做法保持一致。
1.2合理受力原则
在进行结构概念设计时，结构构件受力问题需要通过力学原理来进一步分析的。从结构的受力和变形的来看，要尽可能的利用结构自有的对称性、结构刚度的相对性、变形的连续协调性；从抗力和材料看，尽可能使构件的受力状态以轴向受力为主，尽可能提高构件的截面惯性矩和抗弯能力、抗剪能力。合理的选择性能较好的材料和优化构件截面，做到“因材施用，材尽其用”。
1.3空间优化原则
建筑物本来就是一个空间结构。在结构概念设计时，要充分考虑建筑物内外各部分结构的空间作用，要注意加强结构构件的平面外刚度；加强平面结构与平面外结构构件的联系； 考虑结构构件间的相互作用（如梁与柱的相互作用，板与梁的相互作用）；采用空间结构体系（如空间框架等）。
2结构概念设计中的若干问题
2.1协同工作
协同工作的原则也就是整体工作的原则。协同工作设计可以对材料充分利用。一般来讲，材料利用率越高（即应力水平越高），该结构的协同工作程度也越高，经济性也就越好。对于建筑结构，协同工作的概念即要求结构内部的各个构件相互配合，共同工作。这不仅要求结构构件在承载能力极限状态能共同受力，协同工作，同时达到承载能力极限状态，还要求在正常使用状态下有共同的耐久性。
2.2结构抗震概念设计
在进行结构抗震设计时，要灵活运用抗震设计准则，既注意总体布置上的大原则，又考虑关键部分的细节，从而全面、合理地解决结构抗震设计中的基本问题。从经济合理的观点出发，在强烈的地震作用下应允许结构进入弹塑性工作状态（即所谓延性设计）。通过结构某些构件屈服所产生的塑性变形来消耗地震能量，从而达到抗震的目的。
试验和实践都证明，框架结构具有良好的延性性能。但是，纯框架刚度差，在地震作用下结构变形较大，为提高框架结构的刚度，常设剪力墙、支撑等加劲构件，这些加劲构件刚度大，但延性较差，一旦破坏，几乎丧失承载力。因此，注意加劲结构刚度与延性的均衡十分重要。砌体结构刚度大，但延性差，为提高其延性，常加设钢筋混凝土构造柱，构造柱连同圈梁，实际形成一个弱的框架。
强度均匀指结构在平面和立面上的承载力均匀。结构在立面上强度均匀，可以避免结构弹塑性反应集中。如果结构某一楼层的强度相对较小，则在地震作用下，这一层首先屈服，同时通过该层塑性变形的发展，使其他楼层不继续屈服。这样结构塑性变形集中在一层，很容易使该层发生破坏，从而导致整个结构的破坏。
结构多道抗震防线要求结构具有较高的静不定次数，要求结构在延性变形阶段具有良好的吸能能力，要求结构中尽量具备多重抗侧力体系。一般说来，结构静不定次数越高，对结构抗震越有利，但这不是充分条件。一些薄弱部位的塑性变形集中可能造成结构局部屈服机制的形成，从而导致整体结构的严重破坏甚至倒塌。因此，需要在结构的适当部位设置一系列有利的屈服区，使这些不危及整体结构安全的部位在地震时率先形成塑性铰。同时，通过保证铰的屈服转动能力，使结构所吸收的地震能量耗散在整个结构平面和高度上。通过设置人工塑性铰和阻尼耗能装置，会更有利于结构发挥良好的抗震性能。
2.3结构整体性能控制
结构整体的科学性和合理性是概念设计的重要内容。用于控制结构整体性的主要指标有：周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、剪重比等。
周期比是控制结构扭转效应的重要指标。它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效更合理，使结构不致出现过大的扭转。也就是说，周期比不是要求结构足够结实，而是要求结构承载布局合理。如果周期比不满足规范要求，说明该结构的扭转效应明显，需要增加结构周边构件的刚度，降低结构中间构件的刚度，以增大结构的整体抗扭刚度。
位移比（层间位移比）是控制结构平面不规则性的重要指标。需要指出的是，规范中规定的位移比限值是按刚性板假定做出的。
刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标。规范有三种刚度比的计算方式，分别是剪切刚度、剪弯刚度和地震力与相应的层间位移比，剪切刚度主要用于底部大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判定，剪弯刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构，地震力与层间位移比是抗震规范的相关规定，通常绝大多数工程都可以用此法计算刚度比。
