结构概念设计在建筑结构设计中的作用分析

发表时间：2015-12-22T09:33:20.240Z 来源：《基层建设》2015年13期供稿作者：申晓宝[导读] 华蓝设计（集团）有限公司建筑工程的概念设计一般有建筑方面的概念设计和结构方面的概念设计两大部分，它们之间相互影响、相互协调、相互结合。申晓宝

华蓝设计（集团）有限公司 530011 摘要：结构概念设计在建筑结构设计中的运用能够不断丰富结构概念，了解各类结构的性能，对于促进建筑的繁荣和发展具有重要意义。本文结合结构概念设计的相关理论，研究了结构概念设计在建筑结构设计中的作用关键词：结构概念设计；建筑结构设计；作用前言

结构设计是极其复杂的，力学计算仅仅是对于结构的计算简图与荷载简化模式的分析，实际结构的受力状况存在着大量的被忽略的内容，因此，作为结构工程师，不能简单地依靠力学分析，更不能依靠计算机的计算结果，而应该根据力学与结构的基本概念，把握结构设计中宏观的结构体系与概念原则。这种宏观的结构体系与概念原则，就是结构设计中所体现的概念设计原则。尤其是对于结构的抗震设计，概念原则更为重要。

1.结构概念设计概述1.1结构概念设计的概念建筑工程的概念设计在我国应成为一个先于建筑工程的初步设计，以功能优越、造型美观、技术先进的总体方案为目标的设计阶段。建筑工程的概念设计一般有建筑方面的概念设计和结构方面的概念设计两大部分，它们之间相互影响、相互协调、相互结合。做好结构概念设计的思维方式，需要把握以下几个方面：从习惯于纵向思维（从结构的方案、体系、布置）转变为兼注意横向思维（规划、设备、施工的结合）；从习惯于重视设计规范，转变为更重视实践；从习惯于重视理论分析，转变为兼重视综合考虑；从习惯于追求“绝对地确定”，转变为注意“相对地比较”；从习惯于标准、定型、传统，转变为改革、更新、创造。总之，要做到构思有新意，做法有创新，尽可能采用新技术，为新的实践提供新思路。

1.2结构概念设计与建筑结构创新结构布置的调整，须在概念设计的基础上，从整体上进行把握，做到有的放矢。在具体设计时应注意的问题：如，一般高层建筑单位面积的重量多数在15 左右，如计算结果与此相差很大，则需考虑电算数据输入是否正确；又如，高层建筑计算出的第一振型为扭转振型，则表明结构的抗侧力构件布置得不尽合理，质量中心与侧向刚度中心存在偏差，平动质量对于刚度中心产生扭转惯性；或是抗侧力构件数量不足；或是整体抗扭刚度偏小，此时对结构方案应从加强抗扭刚度，减小相对偏心，使刚度中心与质量中心一致，减小结构平面的不规则性等角度出发，进行调整，因此可采用加强抗侧力构件截面或增加抗侧力构件数量，将抗侧力构件尽可能均匀对称地布置在靠近建筑物周边，必要时设置防震缝，将不规则平面划分为若干相对规则平面等方法进行处理[1]。

2.结构概念设计在建筑结构设计中的作用2.1拓宽了建筑结构设计的思路传统的结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力尺，以至混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。结构工程师往往只注意到不超过最大配筋率，结果“肥梁”、“胖柱”、深基础处处可见。这就是传统的“被动设计方法”。如果从降低作用效率来考虑，如隔震消能的研究就是一个很好的例子。有的在建筑物顶部装一个“反摆”，地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反，从对建筑物的振动加大阻尼作用、降低加速度、减少建筑物的位移、来降低地震作用效应。

2.2有利于结构工程师更好的分析设计高层建筑结构设计尤其是在高层建筑抗震设计中，应当非常重视概念设计。这是因为高层建筑结构的复杂性，发生地震时地震动的不确定性，人们对地震时结构响应认识的局限性与模糊性，高层结构计算尤其是抗震分析计算的精确性，材料性能与施工安装时的变异性以及其他不可预测的因素，致使设计计算结果可能与实际相差较大，甚至有些作用效应至今尚无法定量计算出来。因此在设计中，虽然分析计算是必需的，也是设计的重要依据，但仅此往往不能满足结构安全性、可靠性的要求，不能达到预期的设计目标，还必须非常重视概念设计。从某种意义上讲，概念设计甚至比分析计算更为重要[2]。

2.2结构概念设计对建筑结构设计的影响越来越大结构概念设计的思想已被越来越多的结构工程师所接受，并将在建筑结构设计中发挥越来越大的作用。随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对建筑结构设计也提出了更高的要求。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。其中，打破建筑结构设计中的墨守成规，充分发挥结构工程师的创新能力，是相当必要的。这则需要工程界和教育界进行共同的努力，共同推广概念设计的思想。

2.4结构概念设计有利于优化建筑结构设计首先是对结构体系的优化。前提是掌握各类基本构件的特征（如与受力相关的几何特征、与变形相关的刚性特征等），根据环境、使用、建筑和荷载实况优化选择合理的基本构件，确定它们间的联系，形成基本结构单元和它的支承做法（如框架结构、筒体结构等）；再将基本结构单元通过线型、平面、叠合、交叉等集合形式构成主要结构体系。其次是对结构布置的优化。在满足使用要求和建筑意向前提下优化地布置楼屋盖水平系统、柱墙竖向支承系统和基础系统。这时除比较各种布置的承载能力、竖向和侧向变形、支承做法、地质条件等结构问题的合理性、优越性外，重要的原则是平立面宜规则、对称，具有良好的整体性，竖向剖面除规整外侧向刚度宜均匀变化，自下而上逐渐减小，避免突变。最后是对构造做法的优化。重点是结构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相一致[3]。

3.案例分析3.1工程概况