层间受剪承载力之比也是控制结构竖向不规则的重要指标。
刚重比是结构刚度与重力荷载之比。它是控制结构整体稳定性的重要参数，也是影响重力二阶效应的主要参数。该值如果不满足要求，则可能引起结构失稳倒塌，应当引起足够重视。
剪重比是抗震设计中非常重要的参数。长期作用下，地震影响系数下降较快，由此计算出来的水平地震作用下的结构效应可能太小。而对于长周期结构，地震动态作用下的地面加速度和位移可能对结构具有更大的破坏作用，但采用振型分解法时无法对此做出准确的计算。因此，出于安全考虑，规范规定了各楼层水平地震力的最小值，该值如果不满足要求，则说明结构有可能出现比较明显的薄弱部位，必须进行调整。
3结语
概念设计内容纷繁复杂，综合性强，应用灵活广泛，需要在应用规范及工程力学知识结构设计人员发挥主观能动性和原理的基础上.根据个人对结构及其受力状态的理解.通过对自己积累的设计经验的完美运用，做出经济、合理、安全的结构设计。
参考文献：
[1]叶强.概念设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2]叶见曙.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2005.
【关键词】：建筑结构；概念设计；协同工作
1结构概念设计的原则
1.1结构的优化选型原则
结构概念设计总结到一点就是要确定主体的结构体系及其相互联系。主要从以下三个方面考虑，用比较方法进行优化选择。
1.1.1结构体系的优化
目前在我国常用的建筑结构体系有混合结构体系、框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙体系、筒体结构体系等。在高层建筑结构中，设计的主要任务是解决抵抗水平力的问题，因此结构设计的关键问题是抗侧力结构体系的确定和设计。在掌握各类基本构件的特征后，根据建筑方案以及结构所在的环境和功能、受荷情况优化选择合适的基本构件，确定它们之间的联系，形成基本的结构单元和它的支撑做法（如框剪结构，筒体结构等）；最后将所选择的基本结构单元通过平面、叠合、平面等集合形式构成其主要的结构体系。
1.1.2结构布置的优化
概念设计中的结构布置主要考虑建筑物的体型（平面长度尺寸及长宽比、竖向高宽比、立面形状等）、柱网尺寸、层高以及主要抗侧力构件所在位置等。在满足功能要求和建筑方案的前提下优化布置楼屋盖水平系统、柱墙竖向支撑系统和地下基础系统。比如为了整体抗震性能就应该选择平立面规则、对称的结构布置体系，在设计的时候就有必要设置刚度较强的抗侧力构件来提高结构的侧向刚度等。
1.1.3合理的构造做法
预先估计和分析结构的薄弱部位、破坏形态，调整承载力以加强或削弱某些部位有意识设置构造措施。使结构的构造做法和建筑构造要求相一致，结构的理论构造要求和施工的实际构造做法保持一致。
1.2合理受力原则
在进行结构概念设计时，结构构件受力问题需要通过力学原理来进一步分析的。从结构的受力和变形的来看，要尽可能的利用结构自有的对称性、结构刚度的相对性、变形的连续协调性；从抗力和材料看，尽可能使构件的受力状态以轴向受力为主，尽可能提高构件的截面惯性矩和抗弯能力、抗剪能力。合理的选择性能较好的材料和优化构件截面，做到“因材施用，材尽其用”。
1.3空间优化原则
建筑物本来就是一个空间结构。在结构概念设计时，要充分考虑建筑物内外各部分结构的空间作用，要注意加强结构构件的平面外刚度；加强平面结构与平面外结构构件的联系； 考虑结构构件间的相互作用（如梁与柱的相互作用，板与梁的相互作用）；采用空间结构体系（如空间框架等）。
2结构概念设计中的若干问题
2.1协同工作
协同工作的原则也就是整体工作的原则。协同工作设计可以对材料充分利用。一般来讲，材料利用率越高（即应力水平越高），该结构的协同工作程度也越高，经济性也就越好。对于建筑结构，协同工作的概念即要求结构内部的各个构件相互配合，共同工作。这不仅要求结构构件在承载能力极限状态能共同受力，协同工作，同时达到承载能力极限状态，还要求在正常使用状态下有共同的耐久性。
2.2结构抗震概念设计
在进行结构抗震设计时，要灵活运用抗震设计准则，既注意总体布置上的大原则，又考虑关键部分的细节，从而全面、合理地解决结构抗震设计中的基本问题。从经济合理的观点出发，在强烈的地震作用下应允许结构进入弹塑性工作状态（即所谓延性设计）。通过结构某些构件屈服所产生的塑性变形来消耗地震能量，从而达到抗震的目的。
试验和实践都证明，框架结构具有良好的延性性能。但是，纯框架刚度差，在地震作用下结构变形较大，为提高框架结构的刚度，常设剪力墙、支撑等加劲构件，这些加劲构件刚度大，但延性较差，一旦破坏，几乎丧失承载力。因此，注意加劲结构刚度与延性的均衡十分重要。砌体结构刚度大，但延性差，为提高其延性，常加设钢筋混凝土构造柱，构造柱连同圈梁，实际形成一个弱的框架。
强度均匀指结构在平面和立面上的承载力均匀。结构在立面上强度均匀，可以避免结构弹塑性反应集中。如果结构某一楼层的强度相对较小，则在地震作用下，这一层首先屈服，同时通过该层塑性变形的发展，使其他楼层不继续屈服。这样结构塑性变形集中在一层，很容易使该层发生破坏，从而导致整个结构的破坏。
结构多道抗震防线要求结构具有较高的静不定次数，要求结构在延性变形阶段具有良好的吸能能力，要求结构中尽量具备多重抗侧力体系。一般说来，结构静不定次数越高，对结构抗震越有利，但这不是充分条件。一些薄弱部位的塑性变形集中可能造成结构局部屈服机制的形成，从而导致整体结构的严重破坏甚至倒塌。因此，需要在结构的适当部位设置一系列有利的屈服区，使这些不危及整体结构安全的部位在地震时率先形成塑性铰。同时，通过保证铰的屈服转动能力，使结构所吸收的地震能量耗散在整个结构平面和高度上。通过设置人工塑性铰和阻尼耗能装置，会更有利于结构发挥良好的抗震性能。
2.3结构整体性能控制
结构整体的科学性和合理性是概念设计的重要内容。用于控制结构整体性的主要指标有：周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、剪重比等。
周期比是控制结构扭转效应的重要指标。它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效更合理，使结构不致出现过大的扭转。也就是说，周期比不是要求结构足够结实，而是要求结构承载布局合理。如果周期比不满足规范要求，说明该结构的扭转效应明显，需要增加结构周边构件的刚度，降低结构中间构件的刚度，以增大结构的整体抗扭刚度。
位移比（层间位移比）是控制结构平面不规则性的重要指标。需要指出的是，规范中规定的位移比限值是按刚性板假定做出的。
刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标。规范有三种刚度比的计算方式，分别是剪切刚度、剪弯刚度和地震力与相应的层间位移比，剪切刚度主要用于底部大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判定，剪弯刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构，地震力与层间位移比是抗震规范的相关规定，通常绝大多数工程都可以用此法计算刚度比。
层间受剪承载力之比也是控制结构竖向不规则的重要指标。
刚重比是结构刚度与重力荷载之比。它是控制结构整体稳定性的重要参数，也是影响重力二阶效应的主要参数。该值如果不满足要求，则可能引起结构失稳倒塌，应当引起足够重视。
剪重比是抗震设计中非常重要的参数。长期作用下，地震影响系数下降较快，由此计算出来的水平地震作用下的结构效应可能太小。而对于长周期结构，地震动态作用下的地面加速度和位移可能对结构具有更大的破坏作用，但采用振型分解法时无法对此做出准确的计算。因此，出于安全考虑，规范规定了各楼层水平地震力的最小值，该值如果不满足要求，则说明结构有可能出现比较明显的薄弱部位，必须进行调整。
3结语
概念设计内容纷繁复杂，综合性强，应用灵活广泛，需要在应用规范及工程力学知识结构设计人员发挥主观能动性和原理的基础上.根据个人对结构及其受力状态的理解.通过对自己积累的设计经验的完美运用，做出经济、合理、安全的结构设计。
参考文献：
[1]叶强.概念设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2]叶见曙.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2005.